Темновая и фотоиндуцированная цитотоксичность производных хлорофилла а и их аналогов по отношению к клеткам HeLa: некоторые закономерности «структура-активность»

  • Я. И. Пылина
  • И. С. Худяева
  • Дмитрий В. Белых
Ключевые слова: Хлорин е6, производные хлорофилла а, фотосенсибилизатор, цитотоксичность, in vitro, клетки HeLa

Аннотация

В настоящей работе систематически исследована темновая и фотоиндуцированная цитотоксичность ряда производных хлорофилла а (выборка 36 соединений, количественная мера токсичности – выживаемость клеток HeLa и величина IC50) в экспериментах in vitro. Показано, что хлорины без экзоцикла, такие как, хлорин е6, его 15,17-диметиловый эфир и 13-амидные производные вне зависимости от заместителя при 13-амидном атоме азота, а так же заместителей в положениях 3, 15 и 17 обладают, как правило, наибольшей цитотоксичностью (IC50(темн) < 10 мкмоль/л). Установлено, что величина IC50 при темновом воздействии большинства форбиновых производных более 10 мкмоль/л, а наличие на периферии макроцикла форбинового производного полярных заместителей, таких как карбоксильная группа и 1,2-дигидроксиэтильный заместитель, приводит к повышению токсичности (IC50(темн) < 10 мкмоль/л). Подавляющее большинство исследованных производных хлорофилла а оказывают выраженное фотодинамическое действие на клетки HeLa при концентрации 1 мкмоль/л. Более подробное исследование соединений с разной темновой токсичностью показало, что высокими значениями IC50(темн)/IC50(фото) обладают вещества как с высокой, так и с низкой темновой токсичностью, поэтому эффективность фотосенсибилизатора не связана однозначно с его низкой темновой токсичностью.

Литература

Abrahamse H., Hamblin M.R. Biochem. J. 2016, 473(4), 347-364. https://doi.org/10.1042/BJ20150942

Van Straten D., Mashayekhi V., de Bruijn H.S., Oliveira S., Robinson D.J. Cancers 2017, 9, 19. https://doi.org/10.3390/cancers9020019

Koifman O.I., Ageeva T.A., Beletskaya I.P., Averin A.D., Yakushev A.A., Tomilova L.G., Dubinina T.V., Tsivadze A.Yu., Gorbunova Yu.G., Martynov A.G., Konarev D.V., Khasanov S.S., Lyubovskaya R.N., Lomova T.N., Korolev V.V., Zenkevich E.I., Blaudeck Th., von Borczyskowski Ch., Dietrich l, Zahn R.T., Mironov A.F., Bragina N.A., Ezhov A.V., Zhdanova K.A., Stuzhin P.A., Pakhomov G.L., Rusakova N.V., Semenishyn N.N., Smola S.S., Parfenyuk V.I., Vashurin A.S., Makarov S.V., Dereven'kov I.A., Mamardashvili N.Zh., Kurtikyan T.S., Martirosyan G.G., Burmistrov V.А., Aleksandriiskii V.V., Novikov I.V., Pritmov D.A., Grin M.A., Suvorov N.V., Tsigankov A.A., Fedorov A.Yu., Kuzmina N.S., Nyuchev A.V., Otvagin V.F., Kustov A.V., Belykh D.V., Berezin D.B., Solovieva A.B., Timashev P.S., Milaeva E.R., Gracheva Yu.A., Dodokhova M.A., Safronenko A.V., Shpakovsky D.B., Syrbu S.A., Gubarev Yu.A., Kiselev A.N., Koifman M.O., Lebedeva N.Sh., Yurina E.S. Macroheterocycles 2020, 13, 311-467. https://doi.org/10.6060/mhc200814k

Ormond A.B., Freeman H.S. Materials 2013, 6(3), 817-840. https://doi.org/10.3390/ma6030817

Nazarova A.I., Feofanov A.V., Sharonov G.V., Karmakova T.A., Plyutinskaya A.D., Yakubovskaya R.I., Lebedeva V.S., Mironov A.F., Maurizot J.-C., Vigny P. Russ. J. Bioorg. Chem. 2005, 31, 482-494. https://doi.org/10.1007/s11171-005-0066-9

Nechaev A.V., Mironov A.F. Russ. J. Bioorg. Chem. 2008, 34, 245-251. https://doi.org/10.1134/S1068162008020167

Kustov A.V., Privalov O.A., Strelnikov A.I., Koifman O.I., Lubimtsev A.V., Morshnev Ph.K., Moryganova T.M., Kustova T.V., Berezin D.B. J. Clin. Med. 2022, 11, 233. https://doi.org/10.3390/jcm11010233

Zamilatskov I.A., Savinkina E.V., Volov A.N., Grigoriev M.S., Lonin I.S., Obolenskaya L.N., Ponomarev G.V., Koifman O.I., Kuzovlev A.S., Kuzmicheva G.M., Tsivadze A.Yu. Macroheterocycles 2012, 5, 308-314. https://doi.org/10.6060/mhc2012.121100z

