Структурно-функциональные закономерности воздействия амфифильных блок-сополимеров на раковые клетки (1105748), страница 6
Текст из файла (страница 6)
P-gpявляется интегральным белком клеточной мембраны и функционирует как трансмембранныйАТФ-зависимый молекулярный «насос», осуществляя выброс из клетки различныхчужеродных соединений, в том числе лекарств, еще до проявления ими фармакологическогодействия [93, 94]. Следует отметить, что экспрессия P-gp не является отличительной чертойтолько опухолевых клеток. Этот белок присутствует и в некоторых нормальных тканях(почечный и кишечный эпителий, гематоэнцефалический барьер), где он выполняетэкскреторные функции, удаляя из организма ксенобиотики, в частности мутагены и токсины[95, 96].Сразу же после открытия раковых клеток, устойчивых к лекарствам, начался поисксоединений, способных подавлять такую устойчивость.
Оказалось, что наиболее эффективны вэтом отношении вещества, сами являющиеся субстратами P-gp, но обладающие меньшейтоксичностью,чемпротивоопухолевыепрепараты.Такимисоединениямиоказалисьверапамил и трифторпиразин. Ингибирующим действием обладают также хорошо известныйиммунодепрессант циклоспорин А и антагонист эстрогена тамоксифен [97, 98, 99].Большинство противоопухолевых препаратов, подавляющих МЛУ, либо непосредственносвязывается с P-gp, ингибируя его активность, либо опосредованно действует на механизмыклеточной регуляции [87, 88, 89].
Однако, несмотря на определенные достижения вподавлении МЛУ с помощью вышеописанных ингибиторов P-gp, их использование вхимиотерапевтической практике ограничено их сильной токсичностью. Поэтому поиск новыхменее токсичных ингибиторов МЛУ остается актуальной задачей.1.2.1. Влияние плюроников на устойчивость раковых клеток клекарствамВ 1992 г. на конференции Американского Общества по изучению рака M.
Page с соавт.сообщили, что устойчивость МЛУ-клеток в культуре к противоопухолевому антибиотикудоксорубицину (DOX) резко снижается, если лекарство добавлять в смеси с плюроником Р85[100]. Открытие M. Page подтвердилось во всех последующих работах других авторов,которые показали в экспериментах на различных линиях клеток, что токсичностьпротивоопухолевых препаратов для МЛУ-клеток значительно возрастает в присутствииплюроников [101, 102, 103, 104, 105].
В результате МЛУ-клетки начинают гибнуть при24концентрациях доксорубицина (DOX) на два-три порядка ниже, чем в отсутствие плюроников[101, 102, 105].Как показано Рапопорт с соавт., использование композиций на основе плюроника Р105и DOX в комбинации с воздействием на раковые клетки фокусированного ультразвукапозволило значительно усилить противоопухолевую активность антибиотика [106, 107].Показано, что плюроник способствует проникновению антибиотика в ядра опухолевых клеток[106]. При этом аккумулированный в клеточном ядре DOX и ультразвук действуют симбатно,способствуя разрушению ДНК.Способность плюроников подавлять устойчивость раковых опухолей к лекарствамподтвердилась в экспериментах in vivo [105, 108].
На мышах с привитой миеломой SP2/0 былообнаружено, что при введении антрациклиновых антибиотиков (доксорубицина, эпирубицинаили дауномицина) в растворе плюроника их терапевтический эффект усиливается посравнению с инъекциями препарата в физиологическом растворе. При лечении антибиотикамив растворе плюроника снижалась общая токсичность препаратов, уменьшался размер опухоли,и увеличивалась продолжительность жизни экспериментальных животных. При этомнаблюдали накопление полимеров в опухоли и вызываемое ими перераспределениеантибиотика из печени в опухоль [108]. Плюроники стимулируют накопление лекарства и внормальных тканях, если в них есть P-gp. При внутривенном введении плюроника Р85 мышамувеличивалась проницаемость гематоэнцефалического барьера до уровня сопоставимого стаковым у мутантных животных с удаленным геном MDR1 в отсутствие плюроника. Этим,очевидно, объясняется успешное использование плюроника Р85 для доставки нейролептиковиз кровотока в мозг через гематоэнцефалический барьер.
