Оценка цитотоксической активности и токсичности производного трополонов с потенциальным противоопухолевым действием

Цель – исследование токсичности 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона in vitro и in vivo.

Материалы и методы. Для синтеза 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона использован метод расширения о-хинонового цикла в процессе реакции между 5-нитро-2,6,8-триметил-4-хлорхинолином и 3,4,5,6-тетрахлор-1,2-бензохиноном при кипячении в диоксане. Эксперимент in vitro проведен на клеточной линии рака легкого человека A549. Оценку жизнеспособности клеток проводили при помощи МТТ-колориметрического теста по уменьшению оптической плотности опытных проб по сравнению с контрольными. Исследование острой токсичности проведено на 20 самках мышей линии Balb/c Nude. Исследуемое соединение вводили однократно перорально в форме суспензии в 1%-м крахмальном геле в трех дозах: 0,0055 (1-я группа), 0,055 (2-я группа) и 0,55 мг/г (3-я группа). Контрольная группа (4-я) получала плацебо.

Результаты. Получен 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополон по ранее разработанному методу, его строение установлено данными ядерно-магнитного резонанса 1 Н и инфракрасной и масс-спектрометрии. Выход составил 19,8 г (52%), температура плавления 205–207 º С, ярко-желтые кристаллы (бензол). Ингибирующая концентрация IC₅₀ 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7- трихлор-1,3-трополона была равна 0,21 ± 0,01 мкМ, что оказалось статистически значимо меньше (р < 0,05) ингибирующей концентрации IC₅₀ цисплатина равной 3,84 ± 0,23 мкМ. В результате исследования in vivo не выявлено токсического действия трополона при однократном введении в дозах 0,0055; 0,055 и 0,55 мг/г.

Заключение. Показано, что 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополон проявляет цитотоксическую активность в отношении клеточной линии A549 в более низкой ингибирующей концентрации IC50, чем цисплатин, широко применяющийся в лечении злокачественных новообразований, в том числе рака легкого. Нерастворимость в воде 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7- трихлор-1,3-трополона и отсутствие его токсического действия в исследованных нами режимах определяют границы его использования для дальнейшего изучения кумулятивных и противоопухолевых эффектов.

1. Sayapin Yu.A., Bang D.N., Komissarov V.N., Dorogan I.V., Makarova N.I., Bondareva I.O. et al. Synthesis, structure, and photoisomerization of derivatives of 2-(2-quinolyl)-1,3-tropolones prepared by the condensation of 2-methylquinolines with 3,4,5,6-tetrachloro-1,2-benzoquinone. Tetrahedron. 2010;66(45):8763–8771. DOI: 10.1016/j.tet.2010.08.077.

2. Кит О.И., Франциянц Е.М., Меньшенина А.П., Миосеенко Т.И., Ушакова Н.Д., Попова Н.Н., Якунин А.В. Роль плазмофереза и ксенонтерапии в коррекции острых последствий хирургической менопаузы у больных раком шейки матки. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016;117:472–486.

3. Бурнашева Е.В., Шатохин Ю.В., Снежко И.В., Мацуга А.А. Поражение почек при противоопухолевой терапии. Нефрология. 2018;22(5):17–24. DOI: 10.24884/1561-6274-2018-22-5-17-24.

4. Coburn J.M., Kaplan D.L. Engineering biomaterial-drug conjugates for local and sustained chemotherapeutic delivery. Bioconjug Chem. 2015;26(7):1212–1223. DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.5b00046.

5. Владимирова Л.Ю., Сторожакова А.Э., Калабанова Е.А., Вереникина Е.В., Кабанов С.Н., Светитская Ю.В. и др. Опыт применения бевацизумаба в поддерживающей терапии у больных раком яичников. Южно-Российский онкологический журнал. 2020;1(3):67–74. DOI: 10.37748/2687-0533-2020-1-3-7.

6. Максимов А.Ю., Лукбанова Е.А., Саяпин Ю.А., Гусаков Е.А., Гончарова А.С., Лизенко И.В. и др. Противоопухолевая активность алкалоидов трополонового ряда in vitro и in vivo. Современные проблемы науки и образования. 2020;2:169–169. DOI: 10.17513/spno.29722.

7. Зыонг Нгиа Банг, Саяпин Ю.А., Хоанг Лам, Нгуен Данг Дык, Комиссаров В.Н. Синтез и цитотоксическая активность производных [бензо[b][1,4]оксазепино[7,6,5-de]хинолин-2- ил]-1,3-трополонов. Химия гетероциклических соединений. 2015;51(3):291–294. DOI: 10.1007/s10593-015-1697-2.