Lyapina E.A., Larkina E.A., Tkachevskaya E.P., Mironov A.F., Machneva T.V., Osipov A.N. Biophysics 2010, 55, 296-300. https://doi.org/10.1134/S0006350910020223

Osati S., Ali H., Guérin B., van Lier J.E. J. Porphyrins Phthalocyanines 2017, 21, 701-730. https://doi.org/10.1142/S108842461730004X

Kustov A.V., Kustova T.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S., Berezin D.B. Dyes Pigm. 2020, 173, 107948. https://doi.org/10.1016/j.dyepig.2019.107948

Li G., Slansky A., Dobhal M.P., Goswami L.N., Graham A., Chen Y., Kanter P., Alberico R.A., Spernyak J., Morgan J., Mazurchuk R., Oseroff A., Grossman Z., Pandey R.K. Bioconjugate Chem. 2005, 16, 32-42. https://doi.org/10.1021/bc049807x

Chen Y., Gryshuk A., Achilefu S., Ohulchansky T., Potter W., Zhong T., Morgan J., Chance B., Prasad P. N., Henderson B.W., Oseroff A., Pandey R.K. Bioconjugate Chem. 2005, 16, 1264-1274. https://doi.org/10.1021/bc050177o

Pandey S.K., Sajjad M., Chen Y., Pandey A., Missert J.R., Batt C., Yao R., Nabi H.A., Oseroff A.R., Pandey R.K. Bioconjugate Chem. 2009, 20, 274-282. https://doi.org/10.1021/bc8003638

Glowacka-Sobotta A., Wrotynski M., Kryjewski M., Sobotta L., Mielcarek J. J. Porphyrins Phthalocyanines 2019, 23, 1-10. https://doi.org/10.1142/S108842461850116X

Mojzisova H., Bonneau S., Vever-Bizet C., Brault D. Biochimica et Biophysica Acta 2007, 1768, 2748-2756. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2007.07.002

Machneva T.V., Lokhmatov A.V., Shevtsova I.S., Larkina E.A., Tkachevskaia E.P., Mironov A.F., Vladimirov Iu.A., Osipov A.N. Biofizika 2012, 57, 274-285. https://doi.org/10.1134/S0006350912020133

Garcia G., Sol V., Lamarche F., Granet R., Guilloton M., Champavier Y., Krausz P. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, 3188-3192. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2006.03.044

Karmakova T., Pankratov A., Kazachkina N., Yakubovskaya R., Feofanov A., Nazarova A., Lebedeva V., Ruziyev R., Mironov A., Maurizot J.-C., Vigny P. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2006, 82, 28-36. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2005.08.006

Aggarwal A., Samaroo D., Jovanovic I. R., Singh S., Tuz M. P., Mackiewicz M.R. J. Porphyrins Phthalocyanines 2019, 23, 741-765. https://doi.org/10.1142/S1088424619300118

Chen Y., Zheng X., Dobhal M. P., Gryshuk A., Morgan J., Dougherty T. J., Oseroff A., Pandey R.K. J. Med. Chem. 2005, 48, 3692-3695. https://doi.org/10.1021/jm050039k

Zheng X., Morgan J., Pandey S.K., Chen Y., Tracy E., Baumann H., Missert J. R., Batt C., Jackson J., Bellnier D. A., Henderson B. W., Pandey R.K. J. Med. Chem. 2009, 52, 4306-4318. https://doi.org/10.1021/jm9001617

Gurinovich G.P., Zorinab T.E., Melnov S.B., Melnova N.I., Gurinovich I.F., Grubina L.A., Sarzhevskaya M.V., Cherenkevich S.N. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1992, 13, 51-57. https://doi.org/10.1016/1011-1344(92)80039-X

Isakau H.A., Parkhats M.V., Knyukshto V.N., Dzhagarov B.M., Petrov E.P., Petrov P.T. J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 2008, 92, 165-174. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2008.06.004

Galindev O., Badraa N., Shim Y.K. J. Porphyrins Phthalocyanines 2007, 11, 829-835. https://doi.org/10.1142/S1088424607000953

Pylina Y.I., Shadrin D.M., Shevchenko O.G., Startseva O.M., Velegzhaninov I.O., Belykh D.V., Velegzhaninov I.O. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18. 103. https://doi.org/10.3390/ijms18010103

Nazarova A., Ignatova A., Feofanov A., Karmakova T., Pljutinskaya A., Yakubovskaya R., Mass O., Grin M., Mironov A., Maurizot J.-C. Photochem. Photobiol. Sci. 2007, 6, 1184-1196. https://doi.org/10.1039/b706921a

Singh S., Aggarwal A., Bhupathiraju N.V.S.D.K., Arianna G., Tiwari K., Drain C.M. Chem. Rev. 2015, 115(18), 10261-10306. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.5b00244

