Биофизические аспекты комбинированного действия гипертермии с цисплатином Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Евстратова Е.С. ©

Н.с., Биофизическая лаборатория, МРНЦ МЗ России

БИОФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ГИПЕРТЕРМИИ С ЦИСПЛАТИНОМ

Аннотация

Изучены закономерности проявления синергизма при одновременном комбинированном действии гипертермии с противоопухолевым препаратом цисплатин на выживаемость дрожжевых клеток. Установлено, что имеется определенный диапазон температур, в пределах которого можно наблюдать синергическое усиление одновременного действия противоопухолевого препарата и повышенной температуры. Любое отклонение температуры от оптимального значения приводит к уменьшению синергизма.

Ключевые слова: синергизм, гипертермия, цисплатин, дрожжи. Keywords: synergism, hyperthermia, cisplatin, yeast cells.

Сегодня в экспериментальной и теоретической биофизик достигнут немалый прогресс [1-7]. Ранее были установлены закономерности проявления синергических эффектов на клеточном уровне при комбинированном действии гипертермии с ионизирующим излучением [8, 42-48; 9]. В этой работе было отмечено существование оптимальной температуры, при которой наблюдается максимальное синергическое взаимодействие. Представляет интерес изучить закономерности комбинированного действия противоопухолевых препаратов и гипертермии на дрожжевые клетки с целью поиска оптимальных режимов для достижения максимального значения синергизма.

Объект исследования - диплоидные дрожжевые клетки Saccharomyces cerevisiae, штамм XS800. В качестве химического агента использован цисплатин - цитотоксический препарат алкилирующего действия (ООО «ЛЭНС-ФАРМ», Россия). Концентрация препарата составляла 0,25 мг/мл. Гипертермическое воздействие осуществляли в диапазоне 48-55 °С.

Для оценки синергического эффекта используется коэффициент синергизма к [10-12], определяемый отношением продолжительности воздействия на теоретической кривой выживаемости, ожидаемой при независимом сложении эффектов от обоих агентов, к продолжительности воздействия, оцененной по экспериментальной кривой выживаемости после комбинированного воздействия.

Продолжительность воздействия, ч

Рис. 1. Зависимость выживаемости дрожжевых клеток от продолжительности воздействия температуры (52,5 °С) с цисплатином и без него: 1 - кривая выживаемости дрожжевых

© Евстратова Е.С., 2013 г.

клеток после действия цисплатина при комнатной температуре, 2 - кривая выживаемости дрожжевых клеток после действия одной температуры (52°С), 3 - теоретическая кривая выживаемости дрожжевых клеток, рассчитанная при независимом действии агентов, 4 -экспериментальная кривая выживаемости дрожжевых клеток после действия температуры (52°С)и цисплатина.

На рис. 1 представлены результаты определения выживаемости клеток после отдельного применения цисплатина, гипертермии (52,5 °С), после совместного воздействия цисплатина и повышенной температуры, а также теоретическая кривая, рассчитанная при условии независимого сложения эффектов этих факторов.

S 2'0 -

а

о

я

S 1,8 о

н =

о

s я s

-е--е-

п

о «

1,6 -

1,4 -

1,2

Температура, оС

Рис. 2. Зависимость коэффициента синергизма одновременного действия цисплатина и гипертермии на диплоидные дрожжевые клетки 8асскатотусе$ сете\181ае дикого типа (штамм Х8800) от температуры, при которой действовал цисплатин.

Видно, что кривая 4 располагается ниже теоретически ожидаемой кривой аддитивного сложения эффектов (кривая 3). Это означает, что в данном случае имеет место синергическое взаимодействие гипертермии и цисплатина. Коэффициент синергизма в данном случае равен 1,9. Аналогичные результаты получены для других действующих температур. Используя весь набор этих данных, мы рассчитали зависимость коэффициента синергизма от температуры, при которой происходило воздействие (рис. 2). Видно, что коэффициент к по мере увеличения температуры сначала увеличивается, достигая максимума, затем уменьшается. Это означает, что синергическое взаимодействие гипертермии и химического агента наблюдается только в определенном температурном диапазоне, причем существует оптимальная температура, обеспечивающая максимальное синергическое взаимодействие.

