Characteristics of the Ehrlich ascites carcinoma model and prospects of its application in experimental pharmacology of veterinary drugs

Original article
УДК 57.084.1:616-006.6:619
DOI: 10.57034/2618723X-2023-03-10

G.A. Vostroilova,
Doctor of Biological Sciences, Head of the Laboratory of Preclinical Research and Modeling of Biological Systems,
https://orcid.org/0000-0002-2960-038X
N.A. Khokhlova*,
PhD, Senior Scientific Associate at the Laboratory of Preclinical Research and Modeling of Biological Systems,
https://orcid.org/0000-0001-6861-2554
D.I. Shabanov,
Researcher at the Laboratory of preclinical research and Modeling of Biological systems,
https://orcid.org/0000-0002-1574-1317
E.V. Mikhaylov,
PhD, Head of the Department of Experimental Pharmacology and Functioning of Living Systems,
https://orcid.org/0000-0001-5457-1325
A.A. Korchagina,
PhD, Senior Scientific Associate at the Laboratory of Preclinical Research and Modeling of Biological Systems,
https://orcid.org/0000-0002-8561-417X
B.V. Shabunin,
Senior Laboratory Assistant at the Laboratory of Preclinical Research and Modeling of Biological Systems,
https://orcid.org/0000-0002-2234-3851
A.V. Nekrasov,
Senior Laboratory Assistant at the Laboratory of Preclinical Research and Modeling of Biological Systems,
https://orcid.org/0000-0002-5957-1583

FSBSI “All-Russian Veterinary Research Institute of Pathology, Pharmacology and Therapy”,
394087, Lomonosov st. 114B, Voronezh, Russia.

*E-mail: [email protected]

Keywords: Ehrlich ascites carcinoma biological model laboratory mice preclinical studies immunopharmacology
Acknowledgements

The study was performed without external funding.

For citation:

Vostroilova G.A., Khokhlova N.A., Shabanov D.I., Mikhaylov E.V., Korchagina A.A., Shabunin B.V., Nekrasov A.V. Characteristics of the Ehrlich ascites carcinoma model and prospects of its application in experimental pharmacology of veterinary drugs. Laboratory Animals for Science. 2023; 3. https://doi.org/10.57034/2618723X-2023-03-10

Abstract

The article provides an overview of the most significant works of domestic and foreign authors devoted to the Ehrlich ascites carcinoma biological model. The analysis of the available literary sources showed that despite the long history of the existence of this model and its application in biomedical research, it has not yet become widespread in veterinary medicine. It should be noted that the Ehrlich ascites carcinoma model has a number of peculiarities that allow it to be used for the needs of veterinary medicine, in particular, experimental pharmacology at the stage of drug design and its preclinical testing. The high resistance of malignant cells and tumor survival in experimental animals, as well as the ease of its cultivation and relatively rapid tumor growth, make this model a convenient biological object for research. The effect of tumor cells on the body of the animal with a tumor leads to a change in a number of biochemical indicators of various tissues and organs, and a general toxic effect. In this case, an imbalance of the free-radical and antioxidant systems is observed, the body is exposed to oxidative stress. The immune system under the effect of Ehrlich ascites carcinoma also undergoes a number of changes. Thus, in response to the development of tumor-induced pathological processes, recruitment of immunocompetent cells and an antitumor immune response are observed, which at the same time is suppressed as carcinoma cells grow under the action of immunosuppressive physiologically active compounds produced by the tumor, escape of tumor cells from immunological surveillance and remodelling of immune cells in the tumor microenvironment. These processes lead to suppression of the immune system and as a result to the death of animals. These peculiarities make it possible to use the Ehrlich transplantable ascites carcinoma model for testing new veterinary drugs with potential antiblastoma, immunomodulatory, antitoxic properties, as well as medicinal formulations for restoring biochemical indicators and redox homeostasis under conditions of tumor-induced immunosuppression and chronic inflammatory process, and also to study the mechanisms of cell adaptation, including the immune system, under the action of carcinogenesis factors.

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest requiring disclosure in this article.

Authors contribution

G.A. Vostroilova — scientific management, critical review and approval of the final version of the manuscript for publication.
N.A. Khokhlova — elaboration of the idea, analysis of scientific literature data, editing of the text of the manuscript, preparation of tables and figures.
D.I. Shabanov — elaboration of the idea, analysis of scientific literature data, editing of the text of the manuscript, preparation of tables and figures.
E.V. Mikhaylov — critical review and approval of the final version of the manuscript for publication.
A.A. Korchagina — analysis of scientific literature data, editing of the text of the manuscript.
A.V. Nekrasov — search and consolidation of literature data.
B.V. Shabunin — search and consolidation of literature data.

