Научная статья на тему 'Апоптозиндуцирующее действие рибонуклеазы Bacillus pumilus и экстрактов лекарственных растений Египта на клетки аденокарциномы легких человека'

Апоптозиндуцирующее действие рибонуклеазы Bacillus pumilus и экстрактов лекарственных растений Египта на клетки аденокарциномы легких человека Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
256
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АПОПТОЗ / ОПУХОЛЕВЫЕ КЛЕТКИ / РИБОНУКЛЕАЗА / ЭКСТРАКТЫ РАСТЕНИЙ / ПРОТОЧНАЯ ЦИТОФЛУОРЕМЕТРИЯ / APOPTOSIS / TUMOR CELLS / RIBONUCLEASE / PLANT EXTRACTS / FLOW CYTOMETRY

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Карамова Н. С., Зеленихин П. В., Мирошник Н. Б., Иссам Абдул-хафиз, Закирова Я. Н.

Антиканцерогенная активность многих препаратов, используемых для лечения пациентов со злокачественными новообразованиями, обусловлена их способностью индуцировать апоптоз опухолевых клеток. В настоящей работе исследовано индивидуальное и сочетанное апоптозиндуцирующее действие РНКазы Bacillus pumilus (биназы) и водных экстрактов коры восьми лекарственных растений Египта на клетки аденокарциномы легкого человека А549. Установлено, что биназа в концентрации 300 мкг/мл достоверно повышает процентное содержание апоптических клеток в популяции опухолевых клеток человека А549 через 24 ч. Достоверно значимым дозозависмым апоптогенным эффектом обладали экстракты растений альбиции лебекк (Albizzia lebbeck) и баухинии пестрой (Bauhinia variegate). Показано, что комбинация биназы и водных экстрактов коры трех растений Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana усиливает индукцию апоптоза клеток аденокарциномы легких человека А549 по сравнению с действием биназы и экстрактов в отдельности Полученные результаты позволяют рассматривать комбинацию биназы и водных экстрактов коры растений Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana как основу для создания природных щадящих средств, способных индуцировать апоптоз в опухолевых клетках

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Карамова Н. С., Зеленихин П. В., Мирошник Н. Б., Иссам Абдул-хафиз, Закирова Я. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Apoptosis-inducing activity of Bacillus pumilus ribonuclease and some egyptian medicinal plants extracts on human alveolar adenocarcinoma cells

Induction of apoptosis is a primary mechanism of anticancer activity of several drugs using for cancer therapy. Apoptosis-inducing activity of Bacillus pumilus ribonuclease (binase) and stem bark aqueous extracts of eight medicinal plants from Egypt in human A549 alveolar adenocarcinoma cells was studied. It was shown that binase (300 μg/ml) significantly increases the portion of apoptic cells in population after 24 h. Extracts of Albizzia lebbeck and Bauhinia variegate demonstrated a clear dose-dependent apoptosis-inducing effect. Combined treatment of A549 cells with binase and stem bark aqueous extracts of Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana enhances induction of apoptosis in comparison with binase and extracts alone. Results obtained allow to consider combination of binase and stem bark aqueous extracts of Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana as a source for development of low toxic, natural drugs to induce apoptosis in tumor cells

Текст научной работы на тему «Апоптозиндуцирующее действие рибонуклеазы Bacillus pumilus и экстрактов лекарственных растений Египта на клетки аденокарциномы легких человека»

62

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

апоптозиндуцирующее действие рибонуклеазы

BACILLUS PUMILUS И ЭКСТРАКТОВ ЛЕКАРСТВЕННЫх РАСТЕНИЙ ЕГИПТА НА КЛЕТКИ АДЕНОКАРЦИНОМЫ ЛЕГКИх ЧЕЛОВЕКА

Н.С. Карамова 1, П.В. Зеленихин1, Н.Б. Мирошник1, Иссам Абдул-Хафиз12, Я.Н. Закирова 1, О.Н. Ильинская 1

1 Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия

2 Университет Асьют, Асьют, Египет

Apoptosis-inducing activity of Bacillus pumilus ribonuclease and some egyptian medicinal plants extracts on human alveolar adenocarcinoma cells

N.S. Karamova 1, P.V. Zelenikhin 1, N.B. Miroshnik 1, Essam Abdul-Hafeez12, Ya.N. Zakirova 1, O.N. Ilinskaya 1

