Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози
We studied changes of the cell cycle and the mitochondrial membrane potential, as well as the caspase activation in response to antitumour drug Taxol on the ARO cell line of anaplastic thyroid cancer. Taxol activated the cleavage of the caspase substrate starting from a drug concentration of 5 nM...
Збережено в:
| Дата: | 2008 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3902 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози / М.Д. Тронько, В.М. Пушкарьов, Д.В. Старенький, В.В. Пушкарьов, О.І. Ковзун, І.Д. Попадюк // Доп. НАН України. — 2008. — № 4. — С. 172-175. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859649843226476544 |
|---|---|
| author | Тронько, М.Д. Пушкарьов, В.М. Старенький, Д.В. Пушкарьов, В.В. Ковзун, О.І. Попадюк, І.Д. |
| author_facet | Тронько, М.Д. Пушкарьов, В.М. Старенький, Д.В. Пушкарьов, В.В. Ковзун, О.І. Попадюк, І.Д. |
| citation_txt | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози / М.Д. Тронько, В.М. Пушкарьов, Д.В. Старенький, В.В. Пушкарьов, О.І. Ковзун, І.Д. Попадюк // Доп. НАН України. — 2008. — № 4. — С. 172-175. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | We studied changes of the cell cycle and the mitochondrial membrane potential, as well as the
caspase activation in response to antitumour drug Taxol on the ARO cell line of anaplastic
thyroid cancer. Taxol activated the cleavage of the caspase substrate starting from a drug
concentration of 5 nM. Maximum activation was observed at 25 nM, and the increase in the
Taxol concentration to 100 nM resulted in the reduction of caspase activation. Concomitant to
caspase activation, we observed the loss of the mitochondrial membrane potential in cells, which
indicates the initiation of the mitochondrial apoptotic pathway. At a concentration of 100 nM
of Taxol, most cells lost its mitochondrial membrane potential. Low Taxol concentrations (10
nM) caused changes of the cell cycle typical of apoptosis. Higher Taxol doses starting from 50
nM arrested the cell cycle at G2/M phase. Possible types of cell death induced by the treatment with low and high doses of Taxol on thyroid cancer cells are discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:31:59Z |
| format | Article |
| fulltext |
3. Bowman J.P., Sly L. I., Hayward A.C. Patterns of tolerance to heavy metals among methane-utilizing
bacteria // Lett. Appl. Microbiol. – 1990. – 10, No 2. – P. 85–87.
4. Vives-Rego J., Garcia-Lara J., Martinez J. Effect of heavy metals and urban wastes on electron transport
system activity in seawater // Microbiol. Lett. – 1988. – 38, No 151–152. – P. 117–121.
5. Таширев А. Б., Матвеева Н.А., Романовская В.А., Таширева А.А., Рокитко П.В. Полирезистент-
ность и сверхустойчивость к тяжелым металлам антарктических микроорганизмов // Доп. НАН
України. – 2007. – № 11. – С. 170–175.
6. Pourbaix M. Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions. – Oxford: Pergamon press, 1963. –
320 p.
7. Справочник химика / Под ред. Б. П. Никольского. – Москва; Ленинград: Химия, 1965. – 827 с.
8. Готтшалк Г. Метаболизм бактерий. – Москва: Мир, 1982. – 310 с.
9. Шлегель Г. Общая микробиология. – Москва: Мир, 1972. – 476 с.
10. Bacterial energy transduction / Ed. A. Christopper. – London; Toronto: Acad. Press, 1988. – 517 p.
11. Мейнелл Дж., Мейнелл Э. Экспериментальная микробиология. – Москва: Мир, 1967. – 332 с.
