Обратная зависимость между антиоксидантной активностью синтетических монофенолов структурно взаимосвязанного ряда и их токсичностью в отношении опухолевых клеток Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 542.943-92>78:616-006

DOI: 10.15372/SSMJ20180104

обратная зависимость между Антиоксидлнтной Активностью синтетических монофенолов структурно взаимосвязанного ряда и их токсичностью в отношении опухолевых клеток

Павел Игоревич ГАЙНУТДИНОВ1, Пётр Михайлович КОЖИН1, Антон Владимирович ЧЕЧУШКОВ1, Григорий Григорьевич МАРТИНОВИЧ2, Сергей Викторович ХОЛЬШИН3, Наталья Валерьевна КАНДАЛИНЦЕВА3, Николай Константинович ЗЕНКОВ1, Елена Брониславовна МЕНЬЩИКОВА1

1 НИИ экспериментальной и клинической медицины 630117, г. Новосибирск, ул. Тимакова, 2

2Белорусский государственный университет 220030, г. Минск, просп. Независимости, 4

2 Новосибирский государственный педагогический университет 630126, г. Новосибирск, ул. Вилюйская, 28

Целью настоящего исследования послужило изучение взаимосвязи между антиоксидантной активностью новых синтетических водорастворимых монофенолов структурно взаимосвязанного ряда и их влиянием на жизнеспособность опухолевых клеток in vitro. Материал и методы. Синтезированы пять оригинальных гидрофильных серо- и селен-содержащих монофенолов, различающихся длиной углеводородной цепи алкилтиосульфо-натного заместителя, находящегося в пара-положении по отношению к гидроксильной группе, количеством трет-бутильных орто-заместителей и варьированием фрагмента «S-S»: 3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил) этилтиосульфонат натрия (ТС-12), 3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропилсульфонат натрия (С-13), 3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропилселеносульфонат натрия (СеС-13), 3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифе-нил)пропилтиосульфонат натрия (ТС-13), 3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропилтиосульфонат натрия (ТС-17). Антиоксидантную активность соединений определяли в бесклеточной модельной тест-системе по способности ингибировать люминол-зависимую хемилюминесценцию азоинициатора AAPH, противоопухолевую цитотоксичность - по влиянию на жизнеспособность моноцито/макрофагоподобных клеток гистио-цитарной лимфомы человека U937 и клеток аденокарциномы молочной железы человека MCF-7 в MTT-тесте. Результаты и их обсуждение. Все использованные в настоящем исследовании фенольные соединения проявляли антиоксидантную активность в бесклеточной модельной системе (ингибирование радикала азоинициатора AAP№) и цитотоксичность в отношении клеток U937 и MCF-7, эффект зависел от дозы и структуры молекулы. Наблюдалась прямая зависимость между структурой монофенолов и их способностью угнетать жизнеспособность опухолевых клеток разных линий вне зависимости от происхождения последних, миелоидного (U937)

Гайнутдинов П.И. - аспирант лаборатории молекулярных механизмов свободнорадикальных процессов, e-mail: [email protected]

Кожин П.М. - научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов свободнорадикальных процессов, e-mail: [email protected]

Чечушков А.В. - научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов свободнорадикальных процессов, e-mail: [email protected]

Мартинович Г.Г. - д.б.н., зав. кафедрой биофизики, e-mail: [email protected] Хольшин С.В. - старший преподаватель кафедры химии, e-mail: [email protected] Кандалинцева Н.В. - к.х.н., директор Института естественных и социально-экономических наук, е-mail: [email protected]

Зенков Н.К. - д.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярных механизмов свободнорадикальных процессов, е-mail: [email protected]

Меньщикова Е.Б. - д.м.н., зав. лабораторией молекулярных механизмов свободнорадикальных процессов, е-mail: [email protected]

или эпителиального (MCF-7), и типа роста (соответственно неприкрепленных и прикрепленных), а также диапазона концентраций соединений (соответственно от 100 до 500 мкМ и от 2 до 150 мкМ). В то же время зависимость между антиоксидантной активностью монофенолов и их цитотоксичностью была реципрокной (при исключении из анализа СеС-13), что может быть связано как со способностью опухоли к самозащите от активированных кислородных метаболитов, так и с непрямым прооксидантным эффектом фенольных соединений.

