Preview

Research'n Practical Medicine Journal

Расширенный поиск

О механизмах противоопухолевого действия соединений трополонового ряда

https://doi.org/10.17709/2410-1893-2021-8-3-11

Полный текст:

Аннотация

В обзоре приведены сведения о механизмах противоопухолевого действия природных и синтетических соединений трополонового ряда, полученные в течение последних 30 лет в исследованиях на культурах клеток и, в меньшей степени, в экспериментах in vivo. Интерес к данной группе веществ обусловлен острой потребностью клинической онкологии в средствах, эффективно повреждающих злокачественные клетки и, одновременно, безопасных для здоровых тканей. Наиболее полно изучены процессы, реализующие эффекты колхицина, хинокитиола (ß-туйяплицина) и некоторых их дериватов (производные бистрополона, α-замещенные трополоны и др). При этом были выявлены более многочисленные механизмы реализации противоопухолевого действия хинокитиола и его производных по сравнению с колхицином. Помимо нарушения формирования веретена деления, показанного для колхицина и колхамина, описаны такие явления, как каспазо-зависимый апоптоз и некоторые другие виды апоптоза, аутофагия, ограничение митохондриального метаболизма, повреждение и деметилирование ДНК, ускоренное старение малигнизированных клеток и проч. Показана перспективность использовавния производных 2‑хинолил 1,3‑трополона и связь их противоопухолевого действия с индукцией апоптоза и изменением активности сигнального пути ERK в некоторых типах малигнизированных клеток. Полученные результаты свидетельствуют о многообразии возможных путей влияния трополонов на состояние злокачественных клеток, условия реализации каждого из которых нуждаются в уточнении, особенно при дефиците сведений о процессах in vivo.

В обзоре использованы сведения литературы, представленной в базах данных Scopus, WoS, Pubmed. 35 % работ опубликовано за последние 5 лет.

Об авторах

Г. В. Жукова
ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России
Россия

Жукова Галина Витальевна – д.б.н., старший научный сотрудник испытательного лабораторного центра, SPIN: 1887-7415, AuthorID: 564827, Researcher ID: Y-4243-2016,
Scopus Author ID: 7005456284

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов



Е. А. Лукбанова
ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России
Россия

Лукбанова Екатерина Алексеевна – научный сотрудник испытательного лабораторного центра, SPIN: 4078-4200, AuthorID: 837861, Scopus Author ID: 57215860146

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов



Т. П. Протасова
ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России
Россия

Протасова Татьяна Пантелеевна – к.б.н., научный сотрудник испытательного лабораторного центра, SPIN: 4542-3588, AuthorID: 760427

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов



Е. В. Заикина
ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России
Россия

Заикина Екатерина Владиславовна – младший научный сотрудник испытательного лабораторного центра, SPIN: 4000-4369, AuthorID: 1045258

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов



А. А. Киблицкая
ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России
Россия

Киблицкая Александра Андреевна – научный сотрудник испытательного лабораторного центра 

344037, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, д. 63


Конфликт интересов:

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов



Список литературы

1. Qu N, Itoh M, Sakabe K. Effects of Chemotherapy and Radiotherapy on Spermatogene-sis: The Role of Testicular Immunology. Int J Mol Sci. 2019 Feb 22;20(4):957. https://doi.org/10.3390/ijms20040957

2. Damia G, Broggini M. Platinum Resistance in Ovarian Cancer: Role of DNA Repair. Cancers (Basel). 2019 Jan 20;11(1):119. https://doi.org/10.3390/cancers11010119

3. Varricchi G, Ameri P, Cadeddu C, Ghigo A, Madonna R, Marone G, et al. Antineo-plastic Drug-Induced Cardiotoxicity: A Redox Perspective. Front Physiol. 2018;9:167. https://doi.org/10.3389/fphys.2018.00167

4. Кит О.И., Шихлярова А.И., Жукова Г.В., Марьяновская Г.Ю., Барсукова Л.П., Ко-робейникова Е.П. и др. Теоретические и прикладные аспекты активационной терапии. Cardiometry. 2015;7:22–29. https://doi.org/10.12710/cardiometry.2015.7.2229

5. Сагакянц А.Б. Объединенный иммунологический форум: современные направле-ния развития фундаментальной и прикладной онкоиммунологии (Новосибирск, 2019). Южно-Российский онкологический журнал. 2020;1(2):36–45. https://doi.org/10.37748/2687-0533-2020-1-2-5