References

  1. Казанчева О.Д., Герасименко А.С. Методология поиска новых биологически активных фармакологических веществ с рецепторной активностью // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016. № 8–4. С. 522–525. [Kazancheva O.D., Gerasimenko A.S. Metodologiya poiska novyh biologicheski aktivnyh farmakologicheskih veshchestv s receptornoj aktivnost’yu // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij. 2016. N. 8–4. P. 522–525. (In Russ.)].
  2. Ибадуллаева Г.С., Джадранов Е.С., Ергазина М.Ж. и др. Структурные особенности метастатических поражений легких лабораторных крыс и мышей при развитии различных видов опухолей // Вестник КазНМУ. 2016. № 4. С. 297–304. [Ibadullaeva G.S., Dzhadranov E.S., Ergazina M.ZH. et al. Strukturnye osobennosti metastaticheskih porazhenij legkih laboratornyh krys i myshej pri razvitii razlichnyh vidov opuholej // Vestnik KazNMU. 2016. N. 4. P. 297–304. (In Russ.)].
  3. Рыжова Н.И., Дерягина В.П., Савлучинская Л.А. Значение модели аденокарциномы Эрлиха в изучении механизмов канцерогенеза, противоопухолевой активности химических и физических // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2019. № 4. С. 220–227. [Ryzhova N.I., Deryagina V.P., Savluchinskaya L.A. Znachenie modeli adenokarcinomy Erliha v izuchenii mekhanizmov kancerogeneza, protivoopuholevoj aktivnosti himicheskih i fizi­cheskih // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fundamental’nyh issledovanij. 2019. N. 4. P. 220–227. (In Russ.)]. DOI: 10.17513/mjpfi.12727.
  4. Богачева Н.В., Зайцева И.В., Попова С. В. и др. Основные проблемы экспериментальных исследований новых иммунобиологических препаратов на биологических моделях лабораторных животных // Вятский медицинский вестник. 2020. № 4 (68). C. 74–81. [Bogacheva N.V., Zajceva I.V., Popova S.V. et al. Osnovnye problemy eksperimental’nyh issledovanij novyh immunobiologicheskih preparatov na biologicheskih modelyah laboratornyh zhivotnyh // Vyatskij medicinskij vestnik. 2020. N. 4 (68). P. 74–81. (In Russ.)]. DOI: 10.24411/2220-7880-2020-10135.
  5. Бузлама А.В., Николаевский В.А., Чернов Ю.Н., Сливкин А.И. Экспериментальная фармакология — принципы, модели, анализ. Воронеж: Воронежский государственный университет, 2013. 362 с. [Buzlama A.V., Nikolaevskij V.A., CHernov YU.N., Slivkin A.I. Eksperimental’naya farmakologiya — principy, modeli, analiz. Voronezh: Voronezhskij gosudarstvennyj universitet, 2013. 362 p. (In Russ.)].
  6. Ehrlich P., Apolant H. Beobachtungen Über Maligne Mausentumoren // Berlin. Klin. Wschr. 1905. Vol. 28. P. 871–874.
  7. Ozaslan M., Karagos I.D., Kils I.H. et al. Erlich ascites carcinoma // African Journal of Biotechnology. 2011. Vol. 10. P. 2375–2378.
  8. Инжеваткин Е.В. Практикум по экспериментальной онкологии на примере асцитной карциномы Эрлиха. Метод. разработка. Красноярск: Красноярский Государственный Университет, 2004. 10 с. [Inzhevatkin E.V. Praktikum po eksperimental’noi onkologii na primere astsitnoi kartsinomy Erlikha. Metod. razrabotka. Krasnoyarsk: Krasnoyarskii Gosudarstvennyi Universitet, 2004. 10 p. (In Russ.)].
  9. Popov A., Klimovich A., Styshova O. et al. Design, synthesis and biomedical evaluation of mostotrin, a new water soluble tryptanthrin derivative // Int. J. Mol. Med. 2020. Vol. 46. N. 4. P. 1335–1346. DOI: 10.3892/ijmm.2020.4693.
