CC BY
81
1 1
ЛЕКАРСТВЕННАЯ ТЕРАПИЯ 123
>- УДК 616-006-092.4/.9:615.277.3 Z. S. Smirnova, I. Yu. Kubasova, L. M. Borisova, M. P. Kiseleva, T. D. Miniker, I. L. Plikhtiak, L. V. Ektova, S. Ya. Melmik ANTITUMOR ACTIVITY OF N-GLYCOSIDES OF INDOLO[2,3-a]CARBAZOLE DERIVATIVES N. N. Blokhin Russian Cancer Research Center RAMS, Moscow ABSTRACT Antitumor activities of three N-glycosides of indolo[2,3-a]carbazole derivatives were investigated: AC-1006, AMC-1054 and GC-999. It has been found that GC-999 and AMC-1054 exhibit a promising antitumor activity against lymphocytic leukemia P388, while AC-1006 and GC-999 showed the antitumor properties against Lewis epidermoid lung carcinoma LLC. It has been also established that an antitumor effect of tested compounds depends on both the aglycone substituents and the type of glycoside residue. Glycosides AC-1006 and AMC1054 bearing various N-imide substituents differ from each other by antitumor effectiveness against P388 and their therapeutic doses. Modification of carbohydrate moiety structure in GC-999 leads to equal antitumor effects of GC-999 and AC-1006 against LLC, but at the different therapeutic doses. Key words: N-glycosides, indolo[2,3-a]carbazole derivatives, transplantable tumors, antitumor activity. 3. С. Смирнова, И. Ю. Кубасова, Л. М. Борисова, М. П. Киселева, Т. Д. Миникер, И. Л. Плихтяк, Л. В. Эктова, С. Я. Мельник ПРОТИВООПУХОЛЕВАЯ АКТИВНОСТЬ N-ГЛИКОЗИДОВ ПРОИЗВОДНЫХ ИНДОЛО[2,3-а]КАРБАЗОЛА ГУ РОНЦ им. НН Блохина РАМН, Москва РЕЗЮМЕ Работа посвящена изучению противоопухолевой активности трех N-гликозидов индоло[2,3-а]карбазола: АК-1006, АМК-1054 и ГК-999. Выявлена высокая противоопухолевая активность гликозидов ГК-999 и АМК-1054 в отношении лимфоцитарной лейкемии Р388, а соединений АК-1006 и ГК-999 - в отношении эпидермо-идной карциномы легкого Льюис (LLC). Установлено, что на противоопухолевый эффект изученных соединений влияют как заместители в агликоне, так и природа гликозидного остатка. Гликозиды АК-1006 и АМК-1054 с разными заместителями у имидного азота различаются по силе противоопухолевого эффекта и терапевтической дозе на Р388. Изменение структуры углеводного фрагмента гликозидов ГК-999 и АК-1006 приводит к равному противоопухолевому эффекту на LLC, но в разных терапевтических дозах. Ключевые слова: производные N-гликозидов индоло[2,3-а]карбазола, перевиваемые опухоли, противоопухолевая активность. ВВЕДЕНИЕ класса N-гликозидов индоло[2,3-а]карбазола обладают Лечение злокачественных новообразований - одна различными видами би°л°гической в т°м из самых актуальных проблем современной медици- числе противоопухолевой, что доваляет примшятъ ны. В основе возникновения и развития злокачествен- представитеёей этого ктасса химических тоедшшш ных опухолей лежит повреждение генетического мате- и в терапии зёокачественных новообразований. Среди риала клетки, которое приводит к ее бесконтрольной этих тоедшшш нэддены являющиеся ш-пролиферации и метастазированию, а также к утере гибиторами ^отетнганазы Q топоизомераз 1 и 11, способности программируемой клеточной смерти атакже циклин-зависимой киназы CDK-1. Проявлшие (апоптозу). Синтетические и природные соединения высокой противоопухоЛевой эффективНости у таких —(
№3/том5/2006 РОССИЙСКИЙ БИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
