Цитотоксичність та протипухлинна активність сесквітерпенових лактонів. Структура, активність

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4852.2023.295228

Ключові слова:

сесквітерпенові лактони, культури пухлинних клітин, цитотоксичність, інокульовані пухлинні лінії, протипухлинна активність

Анотація

У статті розглянуто результати скринінгу 19 зразків сесквітерпенових γ-лактонів арголіду, грошеміну, естафіатину та їх похідних на цитотоксичність і протипухлинну активність. Результати досліджень свідчать про значну цитотоксичність і вибірковість дії сесквітерпенових γ-лактонів та їх похідних щодо більшості ліній пухлинних клітин.

Мета. Метою даного дослідження є вивчення цитотоксичності та протипухлинної активності сесквітерпенових γ-лактонів арголіду, грошеміну, естафіатину та їх хімічно модифікованих похідних як практично відновлюваних матеріалів.

Методи. Цитотоксичність сполук визначали з використанням клітин Vero, THP-1, клітинних ліній лімфосаркоми Плісса, карциносаркоми Уокера, саркоми 45, саркоми-180, альвеолярного раку печінки PC-1, лейкемії P-388, лейкемії L-1210 і саркоми 45 -стійкий до 5-фторурацилу.

Протипухлинну активність зразків вивчали в експериментах in vivo на білих безпородних щурах з трансплантованими штамами пухлин і оцінювали за пригніченням росту пухлини та величиною збільшення середньої тривалості життя.

Статистичну обробку результатів проводили за допомогою програми “GraphPad Prism v. 6.0” (GraphPad Software Inc., США).

Висновок. При визначенні цитотоксичності in vitro зразки сесквітерпенових γ-лактонів арголіду, грошеміну та естафіатину показали вибірковість їх дії на клітини 8 пухлинних ліній, на клітини гострого моноцитарного лейкозу людини ТНР-1 та по відношенню до личинки морських ракоподібних Artemia salina (Leach).

Зразки арголіду, 8-ацетилгрошеміну, 13-морфолінгрошеміну, 3-кето-4-метилен-цис-гваяноліду, 3α-ацетокси-ізосалусаніну С та 10α(14)-епокси-1,5,7α,4,6β(H )-гуай-11(13)-ен-4(3),6(12)-діолід в експериментах in vivo володів високою протипухлинною активністю проти штамів трансплантованих пухлин лімфосаркоми Плісса, карциносаркоми Уокера, саркоми 45, саркоми 37, саркоми 180, альвеолярний рак печінки PC-1, лейкемія P-388 і L-1210, саркоми 45, резистентна до 5-фторурацилу

Біографії авторів

Olga Maslova, JSC International Research and Production Holding “Phytochemistry”

Master, Researcher

Pharmacology Laboratory

Zhanar Iskakova, JSC International Research and Production Holding “Phytochemistry”

PhD, Senior Researcher

Pharmacology Laboratory

Aidos Doskaliyev, JSC International Research and Production Holding “Phytochemistry”

PhD, Senior Researcher

Pharmacology Laboratory

Sergazy Adekenov, JSC International Research and Production Holding “Phytochemistry”

