Naslov (srp)

Антитуморски ефекти комплекса Рутенијума II у експерименталним моделима колоректалног карцинома in vitro и in vivo

Autor

Savić, Maja, 1989-

Doprinosi

Novokmet, Slobodan, 1970-
Stojković, Miodrag, 1964-
Sabo, Tibor, 1958-
Milovanović, Marija, 1979-

Opis (eng)

Introduction: Platinum complexes, cisplatin and its analogues - carboplatin and oxaliplatinare among the most commonly used antitumor metallopharmaceuticals. Beside their clinicalsuccess, there has been some limitatios observed: systemic toxicity (nephrotoxicity,hepatotoxicity, neurotoxicity, myelotoxicity and gastrointestinal toxicity) and the incidence ofinnate or acquired drug resistance. These limitations have initiated new investigations forother transition metal complexes that will show similar antitumor activity but being less toxic.Ruthenium complexes have attracted considerable interest as potential antitumor agents andthese are the only non-platinum complexes that have entered the clinical testing phase aschemotherapeutics.Objective: The aim of this study was to examine cytotoxic effects of ruthenium(II)terpyridine complexes, [Ru(Cl-tpy)(en)Cl][Cl] (Ru-1) and [Ru(Cl-tpy)(dach)Cl][Cl] (Ru-2)towards human and murine colon carcinoma cell lines and mouse mesenchymal stem cells, byin vitro methods. In addition, the goal was to be examined antitumor activity in vivo andsystemic toxicity of ruthenium(II) terpyridine complexes in mouse heterotopic model ofcolorectal carcinoma and compared with oxaliplatin, the most usually usedmetallopharmaceuticals against colorectal carcinoma.Materials and Methods: The cell lines on which the cytotoxic effects of the ruthenium(II)complex were examined using the MTT test are: colon carcinoma cells isolated from BALB/cmice - CT26, human colorectal adenocarcinoma cell line (Dukes B) - SW480, humanepithelial colon carcinoma cell line - HCT116 and mouse mesenchymal stem cells isolatedfrom bone marrow of C57Bl/6 mice. The same cell lines were used to examine the effects ofruthenium(II) terpyridine complexes on cell cycle distribution and cell death type, using theLDH assay and flow cytofluorimetry after staining the cells with the appropriatefluorochromes. Тhe male BALB/c mice, age of 6–8 weeks, with weight around 20–25 g wereused in in vivo experiment. A model of heterotopic colon cancer was induced bysubcutaneous injection of 1 × 106syngeneic CT26 cells suspended in 100 μl of DMEM intothe dorsolumbar region of the mouse. Each complex was individually dissolved in 200 μl ofsaline and administered at a dose of 2 and 5 mg/kg. Intraperitoneal application of theexamined complexes was performed according to the scheme: 6, 9, 12 and 15 days afterinoculation of CT26 tumor cells. The mice were divided into groups depending on whichwere treated with: control (saline), Ru-1, Ru-2 and oxaliplatin. The weight of the mice wasmeasured every third day, immediately before the application of the tested complexes, inorder to make the dosing as accurate as possible. The experiment lasted 18 days in total, micewere sacrificed on day 13 of the first administered dose and on that occasion blood wascollected and internal organs as well as the primary tumor mass were isolated for furtheranalysis. In order to assess the systemic toxicity of the applied complexes, biochemicalanalyzes of urea, creatinine, as well as liver enzymes AST and ALT from the blood weredetermined, and isolated organs were pathohistologically analyzed. From the tissues ofisolated organs, the following were determined: oxidative stress marker - lipid peroxidationindex, antioxidant protection enzymes (superoxide dismutase and catalase) and non -enzymatic antioxidant - reduced glutathione.Results: Ruthenium(II) complexes showed moderate to strong cytotoxicity toward human(HCT116 and SW480) and mouse (CT26) colon carcinoma cell lines and mousemesenchymal stem cells with IC50 values ranged between 19,1 to 167,3 μM. Ruthenium (II)terpyridine complexes induced apoptosis in human and mouse colon cancer cells in a low percentage, while this percentage was significantly higher in mouse mesenchymal stem cells.On the other hand, ruthenium(II) complexes induced necrosis of colon cancer cells and mousemesenchymal stem cells. Also, both complexes induced cell cycle disturbances, but theseeffects were specific for the cell line, respectively, induced arrest of cell cycle most often inthe G2/M phase. The [Ru(Cl-tpy)(en)Cl][Cl] complexes significantly inhibited growth ofprimary heterotopic tumor in mice, equally or even better to oxaliplatin, depending on thedose administered. Both examined ruthenium(II) terpyridine complexes led to more seriousliver, kidney and heart damage, compared to oxaliplatin, which was assessed on the basis ofbiochemical analysis (urea, creatinine, AST and ALT) and histopathological analysis oforgans. Given the observed elevated values of TBARS in cardiac and renal tissue in micetreated with ruthenium (II) complexes, it is assumed that the induction of oxidative stress dueto their application may play a role in the use of systemic toxicities.Conclusion: Our data highlight the significant cytotoxic activity of [Ru(Cl-tpy)(en)Cl][Cl]against human and mouse colon carcinoma cells as well as in vivo antitumor activity in CT26tumor bearing mice similar to chemioterapeutic oxaliplatin, but with more pronouncedhepatotoxicity, nephrotoxicity and cardiotoxicity in comparison with oxaliplatin.