При введении крысам галоперидола в1% растворе полимера эффективность действия лекарства повышалась в несколько раз посравнению с препаратом, не содержавшим полимера [109].Интересно, что некоторые полиоксиэтилен-содержащие ПАВ так же, как плюроники,способствуют аккумуляции лекарств внутри клеток. Так, накопление эпирубицина в клеткахколоректальной аденокарциномы человека увеличивалось после их предварительнойинкубации с Span 80, Brij 30, Tween 20, Tween 80, Myrj 52, гидрофильная часть которыхпредставлена ПЭО, а гидрофобная - остатком жирной кислоты или спирта [110].Можно было предположить, что плюроники и ПАВ изменяют свойства клеточноймембраны, увеличивают ее проницаемость для лекарства и таким образом стимулируют егонакопление в клетках.
Однако этому предположению противоречили два факта. Во-первых, теже поверхностно-активные соединения практически не влияли на аккумуляцию антибиотиковв чувствительных клетках, лишенных P-gp [101]. Во-вторых, Ло установил, что исследованныеим ПАВ увеличивали внутриклеточное накопление эпирубицина, подавляя его выброс из25клеток. Это наблюдение позволило заключить, что такие соединения ингибируют P-gp [110].Этот вывод подтвердили результаты исследования клеток, содержащих P-gp, а именно, клетокпочечного эпителия свиньи, трансфецированных геном MDR1 (линия LLC-PK), и клетокгематоэнцефалического барьера [111]. В присутствии плюроника Р85 в этих клеткахнаблюдали аккумуляцию модельных субстратов P-gp - дигоксина и родамина 123. В то жевремя полимер не влиял на внутриклеточное накопление родамина 110 и маннитола, которыене являются субстратами P-gp.
Ингибирование активности P-gp наблюдали в присутствиинекоторых других ПАВ, содержащих этиленоксид. В работе [112] авторы продемонстрировалиподавление МЛУ опухолевых клеток полиэтиленгликолем, модифицированным по концамжирными кислотами. При этом происходило ингибирование взаимодействия P-gp ссубстратом – азидопином. Аналогичные результаты были получены для другого неионногоПАВ – Triton X-100 [113].Таким образом, к настоящему времени установлено, что действие плюроников на МЛУне связано с их способностью увеличивать проницаемость плазматической мембраны иоблегчать проникновение лекарства внутрь клетки, а обусловлено ингибированием активноговыброса лекарства, регулируемого P-гликопротеином, и, как следствие, накоплениемантибиотика внутри раковой клетки до концентрации достаточной для ее гибели.Эффективность подавления МЛУ зависит от уровня устойчивости клеток к лекарству.Более устойчивые клетки более чувствительны к ингибиторам МЛУ.
Сравнение влияния Р85на синтез АТФ в чувствительных и устойчивых клетках показало, что чем больше P-gpэкспрессируется в клетках, тем меньше нужно полимера для снижения уровня АТФ на 50%[114]. Это наблюдение подтвердилось при исследовании относительного содержания P-gp втрех линиях резистентных клеток и влияния верапамила - ингибитора P-gp, плюроника L61 иполиглицеринов PG2 и PG30 на МЛУ. Чем больше P-gp содержалось в клетках, тем заметнеебыл эффект верапамила и полимеров. При увеличении содержания P-gp в 100 раз подавлениеустойчивости верапамилом возрастало с 20% до 95%, а полимерами - от 40 до 97% [115].Для поиска блок-сополимеров, наиболее эффективно подавляющих МЛУ, большоезначение имеет изучение взаимосвязи между структурой действующего соединения и ихвлиянием на устойчивые клетки.Сравнение плюроников различного состава показало, что степень вызываемого имиподавления МЛУ зависит от гидрофильно-липофильного баланса и длины гидрофобногоблока ППО [24, 116].