Doctor of Chemical Sciences, General Director

Посилання

  1. Fraga, B. M. Natural Sesquiterpenoids. Journal Natural Product Reports, (2006), 23, 943–972; (2007), 24, 1350–1381; (2008), 25, 1180–1209; (2009), 26, 1125–1155; (2010), 27, 1681–1708; (2011), 28, 1580–1610; (2012), 29, 1334–1366; (2013), 30, 1226–1264.
  2. Sulsen, V., Martino, V. (2018). Sesquiterpene lactones. Advances in their chemistry and biological aspects. Cham: Springer International Publishing, 381. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-78274-4
  3. Beer, M. F., Bivona, A. E., Sánchez Alberti, A., Cerny, N., Reta, G. F., Martín, V. S. et al. (2019). Preparation of Sesquiterpene Lactone Derivatives: Cytotoxic Activity and Selectivity of Action. Molecules, 24 (6), 1113. doi: https://doi.org/10.3390/molecules24061113
  4. Zheng, Y., Ke, C.-Q., Zhou, S., Feng, L., Tang, C., Ye, Y. (2021). Cytotoxic guaianolides and seco-guaianolides from Artemisia atrovirens. Fitoterapia, 151, 104900. doi: https://doi.org/10.1016/j.fitote.2021.104900
  5. Zan, K., Chen, X.-Q., Zhao, M.-B., Jiang, Y., Tu, P.-F. (2020). Cytotoxic sesquiterpene lactones from Artemisia myriantha. Phytochemistry Letters, 37, 33–36. doi: https://doi.org/10.1016/j.phytol.2020.03.009
  6. Chinchilla, N., Santana, A., Varela, R. M., Fronczek, F. R., Molinillo, J. M. G., Macías, F. A. (2019). Preparation and Phytotoxicity Evaluation of 11,13-Dehydro seco-Guaianolides. Journal of Natural Products, 82 (9), 2501–2508. doi: https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.9b00285
  7. Kim, Y., Sengupta, S., Sim, T. (2021). Natural and Synthetic Lactones Possessing Antitumor Activities. International Journal of Molecular Sciences, 22 (3), 1052. doi: https://doi.org/10.3390/ijms22031052
  8. El Gaafary, M., Morad, S. A. F., Schmiech, M., Syrovets, T., Simmet, T. (2022). Arglabin, an EGFR receptor tyrosine kinase inhibitor, suppresses proliferation and induces apoptosis in prostate cancer cells. Biomedicine & Pharmacotherapy, 156, 113873. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2022.113873
  9. Li, Q., Wang, Z., Xie, Y., Hu, H. (2020). Antitumor activity and mechanism of costunolide and dehydrocostus lactone: Two natural sesquiterpene lactones from the Asteraceae family. Biomedicine & Pharmacotherapy, 125, 109955. doi: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.109955
  10. Wang, J., Su, S., Zhang, S., Zhai, S., Sheng, R., Wu, W., Guo, R. (2019). Structure-activity relationship and synthetic methodologies of α-santonin derivatives with diverse bioactivities: A mini-review. European Journal of Medicinal Chemistry, 175, 215–233. doi: https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.04.066
  11. Schomburg, C., Schuehly, W., Da Costa, F. B., Klempnauer, K.-H., Schmidt, T. J. (2013). Natural sesquiterpene lactones as inhibitors of Myb-dependent gene expression: Structure–activity relationships. European Journal of Medicinal Chemistry, 63, 313–320. doi: https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2013.02.018
  12. Adekenov, S. M., Tolokonnikov, Y. G., Itzhanova, Kh. I., Zhabaeva, A. N., Korneev, V. S., Khabarov, I. A. (2017). Pat. No. 32482 KAZ. A method for complex processing of Artemisia glabella raw materials. declareted: 16.10.2017; published: 15.11.2017. Bul. No. 21.
  13. Mantler, S. N., Zhakanov, M. M., Shaikenova, Zh. S., Adekenov, S. M. (2019). Dynamics of the accumulation of sesquiterpene lactones arglabin and argolide in Artemisia glabella. XIII International Symposium on the Chemistry of Natural Compounds. Shanghai, 140.
  14. Mukhametzhanova, G., Asanova, G., Adekenova, G. S., Medeubayeva, B., Kishkentayeva, A., Adekenov, S. (2022). Chartolepis intermedia Boiss. and Centaurea ruthenica Lam. – New Medicina Plants Containing Pharmacologically Active Compounds. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences, 10 (A), 56–64. doi: https://doi.org/10.3889/oamjms.2022.7232
  15. Adekenov, S. М., Shaimerdenova, Z. R., Adekenova, K. S., Kishkentayeva, A. S. (2022). Synthesis and biological evaluation of new derivatives of grossheimin. Fitoterapia, 158, 105154. doi: https://doi.org/10.1016/j.fitote.2022.105154
  16. Adekenov, S. M., Kishkentayeva, A. S., Khasenova, A. B., Shul’ts, E. E., Gatilov, Yu. V., Bagryanskaya, I. Yu. (2021). New Arylhalo-Derivatives of Grosshemin. Chemistry of Natural Compounds, 57 (4), 685–690. doi: https://doi.org/10.1007/s10600-021-03450-7
  17. Adekenov, S. (2022). Syntheses Based on 3,4α-Epoxy-1,5,7α,6β(H)-guai-10(14),11(13)-dien-6,12-olide. Molecules, 27 (6), 1862. doi: https://doi.org/10.3390/molecules27061862
  18. Adekenov, S., Spiwok, V., Beutler, J., Maslova, O., Rakhimov, K. (2023). Cytotoxicity and Antitumor Activity of Arglabin and its Derivatives. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences, 11 (B), 412–420. doi: https://doi.org/10.3889/oamjms.2023.11114
  19. Ren, Y., de Blanco, E. J. C., Fuchs, J. R., Soejarto, D. D., Burdette, J. E., Swanson, S. M., Kinghorn, A. D. (2019). Potential Anticancer Agents Characterized from Selected Tropical Plants. Journal of Natural Products, 82 (3), 657–679. doi: https://doi.org/10.1021/acs.jnatprod.9b00018
