БИОФИЗИКА СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
УДК 542.957:547.7:547.854:547.857:615.27.3
ПОЛИСУКЦИНИМИД - ПРОТИВООПУХОЛЕВАЯ АКТИВНОСТЬ
В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
© 2015 г. Л.А. Островская, Д.Б. Корман, С.Д. Варфоломеев, В.А. Гольдберг, М.М. Фомина, Н.В. Блюх терова, В.А. Рыкова
Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4
Е mail: larros@list.ru Поступила в p едакцию 22.12.14 г.
Обнаружен противоопухолевый эффект полимера аспарагиновой кислоты полисукцинимида на моделях солидных опухолей мышей - карциноме Льюис, аденокарциноме Акатол, адено-карциноме Са-755. Ингибирование роста опухолей составляет 60-80% по сравнению с контролем. Установлена антиметастатическая активность полисукцинимида, выражающаяся в ингибировании развития метастазов опухоли в легкие на 60% по сравнению с контролем на модели карциномы Льюис. Показано, что полисукцинимид не вызывает существенного сдвига значений рН в опухоли (лимфолейкоз P-388, аденокарцинома Акатол) в область кислых значений. Проведенное экспериментальное исследование свидетельствует о целесообразности дальнейшего углубленного доклинического изучения противоопухолевых свойств и механизма действия препарата полисукцинимид.
Ключевые слова: полисукцинимид, противоопухолевая активность, солидные опухоли мышей.
Данное исследование предпринято с целью экспериментальной пр оверки теор етических представлений о возможности ингибирования роста опухоли путем сдвига уровня внутр икле-точного рН опухолевой ткани в область кислых значений.
Такого рода подход к проблеме противоопухолевой терапии, о снованный на использовании агента, предполагаемый механизм действия которого связан с развернутым во времени образованием сильной кислоты в опухо -левых клетках и последующей блокировкой их метаболизма, может рассматриваться в качестве нового оригинального направления в онкологических исследованиях [1,2].
В качестве агента, способного индуцировать изменение внутриклеточного рН в опухоли, исследован полимер аспарагиновой кислоты по-лисукцинимид, биодеградация которого предположительно приводит к освобождению аспа-рагиновой кислоты [3].
Предполагается, что полисукцинимид, обладая относительно невысокой полярностью, является мембранотропным полимером, достаточно легко проникающим в опухолевые клетки. В процессе взаимодействия полимера с опухолевыми клетками предположительно происходит гидр олиз имидной связи с образованием карбоксильной группы, донирующей протон в окружающую среду и существенно изменяющей
внутриклеточный pH. Изменение внутриклеточного рН может пр ивести к блокированию о с-новных ферментативных путей метаболизма и апоптозу опухолевых клеток.
П роведенное нами экспериментальное исследование позволило обнаружить противоопухолевый эффект полисукцинимида в отношении ряда штаммов перевиваемых опухолей животных [4-7].
В представленной работе приводятся результаты изучения противоопухолевой активности полисукцинимида на моделях перевиваемы х опухолей животных - карциноме Льюис, аденокарциноме Акатол, аденокарцинома Са-755, а также дана оценка влияния полисукцинимида на уровень рН в опухоли в условиях in vitro и in vivo (лимфолейкоз P-388, аденокарцинома Акатол).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Лабораторные животные. Эксперименты проведены на инбредных мышах - гибридах первого поколения f^^-yBl/^DBA^ - BDF1 и BALB/с разведения питомника РАМН «Столбовая». В опытах использовано 140 особей, самцов с массой тела 18-20 г.
Экспериментальные модели. В качестве опухолевых тест-систем служили солидные опухоли мышей - карцинома легких Льюис, аденокарцинома Акатол, аденокар цинома Са-755, пер е-виваемые подкожно, а также лимфолейкоз P-
371
11*
388, перевиваемый внутрибрюшинно, в соответствии со стандартной методикой [8].
Препарат. Полимер аспарагиновой кислоты полисукцинимид представляет собой порошок светло-бежевого цвета без запаха, нерастворимый в воде. И спытания полисукцинимида про -ведены в 25% водном растворе диметилсуль-фоксида.
Опр еделение острой токсичности препар ата проводили при его однократном внутрибрю-шинном введении в дозах 100-1250 мг/кг.
Противоопухолевую активность полисукци-нимида оценивали пр и однокр атном либо многократном интратуморальном и внутрибрю-шинном введении препар ата в диапазоне разовых доз от 100 до 500 мг/кг.
Оценка противоопухолевого эффекта. Показателями ростингибирующего эффекта препарата служили различия в кинетике роста опухолей и средней продолжительности жизни леченых и контрольных животных.
Показатель противоопухолевого эффекта -коэффициент торможения р оста опухоли (ТРО, %) - определяли из соотношения ТРО = (Р С - РТ)/Р С, где Р С и Р Т - объем (или масса) опухоли в группах контрольных и леченых животных соответственно. Изменение ср едней про -должительности жизни (Дт,%) под влиянием испытуемого воздействия у леченых животных по сравнению с контролем определялось как Дт = (тС - тТ)/тС,%.
Для изучения кинетики роста опухолей про -водили измерение двух взаимно пер пендикуляр-ных размеров опухолевого узла на протяжении всего периода р азвития опухолей. Объем опухоли вычисляли в соответствии с формулой для эллипсоида как V = аЬ2/2, где а - длина, Ь -ширина и высота опухолевого узла. Масса опухоли соответствует ее объему, поскольку плотность опухолевой ткани принято считать равной 1 г/см3 [8].
