Иммуногистохимическая оценка возможных механизмов противоопухолевого действия 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона на PDX-моделях рака легкого

Цель исследования. Оценить уровень экспрессии иммуногистохимических опухолевых маркеров Ki-67, b-catenin, Bcl-2, P53, коннексина 32 и коннексина 43 при применении 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона у мышей с ксенографтами плоскоклеточного рака легкого.

Материалы и методы. На иммунодефицитных мышах линии BALB/c Nude были получены подкожные PDX-модели плоскоклеточного рака легкого человека. Фрагмент опухоли пациента размером 3 × 3 × 3 мм имплантировали подкожно в область правого бедра мыши, предварительно наркотизировав животное при помощи ксилазина концентрацией 20 мг/мл и золетила (тилетамин, золазепам основание) концентрацией 22,57 мг/мл. Введение субстанции 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополон, производили перорально при помощи зонда в объеме 200 мкл в 12 приемов с кратностью 1 раз в 3 дня. Все животные были распределены по группам в зависимости от примененной дозы трополона: опытные группы № 2–5 в дозах 0,0055, 0,055, 0,55 и 2,75 мг/г соответственно. Контрольной группе животных вводили 1 % крахмальный гель, который являлся носителем для трополона. После 36 дней от начала введения субстанции животных эвтаназировали, выделяли опухолевую ткань, которую готовили к ИГХ исследованию по стандартному протоколу. Проводили ИГХ реакции с использованием антител для Ki-67, b-catenin, Bcl-2, P53, коннексина 32 и коннексина 43.

Результаты. Было обнаружено, что с повышением дозы трополона уменьшается экспрессия Ki-67, b-catenin, а также происходит снижение уровня экспрессии белка Bcl-2. При этом уровень экспрессии белка P53 нарастает при увеличении дозы примененного вещества. При исследовании влияния трополона на уровень экспрессии коннексина 43 была обнаружена прямо пропорциональная зависимость его экспрессии при повышении дозы трополона.

Заключение. Проведенный иммуногистохимический анализ уровня экспрессии белков в PDX-моделях плоскоклеточного рака легкого человека при применении 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона обнаружил их изменения, указывающие на его противоопухолевую эффективность и позволяющие предполагать возможный механизм действия изученной субстанции за счет активации апоптоза.

1. Кит О. И., Шапошников А. В., Златник Е.Ю., Никипелова Е.А., Новикова И. А. Местный клеточный иммунитет при аденокарциноме и полипах толстой кишки. Сибирское медицинское обозрение. 2012;4(76):11–16. EDN: PBXSWF

2. Кит О. И., Франциянц Е. М., Никипелова Е. А., Комарова Е. Ф., Козлова Л. С., Таварян И. С., и др. Изменения маркеров пролиферации, неоангиогенеза и системы активации плазминогена в ткани рака прямой кишки. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2015;2(114):40–45. EDN: THKCLP

3. Bang DN, Sayapin YuA, Nguyen HL, Duc D, Komissarov VN. Synthesis and cytotoxic activity of [benzo[b][1,4]oxazepino[7,6,5-de]quinolin-2-yl]-1,3-tropolones. Chemistry of Heterocyclic Compounds. 2015;51(3):291–294. https://doi.org/10.1007/s10593-015-1697-2

4. Tkachev VV, Shilov GV, Aldoshin SM, Sayapin YA, Tupaeva IO, Gusakov EA, et al. Structure of 2-(benzoxazole-2-yl)5,7-di(tert-butyl)-4-nitro-1,3-tropolone. Journal of Structural Chemistry. 2018;59(1):197–200. https://doi.org/10.1134/s0022476618010316

5. 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

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

7. 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

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

9. Chen SM, Wang BY, Lee CH, Lee HT, Li JJ, Hong GC, et al. Hinokitiol up-regulates miR-494-3p to suppress BMI1 expression and inhibits self-renewal of breast cancer stem/progenitor cells. Oncotarget. 2017 Jun 27;8(44):76057–76068. https://doi.org/10.18632/oncotarget.18648

10. 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 Jun 16;8(44):76085–76098. https://doi.org/10.18632/oncotarget.18543

11. Лукбанова Е. А., Миндарь М. В., Дженкова Е. А., Максимов А. Ю., Гончарова А. С., Шатова Ю. С. и др. Экспериментальный подход к получению подкожного ксенографта немелкоклеточного рака легкого. Исследования и практика в медицине. 2022;9(2):65–76. https://doi.org/10.17709/2410-1893-2022-9-2-5, EDN: SWTKGU

12. Колесников Е. Н., Лукбанова Е. А., Ванжа Л. В., Максимов А. Ю., Кит С. О., Гончарова А. С. и др. Способ проведения наркоза у мышей BALB/c Nude при оперативных вмешательствах. Патент RU № 2712916, опубл. 03.02.2020, Бюл. №4.

13. Минкин В. И., Кит О. И., Гончарова А. С., Лукбанова Е. А., Саяпин Ю. А., Гусаков Е. А. и др. Средство, обладающее цитотоксической активностью в отношении культуры клеток немелкоклеточного рака легких А 549. Патент РФ. RU2741311 C1. Заявка № 2020123736 от 17.07.2020 г.

14. Miller I, Min M, Yang C, Tian C, Gookin S, Carter D, et al. Ki67 is a Graded Rather than a Binary Marker of Proliferation versus Quiescence. Cell Rep. 2018 Jul 31;24(5):1105–1112.e5. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.06.110

15. Albayrak G, Demirtas Korkmaz F. Memantine shifts cancer cell metabolism via AMPK1/2 mediated energetic switch in A549 lung cancer cells. EXCLI J. 2021 Feb 4;20:223–231.

16. Gioacchini FM, Alicandri-Ciufelli M, Rubini C, Magliulo G, Re M. Prognostic value of Bcl-2 expression in squamous cell carcinoma of the larynx: a systematic review. Int J Biol Markers. 2015 May 26;30(2):e155–160. https://doi.org/10.5301/jbm.5000116

17. Lee YS, Choi KM, Kim W, Jeon YS, Lee YM, Hong JT, 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

18. Aasen T, Johnstone S, Vidal-Brime L, Lynn KS, Koval M. Connexins: Synthesis, Post-Translational Modifications, and Trafficking in Health and Disease. Int J Mol Sci. 2018 Apr 26;19(5):1296. https://doi.org/10.3390/ijms19051296

19. Ruch RJ. Connexin43 Suppresses Lung Cancer Stem Cells. Cancers (Basel). 2019 Feb 2;11(2):175. https://doi.org/10.3390/cancers11020175

20. Spagnol G, Trease AJ, Zheng L, Gutierrez M, Basu I, Sarmiento C, et al. Connexin43 Carboxyl-Terminal Domain Directly Interacts with β-Catenin. Int J Mol Sci. 2018 May 24;19(6):1562. https://doi.org/10.3390/ijms19061562

21. Aasen T, Mesnil M, Naus CC, Lampe PD, Laird DW. Gap junctions and cancer: communicating for 50 years. Nat Rev Cancer. 2016 Dec;16(12):775–788. https://doi.org/10.1038/nrc.2016.105. Erratum in: Nat Rev Cancer. 2017 Jan;17 (1):74.

22. Yang Y, Zhang N, Zhu J, Hong XT, Liu H, Ou YR, et al. Downregulated connexin32 promotes EMT through the Wnt/β-catenin pathway by targeting Snail expression in hepatocellular carcinoma. Int J Oncol. 2017 Jun;50(6):1977–1988. https://doi.org/10.3892/ijo.2017.3985