Ключевые слова: монофенольные антиоксиданты, клетки MCF-7, клетки и937, жизнеспособность, токсичность, антиоксидантная активность.

История исследований терапевтического потенциала антиоксидантов берет свое начало с 40-50-х годов XX в., с открытия роли цепных свободнорадикальных процессов в биологических системах. Как это нередко бывает, бурный всплеск интереса к ним в 60-70-х годах и оптимизм в решении проблем терапии и профилактики заболеваний, связанных с развитием окислительного стресса, соблазнительно простым путем (с помощью антиоксидантов) сменился пессимизмом 1990-2000-х годов, когда в результате проведения большого количества когортных исследований с назначением различных комбинаций антиоксидантов не всегда удавалось добиться снижения риска развития сердечно-сосудистых, злокачественных, нейродегенеративных и других патологий [9, 15]. Однако в настоящее время маятник начинает закономерное движение в обратную сторону, и выясняется, что во многих случаях либо задача исследования была поставлена неадекватно [2], либо его результаты были неверно обсчитаны и интерпретированы [14].

Вообще ни в одной области биологии нет такого количества прямо противоречащих друг другу точек зрения и экспериментальных результатов, как в области редокс-биологии [10], что объясняется самой природой ее составляющих: в определенных условиях прооксидант может стать антиоксидантом и наоборот. Нет и единой точки зрения на роль активированных кислородных метаболитов при многих патологиях, и прежде всего опухолевых процессах. Считается, что на начальной стадии антиоксиданты тормозят опухолевую трансформацию клеток, во многих ретроспективных исследованиях показана обратная зависимость между потреблением антиок-сидантов и риском развития различных неопла-зий, особенно много таких работ по фенольным антиоксидантам. Так, например, установлено, что меньший риск заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований у приверженцев средиземноморской диеты обусловлен, в частности, высоким содержанием в их рационе оливкового масла, фенольные компоненты которого оказывают антиканцерогенное действие бла-

годаря своим антиоксидантным свойствам и влиянию на передачу сигнала в опухолевых клетках, клеточный цикл и пролиферацию [7]; при увеличении потребления витамина Е снижается риск развития колоректального рака [11], рака легкого [19], при повышении поступления коэнзима Q10 -рака молочной железы [16]. В то же время многие исследователи обоснованно утверждают, что на поздних стадиях роста злокачественных новообразований антиоксиданты могут провоцировать метастазирование и развитие химиорезистентно-сти опухолевых клеток [1, 6, 8].

Целью настоящего исследования послужило изучение взаимосвязи между антиоксидантной активностью новых синтетических водорастворимых фенольных антиоксидантов структурно взаимосвязанного ряда и их влиянием на жизнеспособность опухолевых клеток in vitro.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Для целей настоящего исследования синтезированы пять оригинальных гидрофильных сера- и селен-содержащих фенольных антиокси-дантов, различающихся длиной углеводородной цепи «ара-алкилтиосульфонатного заместителя, находящегося в «ара-положении по отношению к гидроксильной группе - 3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил)этилтиосульфонат натрия (ТС-12) и 3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропилтио-сульфонат натрия (ТС-13), количеством трет-бутильных орто-заместителей - 3-(3',5'-ди-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропилтиосульфонат натрия (ТС-17), заменой атома бивалентной серы на атом селена в «ара-пропильном заместителе -3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил)пропилсе-ленсульфонат натрия (СеС-13), а также его отсутствием - 3-(3'-трет-бутил-4'-гидроксифенил) пропилсульфонат натрия (С-13).

Исследованные соединения получали из 2,6-ди-трет-бутилфенола по последовательности превращений, представленной на рис. 1. Синтезы соединений С-13, ТС-13, ТС-17 и их предшественников ранее были описаны в [3], ал-канола 1 - в [4]. Термолизом алканола 1 получали