Оценка антиметастатического эффекта. Влияние полисукцинимида на процесс метаста-зирования изучено на модели карциномы Льюис, развитие которой сопровождается образованием колоний опухолевых клеток в легких. Показателем ингибирующего влияния препарата на процесс метастазирования служили различия в числе колоний опухолевых клеток в легких у леченых и контрольных животных. Показатель антиметастатического эффекта - коэффициент торможения р оста метастазов (ТРМ, %) - опр еделяли из соотношения ТРМ = (Кс - Кт)/Кс, где Кс и Кт - число колоний опухолевых клеток в легких у контрольных и леченых животных соответственно. Подсчет ко-
лоний опухолевых клеток в легких проводили под лупой после фиксации легочной ткани по Буэну (насыщенный раствор пикриновой кислоты - 15 г, формалин - 5 г, уксусная кислота -1 г) и промывания в 70-80% этаноле. Предварительно определяли массу легких [9].
Каждая группа животных, получавших терапевтическое воздействие, состояла из шести мышей пр и восьми животных в контроле. Наблюдение за животными продолжалось в течение всего пер иода развития опухоли вплоть до гибели животных. Статистическая обработка данных проведена с использованием пакета компьютерных программ «81а118Нса 6.0».
Определение уровня рН в жидких средах. Измерение величины рН в исследуемых биологических средах проводили потенциометриче-ским методом при помощи ионоселективных электродов. В работе использован многопараметрический анализатор жидкости ЭКОТЕСТ -2000, снабженный комбинированным электродом ЭСЛК - 01.7. Конструктивно комбиниро-ванный электрод представляет собой выполненную в одном корпусе систему, состоящую из измерительного электрода и электрода сравнения. Объем биосубстрата, необходимый для измерения, составляет 1,0-1,5 мл.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ССЛЕДОВАНИЯ
Синтез полисукцинимида. Полимер полисукцинимида получают при осуществлении реак-ции твердофазной поликонденсации аспараги-новой кислоты. Кинетика данного пр оцесса была исследована ранее [3].
И сходный мономер представляет собой белое кристаллическое вещество фармацевтической чистоты с содержанием Ь-аспарагиновой кислоты более 98,5% («Рапгеас», Испания).
Поликонденсация аспарагиновой кислоты проходит в две стадии, на каждой из которых выделяется по одной молекуле воды. П роцесс превращения аспарагиновой кислоты в поли-сукцинимид в результате твердофазной поликонденсации показан на схеме.
Реакциию получения полимера полисукци-нимида проводили в течение четырех часов при температуре 230°С.
Структура полученного полимера полисук-цинимида - поли-2,5-диоксо-1,3-пирролидин-диила или ангидрополиаспарагиновой кислоты - впервые была описана в 1871 г. и окончательно установлена в 1954 г. [3].
Токсичность полисукцинимида. Определение острой токсичности полисукцинимида проведено при однократном внутрибрюшинном введе-
Схема пр ев р ащения а спар агиновой кислоты в полисукцинимид в р езультате твер дофазной поликонденсации.
Время развития опухоли, сут Время развития опухоли, сут
Р ис. 1. П р отивоопухолевая активность полисукцинимидана модели кар циномы Льюис пр и однокр атном (а) и многократном (б) введении. (а) - 1 - Контроль, 2 - полисукцинимид 100 мг/кг, 4-е сут, интратуморально; (б) -1 - контр оль, 2 - полисукцинимид, 100 мг/кг/сутки, 3-8-е сут, интр атумо р ально; 3 - полисукцинимид, 100 мг/кг/сутки, 3-8-е сут, внутрибрюшинно.
нии пр епа р ата интактным мышам ВББ1 в диа -пазоне доз от 100 до 1250 мг/кг.
Установлено, что в и спытанном диапазоне доз пр епар ат хор ошо пер ено сится животными, не вызывает их гибели, снижения массы тела, изменений поведенческих р еакций в течение пер иода наблюдения ср оком в 45 сут.
Абсолютная летальная (ЬБ100), срединная летальная (ЬБ50) и максимально-переносимая дозы полисукцинимида не выявлены ввиду невозможно сти введения животным дозы, пр евы -шающей 1250 мг/кг (1,0 мл суспензии), из-за огр аниченной р аствор имости полимер а в 25% диметилсульфок сиде.
Противоопухолевая активность полисукцинимида. Обнаружена значительная пр отивоопухолевая активность полисукцинимида в отношении ряда солидных опухолей мышей - кар циномы легких Льюис, аденокар циномы Акатол, аде-нокар циномы Са-755. Показано, в частности, что пр епар ат при однокр атном интр атумор альном введении в дозе 100 мг/кг тормозит развитие кар циномы Льюис на 70% (р ис. 1а, табл. 1).
Установлено, что полисукцинимид эффективно ингибирует р о ст кар циномы Льюис не только пр и интр атумор альном, но и пр и внут-
р ибр юшинном введении, вызывая пр и пяти-кр атном ежедневном пр именении по 100 мг/кг в сутки тор можение р о ста опухоли на 70 и 80% соответственно (р ис. 1б, табл. 1).
Аденокарцинома Акатол также проявляет определенную чувствительность к полисукци-нимиду. Тор можение р азвития этого штамма опухоли пр
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.