CC BY
35
60
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОНКОЛОГИЯ
УДК 616.006.6-092.9
V.P. Deryagina1, V.M. Lyubchinskaya2, N.I. Ryzhova1, V.I. Levina2, N.B. Grigoryev2, V.G. Granik2
GROWTH DYNAMICS OF ERLICH’S CARCINOMA IN Fi MICE UNDER THE EFFECT OF NO DONORS - 3-NITROBENZOFURANE AND 3-NITROINDOL DERIVATIVES
1N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, Moscow 2Antibiotics State Research Center, Moscow
ABSTRACT
The effect of 7 synthetic derivatives of 3-nitrobenzofurane, 3-nitroindol and nitrovynil hydoquinone on tumor growth in F1(C57Bl x CBA) mice with subcutaneously inoculated Erlich’s carcinoma (EC) was studied. It was demonstrated that upon 4 daily subcutaneous injections of 5-hydroxy-6,7-dichlor-3-nitrobenzofurane water suspension with a single dose of 400 ^g/kg or 5-hydroxy -2-(2-dimethylaminopropene-1-il)-3-nitrobenzofurane with a single dose of 200 Ц-g/kg the growth of EC was inhibited significantly up to 61 - 67 % with respect to tumor volume, which is supported by significant reduction of tumor weight upon the treatment period up to 24 %. We have observed that the efficacy of treatment was recorded as early as 4 day after the beginning the therapy and remained at the significant level declining to 48 - 49 % after 1 week of treatment. The continuation of therapy failed to retain the achieved effect. All of tested compounds proved well tolerable in case of long-term administration at the dosages applied. The results obtained provide a basis for subsequent studies of these nitro derivatives in other tumor growth models.
Key words: Erlich’s carcinoma, NO donors, 3-nitrosobenzofurane and 3-nitroindol derivatives, NO donors, inhibition of tumor growth.
В.П. Дерягина1, В.М. Любчанская2, Н.И. Рыжова1, В.И. Левина2, Н.Б. Григорьев2, В.Г. Граник2*
ДИНАМИКА РОСТА КАРЦИНОМЫ ЭРЛИХА У МЫШЕЙ Fi ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДОНОРОВ NO — ПРОИЗВОДНЫХ З-НИТРОБЕНЗОФУРАНА И 3-НИТРОИНДОЛА
1 ГУ российский онкологический центр им. Н.Н. Блохина РАМН,
115479 Москва, Каширское ш., 24 2Государственный научный центр по антибиотикам, Москва
РЕЗЮМЕ
В эксперименте на мышах F1(C57Bl x CBA) с подкожно перевитой карциномой Эрлиха (КЭ) изучено действие на рост опухоли 7 синтетических соединений, относящихся к производным 3-нитробензофурана, 3-нитроиндола и нитровинилгидрохинона. Показано, что после 4 ежедневных подкожных инъекций водной суспензии 5-гидрокси-6,7-дихлор-3-нитробензофурана в разовой дозе 400 мкг/кг или 5-гидрокси-2-(2-диметиламинопропен-1-ил)-3-нитробензофурана в разовой дозе 200 мкг/кг рост КЭ достоверно ингибируется до 61 - 67 % объема опухоли, что подтвержается достоверным уменьшением массы опухоли после оконча-
*Дерягина Валентина Петровна — старший научный сотрудник лаборатории профилактики канцерогенных воздействий и профессионального рака НИИ канцерогенеза; тел. (495) 324 73 51; [email protected] Любчанская Валерия Марковна — старший научный сотрудник отдела медицинской химии «БиоФармМед»
Рыжова Наталья Ильинична — старший научный сотрудник лаборатории профилактики канцерогенных воздействий и профессионального рака НИИ канцерогенеза; тел. (495) 324 22 54
Левина Виктория Исааковна — старший научный сотрудник отдела медицинской химии «БиоФармМед»
Григорьев Никита Борисович — ведущий научный сотрудник медицинской химии «БиоФармМед»
Граник Владимир Григорьевич — руководитель отдела медицинской химии «БиоФармМед»
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОНКОЛОГИЯ
61
ния введения (24 сут опыта) на 24 %. Эффективность регистрируется уже на 4-е сут после начала лечения и остается на достоверном уровне, снижаясь до 48 - 49 % в течение недели. Продолжение лечения не приводило к удержанию достигнутого эффекта. Все испытанные соединения можно считать хорошо переносимыми при подкожном длительном введении в примененных дозах. Полученные результаты служат основанием для дальнейшего изучения этих нитропроизводных на других моделях опухолевого роста.