ТС-13

S03Na

2 S03Na

ТС-12

ТС-17 С-13

Рис. 1. Схема синтеза соединений

з SQ3Na

СеС-13

его моно-орто-замещенный гомолог 2, нагреванием последнего с PBr3 был синтезирован соответствующий бромид 3, взаимодействие которого с Na^2O3 приводило к целевому ТС-12 с выходом 90 %. Селеносульфонат СеС-13 получали по реакции бромида 4 с Na2SeSO3, образующимся in situ из селена и Na2SO3. Строение синтезированных соединений подтверждалось данными элементного анализа, ЯМР-, ИК- и УФ-спектроскопии. Спектры ЯМР 1H записывались на спектрометре Bruker DRX-500 (Bruker, Германия) с рабочей частотой 500,13 МГц в D2O, ИК-спектры - на Фурье-спектрометре Vector 22 (Bruker) в KBr (150:1), УФ-спектры - на спектрофотометре Specord HP-8453 (Hewlett Packard, Германия) в Н2О (табл. 1). Температуры плавления определяли в капилляре на приборе ПТП (Химлаборприбор, Россия) и на нагревательном столике конструкции Кофлера (Россия).

Для определения антиоксидантной активности соединений использовали метод Alho и Leinonen в собственной модификации [5], в его основе лежит способность азосоединений подвергаться спонтанному термолизу с образованием алкильных радикалов, при взаимодействии которых с люминолом возникает хемилюминес-ценция (ХЛ). В кюветы вводили бесцветную среду Хенкса, 100 мкМ раствора люминола (Serva, Германия) и тестируемые соединения в концентрациях от 2 до 40 мкМ, термостатиро-вали в течение 5 мин, индуцировали радикало-образование путем добавления 10 мМ раствора 2,2'-азобис(2-амидинопропана) дигидрохлорида (Sigma-Aldrich) и регистрировали ХЛ. Результа-

ты представлены в долях от единицы, за единицу принимали среднее значение ХЛ контрольных клеток. Для полученных данных выполняли приближение с помощью кривых, из уравнений аппроксимации рассчитывали 1С50 (концентрацию соединения, в которой оно подавляет интенсивность ХЛ на 50 %).

В работе использовали моноцито/макрофа-гоподобные клетки гистиоцитарной лимфомы человека и937 и клетки аденокарциномы молочной железы человека MCF-7, которые культивировали в среде, приготовленной на основе среды ЯРМ1-1640 (для клеток MCF-7 - среды DMEM), содержащей 10 % фетальной бычьей сыворотки (FBS), 1 % пенициллина, 1 % стрептомицина, 1 % глутамина. Тестируемые соединения вводили в среду культивирования в концентрациях от 0 до 500 мкМ, через 1 сут (клетки и937) или 4 сут (клетки MCF-7) определяли жизнеспособность клеток по их способности восстанавливать бромид 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенил те-тразолия (МТТ, Sigma-Aldrich, США) до гранул формазана образующимся в дыхательной цепи митохондрий супероксидным анион-радикалом (МТТ-тест) [13]. Результаты представлены в долях от единицы, за единицу принимали среднее значение оптической плотности (OD540-620) контрольных клеток; для полученных данных выполняли приближение с помощью кривых, из уравнений аппроксимации рассчитывали 1С50 (концентрацию соединения, в которой оно подавляет жизнеспособность клеток на 50 %).

Результаты представлены в виде диаграмм рассеяния.

о

СП

Таблица 1

Характеристика синтезированных соединений

Соединение Т пл' °С Элементный анализ, найдено/вычислено, % Брутто -формула ЯМР 'Н спектр, 5, м.д. ИК-спектр, Умах- см-1 УФ-спектр, X, нм (^ • е)

С Н 8

ТС-12 130 46,01/ 46,14 5,40/ 5,49 20,28/ 20,53 С12Н170482№ 1,30 с (9Н, ?-Ви), 2,94 т (2Н, АгСЫ2), 3,24 т (2Н, СНЛ 3 = 7,5 Гц), 6,77 д (1Н, ,/= 8 Гц, Наром), 6.99 дц (1Н. 3 = 8 Гц. 3 = 2 Гц. Наром). 7,19 д (1Н, ,/ = 2 Гц. Наром)

С-13 235 53,00/ 53,05 6,10/ 6,51 10,50/ 10,89 С13Н19048№ 1,43 с (9Н, ?-Ви), 2,10 м (2Н, Аг-СН2-СН2), 2,66 т (2Н, Аг-СН2. ./ = 7,5 Гц), 2,98 т (2Н, СН,-8~./ = 7,5 Гц), 6,92 д (1Н, 3=% Гц, Наром), 7,06 дц (1Н, 3 = 8 Гц, 3 = 2 Гц, Наром), 7Д8 д (1Н, ,/ = 2 Гц, Наром) 3512 (РЮН), 2958 (СН), 1196 и 1056 (-80;) 198 (2,81), 277 (0,16)

