Цитотоксические и токсикологические характеристики окислительно-восстановительных дендримеров

Введение. Окислительно-восстановительные дендримеры могут образовывать анион-радикалы, т. е. способны генерировать синглетный кислород и перекись водорода. В данной исследовательской работе проведена предварительная оценка эффективности синтезированного нами REDOX-дендримера (RD) по его цитотоксической активности на клетках млекопитающих in vitro и определены возможные токсические дозы соединения при введении его лабораторным животным. Цель работы - оценка цитотоксической активности RD на клетках млекопитающих in vitro и определение доз, характеризующих токсичность при введении лабораторным животным. Материалы и методы. Исследования цитотоксической активности RD выполнены методом МТТ и подсчетом живых клеток на эмбриональных фибробластах сирийского хомячка, трансформированных геном Src (ХЭТР-SR); эмбриональных фи-бробластах сирийского хомячка, трансформированных геном NRAS (ХЭТР-NRAS); линии клеток СНО-К1 (спонтанно трансформированные эпителиальные клетки яичников китайского хомячка); культуре линии клеток эритроидного лейкоза человека К562 и ее субклоне К562/iS9. Возможные токсические эффекты RD исследовали на здоровых мышах BDF при однократном внутрибрюшинном введении. Результаты. Определение чувствительности клеток исследуемых линий к цитотоксическому действию RD показало, что он эффективно воздействует на клетки с разной активностью каталазы. Ингибирование роста 50 % клеток (IC₅₀) происходит при концентрациях RD: 6,871E-09- 7,031E-09 М - для линии ХЭТР-NRAS; 1,64E-08-1,78E-08 М - для линии ХЭТР-SR; 2,92E-08-3,06E-08 М - для линии СНО-К1. Для линии К562/iS9 показатель IC₅₀ находится в диапазоне концентраций от 1,698Е-005 до 2,606Е-005 М, для линии К562 - от 1,288Е-005 до 1,722Е-005 М. По итогам проведенных исследований острой токсичности RD в диапазоне доз 250-1500 мг/кг получены следующие характеристики: ЛД₁₀ = 948 ± 4 мг/кг, ЛД₅₀ = 1000 ± 21 (958 - 1043) мг/кг. Заключение. В данной исследовательской работе на моделях in vitro и in vivo был изучен синтезированный RD. Определены параметры его токсического действия на клетки, различающиеся по активности каталазы. Полученные значения IC₅₀ ≤10^-4 М свидетельствуют, что соединение нового класса является цитотоксически активным. Исследование острой токсичности на мышах показало, что эффекты синтезированного RD носят дозозависимый характер.

REDOX-дендример, цитотоксичность, токсикология, REDOX-dendrimer, cytotoxity, toxicology

1. Стукалов Ю.В., Григорьева Е.Ю., Калыгина Н.С. и др. Окислительно-восстановительные дендримеры. Российский биотерапевтический журнал 2016;15(4):40-3. DOI: 10.17650/1726-9784-2016-15-440-43.

2. Valko M., Leibfritz D., Moncol J. et al. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol 2007;39(1):44-84. DOI: 10.1016/j.biocel.006.07.001. PMID: 16978905.

3. Cadenas E., Davies K.J. Mitochondrial free radical generation, oxidative stress, and aging. Free Radic Biol Med 2000; 29(3-4):222-30. DOI: 10.1016/S0891-5849(00)00317-8. PMID: 11035250.

4. Zhuang S., Yan Y., Daubert R.A. et al. ERK promotes hydrogen peroxide-induced apoptosis through caspase-3 activation and inhibition of Akt in renal epithelial cells. Am J Physiol Renal Physiol 2007;292(1):F440-7. DOI: 10.1152/ajprenal.00170.2006. PMID: 16885155.

5. Choi K., Kim J., Kim G.W., Choi C. Oxidative stress-induced necrotic cell death via mitochondria-dependent burst of reactive oxygen species. Curr Neurovasc Res 2009;6(4):213-22. DOI: 10.2174/156720209789630375. PMID: 19807658.

6. Mikalsen S.O., Holen I., Sanner T. Morphological transformation and cata-lase activity of Syrian hamster embryo cells treated with hepatic peroxisome proliferators, TPA and nickel sulphate. Cell Biol Toxicol 1990;6(1):1 -13. DOI: 10.1007/BF00135022. PMID: 2334865.

7. Дейчман Г.И., Кашкина Л.М., Матвеева В.А. и др. Фенотипические различия между трансформированными in vitro и опухолевыми клетками: ранние стадии естественного отбора in vivo. Вестник НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина РАМН 2001;12(3):16-24.

8. Hawes B.E., Luttrell L.M., Van Biesen T., Lefkowitzi R.J. Phosphatidylinositol 3-kinase is an early intermediate in the G beta gamma-mediated mitogen-activated protein kinase signa ling pathway. J Biol Chem 1996;271(21):12133-6. DOI: 10.1074/jbc.271.21.12133. PMID: 8647803.

9. Luczak M., Kazmierczak M., Handschuh L. et al. Comparative proteome analysis of acute myeloid leukemia with and without maturation. J Proteomics 2012;75(18):5734-48. DOI: 10.1016/j.jprot 2012.07.030. PMID: 22850270.

10. Сидорова Т.А., Вагида М.С., Калия О.Л., Герасимова Г.К. Роль каталазы в защите опухолевых клеток от окислительного стресса, индуцированного бинарной каталитической системой «терафтал + аскорбиновая кислота». Клиническая онкогематология 2014;7(3):282-9.

11. Sylvester P.W. Optimization of the tetrazolium dye (MTT) colorimetric assay for cellular growth and viability. Methods Mol Biol 2011;716:157-68. DOI: 10.1007/978-1-61779-012-6_9. PMID: 21318905.

12. 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. Р.У. Хабриева. М.: Медицина, 2005. С. 637-51.

13. Большаков О.П., Незнанов Н.Г., Бабаханян Р.В. Дидактические и этические аспекты проведения исследований на биомоделях и на лабораторных животных. Качественная клиническая практика 2002;1:58-61.

14. European Convention for the protection of vertebrate animals used for experi mental and other scientific purposes (Council of Europe, ETS No. 123). 1986.

15. Арзамасцев Е.В., Березовская И.В., Верстакова О.Л. и др. Методические рекомендации по изучению общетоксического действия лекарственных средств. В кн.: Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Под ред. А.Н. Миронова и др. М.: Гриф и К, 2012. С. 13-23.

16. Арзамасцев Е.В., Гуськова Т.А., Березовская И.В. и др. Методические указания по изучению общетоксиче ского действия фармакологических веществ. В кн.: Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. Под ред. Р.У. Хабриева. М.: Медицина, 2005. С. 41-53.

17. Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта. Л., 1968. 151 с.

18. Гуськова Т.А. Токсикология лекарственных средств. М., 2003. С. 51-78.

19. Трахтенберг И.А., Сова А.Е., Шефтель В.О., Оникиенко Ф.А Проблема нормы в токсикологии. М.: Медицина, 1992. С. 48-142.