6. Lloyd D. Carbocyclic Non-Benzenoid Aromatic Compounds. Elsevier. Amsterdam-London-New-York. 1966, 220 p.

7. Liu S, Yamauchi H. Hinokitiol, a metal chelator derived from natural plants, suppresses cell growth and disrupts androgen receptor signaling in prostate carcinoma cell lines. Biochem Biophys Res Commun. 2006 Dec 8;351(1):26–32. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2006.09.166

8. Li L-H, Wu P, Lee J-Y, Li P-R, Hsieh W-Y, Ho C-C, et al. Hinokitiol induces DNA damage and autophagy followed by cell cycle arrest and senescence in gefitinib-resistant lung adenocarcinoma cells. PLoS One. 2014;9(8):e104203. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0104203

9. Ononye SN, Vanheyst MD, Giardina C, Wright DL, Anderson AC. Studies on the anti-proliferative effects of tropolone derivatives in Jurkat T-lymphocyte cells. Bioorg Med Chem. 2014 Apr 1;22(7):2188–2193. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2014.02.018

10. Bang DN, Sayapin YA, Lam H, Duc ND, Komissarov VN. Synthesis and cytotoxic activ-ity of [benzo[b][1,4]oxazepino[7,6,5-de]quinolin-2-yl]-1,3-tropolones. Chem Heterocycl Comp. 2015 Mar 1;51(3):291–294. https://doi.org/10.1007/s10593-015-1697-2

11. Tkachev VV, Sayapin YuA, Tupaeva IO, Gusakov EA, Shilov GV, Aldoshin SM, et al. Structure of 2-(benzoxazole-2-Yl)- 5,7-di(tert-butyl)-4-nitro-1,3-tropolone. J Struct Chem. 2018 Jan 1;59(1):197–200. https://doi.org/10.1134/S0022476618010316

12. Zhao J. Plant troponoids: chemistry, biological activity, and biosynthesis. Curr Med Chem. 2007;14(24):2597–2621. https://doi.org/10.2174/092986707782023253

13. Shih Y-H, Chang K-W, Hsia S-M, Yu C-C, Fuh L-J, Chi T-Y, et al. In vitro antimicrobi-al and anticancer potential of hinokitiol against oral pathogens and oral cancer cell lines. Mi-crobiol Res. 2013 Jun 12;168(5):254–262. https://doi.org/10.1016/j.micres.2012.12.007

14. Elagawany M, Hegazy L, Cao F, Donlin MJ, Rath N, Tavis J, et al. Identification of 4-isopropyl–thiotropolone as a novel anti-microbial: regioselective synthesis, NMR characteriza-tion, and biological evaluation. RSC Adv. 2018 Aug 20;8(52):29967–29975. https://doi.org/10.1126/science.2475911

15. Çankaya N, Bulduk İ, Çolak AM. Extraction, development and validation of HPLC-UV method for rapid and sensitive determination of colchicine from Colchicum autumnale L. Bulbs. Saudi J Biol Sci. 2019 Feb;26(2):345–351. https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2018.10.003

16. Bhattacharyya B, Panda D, Gupta S, Banerjee M. Anti-mitotic activity of colchicine and the structural basis for its interaction with tubulin. Med Res Rev. 2008 Jan;28(1):155–183. https://doi.org/10.1002/med.20097

17. Alkadi H, Khubeiz MJ, Jbeily R. Colchicine: A Review on Chemical Structure and Clin-ical Usage. Infect Disord Drug Targets. 2018;18(2):105–121. https://doi.org/10.2174/1871526517666171017114901

18. Бурбаева Г.Ш., Андросова Л.В., Савушкина О.К. Связывание колхицина с тубули-ном в структурах головного мозга в норме и при шизофрении. Нейрохимия. 2020;37(2):183–187. https://doi.org/10.31857/S1027813320010069

19. Maldonado EN, Patnaik J, Mullins MR, Lemasters JJ. Free tubulin modulates mito-chondrial membrane potential in cancer cells. Cancer Res. 2010 Dec 15;70(24):10192–10201. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-10-2429

20. Lin Z-Y, Kuo C-H, Wu D-C, Chuang W-L. Anticancer effects of clinically acceptable colchicine concentrations on human gastric cancer cell lines. Kaohsiung J Med Sci. 2016 Feb;32(2):68–73. https://doi.org/10.1016/j.kjms.2015.12.006

21. Kurek J, Kwaśniewska-Sip P, Myszkowski K, Cofta G, Barczyński P, Murias M, et al. Antifungal, anticancer, and docking studies of colchiceine complexes with monovalent metal cation salts. Chem Biol Drug Des. 2019 Sep;94(5):1930–1943. https://doi.org/10.1111/cbdd.13583