Поступило в редакцию 01.11.2007Институт микробиологии и вирусологии
им. Д.К. Заболотного НАН Украины, Киев
Мюнхенский инновационный центр, Германия
УДК 616.441.-006.6-092.9:615.252
© 2008
Член-кореспондент НАН України М. Д. Тронько, В.М. Пушкарьов,
Д.В. Старенький, В. В. Пушкарьов, О. I. Ковзун, I.Д. Попадюк
Вплив низьких та високих концентрацiй
протипухлинного препарату таксолу на клiтини
анапластичного раку щитовидної залози
We studied changes of the cell cycle and the mitochondrial membrane potential, as well as the
caspase activation in response to antitumour drug Taxol on the ARO cell line of anaplastic
thyroid cancer. Taxol activated the cleavage of the caspase substrate starting from a drug
concentration of 5 nM. Maximum activation was observed at 25 nM, and the increase in the
Taxol concentration to 100 nM resulted in the reduction of caspase activation. Concomitant to
caspase activation, we observed the loss of the mitochondrial membrane potential in cells, which
indicates the initiation of the mitochondrial apoptotic pathway. At a concentration of 100 nM
of Taxol, most cells lost its mitochondrial membrane potential. Low Taxol concentrations (10
nM) caused changes of the cell cycle typical of apoptosis. Higher Taxol doses starting from 50
nM arrested the cell cycle at G2/M phase. Possible types of cell death induced by the treatment
with low and high doses of Taxol on thyroid cancer cells are discussed.
Таксол є високоефективним протипухлинним препаратом, який використовується для лiку-
вання багатьох видiв раку, у тому числi i злоякiсних пухлин ендокринного походження [1].
Вивчаються можливостi його застосування для терапiї анапластичного раку щитовидної
залози (ЩЗ) — найбiльш агресивної форми раку людини [2, 3]. Результати дослiджень
свiдчать про те, що низькi концентрацiї (5–25 нМ) таксолу iнiцiюють в пухлинних клiтинах
ЩЗ апоптичнi процеси [3]. У той же час у клiнiчнiй практицi застосовуються набагато вищi
172 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №4
концентрацiї цiєї сполуки — 5–30 мкМ [4]. Тому актуальним є визначення оптимальних, не-
обхiдних i достатнiх концентрацiй таксолу, що зумовлюють загибель усiх трансформованих
клiтин при мiнiмальних пошкодженнях нормальних тканин органiзму.
Нами проведено порiвняльне дослiдження ефектiв низьких та високих концентрацiй
таксолу в клiтинах анапластичного раку ЩЗ лiнiї ARO.
Клiтини культивували в середовищi RPMI-1640, що мiстило 5% фетальної бичачої си-
роватки, 1% пенiцилiну/стрептомiцину, в атмосферi з 5% CO2 при 37 ◦C протягом 2 дiб,
промивали два рази PBS-буфером (80 мМ ортофосфат натрiю однозамiщений, 20 мМ ор-
тофосфат натрiю двозамiщений, 100 мМ хлорид натрiю, pH 7,4) i замiнювали середови-
ще. Через 24 год вносили розчинений у диметилсульфоксидi (ДМСО) таксол фiрми “Wako
Chemicals” (Японiя) i збирали клiтини через визначенi промiжки часу. У контрольнi проби
вносили в такiй же кiлькостi ДМСО.
Для вивчення стадiй клiтинного циклу клiтини знiмали з чашок Петрi трипсинiзацiєю
i промивали один раз теплим (37 ◦С) PBS. 1 · 10
5 клiтин iнкубували 15 хв при кiмнатнiй
температурi з флуоресцин-iзотiоцiанат-кон’югованим (FITC) анексином V та пропiдiй йоди-
дом (РI) у збагаченому Са2+ буферi з набору для визначення апоптозу (“Wako Chemicals”,
Японiя), а потiм аналiзували на проточному цитофлуориметрi (“Becton Dickinson”, США).
Емiсiю анексину V та РI визначали по каналах FL-1 та FL-2 вiдповiдно. Кiлькiсть клiтин
у кожному зразку була не менше 20000.
