Влияние новых производных азолоазинов с потенциальной противоопухолевой активностью на энергетический обмен в культурах клеток MCF-7 и Vero

Введение. Работа направлена на изучение эффектов трех новых производных азолоазинов на окислительный метаболизм глюкозы, чтобы отобрать вещества с максимально приемлемыми характеристиками для дальнейшего доклинического изучения в качестве потенциальных противоопухолевых средств, в том числе для химиотерапии рака молочной железы.

Цель работы: выявить метаболические свойства новых производных азолоазинов в части их влияния на метаболизм глюкозы с использованием культуры опухолевых клеток MCF-7 и неопухолевых клеток Vero.

Материал и методы. В работе использованы методы клеточных культур, все тестированные соединения применены в конечных концентрациях от 2,5 мкмоль/л. Препаратом сравнения был эпирубицин в той же концентрации. Основные биохимические методики включали в себя определение продукции лактата с помощью коммерческих наборов Olvex Diagnosticum и определение поглощения клетками кислорода с помощью анализатора клеточного метаболизма Seahorse XFe24 Analyzer. Результаты обработаны статистически.

Результаты. Продукция лактата в культурах MCF-7 и Vero при действии циклогексил-4-оксоимидазо[5,1-d]-[1,2,3,5] тетразин-8-N-пиперидинил-карбоксамида уменьшалась более чем вдвое, а потребление кислорода – на 19–40%, что являлось максимальным эффектом среди изученных производных азолоазинов. Действие диэтилового эфира 4-аминоимидазо[5,1-с][1,2,4]триазин-3,8-дикарбоновой кислоты и 4-Амино-8-этоксикарбонил-имидазо[5,1-с][1,2,4]триазин-3-N-(п-толуил)-карбоксамида по своим метаболическим эффектам были сходны с препаратом сравнения эпирубицином. Они снижали продукцию лактата в культуре клеток MCF-7 на треть, в культуре клеток Vero – на 21–22%. Потребление кислорода в культуре клеток MCF-7 снижалось на 14–17%, в культуре клеток Vero – на 18–24%.

Заключение. Полученные данные позволяют считать 3-Циклогексил-4-оксоимидазо[5,1-d]-[1,2,3,5]тетразин-8-N-пиперидинил-карбоксамид лидером среди новых производных азолоазинов и рекомендовать его для дальнейшего доклинического изучения в качестве потенциального противоопухолевого средства.

1. Sung H., Ferlay J., Siegel R.L., Laversanne M., Soerjomataram I., Jemal A. et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J. Clin. 2021;71(3):209–249. DOI: 10.3322/caac.21660.

2. Wild C.P., Weiderpass E., Stewart B.W. World Cancer Report: Cancer research for cancer prevention. Lyon, France: International Agency for Research on Cancer; 2020.

3. Rositch A.F., Unger-Saldana K., DeBoer R.J., Ng’ang’a A., Weiner B.J. The role of dissemination and implementation science in global breast cancer control programs: Frameworks, methods, and examples. Cancer. 2020;126(10):2394–2404. DOI: 10.1002/cncr.32877.

4. Gradishar W.J., Anderson B.O., Abraham J., Aft R., Agnese D., Allison K.H. et al. Breast Cancer, Version 3.2020, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology. J. Natl. Compr. Canc. Netw. 2020;18(4):452– 478. DOI: 10.6004/jnccn.2020.0016.

5. Kang Y.P., Ward N.P., DeNicola G.M. Recent advances in cancer metabolism: A technological perspective. Exp. Mol. Med. 2018;50(4):1–16. DOI: 10.1038/s12276-018-0027-z.

6. El-Sahli S., Wang L. Cancer stem cell-associated pathways in the metabolic reprogramming of breast cancer. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(23):9125. DOI: 10.3390/ijms21239125.

7. Gentric G., Mieulet V., Mechta-Grigoriou F. Heterogeneity in cancer metabolism: New concepts in an old field. Antioxid. Redox Signal. 2017;26(9):462–485. DOI: 10.1089/ars.2016.6750.

8. Vander Heiden M.G., DeBerardinis R.J. Understanding the intersections between metabolism and cancer biology. Cell. 2017;168(4):657–669. DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.039.

9. Bhardwaj V., He J. Reactive oxygen species, metabolic plasticity, and drug resistance in cancer. Int. J. Mol. Sci. 2020;21(10):3412. DOI: 10.3390/ijms21103412.

10. Park J.H., Pyun W.Y., Park H.W. Cancer metabolism: phenotype, signaling and therapeutic targets. Cells. 2020;9(10):2308. DOI: 10.3390/cells9102308.

11. Garza-Morales R., Gonzalez-Ramos R., Chiba A., Montes de Oca-Luna R., McNally L.R., McMasters K.M. et al. Temozolomide enhan ces triple-negative breast cancer virotherapy in vitro. Cancers (Basel).2018;10(5):144. DOI: 10.3390/cancers10050144.

12. Хумаири А.Х., Сперанский Д.Л., Садчикова Е.В. Синтез и цитотоксическая активность новых производных азолотриазина при изучении на клеточных культурах. Химико-фармацевтический журнал. 2022;56(6):17–22. DOI: 10.30906/0023-1134-2022-56-6-17-22.

13. Alexeeva D.L., Sadchikova E.V., Volkova N.N., Efimov I.V., Jacobs J., Van Meervelt L. et al. Reactivity of 3-substituted pyrazole-5-diazonium salts towards 3-azolyl enamines. Synthesis of novel 3-azolylpyrazolo[5,1-c][1,2,4]triazines. ARKIVOC. 2016;(iv):114–129. DOI: 10.3998/ark.5550190.p009.571.

14. Alexandrova R., Dinev D., Gavrilova-Valchеva I., Gavrilov I. Cell cultures as model systems in breast cancer research. Merit Res. J. Med. Med. Sci. 2019;7(2):73–79. DOI: 10.5281/zenodo.2579323.

15. Andreani N.A., Renzi S., Piovani G., Ajmone Marsan P., Bomba L., Villa R. et al. Potential neoplastic evolution of Vero cells: In vivo and in vitro characterization. Cytotechnology. 2017;69(5):741–750. DOI: 10.1007/s10616-017-0082-7.

16. Traba J., Miozzo P., Akkaya B., Pierce S.K., Akkaya M. An optimized protocol to analyze glycolysis and mitochondrial respiration in lymphocytes. J. Vis. Exp. 2016;(117):54918. DOI: 10.3791/54918.

17. Katzir R., Polat I.H., Harel M., Katz S., Foguet C., Selivanov V.A. et al. The landscape of tiered regulation of breast cancer cell metabolism. Sci. Rep. 2019;9(1):17760. DOI: 10.1038/s41598-019-54221-y.

18. Cairns R.A., Mak T.W. The current state of cancer metabolism. Nat. Rev. Cancer. 2016;16:613–614. DOI: 10.1038/nrc.2016.100.

19. Ramzan R., Michels S., Weber P., Rhiel A., Irqsusi M., Rastan A.J. et al. Protamine sulfate induces mitochondrial hyperpolarization and a subsequent increase in reactive oxygen species production. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2019;370(2):308–317. DOI: 10.1124/jpet.119.257725.

20. Zambrano A., Molt M., Uribe E., Salas M. Glut 1 in cancer cells and the inhibitory action of resveratrol as a potential therapeutic strategy. Int. J. Mol. Sci. 2019;20(13):3374. DOI: 10.3390/ijms20133374.