1 1
1 1 1
124 ЛЕКАРСТВЕННАЯ ТЕРАПИЯ
к соединений, как, например, антибиотик ребеккамицин базола. Взаимодействие этого соединения с водным и ингибитор протеинкиназы С алкалоид стауроспо- аммиаком в диметилформамиде при 140 °С в течение рин, способствовало поиску активных противоопухо- 4 ч приводило соответственно к гликозиду АК-1006; левых препаратов среди их синтетических аналогов. аналогично получали гликозид ГК-999 [1]. В настоящее время представители этого класса, на- При получении соединения АМК-1054 осуществ-пример, NB-506 и UCN-01 проходят клинические ис- лена модификация пиррольного цикла. Для этого была пытания [9; 11; 12]. использована реакция 12-(2,3,4-три-0-ацетил-а-£-ара- бинопиранозил)индоло[2,3-а]фурано[3,4-с]карбазол-NHCHO 5,7-диона с 2-(4-морфолино)этиламином. При этом, .N. н °^ j=° как правило, происходило дезацетилирование углевод- —Г ного остатка с образованием гликозида АМК-1054 [2]. I н ''X' ^ Н H /—\ но^Л N h I h |Ho CH3 hn^ 1 1 0H СНз 0Г?°Н °Г£°Н O^OH nb-506 ucn-01 h°jH0 ho^° н^дн° Нами синтезированы N-гликозиды производных АК-1006 ГК-999 АМК-1054 индоло[2,3-а]карбазолов, отличающиеся структурой агликона и/или углеводных остатков [2]. По резуль- Все соединения, использованные в работе, трудно татам предварительных исследований in vitro на растворимы в воде. культурах клеток меланомы линии MS (меланома Работа выполнена на мышах-гибридах 1-го поко-Симпсона) и карциномы яичника человека CaOv, ления BDF1 (C57Bl/6 x DBA/2) массой 18-25 г. Живот-проведенных в ГУ Р0НЦ им. Н. Н. Блохина РАМН, ных получали из отдела лабораторных животных ГУ в системе скрининга Национального института рака Р0НЦ им. Н. Н. Блохина РАМН и содержали на обыч-США на 60 клеточных линиях человеческих опухо- ном рационе кормления. лей, а также по данным биохимических исследова- Противоопухолевое действие соединений изучали ний был отобран ряд активных соединений класса на перевиваемых опухолях мышей, входящих в число N-гликозидов производных индоло[2,3-а]карбазола обязательных моделей опухолей животных, которые [2]. Целью настоящей работы было изучение проти- используются при отборе новых противоопухолевых воопухолевой активности этих веществ на перевива- веществ: лимфоцитарной лейкемии Р388, эпидермо-емых опухолях животных. идной карциноме легкого Льюис (LLC) и меланоме Изучалась противоопухолевая активность трех В-16 [3; 6]. N-гликозидов производных индоло[2,3-а]карбазола: Лимфоцитарную лейкемию Р388 [7] перевивали АК-1006, АМК-1054 и ГК-999 [4; 5]. мышам-гибридам первого поколения BDF1 (C57Bl/6 x DBA/2) внутрибрюшинно асцитной жидкостью по „ _ 0,3 мл, содержащей 106 опухолевых клеток. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Эпидермоидную карциному легких Льюис [8, 13] Иссёедовались соединения12-(а-£-арабинопирано- и меланому В-16 [7] перевивали мышам-гибридам 1-го зил)индоло[2,3-а]пирроло[3,4-с]карбазол-5,7-дион (АК- поколения BDF1 (C57Bl/6 x DBA/2) подкожно в об-10°6Х 12-^-Д-галактопиранозил)индоло[2,3-а]пирро- дасть правой подмышечной впадины по 0,5 мл опухо-ло[3,4-с]карбазол-5,7-дион (ГК-"9) и 6-(2-морфолино- девой взвеси в среде 199 в разведении 1:10, что со-этил)-12-(а-£-арабинопиранозил)индоло[2,3-а]пирроло ставляет приблизительно 50 мг опухолевой массы. [3,4-с]карбазол-5,7-дион (АМК-1054). Соединение АК-1006 изучали в