  10. Побяржин В.В., Пашинская Е.С., Семенов В.М. и др. Методологические аспекты постановки онкологических моделей в условиях эксперимента // Вестник ВГМУ. 2018. Т. 17. № 6. С. 32–45. [Pobyarzhin V.V., Pashinskaya E.S., Semenov V.M. et al. Metodologicheskie aspekty postanovki onkologicheskih modelej v usloviyah eksperimenta // Vestnik VGMU. 2018. Vol. 17. N. 6. P. 32–45. (In Russ.)]. DOI: 10.22263/2312-4156.2018.6.32.
  11. Гвичия А.Ш. Морфология поверхности асцитных опухолевых клеток / А.Ш. Гвичия. Тбилиси: Мецниереба, 1983. 118 с. [Gvichiya A.SH. Morfologiya poverhnosti ascitnyh opuholevyh kletok / A.SH. Gvichiya. Tbilisi: Mecniereba, 1983. 118 p. (In Russ.)].
  12. Заридзе Д.Г. Эпидемиология и этиология злокачественных опухолей // Вестник РАМН. 2001. № 9. С. 6–14. [Zaridze D.G. Epidemiologiya i etiologiya zlokachestvennyh opuholej // Vestnik RAMN. 2001. N. 9. P. 6–14. (In Russ.)].
  13. Агабабова А.А., Мовсесян Н.О., Акопян А.M. и др. Морфoгистохимические изменения при асцитной карциноме Эрлиха на фоне воздействия кишечной палочки // Доклады НАН Армении. 2013. № 3 (113). С. 303–310. [Agababova A.A., Movsesyan N.O., Akopyan A.M. et al. Morfogistohimicheskie izmeneniya pri ascitnoj karcinome Erliha na fone vozdejstviya kishechnoj palochki // Doklady NAN Armenii. 2013. N. 3 (113). P. 303–310. (In Russ.)].
  14. Эммануэль Н.М. Кинетика экспериментальных опухолевых процессов / Н.М. Эммануэль. Москва: Наука, 1977. 419 с. [Emmanuel’ N.M. Kinetika eksperimental’nyh opuholevyh processov / N.M. Emmanuel’. Moskva: Nauka, 1977. 419 p. (In Russ.)].
  15. Замай А.С., Коловская О.С., Кондрасенко А.А. и др. Изменение энергетического статуса опухоли в процессе развития // Сибирское медицинское обозрение. 2016. № 3(99). С. 17–26. [Zamaj A.S., Kolovskaya O.S., Kondrasenko A.A. Izmenenie energeticheskogo statusa opuholi v processe razvitiya // Sibirskoe medicinskoe obozrenie. 2016. N. 3(99). P. 17–26. (In Russ.)].
  16. Xian L.J., Li H.X., Liu Z.C. et al. Effect of mitoxantrone on DNA polymerase of Ehrlich ascites carcinoma cells // Zhongguo Yao Li Xue Bao. 1998. Vol. 19. N. 4. Р. 356–358.
  17. Ibrahim S.S.A., El-Aal S.A.A., Reda A.M. et al. Anti-neoplastic action of Cimetidine/Vitamin C on histamine and the PI3K/AKT/mTOR pathway in Ehrlich breast cancer // Sci. Rep. 2022. Vol. 12. P. 11514. DOI: 10.1038/s41598-022-15551-6.
  18. Queiroz M.L., Justo G.Z., Valadares M.C. et al. Evaluation of Caesalpinia ferrea extract on bone marrow hematopoiesis in the murine models of listeriosis and Ehrlich ascites tumor // Immunopharm. and Immunotoxicol. 2001. Vol. 23. N. 3. Р. 367–382. DOI: 10.1081/iph-100107337.
  19. Queiroz M.L. S., Valadares M.C., Bincoletto C. et al. Ehrlich ascites tumor as a tool in the development of compounds with immunomodulatory properties // Immunopharm. and Immunotoxicol. 2004. Vol. 26. N. 4. P. 511–525. DOI: 10.1081/iph-200042289.
  20. Morsi D.S., El-Nabi S.H., Elmaghraby M.A. et al. Anti-proliferative and immunomodulatory potencies of cinnamon oil on Ehrlich ascites carcinoma bearing mice // Sci. Rep. 2022. Vol. 12. N. 1. Р. 11839. DOI: 10.1038/s41598-022-14770-1.
  21. Siddika A., Zahan T., Khatun L. et al. In vivo the antioxidative extract of Averrhoa carambola Linn. leaves induced apoptosis in Ehrilch ascites carcinoma by modulating p53 expression // Food Sci. Biotechnol. 2020. Vol. 29. N. 9. P. 1251–1260. DOI: 10.1007/s10068-020-00775-x.
