Анализ концентрационно-зависимых эффектов тиопуринов и тионуклеозидов, оказываемых на уровень активных форм кислорода в клетках К562

Авторы

  • Саджад Альбасри Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь
  • Алексей Григорьевич Сыса Полесский государственный университет, ул. Днепровской флотилии, 23, 225710, г. Пинск, Беларусь
  • Евгений Иванович Квасюк Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь
  • Виктор Олегович Лемешевский Полесский государственный университет, ул. Днепровской флотилии, 23, 225710, г. Пинск, Беларусь; Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального исследовательского центра животноводства – ВИЖ им. академика Л. К. Эрнста, пос. Институт, 249013, г. Боровск, Россия

Ключевые слова:

тиопурины, активные формы кислорода, АФК, клетки К562, противораковая активность, структурно-функциональная взаимосвязь, 6-тиогуанин, 6-тиогуанозин

Аннотация

Тиопурины и их нуклеозидные производные широко используются при лечении онкозаболеваний, в частности лейкемии. Однако точные механизмы их действия, особенно в отношении производства активных форм кислорода (АФК), остаются невыясненными. В настоящей работе изучено влияние 6-меркаптопурина, 6-тиогуанина, 6-тиогуанозина и 2′-дезокси-6-тиогуанозина на уровни АФК в клетках хронического миелогенного лейкоза человека (клеточная линия К562). Определены уровни АФК при добавлении всех изученных соединений в диапазоне концентраций от 10–6 до 10–4 моль/л. Установлены различные закономерности индукции АФК среди соединений. Показано, что с ростом концентрации 6-меркаптопурина увеличивается уровень АФК, в то время как для 6-тиогуанина наблюдается обратная зависимость, при которой невысокие концентрации 6-тиогуанина приводят к более высокому уровню АФК. Нуклеозиды 6-тиогуанозин и 2′-дезокси-6-тиогуанозин оказывают менее значительное влияние на уровень АФК. Настоящее исследование позволяет лучше понять механизмы, лежащие в основе противоракового действия этих соединений, и разработать таргетные и более эффективные методы лечения на основе тиопурина.

Биографии авторов

  • Саджад Альбасри , Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

    аспирант кафедры экологической химии и биохимии факультета экологической медицины. Научный руководитель – А. Г. Сыса

  • Алексей Григорьевич Сыса, Полесский государственный университет, ул. Днепровской флотилии, 23, 225710, г. Пинск, Беларусь

    кандидат химических наук, доцент; доцент кафедры биохимии и биоинформатики биотехнологического факультета

  • Евгений Иванович Квасюк, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

    доктор химических наук, профессор; профессор кафедры экологической химии и биохимии факультета экологической медицины

  • Виктор Олегович Лемешевский, Полесский государственный университет, ул. Днепровской флотилии, 23, 225710, г. Пинск, Беларусь; Всероссийский научно-исследовательский институт физиологии, биохимии и питания животных – филиал Федерального исследовательского центра животноводства – ВИЖ им. академика Л. К. Эрнста, пос. Институт, 249013, г. Боровск, Россия

    кандидат сельскохозяйственных наук, доцент; заведующий кафедрой биохимии и биоинформатики биотехнологического факультета Полесского государственного университета, научный сотрудник лаборатории белково-аминокислотного питания Всероссийского научно-исследовательского института физиологии, биохимии и питания животных – филиала Федерального исследовательского
    центра животноводства – ВИЖ им. академика Л. К. Эрнста