ТС-13 206-207 47,80/ 47,84 5,60/ 5,87 19,77/ 19,65 С13Н190482№ 1,43 с (9Н, ?-Ви), 2,37 м (2Н, Аг-СН2-СН2), 3,02 т (2Н, Аг-СН2../ = 7,5 Гц), 2,98 т (2Н, СН,-8~./ = 7,5 Гц), 7Д8 д (1Н, 3=% Гц, Наром), 7.36 дц (1Н. 3 = 8 Гц. 3 = 2 Гц. Наром). 7,55 д (1Н. ,/ = 2 Гц. Наром) 3513 (РЮН), 2957 (СН), 1196 и 1056 (-80;) 203 (3,28), 278 (0,28)

ТС-17 153-155 53,02/ 53,38 7,80/ 7,11 16,00/ 16,77 С17Н270482№ 1,43 с (18Н, ?-Ви), 2,12 м (2Н, Аг-СН,-СН,-), 2,71т (2Н, Аг-СН,. ./=8 Гц), 3,22 т (2Н, СН^б 3 = 1 Гц), 7,11 с (2Н, Наром) 3640 (РЮН), 2957 (СН), 1215 и 1043 (-80;) 200 (2,88), 275 (0,12)

СеС-13 276-278 41,91/ 41,83 5,06/ 5,13 8,90/ 8,59 С13Н190488е№ 1,39 с (9Н; /-Ви), 2,03 м (2Н; СН7СН7СН7), 2,70 т (2Н; АгСЬГ:./ = 7~,8 Гц), 2,93 т (2Н; СН^О,; 3= 7,8 Гц), 6,95 д(1Н;АгН; 7=7,8 Гц), 7,05 дц (1Н; АгН; 3= 7,8 Гц, 3= 2,4 Гц), 7,26 д (1Н; АгН; 3= 2Л Гц) 3532 (РЮН), 2956 (СН), 1199 и 1038 (-80;) 228 (3.83), 280 (3.32)

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Наибольшую антирадикальную активность в использованной системе проявили ТС-13 и его селен-содержащий аналог СеС-13 (табл. 2, рис. 2, а, б). В целом по своей антиоксидантной активности исследуемые соединения расположились в следующем порядке: СеС-13 ~ ТС-13 > > ТС-12 > С-13 > ТС-17 (см. табл. 2, рис. 2).

При инкубировании с клетками линии как и937, так и MCF-7 селен-содержащий СеС-13 оказался наиболее токсичным (см. табл. 2, рис. 3, е, рис. 4, е). Остальные соединения по способности угнетать жизнеспособность клеток линии и937 выстроились практически в том же порядке, в котором падала их антиоксидант-ная активность; наименьшую токсичность проявлял частично экранированный тиосульфонат ТС-13, при этом в концентрациях 100 и 200 мкМ достоверно повышая жизнеспособность клеток (возможно, увеличивая их пролиферацию, см. рис. 3, а, б). При инкубировании с клеточной линией MCF-7 наименьшее влияние на жизнеспособность показал С-13 (см. рис. 4, а), 1С50 которого определялась далеко за пределами использованных диапазонов концентраций (см. табл. 2); при исключении этого вещества из анализа наблюдалась прямая корреляция между величинами 1С50 в отношении использованных линий опухолевых клеток, коэффициент корреляции Пирсона 0,99, р = 0,007.

Таким образом, можно заключить, что использованная в данном исследовании линейка препаратов схожим образом угнетает жизнеспособность опухолевых клеток разных линий вне зависимости от их происхождения, миелоидного (и937) или эпителиального (MCF-7) [18], и типа роста (соответственно неприкрепленных и прикрепленных [17]), а также диапазона концентраций веществ (соответственно от 100 до 500 мкМ и от 2 до 150 мкМ). Наименьшую токсичность проявляет несимметрично экранированный пропил-тиосульфонат ТС-13, укорочение иара-алкильно-го заместителя на одно метиленовое звено, полное экранирование ОН-группы трет-бутильными заместителями и замена атома «активной» серы на селен последовательно увеличивают способность соединения подавлять рост клеток. Исключение составляет аналог ТС-13 без атома бивалентной серы С-13, проявивший довольно высокую токсичность в отношении клеток и937 и слабо влияющий на жизнеспособность опухолевых клеток линии MCF-7.