1 Kazan (Volga region) Federal University, Kazan, Russia

2 Assiut University, Assiut, Egypt

Антиканцерогенная активность многих препаратов, используемых для лечения пациентов со злокачественными новообразованиями, обусловлена их способностью индуцировать апоптоз опухолевых клеток . В настоящей работе исследовано индивидуальное и сочетанное апоптозинду-цирующее действие РНКазы Bacillus pumilus (биназы) и водных экстрактов коры восьми лекарственных растений Египта на клетки аденокарциномы легкого человека А549 . Установлено, что биназа в концентрации 300 мкг/мл достоверно повышает процентное содержание апоптических клеток в популяции опухолевых клеток человека А549 через 24 ч . Достоверно значимым дозозависмым апоптогенным эффектом обладали экстракты растений альбиции лебекк (Albizzia lebbeck) и баухинии пестрой (Bauhinia variegate) . Показано, что комбинация биназы и водных экстрактов коры трех растений Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana усиливает индукцию апоптоза клеток аде-нокарциномы легких человека А549 по сравнению с действием биназы и экстрактов в отдельности Полученные результаты позволяют рассматривать комбинацию биназы и водных экстрактов коры растений Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana как основу для создания природных щадящих средств, способных индуцировать апоптоз в опухолевых клетках

Ключевые слова: апоптоз, опухолевые клетки, рибону-клеаза, экстракты растений, проточная цитофлуореметрия

Induction of apoptosis is a primary mechanism of anticancer activity of several drugs using for cancer therapy . Apoptosis-inducing activity of Bacillus pumilus ribonuclease (binase) and stem bark aqueous extracts of eight medicinal plants from Egypt in human A549 alveolar adenocarcinoma cells was studied . It was shown that binase (300 ¿ug/ml) significantly increases the portion of apoptic cells in population after 24 h . Extracts of Albizzia lebbeck and Bauhinia variegate demonstrated a clear dose-dependent apoptosis-inducing effect . Combined treatment of A549 cells with binase and stem bark aqueous extracts of Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana enhances induction of apoptosis in comparison with binase and extracts alone . Results obtained allow to consider combination of binase and stem bark aqueous extracts of Albizzia lebbeck, Bauhinia variegate, Kigelia africana as a source for development of low toxic, natural drugs to induce apoptosis in tumor cells

Keywords: apoptosis, tumor cells, ribonuclease, plant extracts, flow cytometry

Введение

Проблема профилактики и терапии онкологических заболеваний остается актуальной во всех странах мира . По данным Международного агентства по исследованию рака в 2012 г . во всем мире было зарегистрировано 14 млн новых случаев заболеваний злокачественными опухолями и по прогнозам, за ближайшие 20 лет это число возрастет примерно на 70% [1].

На сегодняшний день сочетание хирургических методов лечения, лучевой и химиотерапии остается золотым стандартом лечения онкологических больных, что позволило повысить выживаемость пациентов за последние 30 лет до 8 раз [2, 3]. Тем не менее, в силу негативных побочных эффектов химиотерапии с использованием синтетических препаратов (системная токсичность, появление лекарственно-устойчивых клонов опухолевых клеток и т . д . ) весьма оправдан возрастающий интерес к разработке новых стратегий лечения на основе природных материалов с низкой токсичностью .

Скрининг лекарственных растений в качестве источников противораковых агентов начался в 50-х годах прошлого века с открытия алкалоидов барвин-

е-таП: nskaramova@mail . ги

ка Vinca rosea L., винбластина и винкристина, и выделения цитотоксических подофиллотоксинов [4]. Препараты на основе этих веществ сейчас успешно применяют для лечения детской лейкемии, лимфо-гранулломатоза, острого лейкоза, опухолей мягких тканей . Алкалоид паклитаксел (таксол), выделенный из тиса ягодного (Taxus baccata), — один из самых эффективных противоопухолевых препаратов в лечении рака молочной железы, яичников [5].

В настоящее время противоопухолевое действие показано для рибонуклеаз (РНКаз) — важнейших ферментов метаболизма РНК [6-10]. Особый интерес представляют собой РНКазы микробного происхождения, т . к у них нет сродства к ингибитору каталитической активности РНКаз (RI), который присутствует практически во всех тканях млекопитающих, а также в силу широких возможностей для биоинженерии данных ферментов

Прогрессивным направлением в терапии онкологических заболеваний является комбинирование препаратов, отличающихся по структуре и механизмам действия, что приводит к повышению уровня эффективности лечения злокачественных новообразований

Целью данного исследования явилась оценка индивидуального и сочетанного действия РНКазы Bacillus pumilus и водных экстрактов коры восьми лекарственных растений Египта на индукцию апопто-за в культивируемых опухолевых клетках человека в условиях in vitro .