  22. Segura J.A., Barbero L.G., Márquez J. Ehrlich ascites tumour unbalances splenic cell populations and reduces responsiveness of T cells to Staphylococcus aureus enterotoxin B stimulation // Immunol. Lett. 2000. Vol. 74. N. 2. Р. 111–115. DOI: 10.1016/s0165-2478(00)00208-x.
  23. Morales J.R., Vélez D., Subiza J.L. et al. Ehrlich tumor stimulates extramedullar hematopoiesis in mice without secreting identifiable colony-stimulating factors and without engagement of host T cells // Experimental Hematology. 1999. Vol. 27. N. 12. Р. 1757–1767.
  24. Chan A.K., Lockhart D.C., von Bernstorff W. et al. Soluble MUC1 secreted by human epithelial cancer cells mediates immune suppression by blocking T-cell activation // Int. J. Cancer 1999. Vol. 82. P. 721–726.
  25. Ahuja S.S. et al. Effect of transforming growth factor-beta on early and late activation events in human T cells // J. Immunol. 1993. Vol. 150. P. 3109–3118.
  26. Roy L.O., Poirier M.B., Fortin D. Differential Expression and Clinical Significance of Transforming Growth Factor-Beta Isoforms in GBM Tumors // Int. J. Mol. Sci. 2018. Vol. 19. N. 4. Р. 1113. DOI: 10.3390/ijms19041113.
  27. Tada T., Ohzeki S., Utsumi K. et al. Transforming growth factor-beta-induced inhibition of T cell function. Susceptibility difference in T cells of various phenotypes and functions and its relevance to immunosuppression in the tumor-bearing state // J. Immunol. 1991. Vol. 146. P. 1077–1082.
  28. Maus M.V., Levine B.L. Chimeric Antigen Receptor T-Cell Therapy for the Community Oncologist // Oncologist. 2016. Vol. 21. N. 5. Р. 608–617. DOI: 10.1634/theonco­logist.2015-0421.
  29. Ghosh P. Gradual loss of T-helper 1 populations in spleen of mice during progressive tumor growth // Cancer Inst. 1995. Vol. 87. P. 1478–1483. DOI: 10.1093/jnci/87.19.1478.
  30. Biragyn A., Longo D.L. Neoplastic “Black Ops”: cancer’s subversive tactics in overcoming host defenses // Semin. Cancer Biol. 2012. Vol. 22. N. 1. P. 50–59. DOI: 10.1016/j.semcancer. 2012.01.005.
  31. Антонов В.Г., Козлов В.К. Патогенез онкологических заболеваний: иммунные и биохимические феномены и механизмы. Внеклеточные и клеточные механизмы общей иммунодепрессии и иммунной резистентности // Цитокины и воспаление. 2004. Т. 3. № 1. С. 8–19. [Anto­nov V.G., Kozlov V.K. Patogenez onkologicheskih zabolevanij: immunnye i biohimicheskie fenomeny i mekha­nizmy. Vnekletochnye i kletochnye mekhanizmy obshchej immunodepressii i immunnoj rezistentnosti // Citokiny i vospalenie. 2004. Vol. 3. N. 1. P. 8–19. (In Russ.)].
  32. Youn J.-I. Characterization of the nature of granulocytic myeloid-derived suppressor cells in tumor-bearing mice // J. of Leukocyte Biology. 2012. Vol. 91. N. 1. P. 167–181.
  33. Wu Y., Yi M., Niu M. et al. Myeloid-derived suppressor cells: an emerging target for anticancer immunotherapy // Mol. Cancer. 2022. Vol. 21. N. 1. P. 184. DOI: 10.1186/s12943-022-01657-y.
  34. Tavares-Murta B.M., Fernando E., Murta C. Systemic Leukocyte Alterations in Cancer and their Relation to Prognosis // The Open Cancer Journal. 2008. Vol. 2. P. 53–58. DOI: 10.2174/1874079000802010053.
  35. Fernandes P.D., Guerra F.S., Sales N.M. et al. Characterization of the inflammatory response during Ehrlich ascitic tumor development // J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 2015. Vol. 71. P. 83–89. DOI: 10.1016/j.vascn.2014.09.001.