С другой стороны, наблюдается еще одна закономерность: чем выше антиоксидантная активность соединения в использованной нами модельной системе, тем менее выражена его способность подавлять жизнеспособность опухолевых клеток; исключение составили высокотоксичный СеС-13 и малотоксичный для клеток MCF-7 С-13. Между величинами 1С50 для антиоксидантной активности и токсичности в отно-

Соединение Ингибирование радикалов ЛЛР№ Угнетение жизнеспособности клеток

Вид аппроксимации и ее достоверность (я2; р) 1С50, мкМ и937 МСБ-7

Вид аппроксимации и ее достоверность (я2; р) 1С50, мкМ Вид аппроксимации и ее достоверность (я2; р) 1С50, мкМ

СеС-13 Экспоненциальная (1,00; 0,0000) 2,37 Экспоненциальная (0,96; 0,0000) 80 Экспоненциальная (0,96; 0,0035) 23,5

ТС-13 Экспоненциальная (1,00; 0,0000) 3,04 Линейная (0,92; 0,0000) 658* Экспоненциальная (0,87; 0,0025) 130,7

ТС-12 Экспоненциальная (1,00; 0,0000) 6,66 Линейная (0,94; 0,0000) 438 Экспоненциальная (0,98; 0,0000) 87,0

С-13 Линейная (0,96; 0,0000) 11,41 Линейная (0,95; 0,0000) 291 Линейная* (0,89; 0,0010) > 10 мМ

ТС-17 Линейная (0,71; 0,0000) 22,57 Линейная (0,95; 0,0000) 302 Экспоненциальная (0,95; 0,0000) 52,7

Таблица 2

Антиоксидантная и цитотоксическая активность соединений

Примечание. Соединения расположены по мере уменьшения антиоксидантной активности; * - данные приведены без учета стимулирующих концентраций; # - десятичный логарифм концентрации.

1.4-1

э 1,2-№

8 1,05 0,8-

ё 0,6"

§ 0,4«

§ 0,2-к

I

"Г

"Г

~~5 10 15

Концентрация СеС-13, мкМ

1,4-1

э 1,2-№

ё 1,05 0,8-

ё 0,6"

§ 0,4-я

§ 0,2-м

I

20

"Г

"Г

~~5 10 15

Концентрация ТС-13, мкМ

20

5 10 15

Концентрация ТС-12, мкМ

1,4 п

3 1,2-

п

ё 1,0-

5 10 15

Концентрация С-13, мкМ

0,80,60,40,2" о--0,2"

п-1-1-1-

0 5 10 15

Концентрация ТС-17, мкМ

20

Рис. 2. Зависимость между антирадикальной активностью синтетических монофенолов в системе «ААРН - люминол» и их концентрацией: а - СеС-13, б - ТС-13, в - ТС-12, г -С-13, д - ТС-17. Здесь и на рис. 2, 3 кружками обозначены средние значения по 2-4 экспериментам, пунктирной линией - аппроксимация, сплошными - 95%-я доверительная полоса

шении клеток и937 (при исключении из анализа Се-С13) зависимость была экспоненциальной (Я2 = 0,95, р = 0,0000).

Возможно, наблюдаемая реципрокная зависимость служит иллюстрацией способности опухолей на определенном этапе канцерогенеза быть «ловушкой антиоксидантов», которая дает им нежелательные преимущества, позволяя адаптироваться к гипоксии, избегать апоптоза и приобретать множественную лекарственную устойчивость. Существует и другое предполо-

жение, основанное на парадоксальной природе свободнорадикальных процессов. Показано, что важным аспектом антиканцерогенного действия фенолов и полифенолов является их избирательная токсичность в отношении раковых клеток в отличие от нормальных [6, 12]. Такая специфичность не связана с их антиоксидантным действием, а объясняется, в частности, опосредованным прооксидантным действием - мобилизацией хроматин-связанных ионов меди и, соответственно, усилением образования ОН-радикала в реакци-