Lovell J.F., Tracy W.B. Liu, Chen J., Zheng G. Chem. Rev. 2010, 110, 2839-2857. https://doi.org/10.1021/cr900236h

Pandey S.K., Gryshuk A.L., Sajjad M., Zheng X., Chen Y., Abouzeid M.M., Morgan J., Charamisinau I., Nabi H.A., Oseroff A., Pandey R.K. J. Med. Chem. 2005, 48, 6286-6295. https://doi.org/10.1021/jm050427m

Gryshuk A., Chen Y., Goswami L.N., Pandey S., Missert J. R., Ohulchanskyy T., Potter W., Prasad P.N., Oseroff A., Pandey R.K. J. Med. Chem. 2007, 50, 1754-1767. https://doi.org/10.1021/jm061036q

Osterloh J., Vicente M.G.H. J. Porphyrins Phthalocyanines 2002, 6, 305-324. https://doi.org/10.1142/S1088424602000373

Gurinovich G.P., Zorina T.E., Arkatov Yu.M. et al. Cytology 1989, 31, 1058-1062.

Fomichev Yu.A., Zorin V.P., Zorina T.E., Cherenkevich S.N. Microbiology 1991, 60, 507-511.

Chen H., Humble S.W., Jinadasa R.G.W., Zhou Z., Nguyen A.L., Vicente M.G.H., Smith K.M. J. Porphyrins Phthalocyanines 2017, 21, 354-363. https://doi.org/10.1142/S1088424617500262

Jinadasa R., Hu X., Vicente M., Smith, K. J. Med. Chem. 2011, 54(21), 7464-7476. https://doi.org/10.1021/jm2005139

Pylina Y.I., Khudyaeva I.S., Startseva O.M., Shadrin D.M., Shevchenko O.G., Velegzhaninov I.O., Kukushkina N.V., Berezin D.B., Belykh D.V. Macroheterocycles 2021, 14, 317-322. https://doi.org/10.6060/mhc210944b

Belykh D.V., Tarabukina I.S., Matveev Yu.S., Kuchin A.V. Zh. Obshch. Khim. 2007, 77, 1218-1225. https://doi.org/10.1134/S1070363207070249

Belykh D.V., Kopylov E.A., Gruzdev I.V., Kuchin A.V. Zh. Org. Khim. 2010, 46, 584-592. https://doi.org/10.1134/S1070428010040238

Belykh D.V., Pushkareva E.I. Zh. Obshch. Khim. 2011, 81(6), 1023-1028.

Belykh D.V, Tarabukina I.S., Gruzdev I.V., Kodess M.I., Kutchin A.V. J. Porphyrins Phthalocyanines 2009, 13, 949-956. https://doi.org/10.1142/S1088424609001133

Kenner G.V., Mac Combie S.W., Smith K.M. J. Chem. Soc. Percin Trans 1973, 1, 2517-2523. https://doi.org/10.1039/p19730002517

Porphyrins: Structure, Properties, Synthesis (Enikolopyan N.S., Ed.), Moscow: Nauka, 1985. 334 p.

Belykh D.V., Shevchenko D.V., Tarabukina I.S. Macroheterocycles 2014, 7, 79-87. https://doi.org/10.6060/mhc140377b

Belykh D.V., Karmanova L.P., Spirikhin L.V., Kutchin A.V. Mendeleev Commun. 2002, 12, 77-78. https://doi.org/10.1070/MC2002v012n02ABEH001536

Belykh D.V., Karmanova L.P., Spirikhin L.V., Kutchin A.V. Zh. Org. Khim. 2007, 43, 120-128. https://doi.org/10.1134/S1070428007010174

Belykh D.V., Tarabukina I.S., Gruzdev I.V., Kutchin A.V. Macroheterocycles 2010, 3, 145-149. https://doi.org/10.6060/mhc2010.2-3.145

Belykh D.V., Khudyaeva I.S. Macroheterocycles 2018, 11, 273-276. https://doi.org/10.6060/mhc171039b

Tulaeva L.A., Belykh D.V., Yakovleva N.M. et al. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. [ChemChemTech] 2006, 49(4), 82-87.

Gurinovich G.P., Sevchenko A.N., Solov'ev K.N. Spectroscopy of Chlorophyll and Related Compounds. Minsk, 1968. 518 p.

Опубликован
2022-10-20
Как цитировать
Пылина, Я., Худяева, И., & Белых, Д. (2022). Темновая и фотоиндуцированная цитотоксичность производных хлорофилла а и их аналогов по отношению к клеткам HeLa: некоторые закономерности «структура-активность». Макрогетероциклы/Macroheterocycles, 15(1), 25-33. извлечено от https://mhc-isuct.ru/article/view/3802
Выпуск
Том 15 № 1 (2022): Макрогетероциклы/Macroheterocycles
Раздел
Порфирины