Неустанный поиск новых терапевтических средств лечения рака остается первостепенной задачей современных фармакологических исследований. В условиях растущей распространенности и сложности случаев этого серьезного заболевания существует острая необходимость в инновационных методах лечения, которые могут эффективно воздействовать на злокачественные новообразования с минимальным влиянием на здоровые ткани. В этом контексте исследование природных и синтетических соединений с потенциальными противоопухолевыми свойствами открывает большие перспективы для разработки новых терапевтических стратегий [1].
Трополоны – класс органических соединений, характеризующихся уникальным структурным каркасом, привлекли внимание для фармакологических исследований. Особый интерес представляет потенциал синтетических производных трополона, которые проявляют улучшенные фармакокинетические свойства и целевую специфичность по сравнению с их природными аналогами [2, 3]. Например, показано, что производные циклических аминотропониминов обладают противоопухолевой активностью в отношении ксенографтов культуры рака молочной железы 4T1 на мышах линии Balb/C [4]. Кроме того, сообщается, что синтетические α-замещенные трополоны проявляют выраженный цитотоксический эффект на трех клеточных линиях миеломы [5].
Понимание влияния производных трополонового ряда на биохимические и гематологические показатели крови важно для выяснения их терапевтического потенциала и профиля безопасности. Будучи неотъемлемыми компонентами системной физиологии, параметры крови служат чувствительными индикаторами физиологических нарушений, вызываемых фармакологическими агентами. Более того, учитывая сложное взаимодействие между патофизиологией рака и гематологическими биомаркерами, оценка производных трополона как по биохимическим, так и по гематологическим параметрам крови является актуальной для онкологических исследований [6].
Выяснение системного влияния производных трополонового ряда на ключевые физиологические процессы будет способствовать более широкому пониманию их фармакологического профиля и потенциального терапевтического применения при лечении рака.
Цель исследования – оценка гематологических и биохимических показателей крови мышей линии Balb/C nude при многократном введении 2-(1,1-диметил-1H-бензо[e]индолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона.
Материалы и методы исследования
Исследуемое соединение, 2-(1,1-диметил-1H-бензо[e]индолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополон (далее JO-122(2)), было синтезировано в НИИ физической и органической химии Южного федерального университета методом реакции расширения о-хинонового цикла [7]. Вещество относится к новым соединениям в ряду 2-гетарил-1,3-трополонов.
Исследуемое вещество представляет собой порошок оранжевого цвета. Оно оказалось слаборастворимым в воде, поэтому его предварительно растворяли в 50 мкл диметилсульфоксида (ДМСО). В качестве носителя JO-122(2), растворенного в ДМСО, использовали 1 %-ный крахмальный гель. Полученную суспензию готовили ex tempore и вводили каждому животному перорально с помощью зонда в объеме 0,2 мл 3 раза в неделю в течение 4 недель.
Исследование проводилось на 28 самках мышей линии Balb/c nude (20–25 г), поскольку данное соединение с потенциальным противоопухолевым эффектом может исследоваться на ксенографтах, созданных на иммунодефицитных мышах, которые считаются более чувствительными к такому воздействию. Животные в возрасте 5–6 недель были получены из питомника ИЦиГ СО РАН (г. Новосибирск) и далее содержались в индивидуально вентилируемых клетках (IVC) системы Tecniplast (Италия) при температуре окружающей среды 21–23°С и относительной влажности 50–60 %, с циклом день/ночь 12:12 и неограниченным доступом к корму и воде. Все экспериментальные протоколы были одобрены биоэтической комиссией ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России.
Животные были разделены на 4 группы в зависимости от примененной дозы трополона (табл. 1).
Таблица 1
Распределение мышей по группам в эксперименте
|
Номер группы |
Название группы |
Количество животных |
Вводимое вещество |
Доза вещества, мг/кг |
|
1 |
Опытная |
7 |
Трополон |
10 |
|
2 |
7 |
20 |
||
|
3 |
7 |
30 |
||
|
4 |
Контрольная |
7 |
Крахмальный гель |
1 % |
Изучение эффекта JO-122(2) в более высокой дозе оказалось затруднительным из-за невозможности суспендировать количество вещества, требуемое для приготовления доз, превышающих 30 мг/кг в объеме растворителя, установленном для введения лабораторным мышам.
