Тэг: САРКОМА

Совместное лечение дихлорацетатом и омепразолом оказываетсинергическоеантипролиферативноедействиена злокачественные опухоли

TATSUAKIISHIGURO1,2,MIYUISHIGURO1,RYUMEIISHIGURO1иSAYURIIWAI1

 

1Отделениеэкспериментальнойтерапии,KamuiMedicalCo.,Ltd.,Токио 1120002;

2КлиникаХибияУчисайвайчо,Токио1050004,ЯпонияПоступила 14 ноября 2011 г.; принята 28 декабря 2011 г. DOI: 10.3892/ol.2012.552

Аннотация. Сообщалось, что обработка раковых клеток дихлорацетатом (ДХА), одобренным для лечения врожденного молочнокислого ацидоза, обращает эффект Варбурга и подавляет рост опухоли). Кроме того, омепразол (OMP) - хорошо известный агент, усиливающий действие противораковых препаратов. Целью данного исследования было найти клинически используемые препараты, усиливающие действие DCA. Комбинация DCA и OMP проявляла более мощную противоопухолевую активность, чем только DCA, в отношении клеток фибросаркомы HT1080 и рака толстой кишки RKO, при этом препараты не влияли на пролиферацию фибробластов человека WI-38. Ингибирующий эффект DCA в сочетании с OMP был отменен витамином Е и Z- VAD-FMK, поэтому в качестве механизма ингибирования было предложено традиционное каспазозависимое ингибирование клеточного роста через производство супероксида. Комбинация этих препаратов также оказывала действие на клеткифибросаркомыHT1080,инокулированныемышам.ПосколькуOMP и DCA могут применяться перорально и уже несколько лет используются в клинической практике без серьезных побочных эффектов, мы считаем, что эта комбинированная терапия может быть легко применена для лечения злокачественных опухолей.

 

Введение

 

Варбург впервые заметил, что даже в присутствии достаточного количества кислорода раковые клетки предпочитают метаболизировать глюкозу и вырабатывать молочную кислоту (1- 4). Сопутствующее увеличение поглощения глюкозы может быть использовано в клинических условиях для выявления большинства солидных злокачественных опухолей с помощью позитронно- эмиссионной томографии с фтордезоксиглюкозой (ФДГ-ПЭТ).Одна из возможных причин того, что раковые опухоли используют этот менее эффективный путь производства аденозинтрифосфата (АТФ) по сравнению с окислительным фосфорилированием

 

Запись по адресу: Д-р Тацуаки Исигуро, Kamui Medical Co., Ltd., 2-20-13 Koishikawa Bunkyo-ku, Tokyo 1120002, Japan.

E-mail:ti227241@ka3.so-net.ne.jp

 

Сокращения: DCA - дихлорацетат; PPI - ингибитор протонной помпы;OMP - омепразол; SOD - супероксид; ROS - реактивные видыкислорода.

 

Ключевыеслова:фибросаркома,рактолстойкишки,дихлорацетат,омепразол

являетсяегопреимуществомдлявыживанияипролиферациив уникальной гипоксической среде опухоли (5). Предпочтение анаэробного дыхания также считается причиной устойчивости раковых клеток к противораковым препаратам, вызывающим апоптоз по митохондриальному пути. Bonnet et al. сообщили, что обработкараковыхклетокдихлорацетатом(ДХА),одобреннымдля лечения врожденного молочнокислого ацидоза, обращает эффект Варбурга и подавляет рост опухоли (3,4,6-8). ДКА увеличивает приток пирувата в митохондрии за счет ингибирования киназы пируватдегидрогеназы и способствует преобладанию окисления глюкозы над гликолизом. В результате DCA снижает выработку молочной кислоты опухолью и повышает внутриклеточный pH. ДКА вызывает апоптоз по двум путям: в митохондриях, где деполяризация и выработка супероксида (SOD) активируют митохондрий-зависимый апоптоз, ина уровне плазмалеммы, где активация/регуляция каналов Kv1.5 снижает (K+)i, активируя каспазы (6). DCA является перспективным противораковым препаратом благодаря удобству перорального применения, низкой стоимости, малому количеству побочных эффектов и большому опыту клинического использования (7,8). Несмотря на то что он представляется перспективным средством для лечения злокачественных опухолей, его действие ограничено в продолжающихся отчетах о клинических испытаниях. Поэтому мы задались целью найти клинически используемые препараты,

усиливающиедействие DCA.

Омепразол (ОМП) является ингибитором протонной помпы (ИПП) и, как известно, усиливает действие противораковых препаратов (9). ОМП ингибирует активность V-АТФазы, а также воздействует на кислотный насос желудка. Сообщалось, что он подавляет пролиферацию опухолевых клеток, возможно, за счет подщелачивания лизосом и пермеабилизации мембран лизосом с последующим образованием реактивных форм кислорода (ROS) (10,11).

Как уже говорилось, считается, что DCA и OMP ингибируют ростопухолевыхклетокчерезобщийпутьпроизводстваROSпутем влияния на внутриклеточный уровень pH. Поскольку эти два препарата используются в клинической практике с незначительными побочными эффектами, мы считаем, что их комбинацияявляетсяперспективным протоколомдлялечения рака.