Материал и методы

Растительный материал

Растительный материал — кора лекарственных растений брахихитона разнолистного (Brachychiton populneus Schott & Endl.), хлопкового дерева (Ceiba pentandra L . ), хлопка малабарского (Bombax malabaricum DC), хоризии великолепной (Chorisia speciosa A . St . -Hil.), альбиции лебекк (Albizzia lebbeck (L . ) Benth . ), баухинии пестрой (Bauhinia variegate L . ), кигелии африканской (Kigelia africana (Lam . ) Benth . ), сосны аллепской (Pinus halepensis Miller), был собран в ботаническом саду университета г . Асьют, Египет . Высушенный и измельченный до порошкообразного состояния растительный материал хранили в темном, хорошо проветриваемом помещении .

Приготовление водных экстрактов растений. Водные экстракты растений были получены методом холодной экстракции . Растительный материал (2 г), заливали дистиллированной водой (20 мл) . Экстракцию проводили в течение 48 ч . при комнатной температуре и постоянном перемешивании . Полученную смесь заворачивали в 4—6 слоев марли, отжимали . Экстракт пропускали через фильтровальную бумагу, затем через мембранный фильтр Synpor с диаметром пор 0,2 мкм . Стерильный растительный экстракт разливали в пробирки эппендорф и хранили при температуре -20°C .

Ферментный препарат. В настоящей работе была использована биназа — гуанил-специфич-ная РНКаза Bacillus pumilus. Молекулярная масса 12,3 кДа, 109 аминокислотных остатков, pI = 9,5 .

Клеточные линии и условия культивирования

Исследования проводили на перевиваемых линиях культуры клеток аденокарциномы легкого человека — А549 (ATCC, Роквилль, Мэриленд, США) в условиях in vitro . Клетки культивировали в среде RPMI-1640, с добавлением 10% FBS, 2 мкМ глутамина, 100 ед/мл пенициллина и стрептомицина при 37°С в атмосфере 5% СО2 . По истечении 24 ч . инкубирования клетки A549 высевали в 12-луночные планшеты . Снятие клеток с культуральных сосудов производили согласно описанной ранее методике [11]. Подсчет количества клеток производили в камере Горяева . В каждую лунку вносили 150 тыс . клеток А549 в суспензии По достижении клетками монослоя (~60%) заменяли среду в лунках на свежую и добавляли исследуемые агенты: биназу в концентрации 300 мкг/мл, водные экстракты растений в концентрациях 150, 300 мкг/мл . Далее клетки культивировали в течение 24 ч. В качестве позитивного контроля использовали классический индуктор апоп-тоза камптотецин в концентрации 50 мМ [12].

Проточная цитометрия. Апоптические изменения клеток фиксировали с помощью проточного цитофлу-ориметра FAcScanto II (BD, США) с использованием катионного красителя мероцианина-540, 1 мкг/мл, который связывается с отрицательно заряженным фосфатидилсерином, появляющимся на внешней стороне клеточной мембраны при апоптозе [13].

Для цитометрической оценки апоптических изменений опухолевых клеток под действием исследуемого агента отбирали среду из лунок и помещали в пробирки; трипсинизировали монослой в лунках и переносили клетки в ранее отобранную среду . Клетки осаждали центрифугированием при 1000 об ./мин . 5 мин . при 23°С. Клетки ресуспендировали в 1 мл питательной среды RPMI 1640 . Каждый образец окрашивали 5 мкл красителя мероцианина-540 при комнатной температуре, в темноте в течение 20 мин . , далее проводили цитометрический анализ. Обработку результатов проводили с помощью программы FACSDiva Software (BD) .

Апоптозиндуцирующий эффект рассчитывали по формуле:

АЭ,% = Кол -во апоптических клет°к х 100 .

Общее кол-во клеток

Статистический анализ результатов. Статистическую обработку результатов проводили, используя программу «Microsoft Excel 2003» . Анализ цитоме-трических данных приведен для 100 000 событий. Достоверность различий между группами данных определяли, используя непараметрический критерий Крамора-Уэлча . Различия считались достоверными при р<0,05.