По истечении 28 дней животных подвергали эвтаназии путем декапитации, после чего проводился забор крови. Поскольку цель исследования токсичности при многократном введении заключается в оценке кумулятивного эффекта тестируемого вещества, забор образцов крови в конце исследования предоставляет информативные данные о совокупном воздействии вещества, что позволяет получить ясное представление о его потенциальной токсичности. Для изучения эффектов исследуемого соединения на мышей линии Balb/c nude при его многократном приеме оценивали гематологические и биохимические показатели крови, которые определялись с использованием гемоанализатора Exigo EOS vet (Boule Medical A.B., Швеция) и биохимического анализатора VetScanVS2 (ABAXIS Inc., Германия).
Все данные выражены в виде среднего значения ± SD. Данные были проанализированы с использованием программного обеспечения Statistica 10.0. Применяли однофакторный дисперсионный анализ (ANOVA) и оценивали вариабельность показателей (коэффициент вариации, cv). Различия считали значимыми при р < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Гематологический анализ играет важную роль в изучении токсичности различных лекарственных веществ, включая синтетические соединения [8]. В данном исследовании авторы сфокусировались на оценке влияния синтетического производного трополона на различные параметры крови у мышей, включая количество эритроцитов (RBС), их средний корпускулярный объем (MCV) и ширину распределения (RDW), гематокрит (HCT), количество тромбоцитов (PLT) и их средний объем (MPV), количество лейкоцитов (WBC), концентрацию гемоглобина (HGB), средний корпускулярный гемоглобин (MCH) и его среднюю концентрацию (MCHC), а также процентное содержание лимфоцитов (LYM), гранулоцитов (GRAN) и моноцитов (MONO).
Результаты оценки гематологических показателей крови иммунодефицитных мышей линии Balb/C nude при многократном введении 2-(1,1-диметил-1H-бензо[e]индолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона представлены в табл. 2.
Таблица 2
Гематологические показатели крови у мышей линии Balb/C nude при пероральном введении исследуемого трополона в течение 28 дней
|
Гематологические показатели |
Группы |
p |
|||
|
Группа 1 (n = 7; 10 мг/кг) |
Группа 2 (n = 7; 20 мг/кг) |
Группа 3 (n = 7; 30 мг/кг) |
Группа 4 (n = 7; 1 % крахмальный гель) |
||
|
RBС, 1012/л (cv) |
6,22±0,62 (9,92 %) |
5,90±0,69 (11,70 %) |
5,90±0,42 (7,09 %) |
5,56±0,24 (4,25 %) |
0,34 |
|
MCV, фл (cv) |
46,71±1,29 (2,76 %) |
47,03±0,66 (1,40 %) |
47,45±1,88 (3,97 %) |
46,47±1,35 (2,90 %) |
0,69 |
|
RDW, % (cv) |
18,23±1,45 (7,94 %) |
18,77±1,21 (6,47 %) |
17,83±2,36 (13,24 %) |
18,45±2,34 (12,71 %) |
0,85 |
|
RDWa, фл (cv) |
28,90±1,95 (6,73 %) |
29,95±1,78 (5,94 %) |
29,10±4,59 (15,77 %) |
28,70±3,63 (12,63 %) |
0,92 |
|
HCT, % (cv) |
29,03±2,63 (9,05 %) |
27,75±3,13 (11,28 %) |
27,97±1,90 (6,79 %) |
25,87±1,40 (5,39 %) |
0,29 |
|
PLT, 109/л (cv) |
851,17±315,37 (37,05 %) |
919,50±330,68 (35,96 %) |
658,50±230,34 (34,98 %) |
968,75±220,02 (22,71 %) |
0,32 |
|
MPV, фл (cv) |
6,68±0,58 (8,75 %) |
6,55±0,50 (7,77 %) |
6,75±0,28 (4,16 %) |
6,77±0,29 (4,24 %) |
0,84 |
|
WBC, 109/л (cv) |
46,62±35,62 (76,42 %) |
38,84±23,31 (60,02 %) |