дозах 40; 50; 60 Шлутенньш «тдолт^ндолиьш» методом и 70 мг/кг; АМК-1054 - в дозах 25; 50; 75; 100 [10] нуклеозид в виде пер-0-ацетата вводиди во вза- и 125 мг/кг; ГК-999 - в дозах 25; 50; 125 и 150 мг/кг. имодействие с оксаЛиЛХЛоридом в хёористом мети- Соединения вводили мышам ежедневно внутриб-лше с количественным образованием производного рюшинно (в/б) в течение 5 дней. Вещества растворяли индол-3-илглиоксилилхлорида, которое без допол- в 10%-ном растворе ДМС0 и разводили физиологиче- НитеЛьНой очистки исподьзоваЛи в посёедующих ским раствором до необходимой для введения концен-реакциях достройки агликона. Взаимодействием его трации с индол-3-илуксусной кислотой в присутствии триэти- Л(31.ение начинали через 24 ч после перевивки Р388 ЛамиНа в дихЛорэтаНе при кипении получали гликозид и через 48 ч после перевивки солидных опухолей. ^отндолш^ртн-2,5^^^ который подвергади фо- Противоопухолевый эффект на солидных опу-тохимическому окислению кислородом воздуха вбен- холях (эпидермоидной карциноме легких Льюис зоёе в присутствии каталитического количества йода и меланоме В-16) оценивали по критериям тормо-с образованием соответствующего производного кар- жения роста опухолей (ТР0, %) в разные сроки на- —(
№3/том5/2006 РОССИЙСКИЙ БИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
1 1 1
блюдения и увеличению продолжительности жизни (УПЖ, %), а на лимфоцитарной лейкемии Р388 только по критерию увеличению продолжительности жизни (УПЖ, %).
Торможение роста опухоли вычисляли по формуле: ТРО (%) = (V к - Уо)/ Ук х 100, где Ук - средний объем опухолей в контрольной группе (мм3);
Уо - средний объем опухолей в опытной группе (мм3). Объем (V) вычисляли путем произведения 3 максимальных взаимно перпендикулярных размеров опухоли (длина - Ь, ширина - 8, высота - Н) у каждого животного.
Увеличение продолжительности жизни (УПЖ, %) определяли по формуле:
УПЖ (%) = (СПЖо - СПЖк)/СПЖк х 100, где СПЖк - средняя продолжительность жизни животных в контрольной группе (дни);
СПЖо - средняя продолжительность жизни животных в опытной группе (дни).
Минимальные критерии активности - ТРО >50%, УПЖ >25%.
Токсичность оценивали по ранней гибели мышей по сравнению с гибелью контрольных животных и состоянию внутренних органов животных (селезенка,
печень и др.), изменению массы тела по сравнению с исходной.
Опытные группы формировали из 6-8 мышей, а контрольную - из 10-12 животных.
Статистическую обработку полученных результатов проводили по методу ФишераСтьюдента. Различия между сравниваемыми группами считались статистически достоверными при р<0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исследования показали, что на Р388 соединения АК-1006, ГК-999 и АМК-1054 проявляют разную противоопухолевую активность и в разных дозах (табл. 1). Так, соединения ГК-999 и АМК-1054 проявляют достаточно высокую противоопухолевую активность при ежедневном внутрибрюшинном введении в течение 5 дней. Соединения АМК-1054 в дозе 125 мг/кг и ГК-999 в дозе 150 мг/кг увеличивают продолжительность жизни опытных животных по сравнению с контрольными на 144% и115% соответственно.
Соединение АК-1006 проявляет умеренную противоопухолевую активность (УПЖ = 85%) при ежедневном введении в течение 5 дней в максимально переносимой дозе 50 мг/кг. Доза 70 мг/кг для соединения АК-1006 является ЬШ00.