О 100 200 300 400 Концентрация ТС-13, мкМ

500

"Г

"Г

"Г

"Г

X 100 200 300 400 Концентрация ТС-13, мкМ

500

0 100 200 300 400 Концентрация ТС-12, мкМ

0 100 200 300 400 Концентрация ТС-17, мкМ

1,2"

ci

® 1,0

! 0,8-н

I 0,6-

0

1 0,4-

U U

X

0,2

0 100 200 300 400 Концентрация С-13, мкМ

1,21

Ч

" i,oH

л 0,8-

Н

I 0,6-

0

1 0,4-

и и К

0,2-

04

500

~т

~т

~г

0 100 200 300 400 Концентрация СеС-13, мкМ

500

Рис. 3. Влияние синтетических монофенолов на жизнеспособность клеток линии U937: а, б - ТС-13, в - ТС-12, г - ТС-17, д - С-13, е - СеС-13

ях Фентона и Габера - Вейса (известно, что при многих злокачественных новообразованиях содержание ионов меди в клетках и тканях опухоли повышено в 2-3 раза - «Ахиллесова пята» рака [12, 20]).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использованные в настоящем исследовании новые синтетические водорастворимые феноль-ные соединения структурно взаимосвязанного ряда схожим образом угнетают жизнеспособ-

ность опухолевых клеток разных линий вне зависимости от их происхождения, миелоидного (U937) или эпителиального (MCF-7), и типа роста (соответственно неприкрепленных и прикрепленных), а также диапазона концентраций веществ (соответственно от 100 до 500 мкМ и от 2 до 150 мкМ). В то же время зависимость между антиоксидантной активностью соединений в бесклеточной модельной системе (ингибирование радикала азоинициатора AAPH) и их цитоток-сичностью была реципрокной, что может быть связано как со способностью опухоли к самоза-

0,9—1

ч

ü 0,8-§

е о,б-

0,4-

0,2-

0,90,80,60,4-0,2_

0,9-1

0,8-

0,6

0,4"

0,2"

-о- ■

25 50

75

Концентрация ТС-13, мкМ д

~г

~г

~г

0,9

0,8

IS 0,6

о к

1С

о и о к

и

Н-1-1-1-1-1-1

0 25 50 75 100 125 150 Концентрация С-13, мкМ

в

"Л-1-1

100 125 150

и-1-1

25 50 75 100 125 150 Концентрация ТС-17, мкМ

0,4

0,2

0 V

0,9

g 0,8.

0,6.

о и ю о о о к

и и X

0,4.

0,2.

0,9

0,8

Й U

о № Ю О о о в и

U

М

0,6

0,4

0,2

10

Концентрация С-13, мкМ

100

~г

~г

~т

~г

~т

1

25 50 75 100 125 150 Концентрация ТС-12, мкМ

н-1-1-1-1-1-1

0 25 50 75 100 125 150 Концентрация СеС-12, мкМ

Рис. 4. Влияние синтетических монофенолов на жизнеспособность клеток линии MCF-7: а, б - ТС-13, в - ТС-12, г - ТС-17, д - С-13, е - СеС-13

щите от активированных кислородных метаболитов, так и с непрямым прооксидантным эффектом фенольных соединений.

конфликт ИНТЕРЕСОВ

Авторы заявляют об отсутствии возможных конфликтов интересов.

БЛАГОДАРНОСТИ

Исследование выполнено при поддержке РФФИ (грант 16-54-00050 Бел_а) и БРФФИ (грант

M16P-022) с использованием оборудования ЦКП «Современные оптические системы» НИИЭКМ.

список ЛИТЕРАТУРЫ

1. ЗиновьеваВ.Н., СпасовА.А. Механизмы антиканцерогенных эффектов растительных полифенолов I. Блокирование инициации канцерогенеза // Биомед. химия. 2012. 58. (2). 160-175.

2. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Кандалинце-ва Н.В. Фенольные антиоксиданты в биологии и медицине. Saarbrucken: LAP LAMBERT Acad. Publishing, 2012. 496 с.

3. Олейник А.С., Куприна Т.С., Певнева Н.Ю., Марков А.Ф., Кандалинцева Н.В., Просенко А.Е., Григорьев И.А. Синтез и антиоксидантные свойства S-[3-(гидроксиарил)пропил]тиосульфатов и [3-(гидроксиарил)пропан]-1-сульфонатов натрия // Изв. АН. Сер. хим. 2007. (6). 1094-1101.

