CC BY
52
ЦИТОТОКСИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ АНАЛОГОВ ПОЛИ АМИНОВ, МОДИФИЦИРОВАННЫХ АЗОТИСТЫМИ ОСНОВАНИЯМИ
Т.В. ФЕДОРОНЧУК
НИИ общей и клинической патологии, Российский Университет дружбы народов г. Москва, 117198, ул. Миклухо-Маклая, 8
Т.Г. НИКОЛАЕВА, Г.А. ВАНЬЧКОВА; Я.В.ДОБРЫНИН
Российский онкологический научный центр им. H.H. Блохина РАМН, г. Москва, 115478, Каширское шоссе, 24
Исследована цитотоксическая активность 9 новых аналогов полиаминов: диаминов, модифицированных 8-замещенным аденозином (вещества I - VI) и 5-замешенными урацилами (вещества VII - IX). Среди производных аденозина наибольшую цитотоксическую активность в отношении монослойной культуры опухолевых клеток CaOv (карцинома яичника человека) проявили соединения I и II. Бис(урацилил)-аналоги полиаминов не были ци-тотоксичными, но, как сообщалось ранее, эффективно подавляли биосинтез полиаминов в бесклеточной тест-системе из опухолевой ткани. Мы предполагаем, что бис(урацилил)-аналоги полиаминов могут представлять новый класс нетоксичных противоопухолевых агентов.
Хорошо известно, что биогенные полиамины - спермин и спермидин, а также их предшественник путресцин, - принимают активное участие в процессе регуляции активации генов и являются маркерами пролиферации опухолевых клеток [12, 13].
Использование системы биосинтеза полиаминов в качестве основы для конструирования синтетических аналогов полиаминов и ингибиторов полиамин-синтезирующих ферментов привело к открытию широкого ряда искусственных химических соединений с потенциальными противоопухолевыми, антипролиферативными и даже противопаразитарными свойствами [1, 8]. Среди них в последнее время повышенный интерес вызывают аналоги полиаминов, так как они способны замещать внутриклеточные полиамины в местах их связывания (в основном ДНК, РНК и мембраны), но лишены биологических функций полиаминов в процессах клеточного роста [9, 11].
Модифицированные аналоги полиаминов среди производных азотистых оснований нуклеиновых кислот менее изучены, но перспективны в химиотерапии опухолей [3, 10]. Некоторые из этих соединений показывают способность связываться с ДНК и обладают определенной противоопухолевой активностью, которая зависит от длины цепи полиамина [3,4].
В настоящей работе представлены результаты исследований цитотоксической активности 9 новых, ранее не исследовавшихся в этом плане, аналогов полиаминов: диаминов, модифицированных 8-замещенным аденозином и 5-замещенными урацилами (табл.1).
Все вещества были синтезированы в Институте органического синтеза Латвийской АН (г. Рига) в качестве потенциальных противоопухолевых агентов и любезно предоставлены нам профессором М.Ю.Лидак для исследования.
Оценку биологической активности потенциальных противоопухолевых агентов проводили радиометрическим методом индикации цитотоксического эффекта [2]. Показателем цитртоксической активности аналогов служило угнетение включения 3Н-тимидина в ДНК клеток под действием исследуемых веществ. i ,
В суточных культурах с заменой питательной среды вносили испытуемые вещества в доз^х рт 0,01 мкг/мл до 100 мкг/мл. Экспозиция клеток с веществами составила 24 часа. Используемый в качестве предшественника синтеза ДНК меченый тритием тимидин добавляли за 1 час до окончания экспозиции веществ в количестве 1 мкК/мл. После одночасовой экспозиции культуры охлаждали до 0?С, питательную среду сливали. Гидролиз и экстракцию нуклеотидов проводили в растворе хлорной кислоты при 80°С в течение 20 минут.
Радиоактивность образцов измеряли с помощью сцинцилляционного счетчика “¡шег-tecknique-SL-400” (франция) в диоксановой сцинцилляционной жидкости ЖС-8. Уровень радиоактивности образцов измеряли в импульсах распада за 1 мйн (имп/мин).
Таблица 1
Аналоги полиаминов, модифицированные азотистыми основаниями
Группа Аббрев. веществ Систематическое название (II :РА( > п* Мг Физ./хим. свойства
1 I 8-(2-окси1тил)амино-9-(!-1> ксилофуранозиладеї іин 2 326,31 хорошо растворимы в этаноле и горячей воле
II 8-(3-оксипропил)амішо-9-Р-0- ксилофуранозиладеїшн 3 340,34
III 8-(2-ам и ноэтил );імиііо-9-(М)-ксилофураііозиладеї іиі і 2 325,33
IV 8-(4-аминобутил)амино-9-(5-0- ксилофуранозиладенин 4 353,38
V 8-(5-аминонентил)амино-9-Р-0- ксилофуранозиладспин 5 367,41
VI 8-(6-амиііогексил)амипо-9-Р-0- ксилофуранозиладемин 6 381,43
2 VII 1,3-бмс(урацилил-5- метилен)тримегилендиамин 3 322,33 хорошо растворимы в горячей воде с каплей » дмсо"
VIII 1,4-бис(урацилил-5-метилеї і )тстраметилендиамин 4 336,35
IX 1,6-бис(уршшлил-5-метилен )гексаметилендиамин 6 364,41
Примечание: '' п - число метиленовых гр\ пп в алифатической цепи аналога полиаминов. * 1 после охлаждения растворов осадок не выпадает.