22. Florian S, Mitchison TJ. Anti-Microtubule Drugs. Methods Mol Biol. 2016;1413:403–421. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-3542-0_25

23. Matsumura E, Morita Y, Date T, Tsujibo H, Yasuda M, Okabe T, et al. Cytotoxicity of the hinokitiol-related compounds, gamma-thujaplicin and beta-dolabrin. Biol Pharm Bull. 2001 Mar;24(3):299–302. https://doi.org/10.1248/bpb.24.299

24. Максимов А.Ю., Лукбанова Е.А., Саяпин Ю.А., Гусаков Е.А., Гончарова А.С., Лы-сенко И.Б. и др. Противоопухолевая активность алкалоидов трополонового ряда in vitro и in vivo. Современные проблемы науки и образования. 2020:(2);169. https://doi.org/10.17513/spno.29722

25. Lee Y-S, Choi K-M, Kim W, Jeon Y-S, Lee Y-M, Hong J-T, et al. Hinokitiol inhibits cell growth through induction of S-phase arrest and apoptosis in human colon cancer cells and suppresses tumor growth in a mouse xenograft experiment. J Nat Prod. 2013 Dec 27;76(12):2195–2202. https://doi.org/10.1021/np4005135

26. Seo JS, Choi YH, Moon JW, Kim HS, Park S-H. Hinokitiol induces DNA demethylation via DNMT1 and UHRF1 inhibition in colon cancer cells. BMC Cell Biol. 2017 Feb 27;18(1):14. https://doi.org/10.1186/s12860-017-0130-3

27. Chen S-M, Wang B-Y, Lee C-H, Lee H-T, Li J-J, Hong G-C, et al. Hinokitiol up-regulates miR-494-3p to suppress BMI1 expression and inhibits self-renewal of breast cancer stem/progenitor cells. Oncotarget. 2017 Sep 29;8(44):76057–76068. https://doi.org/10.18632/oncotarget.18648

28. Zhang G, He J, Ye X, Zhu J, Hu X, Shen M, et al. β-Thujaplicin induces autophagic cell death, apoptosis, and cell cycle arrest through ROS-mediated Akt and p38/ERK MAPK signal-ing in human hepatocellular carcinoma. Cell Death Dis. 2019 Mar 15;10(4):255. https://doi.org/10.1038/s41419-019-1492-6

29. Morita Y, Matsumura E, Tsujibo H, Yasuda M, Okabe T, Sakagami Y, et al. Biological activity of 4-acetyltropolone, the minor component of Thujopsis dolabrata SIeb. et Zucc. hon-dai Mak. Biol Pharm Bull. 2002 Aug;25(8):981–985. https://doi.org/10.1248/bpb.25.981

30. Ido Y, Muto N, Inada A, Kohroki J, Mano M, Odani T, et al. Induction of apoptosis by hinokitiol, a potent iron chelator, in teratocarcinoma F9 cells is mediated through the activation of caspase-3. Cell Prolif. 1999 Feb;32(1):63–73. https://doi.org/10.1046/j.1365-2184.1999.3210063.x

31. Li L-H, Wu P, Lee J-Y, Li P-R, Hsieh W-Y, Ho C-C, et al. Hinokitiol induces DNA damage and autophagy followed by cell cycle arrest and senescence in gefitinib-resistant lung adenocarcinoma cells. PLoS One. 2014;9(8):e104203. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0104203

32. Zhang L, Peng Y, Uray IP, Shen J, Wang L, Peng X, et al. Natural product β-thujaplicin inhibits homologous recombination repair and sensitizes cancer cells to radiation therapy. DNA Repair (Amst). 2017 Dec;60:89–101. https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2017.10.009

33. Liu S, Yamauchi H. Hinokitiol, a metal chelator derived from natural plants, suppresses cell growth and disrupts androgen receptor signaling in prostate carcinoma cell lines. Biochem Biophys Res Commun. 2006 Dec 8;351(1):26–32. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2006.09.166

34. Tu D-G, Yu Y, Lee C-H, Kuo Y-L, Lu Y-C, Tu C-W, et al. Hinokitiol inhibits vasculo-genic mimicry activity of breast cancer stem/progenitor cells through proteasome-mediated degradation of epidermal growth factor receptor. Oncol Lett. 2016 Apr;11(4):2934–2940. https://doi.org/10.3892/ol.2016.4300