51,44±23,75 (46,18 %) |
56,63±28,47 (50,27 %) |
0,83 |
|
HGB, г/л (cv) |
102,17±9,79 (9,58 %) |
98,83±11,86 (12,00 %) |
99,17±6,76 (6,82 %) |
94,50±3,87 (4,10 %) |
0,63 |
|
MCH, пг (cv) |
16,45±0,45 (2,71 %) |
16,73±0,33 (1,95 %) |
16,88±1,06 (6,26 %) |
17,05±0,88 (5,17 %) |
0,60 |
|
MCHC, г/л (cv) |
352,50±4,76 (1,35 %) |
356,00±5,51 (1,55 %) |
355,33±8,94 (2,52 %) |
366,50±13,28 (3,62 %) |
0,09 |
|
LYM, % (cv) |
17,52±2,25 (12,85 %) |
15,80±1,56 (9,88 %) |
16,22±3,74 (23,07 %) |
15,23±2,98 (19,60 %) |
0,58 |
|
GRA, % (cv) |
69,67±2,86 (4,10 %) |
70,56±11,03 (15,63 %) |
69,44±3,39 (4,88 %) |
71,80±6,39 (8,90 %) |
0,96 |
|
MON, % (cv) |
14,25±1,79 (12,54 %) |
14,10±1,46 (10,37 %) |
14,74±1,3 (8,83 %) |
14,20±1,63 (11,50 %) |
0,92 |
|
LYM %/MON % |
1,25±0,28 (22,20 %) |
1,13±0,14 (12,24 %) |
1,11±0,30 (26,91 %) |
1,07±0,15 (14,01 %) |
0,61 |
Результаты не показали статистически значимых различий ни по одному из гематологических показателей между исследуемыми группами. Полученные данные позволяют предположить, что исследуемое соединение в тестируемых дозах не оказывает токсического воздействия на кроветворную систему. Каждый из анализируемых параметров дает представление о различных аспектах здоровья и функциях крови, а отсутствие значительных изменений свидетельствует о сохранении функций органов кроветворения.
Биохимический анализ был проведен для оценки влияния синтетического производного трополона на различные показатели крови самок мышей линии BALB/c nude. Показатели, включая альбумин (ALB), щелочную фосфатазу (ALP), аланинаминотрансферазу (ALT), амилазу (AMY), общий билирубин (TBIL), азот мочевины крови (BUN), общий кальций (CA), фосфор (PHOS), креатинин (CRE), глюкозу (GLU), натрий (NA+), общий белок (TP) и глобулин (GLOB), оценивали через 28 дней многократного перорального введения JO-122(2) в дозах 10, 20 и 30 мг/кг массы тела.
Результаты не выявили существенных различий ни по одному из биохимических параметров между исследуемыми группами по сравнению с контрольной (табл. 3). Это указывает на то, что исследуемый трополон не вызывал заметных изменений биохимических показателей крови в тестируемых дозах.
Таблица 3
Биохимические показатели крови у мышей линии Balb/C nude при пероральном введении исследуемого трополона в течение 28 дней
|
Биохимические показатели |
Группы |
p |
|||
|
Группа 1 (n = 7; 10 мг/кг) |
Группа 2 (n = 7; 20 мг/кг) |
Группа 3 (n = 7; 30 мг/кг) |
Группа 4 (n = 7; 1 % крахмальный гель) |
||
|
ALB, г/дл (cv) |
1,53±0,43 (27,87 %) |
1,50±0,34 (22,44 %) |
1,53±0,48 (31,32 %) |
1,55±0,29 (18,62 %) |
1,00 |
|
ALP, ед/л (cv) |
20,50±3,83 (18,70 %) |
19,25±0,96 (4,97 %) |
22,17±5,23 (23,60 %) |
16,00±3,37 (21,04 %) |
0,14 |
|
ALT, ед/л (cv) |
25,67±2,06 (8,05 %) |
25,33±1,15 (4,56 %) |
25,12±2,81 (10,49 %) |
24,33±2,89 (11,86 %) |
0,88 |
|
AMY, ед/л (cv) |
495,17±75,00 (15,15 %) |
483,33±49,41 (10,22 %) |
499,60±106,35 (21,29 %) |
491,00±61,88 (12,60 %) |
1,00 |
|
TBIL, мг/дл (cv) |
0,33±0,05 (15,49 %) |
0,30 (0 %) |
0,30 (0 %) |
0,35±0,10 (28,57 %) |
0,39 |
|
BUN, мг/дл (cv) |
20,67±3,61 (17,49 %) |
22,60±0,75 (3,34 %) |
21,67±4,63 (21,38 %) |
19,0±1,82 (9,61 %) |
0,55 |
|
CA, мг/дл (cv) |
<4 (0 %) |