Таблица 1
Изучение противоопухолевой активности гликозидов АК-1006, ГК-999 и АМК-1054 на лимфоцитарной лейкемии Р388
Соединение Доза, (мг/кг)/ч х число введений УПЖ, % Гибель от токсичности*
АК-1006 40/24 х 5 41** 0/7
-«- 50/24 х 5 85** 1/7
-«- 60/24 х 5 46** 4/7
70/24 х 5 -51 *** 7/7
ГК-999 25/24 х 5 49 0/6
-«- 50/24 х 5 61** 0/6
125/24 х 5 уд** 0/6
150/24x5 115** 0/6
175/24 х 5 98** 0/6
АМК-1054 25/24 х 5 77** 0/6
-«- 50/24 х 5 80** 0/6
75/24 х 5 129** 0/6
100/24 х 5 119** 0/6
125/24 х 5 144** 0/6
*п/п, число павших животных к общему числу животных в группе; **достоверно по отношению к контролю, р<0,05; *** означает уменьшение продолжительности жизни опытных животных по сравнению с контрольными
Таблица 2
Изучение противоопухолевой активности гликозидов АК-1006 и ГК-999 на ЬЬС
Соединение Доза, (мг/кг)/ч X число введений ТРО, % УПЖ, % Гибель от токсич ности*
Дни после перевивки опухоли
7 13 17 22 27 31
АК-1006 40/24 X 5 79** 78** 57** 28 21 31 19 0/8
-«- 50/24 X 5 9ц** 70** 54** 37 33 44 11 0/8
60/24 X 5 54** 25 _1_5*** +3 4 5 2 0/8
ГК-999 125/24x5 90** 77** 62** 48 45 58 44** 0/7
-«- 150/24x5 65** 60** 56** 53 53 55 50** 0/7
* п/п, число павших животных к общему числу животных в группе;
**достоверно по отношению к контролю, р<0,05;
***«+“ означает увеличение размеров опухолей у опытных животных по сравнению с контрольными
Таблица 3
Изучение противоопухолевой активности гликозидов ГК-999 и АМК-1054 на меланоме В-16
Соединение Доза, (мг/кг)/ч X число введений ТРО, % УПЖ, % Гибель от токсич ности *
Дни после перевивки опухоли
7 11 14 18
ГК-999 5/24 X 5 33 11 +46*** +16 29** 0/8
10/24x5 15 +6 +32 +6 19 0/8
25/24 X 5 7 29 +21 2 24 0/8
125 24x5 34 7 +22 +14 17 0/8
АМК-1054 10/24x5 41 +24 +26 +22 31** 0/8
-«- 25/24x5 18 +74 +35 +5 36** 0/8
75/24x5 56** +6 +25 +12 32** 0/8
-«- 150/24x5 77** 4 +21 5 18 0/8
*п/п, число павших животных к общему числу животных в группе;
**достоверно по отношению к контролю, р<0,05;
*** к+« означает увеличение размеров опухолей у опытных животных по сравнению с контрольными
1
ЛЕКАРСТВЕННАЯ ТЕРАПИЯ 127
>- На эпидермоидной карциноме легкого Льюис со- 2. 'Мельник С.Я. Синтез и изучение гликозидов, единения АК-1006 и ГК-999 проявили высокий проти- производных бисиндола и родственных индоло[2,3-воопухолевый эффект. Данные, представленные а]карбазолов. - Экспериментальная онкология на ру-в табл. 2, показывают, что непосредственно после беже веков. - Под ред. М. И. Давыдова, А. Ю. Барыш-окончания ежедневного введения АК-1006 в дозе никова. -М.: Издательская группа РОНЦ им. 50 мг/кг и ГК-999 в дозе125 мг/кг в течение 5 дней Н. Н. Блохина РАМН, 2003. - С. 281-293. торможение роста опухолей составило 90%. Терапев- 3. Методические указания по изучению противо-тический эффект сохранялся в течение 10 дней. Тор- опухолевой активности фармакологических веществ. можение роста опухолей на 10-й день после окончания Руководство по экспериментальному (доклиническо-терапии было равно 54 % и 62 % соответственно му) изучению новых фармакологических веществ. -(р<0,05). Кроме того, соединение ГК-999 не только Под ред. Хабриева Р.У. - М.: Медицина, 2005. - С. тормозило рост LLC, но и увеличивало продолжитель- 637-652. ность жизни опытных животных по сравнению с кон- 4. Смирнова 3. С., Кубасова И. Ю., Борисова Л. М. трольными на 44 % и 50 %. и др. Изучение связи структуры и противоопухолевой Результаты изучения эффективности N-гликозидов активности в ряду N-гликозидов производных индопроизводных индоло[2,3-а]карбазола на меланоме ло[2,3-а]карбазола // РБЖ. - 2006. - Т. 5, № 1. - С. 20. В-16 показали, что соединение АМК-1054 в дозах 5. Смирнова 3. С., Кубасова И. Ю., Миникер Т.