35. Huang C-H, Jayakumar T, Chang C-C, Fong T-H, Lu S-H, Thomas PA, et al. Hinokitiol Exerts Anticancer Activity through Downregulation of MMPs 9/2 and Enhancement of Catalase and SOD Enzymes: In Vivo Augmentation of Lung Histoarchitecture. Molecules. 2015 Sep 25;20(10):17720–17734. https://doi.org/10.3390/molecules201017720

36. Tsao Y-T, Huang Y-F, Kuo C-Y, Lin Y-C, Chiang W-C, Wang W-K, et al. Hinokitiol Inhibits Melanogenesis via AKT/mTOR Signaling in B16F10 Mouse Melanoma Cells. Int J Mol Sci. 2016 Feb 18;17(2):248. https://doi.org/10.3390/ijms17020248

37. Ahn J-H, Woo J-H, Rho J-R, Choi J-H. Anticancer Activity of Gukulenin A Isolated from the Marine Sponge Phorbas gukhulensis In Vitro and In Vivo. Mar Drugs. 2019 Feb 21;17(2):126. https://doi.org/10.3390/md17020126

38. Yamato M, Ando J, Sakaki K, Hashigaki K, Wataya Y, Tsukagoshi S, et al. Synthesis and antitumor activity of tropolone derivatives. 7. Bistropolones containing connecting meth-ylene chains. J Med Chem. 1992 Jan 24;35(2):267–273. https://doi.org/10.1021/jm00080a010

39. Ishihara M, Wakabayashi H, Motohashi N, Sakagami H. Quantitative structure-cytotoxicity relationship of newly synthesized tropolones determined by a semiempirical mo-lecular-orbital method (PM5). Anticancer Res. 2010 Jan;30(1):129–133.

40. Ononye SN, Vanheyst MD, Giardina C, Wright DL, Anderson AC. Studies on the anti-proliferative effects of tropolone derivatives in Jurkat T-lymphocyte cells. Bioorg Med Chem. 2014 Apr 1;22(7):2188–2193. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2014.02.018

41. Li J, Falcone ER, Holstein SA, Anderson AC, Wright DL, Wiemer AJ. Novel α-substituted tropolones promote potent and selective caspase-dependent leukemia cell apoptosis. Pharmacol Res. 2016 Nov;113(Pt A):438–448. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2016.09.020

42. Haney SL, Allen C, Varney ML, Dykstra KM, Falcone ER, Colligan SH, et al. Novel tropolones induce the unfolded protein response pathway and apoptosis in multiple myeloma cells. Oncotarget. 2017 Sep 29;8(44):76085–76098. https://doi.org/10.18632/oncotarget.18543

43. Iwatsuki M, Takada S, Mori M, Ishiyama A, Namatame M, Nishihara-Tsukashima A, et al. In vitro and in vivo antimalarial activity of puberulic acid and its new analogs, viticolins A-C, produced by Penicillium sp. FKI-4410. J Antibiot (Tokyo). 2011 Feb;64(2):183–188. https://doi.org/10.1038/ja.2010.124

44. Bang DN, Sayapin YA, Lam H, Duc ND, Komissarov VN. Synthesis and cytotoxic activ-ity of [benzo[b][1,4]oxazepino[7,6,5-de]quinolin-2-yl]-1,3-tropolones. Chem Heterocycl Comp. 2015;51(3):291–294. https://doi.org/10.1007/s10593-015-1697-2

45. Gusakov EA, Topchu IA, Mazitova AM, Dorogan IV, Bulatov ER, Serebriiskii IG, et al. Design, synthesis and biological evaluation of 2-quinolyl-1,3-tropolone derivatives as new anti-cancer agents. RSC Adv. 2021;11(8):4555–4571. https://doi.org/10.1039/d0ra10610k

46. Thieffry D. Dynamical roles of biological regulatory circuits. Brief Bioinform. 2007 Jul;8(4):220–225. https://doi.org/10.1093/bib/bbm028


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Жукова Г.В., Лукбанова Е.А., Протасова Т.П., Заикина Е.В., Киблицкая А.А. О механизмах противоопухолевого действия соединений трополонового ряда. Research'n Practical Medicine Journal. 2021;8(3):118-132. https://doi.org/10.17709/2410-1893-2021-8-3-11

For citation:


Zhukova G.V., Lukbanova E.A., Protasova T.P., Zaikina E.V., Kiblitskaya A.A. On mechanisms of antitumor action of tropolon series compounds. Research and Practical Medicine Journal. 2021;8(3):118-132. (In Russ.) https://doi.org/10.17709/2410-1893-2021-8-3-11

Просмотров: 115


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2409-2231 (Print)
ISSN 2410-1893 (Online)