Змiни мембранного потенцiалу мiтохондрiй клiтин, забарвлених етиловим ефiром те-
траметилродамiну (TMRE, “Molecular probes”, США), вивчали за допомогою проточного
цитофлуориметра [5]. Пiсля iнкубацiї з таксолом клiтини збирали трипсинiзацiєю i 1 · 10
5
клiтин iнкубували з 100 нг/мл TMRE у фiзiологiчному розчинi, що мiстив HEPES (pH 7,4),
протягом 15 хв з наступним аналiзом на проточному цитофлуориметрi (20000 клiтин на
пробу). Iнтенсивнiсть флуоресценцiї TMRE визначали при довжинi хвилi 582 нм (FL-2).
Одержанi данi аналiзували з використанням програми WinMDI.
Прижиттєве забарвлення клiтин з активованими каспазами та iнтактними мiтохондрi-
ями здiйснювали в камерах на предметних стеклах (4 камери на скло). Пiсля iнкубацiї
з таксолом через 24 або 48 год клiтини промивали теплим PBS та iнкубували 15 хв у термо-
статi в розчинi PBS з барвниками 10 нМ TMRE (мiтохондрiї), 100 нМ бiс-L-аспартат-амiду
родамiну-110 (R-22122, “Molecular probes”, США) — каспази, 1 мМ Hoechst 33342 (“Wako”) —
ядра. Аналiзували за допомогою флуоресцентного мiкроскопа “Nikon” з цифровою вiдеока-
мерою при збудженнi ультрафiолетом.
Як було показано ранiше, таксол викликає дозозалежну загибель клiтин анапластичного
раку [3]. З рис. 1 видно, що iнкубацiя клiтин з таксолом у концентрацiї 10 нМ призводить
до їх вiддiлення вiд субстрату (клiтини округлої форми на фотографiї) i загибелi основ-
ної маси через 48 год. У присутностi 100 нМ таксолу вiддiляються вiд поверхнi чашки
Петрi та гинуть усi клiтини. Як вважалося, причиною такої загибелi є iндукованi цiєю спо-
лукою апоптознi процеси. Дане припущення пiдтверджується результатами прижиттєвого
забарвлення клiтин флуоресцентними барвниками (рис. 2). У контролi активованi каспази
(зелений колiр на фото) практично вiдсутнi, iнкубацiя клiтин з 5 нМ таксолу призводить
до їх активацiї, максимум якої спостерiгається при 25 нМ препарату. Необхiдно вiдзна-
чити, що збiльшення концентрацiї таксолу до 100 нМ призводить до зменшення кiлькостi
активованих каспаз у клiтинах (див. рис. 2).
Використання одночасно кiлькох флуоресцентних барвникiв дозволило паралельно з ак-
тивацiєю каспаз спостерiгати змiну кiлькостi клiтин з iнтактними мiтохондрiями. Барвник
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №4 173
Рис. 1. Вплив таксолу (10 i 100 нМ) на прикрiплення клiтин до субстрату та життєздатнiсть клiтин ана-
пластичного раку ARO. Наведено данi типового дослiду з трьох
(TMRE) проникає через клiтинну мембрану i накопичується в мiтохондрiях з незмiненим
мембранним потенцiалом. Зменшення кiлькостi клiтин, забарвлених на рис. 2 у червоний
колiр, свiдчить про втрату цими клiтинами мембранного потенцiалу мiтохондрiй. Таке змен-
шення стає помiтним при 25 нМ таксолу, а в присутностi 100 нМ сполуки клiтин з непошкод-
женими мiтохондрiями залишається незначна кiлькiсть (див. рис. 2). Цi данi пiдтверджу-
ються результатами дослiдiв з використанням методу проточної цитофлуориметрiї (рис. 3).
Видно, що при 100 нМ таксолу кiлькiсть клiтин з пошкодженими мiтохондрiями зростає
(на рис. 3 популяцiя таких клiтин обведена овалом).