Результаты

Апоптозиндуцирующий эффект РНКазы

Bacillus pumilus на клетки аденокарциномы

легких человека А549

Цитометрическое исследование культуры клеток аденокарциномы легких человека А549 после воздействия биназы в концентрации 300 мкг/мл в течении 24 ч показало увеличение интенсивности флуоресценции клеточной суспензии по сравнению с контролем, что свидетельствует о связывании кати-онного флуоресцентного красителя мероцианина-540 с отрицательно заряженным фосфатидилсерином, появляющегося на поверхности клеток при раннем апоптозе [13]. Согласно полученным данным, обработка биназой клеток А549 приводила к увеличению доли клеток в состоянии апоптоза до 6,075 %, в то время как в контрольном варианте значение данного показателя составило 1,98% (рис . ).

Контроль 300

РНКаза, мкг/мл

Рис. Индукция апоптоза РНКазой Bacillus pumilus (300 мкг/мл) в клетках аденокарциномы легких человека А549.

* — отличия от контроля статистически значимы при р<0,05

Влияние экстрактов растений на апоптоз клеток аденокарциномы легких человека А549

Инкубация in vitro культуры опухолевых клеток A549 с водными экстрактами коры восьми лекарственных растений в течение 24 ч . приводила к апоп-тическим изменениям разной интенсивности . Как следует из результатов, представленных в табл . 1, самый высокий апоптозиндуцирующий эффект проявляет водный экстракт коры альбиции лебекк (A. lebbeck) в обеих исследуемых концентрациях: процент апоп-тических клеток при действии экстракта увеличился соответственно в 4,2 и 4,6 раза по сравнению с контролем, представленным нативными клетками

А549 . Заметное повышение процентной доли апоп-тических клеток также наблюдалочь при действии водного экстракта баухинии пестрой (B. variegate): в 3,8 раза при концентрации 300 мкг/мл (табл . 2) .

Умеренный апоптозиндуцирующий эффект по отношению к опухолевым клеткам обнаружен для экстрактов коры растений сосны аллепской (P. halepensis), кигелии африканской (K. africana), хоризии великолепной (Ch. speciosa) и брахихитона разнолистного (B. populneus) (табл . 2).

Водные экстракты коры хлопкового дерева (Ceiba pentandra) и хлопка малабарского (Bombax malabaricum) не проявили апоптогенной активности в отношении клеток аденокарциномы легких человека А549 .

Таблица 1. Апоптозиндуцирующий эффект водных экстрактов коры растений на клетки аденокарциномы легких человека А549

№ Экстракты растений Доля апоптических клеток в популяции,%

контроль 150 мкг/мл 300 мкг/мл

1 Brachychiton populneus 2,2±0,45 2,4±0,4 4,7±0,2*

2 Ceiba pentandra 2,2±0,5 1,83±0,23 1,83±0,39

3 Bombax malabaricum 1,6±0,63 1,9±0,3 1,8±0,4

4 Chorisia speciosa 1,6±0,63 4,3±0,8* 4,7±0,3*

5 Albizzia lebbeck 1,67±0,63 7,0±1,9* 7,7±1,1*

6 Bauhinia variegate 2,1±0,45 6,3±1,17* 7,9±1,3*

7 Kigelia africana 1,7±0,4 5,6±1,9* 5,2±1,6*

8 Pinus halepensis 1,7±0,4 2,7±1,09* 3,5±0,47*

* — статистически значимо отличается от контроля, р<0,05 .

Таблица 2. Сочетанный апоптозиндуцирующий эффект РНКазы Bacillus pumilus и водных экстрактов коры растений (ВЭ) на клетки аденокарциномы легких человека А549

Доля апоптических клеток в популяции, %

Растения контроль РНказа, 300 мкг/мл ВЭ 150мкг/мл ВЭ 300мкг/мл РНказа + ВЭ 150 мкг/мл РНказа + ВЭ 300мкг/мл

Brachychiton populneus 2,7±0,45 6,7±1,07* 5,5±1,58* 5,3±1,24* 4,8±0,8 5,9±1,9

Chorisia speciosa 2,8±0,05 8,4±1,07* 3,8±0,52* 4,4±0,47* 6,7±1,63 7,03±1,25

Albizzia lebbeck 2,7±0,45 6,7±1,07* 10,3±1,5* 16,8±1,2* 17,7±0,8** 18,3±1,9**

Bauhinia variegate 1,9±0,2 5,4±0,8* 7,1±0,07* 12,3±0,32* 10,03±1,18** 20,13±4,0**

Kigelia africana 1,9±0,2 4,2±0,2* 3,3±0,46* 4,1±0,5* 4,7±1,4** 5,6±1,1**

Pinus halepensis 2,7±0,6 6,7±0,8* 3,03±0,56 3,9±1,3 6,5±1,65 4,06±1,8

* - статистически значимо отличается от контроля, р<0,05; ** — статистически значимо отличается от варианта РНКаза 300 мкг/мл, р<0 . 05 .