Ключевые слова: карцинома Эрлиха, доноры N0, производные 3-нитробензофурана и3-нитроиндола, торможение роста опухоли.
ВВЕДЕНИЕ
Роль оксида азота (N0) в биологии опухолей мало изучена и противоречива [17; 18; 20]. С одной стороны, усиленное образование N0 в живом организме приводит к повреждениям структуры ДНК, которые могут наследоваться в форме мутаций и быть причиной трансформации клеток и полиморфизма опухолей [1; 7]. В то же время N0 — продукт индуцибельной NO-синтазы ^N08), неотъемлемая часть противоопухолевого иммунитета. Моноциты, макрофаги и нейтрофилы, продуцируя N0, оказывают цитотоксическое и цитостатические действие на опухоль [3]. При опухолевом росте образование N0 многократно повышается под действием ци-токинов ИЛ-1, ИЛ-2, у-ИФН одного или в сочетании с ФНО-а, ФНО-Р, ЭФР и др. [3; 18]. Разнонаправленное действие N0 объясняют характером действия этого радикала, зависящим от концентрации, экспозиции, гетерогенности химических реакций с ключевыми реагентами (кислород и его активные формы, углекислый газ и др.) и мишенями (металлы, тиолсодержащие аминокислоты, белки и др.), генотипом опухолевых клеток и т.д. [2; 7; 18; 19; 22]. Описано собственное цитотоксическое действие N0, а также повышение эффективности специфического противоопухолевого лечения под действием доноров N0 [15; 16; 21]. Источником экзогенного N0, как было показано ранее, могут также являться 5-членные гетероциклы, например, производные фурана, имидазола, тиазола и др., способные в процессе метаболизма т угуо отщеплять нитрогруппу в виде нитрит-аниона, который далее трансформируется в N0 [4; 11; 12; 13]. Учитывая известные свойства N0 по отношению к опухолевым клеткам, можно ожидать, что в ряду производных нитробензофуранов имеются соединения с противоопухолевым потенциалом [1]. Нами синтезированы доноры N0 — производные 3-нитробензофурана (1 - 4), и 3-нитроиндола (6; 7), а также нитровинилгид-рохинона (5), полученного из 3-нитробензофурана раскрытием фуранового цикла (см. рисунок), которые могут рассматриваться в этом качестве [5; 6; 8; 9]. Ранее нами выявлена чувствительность перевивной карциномы Эрлиха (КЭ) у мышей к синтетическим донорам N0 [2]. В соответствии с этим целью настоящего исследования было изучение противоопухолевого действия указанных соединений на чувствительной модели т угуо.
Задачи исследования: 1) оценка противоопухолевого эффекта соединений, определяемого по объему опухоли в динамике и по массе опухоли;2) оценка переносимости соединений на мышах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Экспериментальные исследования проведены на 94 мышах-самцах F1(C57Bl x СВА) массой тела 29 - 31 г разводки питомника РАМН «Столбовая». Штамм КЭ получен из банка ГУ РОНЦ, использовали 2-й - 3-й пассажи in vivo. Мышей разделили на 8 групп (n=10) и подкожно перевили КЭ по 106 клеток на мышь в 0,5 мл раствора Хенкса.
Основные группы мышей II - VIII получили терапию с 6-х по 23-и сут после перевивки КЭ. Контрольная группа мышей (I) не получала специфического лечения.
