Wpływ inhibitorów kinazy tyrozynowej na obwodowe i mózgowe naczynia krwionośne u larw danio pręgowanego

Throughout the past thirty years a remarkable progress in anti-cancer therapy has been observed. As an example, tyrosine kinase inhibitors revolutionised the treatment of chronic myeloid leukaemia and other malignancies. In spite of high potency of these drugs, they often exhibit adverse cardiovascular effects leading to increased morbidity and mortality among oncological patients. Mechanisms underlying toxicity of tyrosine kinase inhibitors and other chemotherapeutic drugs still remain elusive. Therefore, there is an increasing need to create new models to explore cardiovascular toxicity of chemotherapy. Larval zebrafish emerges as a powerful platform to study cardiovascular system as well as pharmaceutical toxicity. They possess many exceptional features, including high similarity of cardiovascular system to humans, possibility to observe blood vessels in vivo as well as amenability to experimental manipulations, such as microinjection.The aim of this work was the investigation of imatinib, nilotinib and ponatinib (tyrosine kinase inhibitors from the first, second and third generation, respectively) effects on vascular permeability and vasoconstriction in zebrafish larvae. A microangiography method, confocal imaging and image analysis developed in this study allowed quantification of extravasated fluorescent marker and measurement of blood vessel diameter in tail and cerebral vasculature. Data analysis showed ponatinib induced enhanced vascular permeability in the peripheral but not cerebral vascular network. Furthermore, ponatinib caused the vasoconstrictory effect on blood vessels of both the tail and the head regions. Further examination is required to determine why treatment with other tyrosine kinase inhibitors via static immersion did not result in triggering any of described toxic effects. To overcome this limitation, an alternative route of drug administration via intravenous injection was optimised.In summary, the presented work demonstrated a zebrafish larva is a suitable model to study the toxic effects of chemotherapeutic compounds and mechanisms behind them.

Poprzez ostatnie trzydzieści lat można było zaobserwować znaczący postęp w terapii przeciwnowotworowej. Przykładowo, inhibitory kinazy tyrozynowej zrewolucjonizowały leczenie przewlekłej białaczki szpikowej oraz innych chorób nowotworowych. Niemniej jednak wysoka skuteczność przeciwnowotworowa tych leków niejednokrotnie wiąże się z poważnymi skutkami ubocznymi dla układu krwionośnego, zwiększającymi zachorowalność i śmiertelność wśród pacjentów onkologicznych. Mechanizmy odpowiadające za toksyczność inhibitorów kinazy tyrozynowej i innych leków przeciwnowotworowych wciąż nie są do końca poznane. Dlatego też kluczowe staje się opracowanie nowych systemów pozwalających na badanie toksycznych dla serca i naczyń krwionośnych skutków chemioterapii. Larwy danio pręgowanego stają się coraz bardziej znaczącym modelem w badani układu sercowo-naczyniowego, a także toksyczności stosowanych farmaceutyków. Wyróżniają się one między innymi wysokim podobieństwem układu krwionośnego do ludzkiego, możliwością obserwacji naczyń krwionośnych in vivo, a także podatnością na eksperymentalne manipulacje, takie jak mikroiniekcja.Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu inhibitorów kinazy tyrozynowej z pierwszej, drugiej i trzeciej generacji (odpowiednio imatinibu, nilotinibu i ponatinibu) na przepuszczalność naczyniową i wazokonstrykcję u larw danio pręgowanego. Dzięki metodzie mikroangiografii, obserwacji za pomocą mikroskopu konfokalnego oraz opracowanej analizie obrazów możliwe było oznaczenie ilości wynaczynionego znacznika fluorescencyjnego, jak również dokonanie pomiaru średnicy naczyń krwionośnych w regionie ogona oraz mózgu larwy danio. Analiza wykazała wpływ ponatinibu na zwiększenie przepuszczalności w obwodowych naczyniach krwionośnych, natomiast nie w mózgowych. Ponadto ponatinib wywołał zwężenie naczyń zarówno na obwodzie ciała, jak i w obrębie głowy. Dalszych badań wymaga ustalenie, dlaczego pozostałe inhibitory kinazy tyrozynowej podawane do wody nie wykazały żadnego z powyższych toksycznych efektów. Z tego powodu opracowano również model podawania leków poprzez iniekcję dożylną.Podsumowując, praca potwierdza możliwość wykorzystania larwy danio pręgowanego w celu badania efektów toksycznych leków przeciwnowotworowych i odpowiadających za nie mechanizmów.