Експериментальне обґрунтування доцільності корекції токсичних ефектів протипухлинних препаратів похідними глюкозаміну та їх комбінацією з кверцетином

Abstract

Робота присвячена експериментальному обґрунтуванню застосування похідних глюкозаміну та їх комбінації з кверцетином для оптимізації підходів до профілактики та корекції токсичних ефектів протипухлинних препаратів. У скринінгових дослідженнях на мишах показана здатність похідних глюкозаміну та їх комбінації з кверцетином зменшувати загальнотоксичну дію протипухлинного антибіотика доксорубіцину. У дослідах «in vitro» доведено, що похідні глюкозаміну та їх комбінація з кверцетином не чинять цитотоксичної дії на інтактні клітини кісткового мозку щурів та підвищують їх життєздатність на тлі дестабілізуючого впливу доксорубіцину. На етапах поглибленого фармакологічного вивчення встановлено коригуючий вплив глюкозаміну гідрохлориду та комбінації глюкозаміну гідрохлориду і N-аце- тилглюкозаміну з кверцетином на перебіг цитостатик-індукованої токсичності (на тлі доксорубіцину, циклофосфаміду, метотрексату) в експериментах на щурах. Під впливом досліджуваних об’єктів спостерігається пригнічення процесу ПОЛ та проявів цитолізу, зменшення запалення та дистрофії, вірогідне зниження летальності тварин (на моделі доксорубіцинової інтоксикації), зменшення проявів імуносупресії (на моделі циклофосфамідної інтоксикації). Доведено регулюючий вплив досліджуваних об’єктів на процес доксорубіцин-індукованої загибелі клітин, опосередкований втручанням у bcl-2-залежні механізми контролю апоптозу. На підставі проведеного комплексу фармакологічних досліджень обрано перспективний об’єкт – комбінацію глюкозаміну гідрохлориду та N-аце- тилглюкозаміну з кверцетином – який планується для подальшого впровадження.