На основании полученных величин радиоактивности графически, методом пробит-анализа зависимости эффекта каждого препарата от дозы [5], и с учетом 95% доверительного интервала определяли величину показателя СЕ50 - концентрацию препарата, при которой включение меченого тимидйна снижалось наполовину. Вещество оценивали как биологически активное, если показатель-СЕ5о был ниже 100 мкг/мл.
Простой корреляционный анализ проводили, вычисляя выборочный коэффициент корреляции г с учетом 95% доверительного интервала, как описано ранее [5].
В табл. 2 показаны результаты исследования влияния модифицированных аналогов полиаминов I - IX на синтез ДНК в клетках монослойной культуры карциномы яичника человека (линия Са0у).
Самыми цитотоксичными веществами по отношению к культуре опухолевых клеток СаСН> из исследуемых 9 аналогов полиаминов оказались вещества I и II - алкилдиамины, модифицированные аденозином и имеющие в своей: структуре терминальную О//-группу (СЕ,« ' 40 и 20 мкг/мл соответственно).
Аналоги полиаминов V, VI и VII имели предельный показатель СЕ50. Остальные вещества (III, IV, VIII и IX) не обладали цитогоксической активностью в отношении культуры клеток СаСЬ.
В группе производных аденозина. (вещества I - VI) цитотоксическая активность веществ не зависела от длины алифатической цепи аналога, но в группе производных ураци-ла (соединения VII - IX) величина показателя СЕ50 характеризовалась сильно выраженной положительной зависимостью от количества метиленовых групп в молекуле веществ (г = °’84)-
Цитотоксическая активность по отношению к клеткам СаО\, проявленная двумя ок-сианалогами полиаминов (вещества I и II), подтвердила результаты опытов, полученных в
бесклеточной тест-системе из опухолевой ткани [7]. В частности, вещество I оказывало сильное ингибирующее действие на синтез пояиаминов.
: Таблица 2
Цитотоксическая активность тестируемых веществ I - IX по отношению к культуре
опухолевых клеток СаОу человека.
Вещество Доза, мкг/мл %' торможен. СЕ50, мкг/мл CEs0, мМ
I 0.0326 8,50 40±25 0.12±0,09
0,326 24.10
3,26 32.30
32,6
II 0.034 0 V 20,4+20,0 0,060±0,059
0,340 21,75
3,40 38,50
34,0 49,85
III 0.034 20,40 > 1000 > 3.08
0.340 16,80 (1585)” (4.66)
3,40 25,20
34,0 41,20
IV 0,0353 11,60 » 1000 » 2,83
0.353 18,30 (468 мг/мл) (1.3)
3.53 21.50
V 0.0367 21,10 ~ 100 -0.27
0.367 25.30 (97.8)
3,67 35.40
VI 0.0381 25.60 ~ 130 -0.34
0.381 31.95 (125,9) (0.33)
3.8 і 37,60
VII 0.0322 24.35 ~ 150 - 0.47
0.322 32.75 (141,3) (0.44)
3.22 35,80
VIII 0.0336 28.10 » 1000 » 2,98
0.336 35,80 (260 мг/мл) (0,77)
3,36 33,20
IX 0.0364 25,50 » 1000 » 2.75
0,364 28,25 (9,1 г/мл) (25,16)
3.64 29,60
Примечание: *’ % торможения включения метки и ДНК;
везде в скобках указаны точные величины, рассчитанные на основе пробит-анализа.
Предыдущие исследования бис(урацнлил)-аналогов в бесклеточной тест-системе из опухолевой ткани, проведенные в биохимической лаборатории Российского университета дружбы народов [6], показали наличие у соединений Vil - IX потенциальной противоопухолевой активности, а именно: вещества ингибировали орнитиндекарбоксилазу - ключевой фермент биосинтеза полиаминов в клетках, - и подавляли синтез спермидина и спермина.
Результаты настоящего исследования свидетельствуют об отсутствии цитотоксической активности у бис(урацилил)-алкилдиаминов VIII и IX. Этот факт выгодно выделяет их в новый класс аналогов полиаминов с потенциальными активностями в терапии рака в свете современного поиска [4, 6, 14] малотоксичных противоопухолевых агентов.