Сочетанный апоптозиндуцирующий эффект

РНКазы Bacillus pumilus и водных экстрактов

коры растений на клетки аденокарциномы

легких человека А549

В результате исследования установлено, что комбинация биназы и водных экстрактов коры трех растений A. lebbeck, B. variegate и K. africana усиливает индукцию апоптоза у клеток аденокарциномы легких человека А549 . Сочетанное действие биназы (300 мкг/мл) и экстракта B. variegate (300 мкг/мл./ достоверно повышало процентное содержание апоптических клеток в популяции в 10,6 раз по сравнению с контролем и в 3,7 раз по сравнению с бина-зой . При совместном действии РНКазы и экстракта коры A. lebbeck также происходило увеличение доли апоптических клеток А549: до 6,8 раз над таковым в контроле и в 2,7 раз по сравнению с действием биназы в отдельности . Комбинация биназы с экстрактом K. africana вызывала несколько меньшее, но статистически достоверное повышение индукции апоптоза у опухолевых клеток (табл . 1). Водный экстракт коры Ch. speciosa не повышал апоптозиндуцирую-щую активность биназы в отношении клеток А549 . В то же время при сочетанном воздействии биназы и данного экстракта наблюдалось дозозависимое повышение апоптогенного эффекта по сравнению с индивидуальным действием самого экстракта (табл 2)

Совместная обработка клеток аденокарциномы легких человека А549 водными эстрактами коры B. populneus или P. halepensis с биназой не вызывала значимого повышения процентного содержания апоп-тических клеток, индуцированных ферментным препаратом или экстрактами в отдельности (табл . 2) .

Обсуждение

Апоптоз — феномен программируемой смерти клеток, необходимый для поддержания гомеостаза организма [14-16]. Нарушение процесса апопто-за характерно для ряда патологических процессов: нейродегенеративные заболевания, ишемические повреждения, аутоиммунные заболевания и канцерогенез [17, 18]. Механизмы регуляция программируемой смерти клеток представляют значительный интерес для создания эффективных и безопасных противоопухолевых препаратов [19, 20]. Существующие в настоящее время неинвазивные, чувствительные методы исследования процесса апоптоза позволяют сравнительно быстро проводить первичную оценку антиканцерогенных веществ [21, 16]. В настоящей работе представлены результаты исследования индивидуального и сочетанного апопто-зиндуцирующего действия ферментного препарата РНКазы B. pumilius и водных экстрактов коры восьми лекарственных растений Египта в отношении клеток аденокарциномы легких человека А549 .

Установлено, что биназа в концентрации 300 мкг/ мл достоверно повышает процентное содержание апоптических клеток в популяции опухолевых клеток человека линии А549 по сравнению с контролем . Полученные нами результаты подтверждают представленные ранее в литературе данные о селективном апоптозиндуцирующем и антипролиферативном действии РНКазы B. intermedius, или B. pumilius в соответствии с международной классификацией [22], на различные линии опухолевых клеток: миеломных

клеток человека К562, мононуклеарных клеток периферической крови, трансгенных миелоидных клеток FDC-P1iR117 c экспрессирующимся kit-онкогеном, фибробластов NIH3T3 c экспрессирующимся ras-онкогеном [8, 23-26], клеток карциномы легкого человека А549 [27, 28]. Цитотоксическое действие на опухолевые клетки посредством индукции различными путями программируемой смерти клеток — один из существенных аргументов, свидетельствующих о перспективности использования РНКаз для элиминации опухолей Механизмы клеточной гибели при действии биназы могут быть обусловлены каспазо-зависимыми процессами, изменениями определенных белков и низкомолекулярных соединений [10]. Показано в частности, что гибель клеток Касуми-1, полученных из периферической крови больного ми-елоидным лейкозом, и клеток экспериментальной модели меланомы В-16 под действием биназы может происходить по пути как митохондриального, так и лигандного апоптоза [29, 30].