Забарвлення клiтин йодистим пропiдiєм i подальший їх аналiз методом проточної цито-
флуориметрiї показав, що в контрольних пробах бiльшiсть клiтин знаходяться на стадiї G1
циклу (рис. 4). Таксол у концентрацiї 2 нМ не впливав на спiввiдношення клiтин, якi зна-
ходяться на рiзних стадiях клiтинного циклу. Значнi змiни спостерiгалися при пiдвищеннi
концентрацiї препарату до 10 нМ. Зменшувалася кiлькiсть клiтин на стадiї G1 та зростала
їх кiлькiсть на стадiї subG1, що свiдчить про iнiцiацiю апоптозних процесiв. Це припущен-
ня пiдтверджується i результатами, одержаними за допомогою методу iмуноблотингу [3].
Збiльшення концентрацiї таксолу до 50 нМ та, особливо, до 100 нМ призводить до зупинки
всiх клiтин на стадiї G2/M циклу.
Таким чином, одержанi результати та данi лiтератури [6] свiдчать про досить чiтку вiд-
мiннiсть мiж ефектами низьких (10–25 нМ) та високих (50–100 нМ) концентрацiй таксолу.
174 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №4
У першому випадку спостерiгається апоптоз bona fide, тодi як при високих концентрацiях
таксолу поряд з апоптозом може мати мiсце деградацiя, колапс мiтохондрiй, що призводить
до iнших видiв клiтинної смертi. Можна припустити, що апоптознi процеси вiдбуваються
в клiтинах, що не втратили здатностi до проходження всiх стадiй клiтинного циклу, а от-
же, до подiлу клiтини. Зупинка клiтинного циклу та втрата клiтинами здатностi до подiлу
при пошкодженнi ДНК або в присутностi хiмiчних агентiв може призводити до таких типiв
клiтинної смертi, як мiтотична катастрофа, некроз або прискорена сенесценсiя [7].
Варто вiдзначити, що навiть дуже низькi концентрацiї таксолу (5–10 нМ) спричиня-
ють апоптоз та загибель практично всiх клiтин найбiльш стiйкої лiнiї анапластичного раку
ЩЗ — ARO. Тому надзвичайно високi концентрацiї таксолу, якi застосовують у медич-
нiй практицi, можливо, є не досить виправданими. Це припущення пiдтверджують данi,
одержанi шляхом аналiзу фармакокiнетики модифiкованого таксолу — доцетакселю, якi
свiдчать про те, що вже через кiлька хвилин пiсля введення препарату його концентрацiя
в плазмi кровi знижується з 10 мкМ до 100 нМ, а через 6 год — до 10 нМ [4]. Тому, мож-
ливо, треба вводити невеликi кiлькостi таксолу та пiдтримувати протягом тривалого часу
(кiлька дiб) його концентрацiю в межах 10–25 нМ, що є достатнiм для iнiцiацiї апоптозу
в пухлиннiй тканинi i в той же час практично не пошкоджує нормальнi тканини [3].
1. Jordan M.A., Wilson L. Microtubules as a target for anticancer drugs // Nat. Rev. Canc. – 2004. – 4. –
P. 253–265.
2. Ain K.B., Egorin M. J., DeSimone P.A. Treatment of anaplastic thyroid carcinoma with paclitaxel: phase
2 trial using ninety-six-hour infusion. Collaborative Anaplastic Thyroid Cancer Health Intervention Trials
(CATCHIT) Group // Thyroid. – 2000. – 10, No 7. – P. 587–594.
3. Тронько М.Д., Левчук Н. I., Попадюк I.Д. та iн. Дiя протипухлинного препарату таксолу на клiтини
анапластичного раку щитовидної залози // Доп. НАН України. – 2006. – № 8. – С. 204–206.
4. Gustafson D.L., Long M.E., Zirrolli J. A. et al. Analysis of docetaxel pharmacokinetics in humans with
the inclusion of later sampling time-points afforded by the use of a sensitive tandem LCMS assay // Cancer
Chemother. Pharmacol. – 2003. – 52. – P. 159–166.