Д. 75 мг/кг и 150 мг/кг проявляло кратковременный про- и др. Изучение противоопухолевой активности N-гли-тивоопухолевый эффект, который определялся только козидов замещенных индоло[2,3-а]карбазолов // РБЖ. после 5 дней ежедневного в/б введения: ТРО = 56 % -2004. - Т. 3, № 4. -С. 34-35. и 77 % соответственно (р<0,05). В последующие сро- 6. Экспериментальная оценка противоопухолевых ки наблюдения эффективность лечения снижалась препаратов в СССР и США. - Под ред. 3. П. Софьи-(табл. 3). В то же время введение АМК-1054 в дозах ной, А. Б. Сыркина (СССР), А. Голдина, А. Кляйна 10 мг/кг, 25 мг/кг и 75 мг/кг статистически значимо (США). - М.: Медицина, 1979. - 296 с. увеличивало продолжительность жизни опытных мы- 7. GeranR. S., Greenberg N. H., Macdonald M. M. et шей по сравнению с контрольными животными на al. Protocols for screening chemical agents and natural 31-36 %. Соединение ГК-999 оказалось эффективным products against animal tumors and other biological sys-в отношении LLC только по критерию УПЖ. В дозе tems // Cancer Chemother. Rep. - 1972 - Part 33. - Vol. 5 мг/кг производное ГК-999 увеличивало продолжи- 3, № 2. - P. 9-11. тельность жизни опытных мышей по сравнению с кон- 8. Mayo J. G. Biological characterization of the subcu-трольными животными на 29 % (р < 0,05), тогда как taneously implanted Lewis lung tumor // Cancer Chemother. в дозах 10 мг/кг, 25 мг/кг и 125 мг/кг оно вызывало Rep. - 1972. - Part 2. - Vol. 3, № 1. - P. 325-330. УПЖ, но ниже минимального критерия активности: 9. Meng L.-H., Liao Z.-Y., Pommier Y. Non-camp-17-24 % (р > 0,05). tothecin DNK topoisomerase I inhibitors in cancer therapy // Curr. Top. Med. Chem. - 2003. - № 3 (3). - P. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 305-320. В результате полученных экспериментальных дан- 10. Preobrazhenskaya M. N., Korbukh I. A. The syn-ных установлено, что гликозиды АК-1006 и АМК- thesis and reactions of pyrrole, pyrazole, triazole, 1054 с разными заместителями у имидного азота раз- indole, indazole, and benzotriazole nucleosides and личаются по силе противоопухолевого эффекта итера- nucleotides. In: Townsend L.B. ed., Chemistry of певтической дозе на Р388. Изменение структуры Nucleosides and Nucleotides. - N.-Y.: Plenum Press, углеводного фрагмента в ГК-999 приводит к равному 1993. - № 3. - Р. 1-105. противоопухолевому эффекту гликозидов ГК999 и АК- 11. Prudhomme M. Recent developments of rebecca-1006 на LLC, но в разных терапевтических дозах. Эти mycin analogues as topoisomerase I inhibitors and antitu-данные свидетельствуют, что на противоопухолевый mor agents // Curr. Med. Chem. - 2000. - № 7 (12). - P. эффект изученных соединений влияют не только заме- 1189-1212. стители в агликоне, но и природа гликозидного остатка. 12. Sordet O., Khan Q. A., Kohn K. W., Pommier Y. Полученные данные in vivo для изученных соеди- Apoptosis induced by topoisomerase inhibitors // Curr. нений дают основание продолжить изучение противо- Med. Chem.Anticancer Agents. - 2003. - № 3 (4). - Р. опухолевой активности этих веществ, а также других 271-290. соединений этого класса. 13. Sugiura K., Stock C. Ch. Studies in a Tumor Spectrum. III. The Effects of Phosphoramides on the ЛИТЕРАТУРА Growth of a Variety of Mouse and Rat Tumors // Cancer 1. Бахмедова А. А., Гараева Л. Д., Горюнова О. В. Res. - 1955. -Vol. 15, № 1. - P. 38-51. и др. N-Гликозиды производных индоло[2,3-а]карбазо- ла // Биоорган. Химия. -1997. - № 23. - С. 667-674. Поступила 21.07.2006. ч
№3/том5/2006 РОССИЙСКИЙ БИОТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ
1