Среди восьми исследованных водных экстрактов коры лекарственных растений Египта достоверно значимым дозозависмым апоптогенным эффектом в отношении клеток аденокарциномы легких человека А549 обладали экстракты растений альбиции ле-бекк (A. lebbeck) и баухинии пестрой (B. variegate) . Для экстрактов коры еще трех растений: сосны аллепской (P. halepensis), кигелии африканской (K. africana), хоризии великолепной (Ch. speciosa) и брахихитона разнолистного (B. populneus) показан умеренный апоптозиндуцирующий эффект

Ранее сообщалось, что органические экстракты альбиции лебекк (A. lebbeck] оказывают цитоток-сическое действие в отношении клеточных линий рака молочной железы MCF-7 и аденокарционо-мы толстой кишки человека HT-29, подавляя рост опухолевых клеток на 62,94% и 44,29% соответственно [31].

Противоопухолевый эффект органического экстракта B. variegate показан в отношении лимфомы Дальтона у мышей Swiss albino, индуцированной N-нитрозодиэтиламином модельной опухоли печени крыс [32], и линии опухолевых клеток человека: рака эпителия гортани Hep2 и рака молочной железы HBL-100 [33]. Сведения о способности экстракта баухинии пестрой ингибировать кластогенный эффект циклофосфамида в клетках костного мозга мышей [34] и препятствовать возникновению повреждений ДНК в присутствии перекиси водорода [35] также свидетельствует об антиканцерогенном потенциале данного растения

Ранее нами было показано, что водные экстракты коры растений A. lebbeck, B. variegate, K. africana, P. halepensis обладают высокой антиоксидантной активностью и это свойство коррелирует с содержанием полифенольных соединений [36].

Многочисленные данные о биологических свойствах полифенолов, представленные в научной литературе, позволяют рассматривать эти соединения в качестве перспективных потенциальных агентов для профилактики и терапии онкологических заболеваний [37—39]. Показано, что полифенолы могут участвовать в регуляции генов, участвующих в контроле жизнеспособности пролиферации и клеток [40], индуцировать разные пути апоптоза [41], ингибировать фактор роста эндотелия сосудов [42], препятствуя тем самым развитию процесса ангиогенеза и метастаз . Например, ресвератрол, -(-)эпигалокатехин-

3-галлат, куркумин и птеростилбен могут влиять на важнейшие сигнальные пути апоптоза в клетках разных видов опухолей посредством регуляции активности проапоптических и антиапоптических белков, индукции ядерного фактора транскрипции NF-kB, активация белка р53 [39].

Экспериментальные данные, полученные в настоящей работе, свидетельствуют о том, что комбинация РНКазы B. pumilus c водными экстрактами коры трех растений A. lebbeck, B. variegate и K. africana повышает эффективность индукции апоптоза у клеток аденокарциномы легких человека А549 по сравнению с индивидуальным действием биназы и экстрактов Результаты исследования коррелируют с данными других авторов, демонстрирующими возможность повышения активности апоптоза опухолевых клеток при сочетанном действии вторичных метаболитов растений с другими препаратами. Например, комбинированное действие полифенолов чая с аторвастатином ингибировало онкогенез легких мышей и рост опухолевых клеток Н1299 и Р460, вероятнее всего усиливая их апоптоз [43]. Преклинические эксперименты с использованием

ксенографтов показали, что комбинированное применение полифенолов птеростилбена, кверцетина и FOLFOX6 (оксалиплатин, лейковорин и 5-флюороу-рацил) и радиотерапии приводит к элиминации опухоли in vivo и длительной выживаемости [44].

Таким образом, результаты о сочетанном апоп-тозиндуцирующем действие биназы и водных экстрактов коры растений A. lebbeck, B. variegate и K. africana на клетки аденокарциномы легких человека А549 позволяют рассматривать комбинацию данных препаратов как основу для создания природных щадящих средств, способных индуцировать апоптоз в опухолевых клетках и обусловливают необходимость исследований по определению клеточных мишеней и механизмов действия .

Благодарности

Работа выполнена в рамках Программы повышения конкурентоспособности Казанского федерального университета, поддержана грантом РНФ № 14-14-00522 и частично грантом РФФИ № 15-54-61024.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Stewart B . W ., Wild С . P . World Cancer Report 2014 . IARC Nonserial Publication . WHO Press; 2014 .

2 . Паутина О .А ., Миронова Н .Л ., Власов В . В . и др . Новейшие подходы к лечению онкологических заболеваний: противоопухолевые препараты на основе ген-направленных нуклеиновых кислот. Acta Naturae 2009; 2: 47-66 .