4. Патент СССР 877918. Способ получения 4-оксиалкил-2,6-ди-трет-бутилфенолов /

A.П. Крысин, И.И. Пустовских, Л.А. Борисенко,

B.А. Коптюг, Н.Н. Городецкая; Опубл. 15.06.1979.

5. Шкурупий В.А., Куликов В.Ю., Меньщико-ва Е.Б., Зенков Н.К., Жиляков И.В. Влияние бальнеологического фактора курорта Белокуриха на антиоксидантную активность сыворотки крови и на ее изменение в динамике хронического неспецифического гранулематозного воспаления // Бюл. СО РАМН. 2006. 26. (2). 159-165.

6. Assi M. The differential role of reactive oxygen species in early and late stages of cancer // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2017. 313. (6). R646-R653.

7. Capurso C., Vendemiale G. The Mediterranean diet reduces the risk and mortality of the prostate cancer: A narrative review // Front Nutr. 2017. 4. 38.

8. Chikara S., Nagaprashantha L.D., Singhal J., Horne D., Awasthi S., Singhal S.S. Oxidative stress and dietary phytochemicals: Role in cancer chemopreventi-on and treatment // Cancer Lett. 2018. 413. 122-134.

9. Clarke M.W., Burnett J.R., Croft K.D. Vitamin E in human health and disease // Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 2008. 45. (5). 417-450.

10. Davies J.M.S., Cillard J., Friguet B., Cadenas E., Cadet J., Cayce R., Fishmann A., Liao D., Bulteau A.L., Derbre F., Rebillard A., Burstein S., Hirsch E., Kloner R.A., Jakowec M., Petzinger G., Sauce D., Sennlaub F., LimonI., Ursini F., MaiorinoM., Economides C., Pike C.J., Cohen P., Salvayre A.N., Halliday M.R., Lundquist A.J., Jakowec N.A., Mechta-Grigoriou F., Mericskay M., Mariani J., Li Z., Huang D., Grant E., Forman H.J., Finch C.E., Sun P.Y., Pomatto L.C.D., Agbulut O., Warburton D., Neri C., Rouis M., Cillard P., Capeau J., Rosenbaum J., Davies K.J.A. The Oxygen Paradox, the French Paradox, and age-related diseases // Geroscience. 2017.

11. Dong Y., Liu Y., Shu Y., ChenX., Hu J., ZhengR., Ma D., Yang C., Guan X. Link between risk of colorectal cancer and serum vitamin E levels: A metaanalysis of case-control studies // Medicine (Baltimore). 2017. 96. (27). e7470.

12. Khan H.Y., Zubair H., Ullah M.F., Ahmad A., Hadi S.M. A prooxidant mechanism for the anticancer and chemopreventive properties of plant polyphenols // Curr. Drug Targets. 2012. 13. (14). 1738-1749.

13. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays // J. Immunol. Methods. 1983. 65. (1-2). 55-63.

14. Oliver C.J., Myers S.P. Validity of a Cochrane Systematic Review and meta-analysis for determining the safety of vitamin E // BMC Complement. Altern. Med. 2017. 17. (1). 408.

15. Omenn G.S. Chemoprevention of lung cancers: lessons from CARET, the beta-carotene and retinol efficacy trial, and prospects for the future // Eur. J. Cancer Prev. 2007. 16. (3). 184-191.

16. Tafazoli A. Coenzyme Q10 in breast cancer care // Future Oncol. 2017. 13. (11). 1035-1041.

17. Trendowski M., Wong V., Yu G., Fondy T.P. Enlargement and multinucleation of U937 leukemia and MCF7 breast carcinoma cells by antineoplastic agents to enhance sensitivity to low frequency ultrasound and to DNA-directed anticancer agents // Anticancer Res. 2015. 35. (1). 65-76.

18. Waskewich C., BlumenthalR.D., Li H., Stein R., Goldenberg D.M., Burton J. Celecoxib exhibits the greatest potency amongst cyclooxygenase (COX) inhibitors for growth inhibition of COX-2-negative hematopoietic and epithelial cell lines // Cancer Res. 2002. 62. (7). 2029-2033.

19. Zhu Y.J., Bo Y.C., LiuX.X., Qiu C.G. Association of dietary vitamin E intake with risk of lung cancer: a dose-response meta-analysis // Asia Pac. J. Clin. Nutr. 2017. 26. (2). 271-277.