  20. Shoemaker, R. H. (2006). The NCI60 human tumour cell line anticancer drug screen. Nature Reviews Cancer, 6 (10), 813–823. doi: https://doi.org/10.1038/nrc1951
  21. Moumou, M., El Bouakher, A., Allouchi, H., El Hakmaoui, A., Benharref, A., Mathieu, V. (2014). Synthesis and biological evaluation of 9α- and 9β-hydroxyamino-parthenolides as novel anticancer agents. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 24 (16), 4014–4018. doi: https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2014.06.019
  22. Adekenov, S. M. (2013). Natural Sesquiterpene Lactones as Renewable Chemical Materials for New Medicinal Products. Eurasian Chemico-Technological Journal, 15 (3), 163–174. doi: https://doi.org/10.18321/ectj220
  23. Mathema, V. B., Koh, Y.-S., Thakuri, B. C., Sillanpää, M. (2011). Parthenolide, a Sesquiterpene Lactone, Expresses Multiple Anti-cancer and Anti-inflammatory Activities. Inflammation, 35 (2), 560–565. doi: https://doi.org/10.1007/s10753-011-9346-0
  24. Jafari, N., Nazeri, S., Enferadi, S. T. (2018). Parthenolide reduces metastasis by inhibition of vimentin expression and induces apoptosis by suppression elongation factor α − 1 expression. Phytomedicine, 41, 67–73. doi: https://doi.org/10.1016/j.phymed.2018.01.022
  25. Moujir, L., Callies, O., Sousa, P. M. C., Sharopov, F., Seca, A. M. L. (2020). Applications of Sesquiterpene Lactones: A Review of Some Potential Success Cases. Applied Sciences, 10 (9), 3001. doi: https://doi.org/10.3390/app10093001
  26. Berdan, C. A., Ho, R., Lehtola, H. S., To, M., Hu, X., Huffman, T. R. et al. (2019). Parthenolide Covalently Targets and Inhibits Focal Adhesion Kinase in Breast Cancer Cells. Cell Chemical Biology, 26 (7), 1027-1035.e22. doi: https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2019.03.016
  27. Gach, K., Długosz, A., Janecka, A. (2015). The role of oxidative stress in anticancer activity of sesquiterpene lactones. Naunyn-Schmiedeberg’s Archives of Pharmacology, 388 (5), 477–486. doi: https://doi.org/10.1007/s00210-015-1096-3
  28. Dey, S., Sarkar, M., Giri, B. (2016). Anti-inflammatory and Anti-tumor Activities of Parthenolide: An Update. Journal of Chemical Biology & Therapeutics, 1 (2). doi: https://doi.org/10.4172/2572-0406.1000107
  29. Ren, Y., Yu, J., Douglas Kinghorn, A. (2016). Development of Anticancer Agents from Plant-Derived Sesquiterpene Lactones. Current Medicinal Chemistry, 23 (23), 2397–2420. doi: https://doi.org/10.2174/0929867323666160510123255
  30. Wang, X., Yu, Z., Wang, C., Cheng, W., Tian, X., Huo, X. et al. (2017). Alantolactone, a natural sesquiterpene lactone, has potent antitumor activity against glioblastoma by targeting IKKβ kinase activity and interrupting NF-κB/COX-2-mediated signaling cascades. Journal of Experimental & Clinical Cancer Research, 36 (1). doi: https://doi.org/10.1186/s13046-017-0563-8
  31. Kim, S. L., Liu, Y. C., Seo, S. Y., Kim, S. H., Kim, I. H., Lee, S. O. et al. (2015). Parthenolide induces apoptosis in colitis-associated colon cancer, inhibiting NF-κB signaling. Oncology Letters, 9 (5), 2135–2142. doi: https://doi.org/10.3892/ol.2015.3017
  32. Akhmetova, S., Seydakhmetova, R., Adekenov, S. (2008). Screening for cytotoxicity of natural sesquiterpene lactones and alkaloids and their derivatives. Russian Biotherapeutic Journal, 2 (1), 35.
  33. Torrens, F., Castellano, G. (2020). Structure-Activity Relationships of Cytotoxic Lactones as Inhibitors and Mechanisms of Action. Current Drug Discovery Technologies, 17 (2), 166–182. doi: https://doi.org/10.2174/1570163816666190101113434
  34. Adekenov, S. M. (2017). Sesquiterpene lactones with unusual structure. Their biogenesis and biological activity. Fitoterapia, 121, 16–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.fitote.2017.05.017
  35. Borgo, J., Laurella, L. C., Martini, F., Catalán, C. A. N., Sülsen, V. P. (2021). Stevia Genus: Phytochemistry and Biological Activities Update. Molecules, 26 (9), 2733. doi: https://doi.org/10.3390/molecules26092733
  36. Schepetkin, I. A., Kirpotina, L. N., Mitchell, P. T., Kishkentaeva, А. S., Shaimerdenova, Z. R., Atazhanova, G. A. et al. (2018). The natural sesquiterpene lactones arglabin, grosheimin, agracin, parthenolide, and estafiatin inhibit T cell receptor (TCR) activation. Phytochemistry, 146, 36–46. doi: https://doi.org/10.1016/j.phytochem.2017.11.010
Цитотоксичність та протипухлинна активність сесквітерпенових лактонів. Структура, активність

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-31

Як цитувати

Maslova, O., Iskakova, Z., Doskaliyev, A., & Adekenov, S. (2023). Цитотоксичність та протипухлинна активність сесквітерпенових лактонів. Структура, активність. ScienceRise: Pharmaceutical Science, (6(46), 53–63. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2023.295228

Номер

№ 6(46) (2023)

Розділ

Фармацевтичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Olga Maslova, Zhanar Iskakova, Aidos Doskaliyev, Sergazy Adekenov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.