8. Посон П.Л. Химия тропонов и трополонов; пер. с англ. А.С. Хохлова; под ред. чл.-корр. АН СССР М.М. Шемякина. М.: Изд-во иностр. лит., 1956:204.

9. Kantorowski E.J., Kurth M.J. Expansion to seven-membered rings. Tetrahedron. 2000;56(26):4317–4353. DOI: 10.1016/S0040-4020(00)00218-0.

10. Gusakov E.A., Topchu I.A., Mazitova A.M., Dorogan I.V., Bulatov E.R., Serebriiskii I.G. et al. Design, synthesis and biological evaluation of 2-quinolyl-1,3-tropolone derivatives as new anti-cancer agents. RSC Advances. 2021;11(8):4555– 4571. DOI: 10.1039/d0ra10610k.

11. Минкин В.И., Кит О.И., Гончарова А.С., Лукбанова Е.А., Саяпин Ю.А., Гусаков Е.А. и др. Средство, обладающее цитотоксической активностью в отношении культуры клеток немелкоклеточного рака легких А 549. Патент РФ. RU 2741311 C1. Заявка № 2020123736 от 17.07.2020.

12. Berridge M.V., Herst P.M., Tan A.S. Tetrazolium dyes as tools in cell biology: new insights into their cellular reduction. Biotechnology Annual Review. 2005;11:127–152. DOI: 10.1016/S1387-2656(05)11004-7.

13. Russell W.M.S., Birch R.L. The principles of humane experimental technique. Methuen, London; 1959: 258.

14. Szadvari I., Krizanova O., Babula P. Athymic nude mice as an experimental model for cancer treatment. Physiol. Res. 2016;65(4):441–453. DOI: 10.33549/physiolres.933526.

15. Fu W., Lei C., Liu S., Cui Y., Wang C., Qian K. et al. CAR exosomes derived from effector CAR-T cells have potent antitumour effects and low toxicity. Nat. Commun. 2019;10(1): 4355. DOI: 10.1038/s41467-019-12321-3.

16. Методы исследования цитотоксичности при скрининге лекарственных препаратов: учеб.-метод. пособие к практическим занятиям по курсу «Методы скрининга физиологически активных веществ»; А.Г. Иксанова, О.В. Бондарь, К.В. Балакин. Казань: Казанский университет, 2016:40.

17. Jayakumar T., Liu C.-H., Wu G.-Y. et al. Hinokitiol inhibits migration of a549 lung cancer cells via suppression of MMPs and induction of antioxidant enzymes and apoptosis. Int. J. Mol. Sci. 2018;19(4):939. DOI: 10.3390/ijms19040939.

18. Li J., Falcone E.R., Holstein S.A., Anderson A.C., Wright D.L., Wieme A.J. Novel α-substituted tropolones promote potent and selective caspase-dependent leukemia cell apoptosis. Pharmacol. Res. 2016;113(PtA):438–448. DOI: 10.1016/j.phrs.2016.09.020.

19. Van Vuuren J.L., Visser H.G., Schutte-Smith M. Crystal structure of 2-(methyl-amino)-tropone. Acta Crystallogr. E Crystallogr. Commun. 2019;75(Pt8):1128–1132. DOI: 10.1107/S2056989019009502.

20. Kurek J., Kwaśniewska-Sip P., Myszkowski K., Cofta G., Barczyński P., Murias M., Kurczab R., Śliwa P., Przybylski P. Antifungal, anticancer, and docking studies of colchiceine complexes with monovalent metal cation salts. Chem. Biol. Drug Des. 2019;94(5):1930–1943. DOI: 10.1111/cbdd.13583.

21. Li L.-H., Wu P., Lee J.-Y., Li P.-R., Hsieh W.-Y., Ho C.-C. et al. Hinokitiol induces DNA damage and autophagy followed by cell cycle arrest and senescence in gefitinib-resistant lung adenocarcinoma cells. PLoS One. 2014;9(8):e104203. DOI: 10.1371/journal.pone.0104203.

22. Wakabayashi H., Narita T., Suga A. Hormetic response of cultured normal and tumor cells to 2-aminotropone derivatives. In Vivo. 2010;24(1):39–44.

23. Matsumura E., Morita Y., Date T. Cytotoxicity of the hinokitiol-related compounds, γ-thujaplicin and β–dolabrin. Biol. Pharm. Bull. 2001;24(3):299–302. DOI: 10.1248/bpb.24.299

24. Morita Y., Matsumura E., Tsujibo H. Biological activity of 4-acetyltropolone, the minor component of Thujopsis dolabrata Sieb. et Zucc. hondai Mak. Biol. Pharm. Bull. 2002;25(8):981–985. DOI: 10.1248/bpb.25.981.