Работа посвящена экспериментальному обоснованию применения производных глюкозамина и их комбинации с кверцетином для оптимизации подходов к профилактике и коррекции токсических эффектов противоопухолевых препаратов. В скрининговом исследовании «in vivo» (на мышах) показана способность производных глюкозамина (ГА) и их комбинации с кверцетином (Кв) уменьшать проявления общетоксического действия противоопухолевого антибиотика доксорубицина (ДОКС), что подтверждается снижением летальности животных (до 40 %), нормализацией массовых коэффициентов их внутренних органов относительно аналогичных показателей в группе контрольной патологии. По эффективности защитного действия производные ГА и их комбинацию с Кв можно расположить в следующем ряду: комбинация глюкозамина гидрохлорида и N-ацетилглюкозамина с кверцетином (комбинация ГА г/х+N-ацГА+Кв) > глюкозамина гидрохлорид (ГА г/х) > N-ацетилглюкозамин (N-ацГА) > ГА сульфат. В опытах «in vitro» исследуемые объекты (за исключением N-ацГА и ГА сульфата) в диапазоне концентраций от 10 до 100 мкг/мл не оказывают цитотоксического действия на интактные клетки костного мозга крыс, что подтверждается недостоверным (p>0,05) расхождением средней доли мертвых клеток относительно интактной пробы. Глюкозамина сульфат во все х выбранных концентрациях и N-ацГА в концентрации 100 мкг/мл оказывают собственное цитотоксическое действие, что стало причиной их исключения из дальнейших исследований. Доказано, что ГА г/х и комбинация ГА г/х+N-ацГА+Кв нивелируют цитотоксическое действие ДОКС, достоверно уменьшая среднюю долю мертвых клеток костного мозга крыс в среднем в 1,5 и 1,2 раза относительно пробы с добавлением только цитостатика в концентрации LC50 (1,7 мг/мл). В опытах прослеживалась обратнопропорциональная зависимость в ряду «концентрация-цитопротекторное действие»: снижение концентрации исследуемых объектов вело к увеличению средней доли живых клеток костного мозга крыс. По результатам скрининговых исследований для дальнейшего углубленного фармакологического изучения (в условиях доксорубицин-, циклофосфамид-, метотрексат-индуцированной интоксикации) выбраны ГА г/х в условно-терапевтической дозе 50 мг/кг и комбинация ГА г/х+N-ацГА+Кв в дозе 82 мг/кг. В условиях доксорубициновой интоксикации у крыс ГА г/х и комбинация ГА г/х+N-ацГА+Кв снижают выраженность проявлений общетоксического действия цитостатика, что подтверждается снижением летальности соответственно в 1,5 и 3 раза (p≤0,05), нормализацией значений массовых коэффициентов внутренних органов (сердца, печени, почек), угнетением процесса ПОЛ (снижение уровня ТБК-АП сыворотки крови, тканей миокарда и печени в среднем в 1,5 раза (p≤0,05), снижением гипертрансаминаземии в среднем в 1,75 раза, восстановлением метаболических функций печени, нормализацией сократительной функции миокарда и улучшением гистоструктуры сердца, органов детоксикации (печени, почек), тимуса и селезенки. Установлено регулирующее влияние ГА г/х и комбинации ГА г/х+N-ацГА+Кв на процесс ДОКС-индуцированной гибели клеток, опосредованное вмешательством в bcl-2-зависимые механизмы контроля апоптоза (по увеличению количества bcl-2- положительных гепатоцитов в среднем в 1,3 и 8,4 раза при введении цитостатика в дозах 10 и 20 мг/кг соответственно). В условиях развития циклофосфамид-индуцированной интоксикации у крыс введение исследуемых объектов уменьшает общетоксические проявления цитостатика, что отражается стабилизацией общего состояния и массы тела животных, восстановлением лейкопоэза и двух звеньев иммунной системы (достоверное увеличение индекса фагоцитарной активности в среднем в 2,8 раза и уровня циркулирующих иммунных комплексов в среднем в 1,5 раза), нормализацией показателей ПОЛ/АОЗ, уменьшением гипертрансаминаземии, восстановлением метаболических функций печени, повышением интенсивности компенсаторных и регенераторных процессов в тканях печени, тимуса, селезенки по сравнению с группой нелеченых животных. Глюкозамина гидрохлорид и комбинация ГА г/х+N-ацГА+Кв на фоне интоксикации метотрексатом нивелируют общетоксическое влияние цитостатика на организм крыс, что подтверждается улучшением общего состояния животных, улучшением гематологических показателей (достоверное уменьшение лейкопении), угнетением процесса ПОЛ (снижение уровня ТБК-АП сыворотки крови в 1,3 раза (p≤0,05), уменьшением проявлений цитолиза и холестаза (снижение активности аминотрансфераз в среднем в 1,6 раза, щелочной фосфатазы – в 1,9 раза (p≤0,05), восстановлением белкового обмена, улучшением структурно- функционального состояния печени, тимуса и селезенки относительно контрольной группы. Таким образом, в условиях токсического действия противоопухолевых препаратов с разными механизмами действия (антибиотика доксорубицина, алкилирующего цитостатика циклофосфамида, антиметаболита метотрексата) по суммарному рейтингу исследованных показателей наиболее значимое корригирующее действие проявляет комбинация ГА г/х+N-ацГА+Кв. Комбинация ГА г/х+N-ацГА+Кв является перспективным объектом для дальнейшего доклинического, клинического изучения и внедрения в практическую медицину как модификатора токсического действия противоопухолевых препаратов для повышения эффективности и безопасности лечения заболеваний, сопровождающихся избыточной пролиферацией клеток.

The dissertation work is concerned with the experimental justification of the application of glucosamine derivatives and their combination with quercetin to optimize the approaches to the prevention and correction of the toxic effects of anticancer drugs. It have been demonstrated the ability of glucosamine derivatives and their combination with quercetin to reduce general toxic effect of anticancer antibiotic doxorubicin in screening studies in mice. It have been proved that glucosamine derivatives and their combination with quercetin do not have cytotoxic effect on rat’s intact cells of bone marrow and enhance their viability under the destabilizing influence of doxorubicin in the experiments «in vitro». At the advanced stages of the pharmacological study it have been found the corrective influence of glucosamine hydrochloride and combination of glucosamine hydrochloride and N-acetylglucosamine with quercetin on the cytostatic-induced toxicity (under the influence of doxorubicin, cyclophosphamide, methotrexate) in experiments on rats. Under the influence of the objects it have been observed the inhibition of the process of lipid peroxidation and displays of cytolysis, reduced inflammation and dystrophy, a significant decrease of the animals mortality (model of intoxication with doxorubicin), decrease of the immunosuppression (model of intoxication with cyclophosphamide). It have been proved the regulating effect on the process of doxorubicin-induced cell death by the investigated objects mediated with the interference in the bcl-2-dependent mechanisms of the apoptosis controls. Based on the complex of the pharmacological studies it have been selected the perspective object – the combination of glucosamine hydrochloride and N-acetylglucosamine with quercetin – which is planned for the future implementation.