<4 (0 %) |
<4 (0 %) |
<4 (0 %) |
- |
|
PHOS, мг/дл (cv) |
6,23±0,29 (4,72 %) |
6,87±1,02 (14,85 %) |
6,17±0,34 (5,51 %) |
6,93±0,93 (13,40 %) |
0,26 |
|
CRE, мг/дл (cv) |
0,50±0,10 (20,00 %) |
0,45±0,13 (28,69 %) |
0,50±0,10 (20,00 %) |
0,45±0,13 (28,69 %) |
0,83 |
|
GLU, мг/дл (cv) |
98,17±9,79 (9,97 %) |
73,97±37,42 (50,59 %) |
103,50±15,47 (14,95 %) |
62,25±46,52 (74,73 %) |
0,11 |
|
NA+, ммоль/л (cv) |
167,67±2,58 (1,54 %) |
165,35±2,46 (1,49 %) |
167,20±2,59 (1,54 %) |
165,00±2,16 (1,31 %) |
0,30 |
|
TP, г/дл (cv) |
6,02±0,41 (6,76 %) |
6,12±0,33 (5,39 %) |
5,93±0,40 (6,80 %) |
6,02±0,44 (7,34 %) |
0,90 |
|
GLOB, г/дл (cv) |
4,45±0,65 (14,68 %) |
4,50±0,70 (15,61 %) |
4,42±0,68 (15,52 %) |
4,45±0,77 (17,36 %) |
1,00 |
Отсутствие значительных изменений биохимических параметров подчеркивает благоприятный профиль безопасности соединения и требует продолжения исследований его терапевтического потенциала.
Токсичность трополонов может существенно различаться в зависимости от конкретного соединения и его концентрации. Было обнаружено, что некоторые производные трополона обладают низкой токсичностью, что делает их пригодными для дальнейшей оценки противоопухолевых свойств. Например, дигидрофураноаллоколхициноиды показали относительно низкую острую токсичность у мышей при внутривенном введении (LD50 ≥ 10 мг/кг) [9].
Однако другие производные трополона могут проявлять более высокий уровень токсичности, что может ограничивать их терапевтическое использование [10]. Диапазон токсичности среди различных соединений трополона подчеркивает важность тщательной доклинической оценки для установления профилей безопасности для каждого конкретного производного.
Заключение
В этом исследовании авторы оценивали гематологические и биохимические показатели крови у самок мышей линии BALB/c nude после многократного перорального введения синтетического производного трополона. Результаты показывают, что исследуемый трополон, введенный в дозах 10, 20 и 30 мг/кг массы тела, не вызывал существенных изменений ни в одном из оцениваемых гематологических или биохимических параметров после 28 дней первого приема исследуемого трополона при его пероральном введении 3 раза в неделю в течение 4 недель.
Данные гематологического исследования позволяют предположить, что соединение не вызывает гематотоксичности и поддерживает нормальные функции и количество клеток крови. Аналогично неизмененные уровни биохимических маркеров указывают на то, что соединение, вероятно, не оказывает гепатотоксического, нефротоксического или панкреатотоксического действия и не нарушает обменные процессы.
Результаты проведенного исследования предоставляют ценную информацию о профиле безопасности синтетического производного трополона, поддерживая его потенциал для дальнейшей доклинической оценки и разработки в качестве противоракового средства. Отсутствие значительных побочных эффектов на критические физиологические процессы подчеркивает перспективность этого соединения в качестве терапевтического кандидата. Будущие исследования должны быть сосредоточены на выяснении механизмов действия, оптимизации режимов дозирования и оценке долгосрочной безопасности и эффективности этого многообещающего соединения.