5. Scaduto R.C., Grotyohann L.W. Measurement of mitochondrial membrane potential using fluorescent
rhodamine derivatives // Biophys. J. – 1999. – 76. – P. 469–477.
6. Takimoto C.H., Rowinsky E.K. Dose-intense paclitaxel: deja vu all over again? // J. Clin. Oncol. – 2003. –
21, No 15. – P. 2810–2814.
7. Roninson I. B., Broude E.V., Chang B.-D. If not apoptosis, then what? Treatment-induced senescence and
mitotic catastrophe in tumor cells // Drug Resist. Update. – 2001. – 4. – P. 303–313.
Надiйшло до редакцiї 24.07.2007Iнститут ендокринологiї та обмiну речовин
iм. В.П. Комiсаренка АМН України, Київ
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №4 175
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-3902 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:31:59Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Тронько, М.Д. Пушкарьов, В.М. Старенький, Д.В. Пушкарьов, В.В. Ковзун, О.І. Попадюк, І.Д. 2009-07-14T08:00:01Z 2009-07-14T08:00:01Z 2008 Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози / М.Д. Тронько, В.М. Пушкарьов, Д.В. Старенький, В.В. Пушкарьов, О.І. Ковзун, І.Д. Попадюк // Доп. НАН України. — 2008. — № 4. — С. 172-175. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3902 616.441.-006.6-092.9:615.252 We studied changes of the cell cycle and the mitochondrial membrane potential, as well as the caspase activation in response to antitumour drug Taxol on the ARO cell line of anaplastic thyroid cancer. Taxol activated the cleavage of the caspase substrate starting from a drug concentration of 5 nM. Maximum activation was observed at 25 nM, and the increase in the Taxol concentration to 100 nM resulted in the reduction of caspase activation. Concomitant to caspase activation, we observed the loss of the mitochondrial membrane potential in cells, which indicates the initiation of the mitochondrial apoptotic pathway. At a concentration of 100 nM of Taxol, most cells lost its mitochondrial membrane potential. Low Taxol concentrations (10 nM) caused changes of the cell cycle typical of apoptosis. Higher Taxol doses starting from 50 nM arrested the cell cycle at G2/M phase. Possible types of cell death induced by the treatment with low and high doses of Taxol on thyroid cancer cells are discussed. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Біологія Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози Article published earlier |
| spellingShingle | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози Тронько, М.Д. Пушкарьов, В.М. Старенький, Д.В. Пушкарьов, В.В. Ковзун, О.І. Попадюк, І.Д. Біологія |
| title | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози |
| title_full | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози |
| title_fullStr | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози |
| title_full_unstemmed | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози |
| title_short | Вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози |
| title_sort | вплив низьких та високих концентрацій протипухлинного препарату таксолу на клітини анапластичного раку щитовидної залози |
| topic | Біологія |
| topic_facet | Біологія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/3902 |
| work_keys_str_mv | AT tronʹkomd vplivnizʹkihtavisokihkoncentracíiprotipuhlinnogopreparatutaksolunaklítinianaplastičnogorakuŝitovidnoízalozi AT puškarʹovvm vplivnizʹkihtavisokihkoncentracíiprotipuhlinnogopreparatutaksolunaklítinianaplastičnogorakuŝitovidnoízalozi AT starenʹkiidv vplivnizʹkihtavisokihkoncentracíiprotipuhlinnogopreparatutaksolunaklítinianaplastičnogorakuŝitovidnoízalozi AT puškarʹovvv vplivnizʹkihtavisokihkoncentracíiprotipuhlinnogopreparatutaksolunaklítinianaplastičnogorakuŝitovidnoízalozi AT kovzunoí vplivnizʹkihtavisokihkoncentracíiprotipuhlinnogopreparatutaksolunaklítinianaplastičnogorakuŝitovidnoízalozi AT popadûkíd vplivnizʹkihtavisokihkoncentracíiprotipuhlinnogopreparatutaksolunaklítinianaplastičnogorakuŝitovidnoízalozi |