Изученные соединения 1 - 7 (см. рисунок) были синтезированы авторами; подробное описание их физико-химических свойств приведено в работах [5; 6; 8; 9]. Соединения взвешивали на электронных весах «Met-tler Toledo AX 204» (Швейцария), затем растворяли в физиологическом растворе до получения суспензии в конечной концентрации 60 мкг/мл (2 - 7 соединения) или 120 мкг/мл (1 соединение). Все исследуемые соединения плохо растворимы в воде. Свежеприготовленный раствор взбалтывали и вводили подкожно мышам в объеме 0,1 мл в разовой дозе 400 мкг/кг (1 соединение) или 200 мкг/кг (2 - 7 соединения). Мыши II - VIII групп получали ежедневные подкожные инъекции в межлопаточную область изученными
5-Гидрокси-6,7-дихлор--3-нитробензофуран (1)
5-Гидрокси-2-метил -3-нитробензофуран (2)
NMe2
5-Гидрокси-2-(2-диметиламино-винил)-З-нитробензофуран (3)
5-Гидрокси-2-(2-диметиламинопропен-1-ил)--3-нитробензофуран (4)
1-(2,5-Дигидроксифенил)-1-нитро-2-изопропиламиноэтилен (5)
6-Гидрокси-2-метил-З-нитро-1-фенилиндол (б)
6-Гидрокси-2-метил-З-нитро-1-(4-хлорфенил)индол (7)
Структурные формулы и химические названия исследуемых соединений
NO
HO
HO
Cl
Cl
HO
HO
OH
HO
HO
Ph
62 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОНКОЛОГИЯ
соединениями. Введение соединений осуществляли 5-дневными курсами с интервалом 48 ч.
Ингибирующий эффект соединений оценивали в динамике по стандартным критериям [10; 14]: торможение роста опухоли (ТРО), рассчитанное по средним объемам в динамике на 7-е - 23-и сут опыта или по массе опухоли на 24-е сут после умерщвления животных передозировкой эфирного наркоза. Минимально значимый критерий эффективности по объему опухоли — ТРО > 50 %.
Переносимость оценивали по поведению и состоянию животных, а также по возможной гибели в процессе или до окончания лечения.
Статистическую обработку проводили с использованием стандартного критерия Стьюдента. Различия считали статистически достоверными при р < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследований показали (табл. 1 и 2), что из 7 испытанных соединений соединения 1; 2 и 4 (производные 3-нитробензофурана) достоверно тормозили рост КЭ, в то время, как соединения 3; 5; 6 и 7 не влияли на динамику или массу опухоли. Значимый и достоверный противоопухолевый эффект на уровне ТРО = 61 - 48 % и 67 - 49 % (р < 0,05) получен после введения 4 - 9 инъекций соединения 1 (суммарная терапевтическая доза 1600 мкг/кг) и соединения 4 (суммарная терапевтическая доза 800 мкг/кг). После отмены этих агентов масса опухолей также оставалась достоверно меньше на 24 - 28 % (р <
0,01; р < 0,05) по сравнению с контролем. Соединения 3; 5; 6 и 7 не показали значимого и достоверного противоопухолевого эффекта по использованным критериям.