Opis (srp)

Uvod: Kompleksi platine, cisplatina i njeni analozi - karboplatina i oksaliplatinasvrstavaju se u najčešće korišćene antitumorske metalofarmaceutike. Poredkliničkog uspeha koji poseduju, navedeni lekovi imaju i određena ograničenja, a to susistemska toksičnost (nefrotoksičnost, hepatotoksičnost, neurotoksičnost,mijelotoksičnost i gastrointestinalna toksičnost) i učestalost rezistencije nanjihovu primenu. Ova ograničenja su pokrenula istraživanja za drugim kompleksimaprelaznih metala slične antitumorske aktivnosti ali prihvatljivijeg profilatoksičnosti. Kompleksi rutenijuma privukli su veliko interesovanje kaopotencijalni antitumorski agensi i to su jedini neplatinski kompleksi koji su ušliu fazu kliničkog testiranja kao hemioterapeutici.Cilj: Cilj ovog istraživanja je bio da ispita citotoksične efekte rutenijum(II)terpiridin kompleksa, [Ru(Cl-tpy)(en)Cl][Cl] (Ru-1) i [Ru(Cl-tpy)(dach)Cl][Cl] (Ru-2)prema humanim i mišjim ćelijskim linijama karcinoma kolona i mišjimmezenhimalnim matičnim ćelijama pomoću in vitro metoda. Pored toga, cilj je bio da seispita antitumorska aktivnost in vivo i sistemska toksičnost rutenijum(II)terpiridinskih kompleksa u heterotopskom modelu karcinoma kolona i da se uporedisa oksaliplatinom, koja je najčešće korišćeni metalofarmaceutik u lečenjukarcinoma kolona.Materijal i metode: Ćelijske linije na kojima su ispitivani citotoksični efektikompleksa rutenijuma(II) pomoću MTT testa su: ćelije karcinoma kolona izolovane izBALB/c miševa - CT26, ćelijska linija humanog kolorektalnog adenokarcinoma(Dukes B) - SW480, ćelijska linija humanog epitelnog kolorektalnog karcinoma -HCT116 i mezenhimalne matične ćelije miša izolovane iz kostne srži C57Bl/6miševa. Iste ćelijske linije su korišćene za ispitivanje uticaja rutenijum(II)terpiridinskih kompleksa na distribuciju ćelijskog ciklusa i tip ćelijske smrti,korišćenjem LDH testa i protočne citofluorimetrije nakon bojenja ćelijaodgovarajućim fluorohromima. U in vivo eksperimentima su korišćeni miševiBALB/c soja, muškog pola, starosti 6-8 nedelja, mase od 20-25 grama. Modelheterotopskog karcinoma kolona indukovan je subkutanom injekcijom 1×106singenihCT26 ćelija suspendovanih u 100 μl DMEM medijuma u dorzolumbalnu regiju miša.Svaki kompleks je pojedinačno rastvoren u 200 μl fiziološkog rastvora i primenjen udozi od 2 i 5 mg/kg. Intraperitonealna aplikacija ispitivanih kompleksasprovedena je po šemi: 6., 9., 12. i 15. dana od inokulacije CT26 tumorskih ćelija.Miševi su svrstani u grupe u zavisnosti od toga čime su tretirani: kontrola(fiziološki rastvor), Ru-1, Ru-2 i oksaliplatina. Masa miševa je merena svaki trećidan, neposredno pre aplikacije ispitivanih