3 . Mitsiades С . S ., Davies F . E ., Laubach J . P . et al . Future directions of next-generation novel therapies, combination approaches, and development of personalized medicine in myeloma . J . Clin . Oncol . 2011; 29 (14): 1916-23 .

4 . Cragg G . M ., Paul G ., Grothaus P . G . et al . Impact on natural products on developing new anticancer agents . Chem . Rev . 2009; 109 (7): 3012-43 .

5 . Khani S . , Barar J . , Movafeghi A . et al . Production of anticancer secondary metabolites: impacts of bioprocess engineering In: Orhan I E , editor Biotechnological Production of Plant Secondary Metabolites . Bentham Science Publishers; 2012: 215-41.

6 . Leland P . A. , Raines R . T . Cancer chemotherapy — ribonucleases to the rescue . Chem . Biol . 2001; 8 (5): 405-13 .

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7 . Matousek J . Ribonucleases and their antitumor activity . Comp . Biochem . Physiol . C . Toxicol . Pharmacol . 2001; 129 (3): 175-91.

8 . Saxena S . K ., Shogen К ., Ardelt W . Onconase and its therapeutic potential Lab Med 2003; 34: 380-6

9 . Makarov A .A ., Kolchinsky A ., Ilinskaya O . N . Binase and other microbial RNases as potential anticancer agents Bioessays 2008; 30 (8): 781-90 .

10 . Митькевич В .А ., Макаров А .А ., Ильинская О . Н . Клеточные мишени противоопухолевых рибонуклеаз . Молекулярная биология 2014; 48 (2): 214-22 .

11 Freshney R J Culture of animal cells A manual of basic technique . 3rd ed . New York: Willey; 1993 .

12 . Smolewski P ., Grabarek J ., Lee B .W . et al . Kinetics of HL-60 cell entry to apoptosis during treatment with TNF-alpha or camptothecin assayed by the stathmo-apoptosis method Cytometry 2002; 47 (3): 143-9 .

13 . Laakko T ., King L ., Fraker P . Versatility of merocyanine 540 for the flow cytometric detection of apoptosis in human and murine cells . J . Immunol . Methods . 2002; 261 (1-2): 129-39 .

14 Pereire W O , Amarante-Mendes G P Apoptosis: a programme of cell death or cell disposal? Scand . J . Immunol . 2011; 73 (5): 401-07 .

15 . Ulukaya E ., Acilan C ., Yilmaz Y . Apoptosis: why and how does it occur in biology? Cell . Biochem . Funct . 2011; 29 (6): 468-80 .

16 Demchenko A P Beyond annexin V: fluorescence response of cellular membranes to apoptosis . Cytotechnology . 2013; 65 (2): 157-72 .

17 Alberts B , Johnson A , Lewis J et al Molecular biology of the cell 5th ed New York: Garland Science; 2007

18 Elmore S Apoptosis: a review of programmed cell death Toxicol . Pathol . 2007; 35(4): 495-516 .

19 Wong R S Apoptosis in cancer: from pathogenesis to treatment . J . Exp . Clin . Cancer Res . 2011; 30 (1): 87-100 .

20 Bai L , Wang S Targeting apoptosis pathways for new cancer therapeutics . Annu . Rev . Med . 2014; 65: 139-55 .

21. Martinez M . M ., Reif R . D . , Pappas D . Detection of apoptosis: a review of conventional and novel techniques . Anal . Methods 2^Ю; 2 (В): 996-1004 .

22 . Шарипова М . Р ., Тойменцова А. А. Сабирова А . Р . и др . Hовое филогенетическое положение штамма Bacillus intermedius 3-119 . Микробиология 2Ш1; В^ (3): 424-B .

23 Ilinskaya O N , Decker K , Koschinski A et al Bacillus intermedius ribonuclease as inhibitor of cell proliferation and membrane current . Toxicology 2Ш1; 15B (2-3): Ю1-7 .

24 Ilinskaya O N , Zelenikhin P V , Petrushanko I Y et al Binase induces apoptosis of transformed myeloid cells and does not induce T-cell immune response . Biochem . Biophys . Res . Commun . 2ВД7; 3B1(4): ЮШ-5 .

25 . Ilinskaya O . N ., Koschinski A. , Repp H . et al . RNase-induced apoptosis: fate of calcium-activated potassium channels . Biochimie 2ШВ; 9Ш5): 717-25 .