Таблица 1
Влияние доноров N0 КЭ у мышей Р]
Оценка переносимости показала, что при длительном подкожном введении всех испытанных соединений у мышей нет признаков нарушения поведения, состояния, отсутствуют реакции в месте введения. Не отмечено гибели мышей ни в одной из экспериментальных групп.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В эксперименте на мышах F1(C57Bl х СВА) с подкожно перевитой карциномой Эрлиха изучено действие 7 синтетических соединений, относящихся к производным 3-нитробензофурана, 3-нитроиндола и нитровинилгидрохинона на рост опухоли. Показано, что после 4 ежедневных подкожных инъекций водной суспензии 5-гидрокси-6,7-дихлор-3-нитро-бензофура-на в разовой дозе 400 мкг/кг или 5-гидрокси-2-(2-диметиламинопропен-1-ил)-3-нитро-бензофурана в разовой дозе 200 мкг/кг рост КЭ достоверно ингибируется до 61 - 67 % по объему опухоли, что подтверждается достоверным уменьшением массы опухоли после окончания введения (24-е сут опыта) на 24 %. Эффективность регистрируется уже на 4-е сут после начала лечения и остается на достоверном уровне, снижаясь до 48 - 49 % до 10-х сут цикла лечения. Продолжение лечения не приводило к удержанию достигнутого эффекта. Все испытанные соединения можно считать хорошо переносимыми при подкожном длительном введении в примененных дозах. Полученные результаты служат основанием для дальнейшего изучения этих нитропроизводных на других моделях опухолевого роста.
— производных 3-нитробензофурана и 3-нитроиндола на динамику роста и массу
№ соединения Средний объем опухоли (мм3) на сутки после трансплантации Средняя масса опухоли (мг) на 24-е сут
7 9 13 16 20 23
Контроль 94±25 282±67 1399±160 2180±280 3423±403 4842±575 3951±183
1 56±12 110±30* 723±162** 1137±246* 2412±325 3862±382 3019±268*
2 71±18 151±43 1113±204 1287±294* 2556±458 3786±577 2843±329**
3 61±13 163±38 133 9±327 1986±410 3236±348 4297±391 -
4 57±11 94±21 * 806±142* 1108±183 * * 2517±354 3681±493 2990±286*
5 82±12 174±36 1694±269 2119±345 2920±402 4212±577 -
6 106±17 154±20 1891±222 2429±300 3337±428 4446±468 -
7 152±29 203±57 1628±194 1996±303 2831±404 5097±645 -
В каждой группе по 10 животных; *р < 0,05; **р < 0,01; Vср±m — средняя арифметическая с ошибкой средней; прочерк — масса опухоли не отличалась от контроля (р > 0,05).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОНКОЛОГИЯ 63
Таблица 2
Торможение роста КЭ у мышей Р! при длительном введении производных 3-нитробензофурана
№ соединения Разовая доза (мкг/кг) TPO % на сутки после начала лечения ТРО % по массе на 24-е сут
1 3 7 10 14 17
1 400 41 61* 48** * 8 4 30 20 24*
4 200 39 67* 42* 49** 27 24 24*
*р < 0,05; **р < 0,01. Суммарная эффективная доза соединения №1 составила соответственно срокам 1600 - 2400 - 3600 мкг/кг. Суммарная эффективная доза соединения №4 составила соответственно срокам 800 - 1200 - 1800 мкг/кг.
ЛИТЕРАТУРА
1. Граник В.Г., Григорьев Н.Б. Оксид азота (N0).
- М.: Вузовская книга, 2004. - 360 с.
2. Дерягина В.П., Рыжова НИ. Действие модуляторов КО-синтаз на рост перевивной аденокарциномы Эрлиха // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. - 2007. - Т. 18, № 2. - С. 32-37.
3. Зенков Н.К., Меньшикова Е.Б., Реутов В.П. КО-синтаза в норме и при патологии различного гене-за // Вестник РАМН. - 2000. - № 4. - С. 30-34.
4. Левина В.И., Трухачева Л.А., Граник В.Г. и др. Исследование КО-донорной активности антимикробного препарата тинидазол // Хим- фарм. журн. - 2004.
- № 1. - С. 15-18.
5. Любчанская В.М., Алексеева Л.М., Граник В.Г. Ацетали лактамов амидов кислот. Новый синтез производных 3-нитро-6-оксииндола // Хим. гетер. соед. -1992. - № 1. - С. 40-45.
6. Любчанская В.М., Алексеева Л.М., Николаева И.С. и др. Синтез и противовирусная активность производных 2[а-нитро-Р-аминовинил]гидрохинона и -п-бензохинона // Хим-фарм. журнал. - 1991. - № 3. -С. 35-37.