Принимая во внимание результаты, приведенные в настоящей работе, а также данные других авторов, полученные на клетках млекопитающих [8; 9; 13; 14], можно полагать, что оптимизация термохимиотерапии представляет значительный практический интерес для современной медицины.

Литература

1. С.В. Гудков, И.Н. Штаркман, А.В. Черников, А.М. Усачева - Гуанозин и инозин (рибоксин) элиминируют долгоживущие белковые радикалы, образующиеся при воздействии рентгеновского излучения // Доклады Академии наук. - 2007. - Т.413. - №2. - С. 264-267.

2. S.V. Gudkov, V.I. Bruskov et al. - Oxygen-dependent auto-oscillations of water luminescence triggered by the 1264 nm radiation // Journal of Physical Chemistry B. - 2011. - Т.115. - №23. - С. 7693-7698.

3. A.V. Chernikov et al. - Oxygen effect in heat-induced DNA damage // Biophysics. - 2007. - Т.52. -№2. - С. 185-190.

4. I.N. Shtarkman et al. - Effect of amino acids on x-ray-induced hydrogen peroxide and hydroxyl radical formation in water and 8-oxoguanine in DNA // Biochemistry (Moscow). - 2008. - Т.73. - №4. - С. 470-478.

5. С.В. Гудков, О.Э. К^п, С.А. Гаpмаш, В.Е. Иванов, А.В. Чеpников, А.А. Маноxин, М.Е. Асташев, Л.С. Ягужижкий, В.И. Бpуcков - Образование активных форм кислорода в воде под действием видимого и инфракрасного излучений в полосах поглощения молекулярного кислорода // Биофизика. - 2012. - Т.57. - №1. - С. 5-13.

6. S.V. Gudkov, S.A. Garmash, I.N. Shtarkman et al. - Long-lived protein radicals induced by x-ray irradiation are the source of reactive oxygen species in aqueous medium // Dokl. Biochem. Biophys. -2010. - V.430. - P. 1-4.

7. A.V. Chernikov, V.I. Bruskov, S.V. Gudkov - Heat-induced formation of nitrogen oxides in water // J. Biol. Phys. - 2013. - V.39. - P.687-699

8. В.Г. Петин, Г.П. Жураковская, Л.Н. Комарова Радиобиологические основы синергических взаимодействий в биосфере. М.: ГЕОС, 2012. 219 с.

9. Е.С. Евстратова, Г.П. Жураковская, В.Г. Петин Влияние интенсивностей факторов окружающей среды на их взаимодействие в биосфере // Науковi пращ., Серiя «Техногенна безпека». - 2012. №173 (185). С. 17 -21.

10. В.Г. Петин Чувствительность дрожжевых клеток к одновременному воздействию ионизирующей радиации и повышенной температуры // Радиобиология. 1977. №17 (3). С. 360366.

11. С. Basham, J. Mills, E.B. Douple, J.J. Roberts The independent action of radiation and cisplatin on the survival or recovery of human normal or tumour cells in vitro or in vivo // Int. J. Radiat. Biol. 1989. №55. P. 807-820.

12. H. Eichholtz-Wirth, B. Hietel Heat sensitization to cisplatin in two cell lines with different drug sensitivities // Int. J. Hypertherm. 1990. №6. P. 47-55.

13. M. Urano, J. Kahn, H. Majima, L.E. Gerweck The citotoxic effect of cis-diaminedicholoplatinum (II) on cultured Chinese hamster ovary cells at elevated temperatures: Arrhenius plot analysis // Int. J. Hyperthermia. 1990. №6. - P. 581-590.

14. А.Г. Пантюхина, В.Г. Петин Зависимость синергизма комбинированного действия цисплатины и гипертермии от концентрации препарата // Цитология. 1999. №41 (5). С. 420-424.