kompleksa, kako bi doziranje bilo štopreciznije. Eksperiment je trajao ukupno 18 dana, a miševi su žrtvovani 13. dan odprve aplikovane doze i tom prilikom je sakupljena krv i izolovani su unutrašnjiorgani kao i primarna tumorska masa za dalje analize. Radi procene sistemsketoksičnosti primenjenih kompleksa sprovedene su biohemijske analize uree,kreatinina, kao i enzima jetre AST i ALT iz krvi, a izolovani organi supatohistološki analizirani. Iz tkiva izolovanih organa određivani su: markeroksidacionog stresa - indeks lipidne peroksidacije, enzimi antioksidacionezaštite (superoksid-dismutaza i katalaza) i neenzimski antioksidans – redukovaniglutation.Rezultati: Kompleksi rutenijuma(II) ispoljili su umerenu do jaku citotoksičnostprema humanim (HCT116 i SW480) i mišjoj (CT26) ćelijskoj liniji karcinoma kolonai mišjim mezenhimalnim matičnim ćelijama, sa vrednostima IC50 u rasponu od 19,1 do167,3 μM. Rutenijum(II) terpiridinski kompleksi su kod humanih i mišjih ćelijakarcinoma kolona indukovali apoptozu u niskom procentu, dok je taj procenat bioznatno viši kod mišjih mezenhimalnih matičnih ćelija. Sa druge strane, kompleksirutenijuma(II) su indukovali u značajnom procentu nekrozu ćelija karcinoma kolona imišjih mezenhimalnih matičnih ćelija. Takođe, oba kompleksa su specifično zaćelijsku liniju indukovali poremećaje ćelijskog ciklusa, odnosno indukovali suzastoj najčešće u G2/M fazi ćelijskog ciklusa. Kompleks [Ru(Cl-tpy)(en)Cl][Cl] jeznačajno inhibirao rast primarnog heterotopskog tumora kod miševa, podjednako iličak bolje od oksaliplatine, u zavisnosti od primenjene doze. Oba ispitivanarutenijum(II) terpiridin kompleksa su dovela do ozbiljnijeg oštećenja jetre, bubregai srca, u poređenju sa oksaliplatinom, što je procenjeno na osnovu biohemijskihanaliza (uree, kreatinina, AST i ALT) i histopatološke analize organa. S obziromna zabeležene povišene vrednosti TBARS u tkivu srca i bubrega kod miševatretiranih kompleksima rutenijuma(II), pretpostavlja se da indukcija oksidativnogstresa usled njihove primene može imati ulogu u ispoljavanju sistemske toksičnosti.Zaključak: Analizom rezultata našeg istraživanja, dolazimo do zaključka darutenijum(II) terpiridinski kompleks - [Ru(Cl-tpy)(en)Cl][Cl] ispoljava značajnucitotoksičnu aktivnost prema humanim i mišjim ćelijskim linijama karcinomakolona, ali i mišjim mezenhimalnim matičnim ćelijama, kao i da poseduje in vivoantitumorsku aktivnost kod miševa kojima je indukovan CT26 karcinom kolona,slično oksaliplatini, ali uz izraženiju hepatotoksičnost, nefrotoksičnost ikardiotoksičnost u poređenju sa oksaliplatinom.

Opis (srp)

-

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode