Κυτταρογενετικές και βιοχημικές μελέτες αντικαρκινικών και εν δυνάμει αντικαρκινικών φαρμάκων

Abstract

In the present study, the cytogenetic and antineoplastic activity as well as the ability of apoptosis induction of 28 newly synthesized compounds were studied. These compounds were separated in two groups according to their chemical structure a) in 9 complex compounds of thiosemicarbazones with heavy metals and b) in 19 modified steroidal esters with alkylating agent chlorambucil or active metabolites of chlorambucil or nitrozourea. Firstly, the induction of Sister Chromatid Exchanges (SCEs) as a very sensitive indicator of cytotoxic damage and the decrease of Proliferation Rate Index (PRI) as a valuable marker of cytostatic activity were determined in cultures of normal human lymphocytes (in vitro). The cytogenetic study of 9 complex compounds having as ligand modified thiosemicarbazone complexation with heavy metals [ palladium, Pd (II) and zinc, Zn (II)] reveals that the compounds with Pd (II) present significant genotoxic and cytostatic activity. ¶ The compounds having as alkylating agents active metabolites of chlorambucil appeared statistically significant genotoxic (SCEs increase) and cytotoxic (PRI decrease) activity. The newly synthesized steroidal esters that were proved cytogenetically active in normal human lymphocytes in the lower examed concentration were studied for the same cytogenetic parameters (SCEs and PRI) in ascite cell lymphocytic P388 leukemia. Then, the increase of survival time of lymphocytic P388 and lymphoid L1210 leukemia bearing mice after the treatment with the 15 more effective of them was studied (anticancer activity). ¶The three steroidal esters (nitrogen mustards with modified steroidal ester which have a keto group in B ring) with the more active cytogenetic and antineoplastic activity were also evaluated for their ability of apoptosis induction. The increased activity of caspase-3 and -2 was studied as criterion for the evaluation of the apoptosis induction in human cultured lymphocytes. ¶It was found that the activity of caspases-2 and -3 was increased statistically significant in normal human lymphocytes. ¶ ¶ The results of present thesis proved that the14 compounds of the modified steroidal esters with alkylating agent demonstrate cytogenetic (in vitro and in vivo) and antileukemic activity (in vivo) in biological systems enhancing the effort of synthesis of new, more effective agents. ¶Finally, the finding that the esters with the highest cytogenetic activity presented significant antineoplastic activity and induced the mechanisms of apoptosis (1st time studied) further substantiate the assumption that SCE assay has an application in the clinical prediction of tumor sensitivity to potential chemotherapeutics.

Το αντικείμενο της παρούσας διατριβής αποτέλεσε η διερεύνηση της κυτταρογενετικής, αντινεοπλασματικής και επαγωγικής για την απόπτωση δράσης 28 νεοσυντεθειμένων ενώσεων οι οποίες χωρίστηκαν σε δύο ομάδες σύμφωνα με τη χημική τους δομή: α) σε 9 ενώσεις συναρμογής με βαρέα μέταλλα και συνδέτη θειοσεμικαρβαζόνη και β) σε 19 εστέρες τροποποιημένων στεροειδών με αλκυλιωτικούς παράγοντες, οι οποίοι έφεραν ως αλκυλιωτικό παράγοντα τη χλωραμπουκίλη ή ενεργούς μεταβολίτες αυτής. Οι παραπάνω ενώσεις με βάση τη χημική τους δομή διαιρέθηκαν σε τρεις υποομάδες. Αρχικά μελετήθηκε η επίδραση όλων των ενώσεων στη μεταβολή της συχνότητας των χρωματιδιακών ανταλλαγών (SCEs) και του δείκτη ρυθμού πολλαπλασιασμού (PRI) σε καλλιέργειες φυσιολογικών λεμφοκυττάρων υγειών δοτών (in vitro κυτταρογενετική μελέτη). Οι SCEs επιλέχθηκαν ως ένας από τους πλέον ευαίσθητους δείκτες κυτταροτοξικότητας και ο PRI ως αξιόπιστο κριτήριο κυτταροστατικότητας. Διαπιστώθηκε ότι από τις 9 ενώσεις συναρμογής βαρέων μετάλλων [παλλαδίου, Pd(II) και ψευδαργύρου, Zn(II)] με συνδέτη τροποποιημένη θειοσεμικαρβαζόνη, αυτές με Pd(II) παρουσιάζουν αξιόλογη γονοτοξική και κυτταροστατική δράση. Οι εστέρες των τροποποιημένων στεροειδών με ενεργούς μεταβολίτες της χλωραμπουκίλης εμφάνισαν στατιστικά αξιόλογη γονοτοξική (αύξηση SCEs) και κυτταροστατική (πτώση του PRI) δράση. Από αυτές τις ενώσεις, οι εστέρες με τη μεγαλύτερη κυτταρογενετική δράση in vitro στη χαμηλότερη υπό εξέταση συγκέντρωση μελετήθηκαν ως προς τις ίδιες κυτταρογενετικές παραμέτρους σε ασκιτικά κύτταρα λεμφοκυτταρικής Ρ388 λευχαιμίας (in vivo). Ακολούθησε η αξιολόγηση της αντινεοπλασματικής δράσης in vivo των 15 πιο δραστικών κυτταρογενετικά στεροειδών εστέρων. Κριτήριο αποτέλεσε η αύξηση του χρόνου επιβίωσης ποντικιών μεταμοσχευμένων με λεμφοκυτταρική Ρ388 και λεμφοειδή L1210 λευχαιμία μετά τη χορήγηση των εστέρων αυτών. Οι τρεις στεροειδείς εστέρες με την ισχυρότερη κυτταρογενετική και αντικαρκινική δράση περιέχουν στο Β δακτύλιο του τροποποιημένου στεροειδή πυρήνα τους την ίδια χαρακτηριστική κετονομάδα. Κατά τη μελέτη της δυνατότητας αυτών να επάγουν την απόπτωση σε λεμφοκύτταρα από καλλιέργειες φυσιολογικού περιφερικού αίματος διαπιστώθηκε ότι και οι τρεις ενώσεις επιφέρουν στατιστικά σημαντική αύξηση της δραστηριότητας των κασπασών-2 και -3 σε φυσιολογικά λεμφοκύτταρα ανθρώπου. Από τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής αποδείχθηκε ότι 14 από τις 19 υπό μελέτη ενώσεις τροποποιημένων στεροειδών εστέρων με αλκυλιωτικό, επιδεικνύουν κυτταρογενετική (in vitro και in vivo) και παράλληλα αντιλευχαιμική in vivo δραστικότητα, ευρήματα που ενθαρρύνουν την προσπάθεια σύνθεσης νέων αποτελεσματικότερων αντικαρκινικών ενώσεων. Τέλος, η διαπίστωση ότι οι εστέρες με την μεγαλύτερη κυτταρογενετική δράση παρουσιάζουν παράλληλα ισχυρή αντικαρκινική δράση και επάγουν τους μηχανισμούς της απόπτωσης (γεγονός που για πρώτη φορά μελετάται) ενισχύει σημαντικά την υπόθεση ότι οι SCEs θα μπορούσαν να έχουν εφαρμογή στην κλινική πρόβλεψη της ευαισθησίας των όγκων σε πιθανά χημειοθεραπευτικά.