ЛИТЕРАТУРА -
1. Березов ТТ., Федорончук ТВ. Молекулярные основы применения аналогов полиаминов - ингибиторов ферментов синтеза полиаминов // Вопр. мед. химии 1997, 43, №5. С.280-289.
2. Добрынин Я.В., Монатова Г.И., Кондратьева Н А. Радиометрический метод оценки цитотокеического эффекта в клеточных культурах // Лабораторное дело. 1974, №3. С. 143-146.
3. Залеток С.П., Лялюшко Н.М., Бердинских Н.К.. Игнатенко И.А., Лидак М.Ю., Бауманис Э.А., Бирска И.А. Влияние полигексаметиленгуаИийинй ча-метаболизм полиаминов у беспородных крыс, рост и метастазирова-ние перевивной карциномы легкого Льюис у мышей линии C57BL // Эксперим онкология. 1993, 15, №6. ( .36-40
4. Лидак М.Ю. Нуклеозиды и рак // Целенаправленное изыскание физиологически активных веществ Тез. докл. VII Всес. сймпоз.26-29 янв. 1987 г. Рига: Зинатне, 1989 С.79-94.
5. СепетилевД. Статистические методы в научных медицинских исследованиях. - М.: Медицина, 1968.
6. Софьина З.П., Морская Н.П., Голубева НС. Современные тенденции развития систем экспериментального изучения противоопухолевых средств // Научно-методические аспекты биологических исследований новых лекарственных препаратов.-Рига: Зинатне, 1987 С 168-180.
7. Федорончук ТВ.. Сяткин С.П., Лулле И.Ж.. Янсон Я.Я.. Лидак М.Ю., Березов Т Т. Влияние химически модифицированных аналогов полиаминов на биосинтез полиаминов и путресцина в бесклеточной тест-системе из гепатомы крыс//Бюлл.эксперим.биол.медицины 1993.'№9. С.256-258.
8. Goldberg В.. Ratlendi D., Lloyd D.. Sifrin JR.. Bacchi C.J. Effects of intermediates of methionine metabolism and nucleoside analogs on S-adeiiosylmelhioniiie transport by Trypanosoma brucei rhodesiense // Biochem.Pharmacol.
1998, 56, N. 1. P.95-J03.
9. Musso M. Thomas T., Shirahala A., Sigal L.H.. Van Dyke M. W„ Tomas T.J. Effects of chain length modification and bis(ethyl) substitution of spermine analogs on purine-purine-pyrimidine triplex DNA stabilization, aggregation, and conformational transitions // Biochemistry. 1997, 36. N.6. P.1441-1449.
10. Nishioka R International Symposium on Polyamines in Cancer. Critical role of polyamines in cancer: basic mechanisms and clinical approaches // Cancer Res. 1993, 53. P.2689-2692.
11. Paliwal./, Janumpalli G., Basu H.S. The mechanism of polyamine analog-induced enhancement of ciplatin cytotoxicity in the U-251 MG human malignant glioma cell line // Caner.Chemother.Pharmacol. 1998, 4^, N5. P. 398-402.
12. PeggA.E. Perspectives in cancer research/ Polyamine metabolism and its importance in neoplastic growth and as a target for chemotherapy // Cancer Res. 1988,48. P. 751-774.
13. Pillai S.P., Shankel D M. Polyamines and their potential to be antimutagens // Mutat.Res. 1997, 327, N.2 1’ 217-224.
14 Ouemener K, Blanchard Y., ChamaillardL Havoiiris R . Cipolla S., Moulinoux J.-P. Polyamine deprivation: a new
tool in cancer treatment // Anticancer Res. 1994,14. P. 443-449.
OTOTOXICITY OF i’OLYAMINK ANALOGS MODIFIED BY NITROGEN BASES
T V. Ff DORONCHUK
Scientific Research Institute of General and Clinical Pathology, Russian Peoples’ Friendship University Moscow. 117198. Miklukho-Maktaya St., 8
T.G. NIKOLAEVA, G A. VANYCHKOVA. YA.V. DOBRININ
Russian Oncological Scientific Center by N.N. Blohin. Russian Academy of Medical Sciences.
Moscow, 115471S'. Kashirskoe shosse. 24.
Citotoxicity of 9 new polyamine analogs were examined. They are diamines modified by 8-adenosine (substances I -VI) and 5-uracil (substances VII - IX) radicals. Among the derivatives of adenosine, compounds II and I exhibited the highest citotoxicity against the nioitolayer culture ofCaOv (human ovarian carcinoma) tumor cells. Bis-uracilyl polyamine analogs did not show citotoxicity but. as shown earlier, they effectively inhibited the biosynthesis of polyamines in cell-free test-system from tumor tissttc. We suggest, bis-uracilyl polyamine analogs might represent new class of antitumor agents without citotoxicity, : -f