Максимальный эффект оказывали плюроники L64, P85 и P105 сосредними значениями ГЛБ (15-16), соответствующими относительно короткому блоку ПЭО(30-56 звеньев) и средней длине гидрофобных блоков ППО (30-60 звеньев). Гидрофильныеплюроники, массовая доля ПЭО в которых составляет 70 - 80%, а ГЛБ = 20-29, практически не26влияли на устойчивость клеток, как например, плюроник F68 в диапазоне концентраций от0,001 до 20 мМ [116]. Интересно, что связь между ГЛБ и влиянием на МЛУ свойственна инеионогенным ПАВ, содержащим углеводородную цепь в качестве гидрофобного блока.Эксперименты in vitro показали, что ПАВ со средними значениями ГЛБ = 10-17 (Tween 20,Tween 80, Myrj 52 и Brij 30) наиболее эффективно подавляли МЛУ и стимулировалинакопление лекарства в клетках [117]. Закономерность, обнаруженная на клетках в культуре,проявилась и в экспериментах на мышах.
При тестировании серии плюроников с различнойгидрофобностью – F108, P85, L61 - наиболее эффективными оказались композиции на основеболее гидрофобных плюроников Р85 и L61 [108].На основании проведенных исследований разработана новая лекарственная формаSP1049C, в состав которой входят плюроники L61 (0,25%) и F127 (2%) и доксорубицин в 0,9%NaCl. В 2011 г. она успешно прошла вторую фазу клинических испытаний по лечениюпациентов с раком пищевода [2].Известно, что гидрофильные блок-сополимеры F127 и F68 признаны Управлением посанитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA)малоэффективными в подавлении МЛУ [118].
Однако в последнее время в литературе сталипоявляться работы, демонстрирующие влияние этих плюроников на активность P-gp. В смесис другими плюрониками они способны увеличивать поглощение лекарств клетками [119]. Так,например, максимальное накопление таких цитостатиков, как доксорубицин и паклитаксел, атакже хорошо известных субстратов P-gp – родамина 123 и родамина 6G в резистентныхклетках линии MCF7/R (resistant, R) наблюдалось в присутствии смеси плюроников F127 иР123.
Наибольший эффект достигался при концентрации смеси 0,01%, что близко к ее ККМ(0,0059%) [120]. Однако при концентрации смеси выше ККМ (> 0,1%) аккумуляциятестированных веществ в клетках резко снижалась. Представлялось маловероятным, чтобыуменьшение внутриклеточного накопления цитостатиков было связано с ослаблениемингибирующего воздействия юнимеров, концентрация которых при этом постоянна. Поэтомуавторы предположили, что при концентрациях полимеров выше ККМ происходитсолюбилизация в полимерных мицеллах лекарств и субстратов P-gp, уменьшение ихконцентрации в растворе и вследствие этого снижение их аккумуляции в клетках [121].Аналогичные результаты получены и в других недавних работах [122, 123, 124].
Так, оспособности гидрофильных плюроников влиять на активность P-gp сообщают авторы работы[124]. Было обнаружено, что в присутствии 0,1% масс. плюроников F68, F87 и F127повышалась аккумуляция доксорубицина в клетках карциномы толстого кишечника человекалинии Сасо-2 до уровня, сопоставимого с действием хорошо известного ингибитора P-gp –верапамила. При дальнейшем повышении концентрации плюроников до 1% масс.27наблюдалось снижение накопления доксорубицина, что авторы, как указывалось выше,связывают с уменьшением эффективной концентрации лекарства в силу его проникновения вмицеллы полимеров. На той же клеточной линии было продемонстрировано ингибированиевыброса целипролола P-гликопротеином в присутствии плюроника F68 [125]. Таким образом,показано, что даже гидрофильные плюроники, с величиной ГЛБ выше 20, способныингибировать P-gp. Помимо этого, в литературе есть сведения о том, что в зависимости отприроды субстрата плюроники этой группы по-разному влияют на активность P-gp.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