Библиографические ссылки

  1. Cara CJ, Pena AS, Sans M, Rodrigo L, Guerrero-Esteo M, Hinojosa J, et al. Reviewing the mechanism of action of thiopurine drugs: towards a new paradigm in clinical practice. Medical Science Monitor. 2004;10(11):RA247–254. PMID: 15507865.
  2. Pan BF, Nelson JA. Characterization of the DNA damage in 6-thioguanine-treated cells. Biochemical Pharmacology. 1990;40(5):1063–1069. DOI: 10.1016/0006-2952(90)90494-6.
  3. MengW, Palmer JD, Siedow M, Haque SJ, Chakravarti A. Overcoming radiation resistance in gliomas by targeting metabolism and DNA repair pathways. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(4):2246. DOI: 10.3390/ijms23042246.
  4. Tamta H, Kalra S, Thilagavathi R, Chakraborti AK, Mukhopadhyay AK. Nature and position of functional group on thiopurine substrates influence activity of xanthine oxidase-enzymatic reaction pathways of 6-mercaptopurine and 2-mercaptopurine are different. Biochemistry (Moscow). 2007;72(2):170–177. DOI: 10.1134/s000629790702006x.
  5. Lee AU, Farrell GC. Mechanism of azathioprine-induced injury to hepatocytes: roles of glutathione depletion and mitochondrial injury. Journal of Hepatology. 2001;35(6):756–764. DOI: 10.1016/S0168-8278(01)00196-9.
  6. Elion GB. The purine path to chemotherapy. Science. 1989;244(4900):41–47. DOI: 10.1126/science.2649979.
  7. Swann PF, Waters TR, Moulton DC, Xu YZ, Zheng Q, Edwards M, et al. Role of postreplicative DNA mismatch repair in the cytotoxic action of thioguanine. Science. 1996;273(5278):1109–1111. DOI: 10.1126/science.273.5278.1109.
  8. Adams JM. Ways of dying: multiple pathways to apoptosis. Genes & Development. 2003;17:2481–2495. DOI: 10.1101/gad.1126903.
  9. Chaabane W, Appell ML. Interconnections between apoptotic and autophagic pathways during thiopurine-induced toxicity in cancer cells: the role of reactive oxygen species. Oncotarget. 2016;7(46):75616–75634. DOI: 10.18632/oncotarget.12313.
  10. Maurinš JA, Paegle RA, Zidermane AA, Lidaks MJ, Kvasyuk EI, Mikhailopulo IA. Synthesis of 1-(6-mercaptopurinyl-9)- and 1-(6-methylmercaptopurinyl-9)-β-D-glucofuranuronosides. Nucleosides and Nucleotides. 1984;3(2):147–155. DOI: 10.1080/07328318408079425.
  11. Kisselev PA, Panibrat OV, Sysa AR, Anisovich MV, Zhabinskii VN, Khripach VA. Flow-cytometric analysis of reactive oxygen species in cancer cells under treatment with brassinosteroids. Steroids. 2017;117:11–15. DOI: 10.1016/j.steroids.2016.06.010.
  12. Vaahtera L, Brosche M, Wrzaczek M, Kangasjarvi J. Specificity in ROS signaling and transcript signatures. Antioxidants & Redox Signaling. 2014;21(9):1422–1441. DOI: 10.1089/ars.2013.5662.
  13. Fleury C, Mignotte B, Vayssiere JL. Mitochondrial reactive oxygen species in cell death signaling. Biochimie. 2002;84(2–3):131–141. DOI: 10.1016/S0300-9084(02)01369-X.
  14. Daehn I, Brem R, Barkauskaite E, Karran P. 6-Thioguanine damages mitochondrial DNA and causes mitochondrial dysfunction in human cells. FEBS Letters. 2011;585(24):3941–3946. DOI: 10.1016/j.febslet.2011.10.040.
  15. Zhang F, Fu L, Wang Y. 6-Thioguanine induces mitochondrial dysfunction and oxidative DNA damage in acute lymphoblastic leukemia cells. Molecular & Cellular Proteomics. 2013;12(12):3803–3811. DOI: 10.1074/mcp.M113.029595.
  16. Liou GY, Storz P. Reactive oxygen species in cancer. Free Radical Research. 2010;44(5):479–496. DOI: 10.3109/10715761003667554.
  17. Redza-Dutordoir M, Averill-Bates DA. Activation of apoptosis signalling pathways by reactive oxygen species. BBA Molecular Cell Research. 2016;1863(12):2977–2992. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2016.09.012.
  18. Pacher P, Nivorozhkin A, Szabó C. Therapeutic effects of xanthine oxidase inhibitors: renaissance half a century after the discovery of allopurinol. Pharmacological Reviews. 2006;58(1):87–114. DOI: 10.1124/pr.58.1.6.
  19. Sahasranaman S, Howard D, Roy S. Clinical pharmacology and pharmacogenetics of thiopurines. European Journal of Clinical Pharmacology. 2008;64(8):753–767. DOI: 10.1007/s00228-008-0478-6.
  20. Kaspar JW, Niture SK, Jaiswal AK. Nrf2 : INrf2 (Keap1) signaling in oxidative stress. Free Radical Biology and Medicine. 2009;47(9):1304–1309. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2009.07.035.
  21. Karran P, Attard N. Thiopurines in current medical practice: molecular mechanisms and contributions to therapy-related cancer. Nature Reviews Cancer. 2008;8(1):24–36. DOI: 10.1038/nrc2292.
  22. Fotoohi AK, Coulthard SA, Albertioni F. Thiopurines: factors influencing toxicity and response. Biochemical Pharmacology. 2010;79(9):1211–1220.
  23. Karran P. Thiopurines, DNA damage, DNA repair and therapy-related cancer. British Medical Bulletin. 2006;79–80:153–170. DOI: 10.1093/bmb/ldl020.

Загрузки

Опубликован

2025-03-31

Выпуск

№ 1 (2025): Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Раздел

Оригинальные статьи

Лицензия

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

[1]
Альбасри , С. и др. 2025. Анализ концентрационно-зависимых эффектов тиопуринов и тионуклеозидов, оказываемых на уровень активных форм кислорода в клетках К562. Журнал Белорусского государственного университета. Химия. 1 (мар. 2025), 31–36.