7. Недоспасов А.А. Биогенный N0 в конкурентных отношениях // Биохимия. - 1998. - Т. 63; Вып. 7.
- С. 881-904.
8. Любчанская В.М., Граник В.Г. Ацетали лак-тамов и амидов кислот. Новый синтез 3-нитро-5-оксибензофуранов // Хим. гетер. соед. - 1990. - № 5. -С. 597-600.
9. Любчанская В.М., Граник В.Г., Богданова Г.А. и др. Синтез и противовирусная активность производных 3-нитро-5-оксибензофурана // Хим-фарм. журнал.
- 1990. - № 3. -С. 34-37.
10. Трещалина Е.М., Жукова О.С., Герасимова Г.К. и др. Методические указания по изучению противоопухолевой активности фармакологических веществ. / В кн.: Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Под ред. член-корр. РАМН, проф. Р.У. Хабриева. - 2 изд. - М.: ОАО «Медицина», 2005. - С. 637-651.
11. Трухачева Л.А., Григорьев Н.Б., Арзамасцев А.П., Граник В.Г. Исследование гидролитических и восстановительных превращений химиотерапевтиче-
ского препарата нитрофуроксазид // Хим-фарм. журнал. - 2005. - № 7. - С. 43-46.
12. Трухачева Л.А., Левина В.И., Граник В.Г. и др. Исследование кинетики щелочного гидролиза и NO-донорной активности химиотерапевтического препарата тенонитрозол // Хим-фарм. журнал. - 2005. - №
6. - С. 71-73.
13. Трухачева Л.А., Левина В.И., Григорьев Н.Б. и др. Исследование кинетики гидролиза пятичленных С-нитрогетероциклов - производных пиразола, имида-зола, 1,2,4-триазола и изоксазола // Изв. Академии наук, серия химическая. - 2005. - № 12. - С. 2719-2725.
14. Chabner B.A., Longo D.L. Cancer Chemotherapy and Biotherapy: Principles and Practice. - 3rd ed., Philadelphia: Lippincott. Raven. - 2004. - P. 678-699.
15. Cook J.A., Krishna M.C. Pacelli R et al. Nitric oxide enhancement of melphalan-induced cytotoxicity // Br. J. Cancer. - 1997. - Vol. 76, № 3. - P. 325-334.
16. Evig C.B., Kelley E.E., Weydert C.J. et al. Endogenous production and exogenous exposure to nitric oxide augment doxorubicin cytotoxicity for breast cancer cells but not cardiac myoblasts // Nitric Oxide. - 2004. -Vol. 10, № 3. -P. 119-129.
17. Lancaster J.R. andXie K. Tumor face no problems? // Cancer Res. - 2006. - Vol. 66, № 13. - P. 6459-6462.
18. Laudansky P., Anchim T., Wolczynski S. The role of nitric oxide in carcinogenesis and progression of neoplastic processes // Ginekol. Pol. - 2001. - Vol. 72, № 4.
- P. 251-260.
19. Ouyang N., Williams J.L., Tsioulias G.J. et al. Nitric oxide-donating aspirin prevents pancreatic cancer in a hamster tumor model // Cancer Res. - 2006. - Vol. 66, № 8. - P. 4503-4511.
20. Tamir S., Tanenbaum S.R. The role of nitric oxide (NO) in the carcinogenic process // Biochim. Biophys. Acta. - 1996. - Vol. 1288. - P. F31-F36.
21. Wink D.A., Cook J.A., Christodoulou D. et al. Nitric oxide and some nitric oxide donor compounds enhance the cytotoxicity of cisplatin // Nitric Oxide. - 1997.
- Vol. 1, № 1. - P. 88-94.
22. Xie K., Huang S. Contribution of nitric oxide-mediated apoptosis to cancer metastasis inefficiency // Free Radic. Bio. Med. - 2003. - Vol. 34, № 8. - P. 969-986.
Поступила 19.05.2008.