2B Mitkevich V A , Petrushanko I Y , Kretova O V et al Oncogenic c-kit transcript is a target for binase . Cell Cycle 2^Ю; 9(13): 2B74^ .

27 . Зеленихин П . В ., Колпаков А . И ., Черепнев Г . В . и др . Индукция апоптоза опухолевых клеток биназой Молекулярная биология 2Ш5; 39(3): 457-B3 .

2В Cabrera-Fuentes H A , Aslam M , Saffarzadeh M et al Internalization of Bacillus intermedius ribonuclease (BINASE) induces human alveolar adenocarcinoma cell death . Toxicon 2Ш3; B9: 219-2B .

29 Mitkevich V A , Kretova O V , Petrushanko I Y et al Ribonuclease binase apoptotic signature in leukemic Kasumi-1 cells Biochimie 2m3; 95(B): 1344-9 .

3^ . Mironova N . L. , Petrushanko I .Y ., Patutina O .A. et al . Ribonuclease binase inhibits primary tumor growth and metastases via apoptosis induction in tumor cells . Cell Cycle . 2Ш3; 12(13): 212^31.

31 Sankara A J , Naresh A , Mokkapati K L Evaluation of in vitro cytotoxicity of Andrographis paniculata, Duranta serratifolia and Albizzia lebbeck whole plant extracts by MTT assay against MCF-7 and HT-29 cell lines Curr Res Microbiol Biotechnol 2m4; 2: 351-3 .

32 Rajkapoor B , Jayakar B , Murugesh N Antitumour activity of Bauhinia variegate on Dalton's ascetic lymphoma . J . Ethnopharmacol . 2Ш3; В9 (1): Ю7-9.

33 Rajkapoor B , Jayakar B , Murugesh N et al Chemoprevention and cytotoxic effect of Bauhinia variegate against N-nitrosodiethylamine induce liver tumors and human cancer cell lines J Ethnopharmacol 2MB; Ю4 (3): 4^-9 .

34 Pandey S , Agrawal R C Clastogenic analysis of Bauhinia variegata bark extract using micronucleus assay in mouse bone marrow cells . American-Eurasian J . Toxicol . Sci . 2^Ю; 2 (2): 112-4 .

35 . Sharma N . , Bhardwaj R . , Kumar S . et al . Evaluation of Bauhinia variegate L bark fractions for in vitro antioxidant potential and protective effect against H2O2 — induced oxidative damage to pBR322 DNA . Afr . J . Pharm . Pharmacol . 2^1; 5 (12): 1494-5Ш .

36 . Abdul-Hafeez E .A ., Karamova N . S ., Ilinskaya O . N . Antioxidant activity and total phenolic compounds content of certain medicinal plants . Int . J . Biosci . 2014; 5(9): 213-22 .

37 . Stoner G . D ., Mukhtar H . Polyphenols as anticancer chemopreventive agents . J . Cell Biochem . Suppl . 1995; 22: 169-80 .

38 . Han D . H ., Lee M . J ., Kim J . H . Antioxidant and apoptosis-inducing effect of ellagic acid . Anticancer Res . 2006; 26 (5A): 3601-6 .

39 Rodriguez M , Estrela J M , Ortega A Natural polyphenols and apoptosis induction in cancer therapy J carcinog Mutagen 2013; S6: 004 .

40 Kang N J , Shin S H , Lee H J et al Polyphenols as small molecular inhibitors of signaling cascades in carcinogenesis Pharmacol Ther. 2011; 130 (3): 310-24 .

41. Giovannini C ., Masella R . Role of polyphelos in cell death control . Nutr. Neurosci . 2012; 15 (3): 134-49 .

42 . Oak M . H ., El Bedoui J ., Schini-Kerth V. B . Antiangiogenic properties of natural polyphenols from red wine and green tea . J . Nutr . Biochem . 2005; 16(1): 1-8 .

43 . Lu G . , Xiao H ., You H . et al . Synergistic inhibition of lung tumorigenesis by a combination of green tea polyphenols and atorvastatin . Clin . Cancer Res . 2008; 14(15): 4981-8 .

44 . Priego S . , Feddi F . , Ferrer P . et al . Natural polyphenols facilitate elimination of HT-29 colorectal cancer xenografts by chemoradiotherapy: a Bcl-2- and superoxide dismutase 2-dependent mechanism . Mol . Cnacer . Ther. 2008; 7(10): 3330-42

Поступила: 12.09.2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.