 

Материалы иметоды

 

Химические вещества. DCA и витамин Е (токоферола ацетат) были приобретены у компании Wako Chemical Industries, Ltd. (Токио, Япония). (Токио, Япония). OMP был приобретен у Astra Zeneca Japan (Осака, Япония). Z-VAD-FMK был приобретен у Peptide Institute, Inc. (Осака, Япония).

Культура клеток. Клетки фибросаркомы человека HT1080, клетки фибробластов человека WI-38 и клетки рака толстой кишки RKO высевали и выращивали в модифицированной среде Дульбекко Орла, содержащей 10% фетальной бычьей сыворотки (FBS), и выдерживали в инкубаторе.

при37˚Cи5%CO2.Дляэкспериментовпопролиферацииклетоких высевали в 12-луночные планшеты и инкубировали в тех же условиях. Через 7 дней клетки обрабатывали трипсином-ЭДТА и подсчитывали под микроскопом.

 

Эксперименты на животных. Клетки HT1080 (5x106) подкожно прививали мышам nude (самки 8w). Препараты добавляли в питьевую воду для достижения суточной дозы, аналогичной той, которая используется в клинических условиях (DCA 50 мг/кг, OMP 2 мг/кг). Размер каждой опухоли измеряли штангенциркулем, а объем опухоли рассчитывали путем умножения трех диаметров.

 

Результаты

 

Комбинированное лечение DCA и OMP подавляло пролиферацию клеток. Клетки фибросаркомы человека HT1080 культивировали с возрастающимиконцентрациямиDCAиOMPвтечение7дней,что приводило к дозозависимому ингибированию пролиферации (рис. 1). Как показано на рис. 2А, комбинация DCA и OMP заметно блокировала пролиферацию HT1080.

фибросаркомы, в то время как эта же комбинация не влияла на пролиферацию нормальных клеток фибробластов человека WI-38.

 

Витамин Е подавлял действие DCA и OMP. Хотя механизм каспазозависимого ингибирования роста клеток под действием OMP вызывает споры (10,11), сообщалось, что DCA и OMP подавляют рост опухолевых клеток за счет выработки СОД (6,10). Чтобы выяснить, действует ли тот же механизм в клетках фибросаркомы HT1080, мы использовали витамин Е в качестве ингибитора СОД. Витамин Е успешно ингибировал действие DCAи OMP, что позволило предположить участие СОД в торможении роста опухолевых клеток (рис. 2В). Пан-каспазный ингибитор Z- VAD-FMK также подавлял действие этих препаратов, поэтому можно предположить, что в этих процессах, по крайней мере частично, задействован каспазозависимый противоопухолевый механизм (рис. 2В). В целом, DCA и OMP подавляют рост клеток фибросаркомы HT1080, возможно, через каспазозависимый путь посредством выработки SOD. В результате при совместном применении препараты могут проявлять синергетический эффект. ЭтотсинергетическийэффектиингибирующийэффектвитаминаЕ также наблюдался в клетках рака толстой кишки RKO (рис. 3).

 

Мыпровелиэкспериментынаживотных,чтобыизучитьдействие DCA и OMP in vivo. Как показано на рис. 4, противоопухолевый эффект комбинации DCA и OMP также был выше, чем у одного из препаратов.

 

Обсуждение

 

Мы показали, что комбинированное лечение DCA и OMP более эффективно, чем лечение одним из препаратов в клетках фибросаркомы человека HT1080 и клетках рака толстой кишки RKO. Комбинированная терапия была также эффективна в экспериментах на животных.

DCAиOMPбезопасноиспользуютсявтечениенесколькихлет, нонеотносятсякпротивораковымпрепаратам.DCAиспользовался для лечения врожденного метаболического ацидоза, а OMP - для лечения кислотозависимых заболеваний, причем оба препарата не вызывали серьезных побочных эффектов (7,8,12,13). Ожидается,что комбинация DCA и OMP позволит снизить необходимую дозу каждого препарата и сопутствующие риски.

Сообщалось, что пероральный прием 20 мг ОМП один раз в день приводит к максимальной концентрации в плазме крови у пациентов

~2,5 мкг/мл (7 мкМ) через 2 часа после приема (14). Доза 120 мг ОМП три раза в день использовалась для лечения синдрома Золлингера-Эллисона, при этом даже при длительном применении наблюдалисьлишьредкиеи слабыепобочныеэффекты(15,16).Эта доза соответствует гипотетической пиковой концентрации in vivo

~15 мкг/мл (42 мкМ). Передозировка до 2400 мг [гипотетическая пиковаяконцентрациявплазме300мкг/мл(840мкМ)]переносится с незначительными побочными эффектами (17). ДКА уже зарекомендовал себя в клинической практике. Значение Cmax DCA у взрослых после 6 месяцев непрерывного лечения (пероральные дозы 25 мг/кг/день) составило 53±18 мкг/мл (0,35±0,12 мМ) (18). Пациенты благополучно переносили хроническое лечение ДКА в максимальной дозе 50 мг/кг/сут (19). Ряд детей с молочнокислым ацидозом получали ДКА в дозе >100 мг/кг в сутки в течение длительного периода времени (8). Исходя из этих данных, мы считаем, что необходимая доза этих двух препаратов является переносимой. Более того, кандидаты в аналоги ДКА, обладающие меньшей токсичностью и лучшим связывающим сродством, были

(20). Таким образом, комбинация DCA и OMP рассматривается как потенциальный вариант терапии злокачественных опухолей и может привести к разработке новой терапевтической стратегии.