  36. Song X.D., Wang Y.N., Zhang A.L. et al. Advances in research on the interaction between inflammation and cancer // J. Int. Med. Res. 2020. Vol. 48. N. 4. P. 1–11. DOI: 10.1177/0300060519895347.
  37. Gentile L.B., Queiroz-Hazarbassanov N., Massoco Cde O. et al. Modulation of Cytokines Production by Indomethacin Acute Dose during the Evolution of Ehrlich Ascites Tumor in Mice // Mediators Inflamm. 2015. Vol. 2015. P. 1–8. DOI: 10.1155/2015/924028.
  38. Bergami-Santos P.C., Mariano M., Barbuto J.A. Dual role of polymorphonuclear neutrophils on the growth of Ehrlich ascites tumor (EAT) in mice // Life Sci. 2004. Vol. 75. N. 2. P. 245–255. DOI: 10.1016/j.lfs.2004.02.003.
  39. Sica A., Allavena P., Mantovani A. Cancer related inflammation: the macrophage connection // Cancer Lett. 2008. Vol. 267. P. 204–215. DOI: 10.1016/j.canlet.2008.03.028.
  40. Кораблев Р.В., Васильев А.Г. Неоангиогенез и опухолевый рост // Российские биомедицинские исследования. 2017. № 4. С. 3–10. [Korablev R.V., Vasil’ev A.G. Neoangiogenez i opuholevyj rost // Rossijskie biomedicinskie issledovaniya. 2017. N. 4. P. 3–10. (In Russ.)].
  41. Светозарский Н.Л., Артифексова А.А., Светозарский С.Н. Фактор роста эндотелия сосудов: биологические свойства и практическое значение (обзор литературы) // Journal of Siberian Medical Sciences. 2015. № 5. С. 24–36. [Svetozarskij N.L., Artifeksova A.A., Svetozarskij S.N. Faktor rosta endoteliya sosudov: biologicheskie svojstva i prakticheskoe znachenie (obzor literatury) // Journal of Siberian Medical Sciences. 2015. N. 5. P. 24–36. (In Russ.)].
  42. Kalish S.V., Lyamina S.V., Usanova E.A. et al. Macrophages Reprogrammed In Vitro Towards the M1 Phenotype and Activated with LPS Extend Lifespan of Mice with Ehrlich Ascites Carcinoma // Med. Sci. Monit. Basic Res. 2015. Vol. 21. P. 226–234. DOI: 10.12659/msmbr.895563.
  43. Harradine K.A. Mutations of TGF-ß signaling molecules in human disease // Annals of medicine. 2006. Vol. 38. N. 6. P. 403–414.
  44. Дерягина В.П., Рыжова Н.И., Голубева И.С. Функциональная активность фагоцитов и образование оксида азота в организме мышей с перевиваемыми опухолями // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. 2011. Т. 22. № 2. С. 47–58. [Deryagina V.P., Ryzhova N.I., Golubeva I.S. Funkcional’naya aktivnost’ fagocitov i obrazovanie oksida azota v organizme myshej s perevivaemymi opuholyami // Vestnik RONC im. N.N. Blohina RAMN. 2011. Vol. 22. N. 2. P. 47–58. (In Russ.)].
  45. Смирнова Л.П., Кондакова И.В. Тип тканевой организации опухоли в определении активности антиоксидантных ферментов // Сибирский онкологический журнал. 2002. № 1. С. 65–69. [Smirnova L.P., Kondakova I.V. Tip tkanevoj organizacii opuholi v opredelenii aktivnosti antioksidantnyh fermentov // Sibirskij onkologicheskij zhurnal. 2002. N. 1. P. 65–69. (In Russ.)].
  46. Savluchinskaya L.A., Ryzhova N. I., Deryagina V.P. Study of the influence of different factors on tumor growth on a model of transplanted ehrlich’s mammary gland adenocarcinoma // European Journal of Natural History. 2021. N. 2. P. 22–29. DOI: 10.17513/ejnh.34160.
Received: 2022-11-16
Reviewed: 2023-08-17
Accepted for publication: 2023-08-28

You may be interested

NPO "Home of Pharmacy"

188663, Russia, Leningradskaya oblast', Vsevolozhskij rajon, g.p. Kuz'molovskij, Zavodskaya ulica, 3-245

© 2020 ООО «ИД «Русский врач»