20. ZuoX.L., Chen J.M., ZhouX., LiX.Z., Mei G.Y. Levels of selenium, zinc, copper, and antioxidant enzyme activity in patients with leukemia // Biol. Trace Elem. Res. 2006. 114. (1-3). 41-53.

inverse relationship between the antioxidant activity of structurally related synthetic monophenols and their toxicity in tumor cells

Pavel Igorevich GAYNUTDINOV1, Peter Mikhaylovich KOZHIN1, Anton Vladimirovich CHECHUSHKOV1, Grigoriy Grigorievich MARTINOVICH2, Sergey Viktorovich KHOLSHIN3, Natal'ya Valer'evna KANDALINTSEVA3, Nikolay Konstantinovich ZENKOV1, Elena Bronislavovna MENSHCHIKOVA1

1 Research Institute for Experimental and Clinical and Medicine 630117, Novosibirsk, Timakov str., 2

2 Belarusian State University 220030, Minsk, Nezavisimosti av., 4

3 Novosibirsk State Pedagogical University 630126, Novosibirsk, Viluyskaya str., 28

The aim of the study was to study investigate the relationship between the antioxidant activity of new synthetic structurally related water-soluble monophenols and their effect on the tumor cell viability in vitro. Material and methods. Five original hydrophilic sulfur- and selenium-containing monophenols with varying length of the hydrocarbon chain of the para-alkylthiosulfonate substituent, the amount of tert-butyl ortho-substituents and the «S-S» fragment structure are synthesized: sodium 3-(3'-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl)ethyl thiosulfonate (TS-12), sodium 3-(3'-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl)propyl sulfonate (S-13), sodium 3-(3'-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl)propyl seleniumsulfonate (SeS-13), sodium 3-(3'-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl)propyl thiosulfonate (TS-13), sodium 3-(3',5'-di-tert-butyl-4'-hydroxyphenyl) propyl thiosulfonate (TS-17). The antioxidant activity of the compounds was determined in a cell-free model test system by the ability to inhibit the luminol-dependent chemiluminescence of free radical-generating azo compound AAPH. Antitumor cytotoxicity was evaluated by their effect on the viability of human histiocytic lymphoma cell line U937 (monocyte/macrophage-like cells) and human breast adenocarcinoma cell line MCF-7 in the MTT test. Results and discussion. All tested phenolic compounds exerted antioxidant activity in the cell-free model system (inhibition of azo initiator radical AAPff) and cytotoxicity against U937 and MCF-7 cells, the effect depended on the dose and structure of the molecule. There was a direct relationship between the structure of monophenols and their ability to inhibit the viability of tumor cells of different lines, regardless of the origin of the latter, myeloid (U937) or epithelial (MCF-7), and growth type (respectively anchorage-independent and attached), as well as the concentration range of compounds (respectively from 100 to 500 ^M and from 2 to 150 ^M). At the same time, the relationship between the antioxidant activity of monophenols and their cytotoxicity was inverse (when SeS-13 was excluded from analysis), which may be related both to the ability of the tumor to self-defense against reactivate oxygen metabolites and to the indirect pro-oxidant effect of phenolic compounds.

Key words: monophenolic antioxidants, MCF-7 cell line, U937 cell line, viability, toxicity, antioxidant activity.

Gaynutdinov P.I. - postgraduate student, laboratory of molecular mechanisms of free radical processes, e-mail: [email protected]

Kozhin P.M. - researcher, laboratory of molecular mechanisms of free radical processes, e-mail: [email protected]

Chechushkov A.V. - researcher, laboratory of molecular mechanisms offree radical processes, e-mail: [email protected]

Martinovich G.G. - doctor of biological sciences, head of the chair for biophysics, e-mail: [email protected] Kholshin S.V. - senior lecturer of the chair for chemistry, e-mail: [email protected] Kandalintseva N.V. - candidate of chemical sciences, head of the Institute of Natural and Social and Economic Sciences, e-mail: [email protected]

Zenkov N.K. - doctor of biological sciences, leading researcher, laboratory of molecular mechanisms offree radical processes, e-mail: [email protected]

Menshchikova E.B. - doctor of medical sciences, head of the laboratory of molecular mechanisms offree radical processes, e-mail: [email protected]