 

Ссылки

 

1. Warburg O: Ueber den Stoffwechsel der Tumoren, Constable, London,
2. WarburgO: Onthe origin ofcancer cells. Science123: 309-314,
3. Hsu PP и Sabatini DM: Метаболизм раковых клеток: Варбург и нетолько. Cell 134: 703-707, 2008.
4. MichelakisED,WebsterLandMackeyLR:Dichloroacetate(DCA)asapotential metabolic-targeting therapy for cancer. Br J Cancer 99: 989-994,2008.
5. Plas DR и Thompson CB: Клеточный метаболизм в регуляциизапрограммированной клеточной смерти. Trends Endocrinol Metab13: 75-78, 2002.
6. Bonnet S, Archer SL, Allalunis-Turner J, Haromy A, Beaulieu C,Thompson R, Lee CT, Lopaschuk GD, Puttagunta L, Bonnet S, et al: Amitochondria-K+ channel axis is suppressed in cancer and itsnormalization promotes apoptosis and inhibits cancer growth. CancerCell 11: 37-51, 2007.
7. Stacpoole PW: The pharmacology of dichloroacetate. Метаболизм 38:1124-1144,2006.
8. Stacpoole PW, Gilbert LR, Neiberger RE, Carney PR, Valenstein E,Theriaque DW and Shuster JJ: Evaluation of long-term treatment ofchildrenwithcongenitallacticacidosiswithdichloroacetate.Педиатрия121: 1223-1228, 2008.
9. Luciani F, Spada M, Milito AD, Molinari A, Rivoltini L, Montinaro A,Marra M, Lugini L, Logozzi M, Lozupone F, et al: Effect of protonpump inhibitor prereatment on resistance of solid tumors to cytotoxicdrugs. J Natl Cancer Inst 96: 1702-1713, 2004.
10. Milito AD, Iessi E, Logozzi M, Lozupone F, Spada M, Marino ML,Federici C, Perdicchio M, Matarrese P, Lugini L, et al: Proton pumpinhibitors induce apoptosis of human B-cell tumors through a caspase-independent mechanism involving reactive oxygen species. Cancer Res67: 5408-5417, 2007.
11. DeMilitoA,CaneseR,MarinoML,BorghiM,IeroM,VillaA,VenturiG, Lozupone F, Iessi E, Logozzi M, et al: pH-зависимаяпротивоопухолевая активность ингибиторов протонной помпыпротив меланомы человека опосредована ингибированиемкислотности опухоли. Int J Cancer 27: 207-219, 2010.
12. Michelakis ED, Sutendra G, Dromparis P, Webster L, Haromy A, NivenE, Maguire C, Gammer TL, Mackey JR, Fulton D, et al: Metabolicmodulation of glioblastoma with dichloroacetate. Sci Trasl Med 2: 31-34,2010.
13. Shi S and Klotz U: Ингибиторы протонной помпы: обновленнаяинформация об их клиническом применении и фармакокинетике.Eur J Clin Pharmacol 64: 935-951, 2008.
14. Katagiri F, Inoue S, Itoh H и Takayema M: Омепразол повышаетуровень соматостатина и мотилина в плазме крови человека. BiolPharm Bull 28: 370-372, 2005.
15. FruchtH,MatonPNиJensenRT:Применениеомепразолаупациентовс синдромом Золлингера-Эллисона. Dig Dis Sci 36: 394-404, 1991.
16. Thomson ABR, Sauve MD, Kassam N и Kamitakahara H:Безопасность длительного применения ингибиторов протоннойпомпы. World J Gastroenterol 16: 2323-2330, 2010.
17. Udelnow A, Kreyes A, Ellinger S, Landfester K, Walther P,Klapperstueck T, Wohlrab J, Henne-Bruns D, Knippschild U and WürlP: Omeprazole inhibits proliferation and modulates autophagy inpancreatic cancer cells. PLoS One 6: e20143, 2011.
18. ShroadsAL,GuoX,DixitV,LiuHP,JamesMOиStacpoolePW:Age-dependent kinetics and metabolism of dichloroacetate: possiblerelevance to toxicity. J Pharmacol Exp Ther 324: 1163-1171, 2008.
19. Stacpoole PW, Henderson GN, Yan Z, Cornett R и James MO:Фармакокинетика,метаболизмитоксикологиядихлорацетата.DrugMetab Rev 30: 499-539, 1998.
20. Subramanian K и Ramaian AS: Разработка менее токсичного аналогадихлорацетата с помощью докинга и дескрипторного анализа.Биоинформация 5: 73-76, 2010.