Tag Archives: апоптоз

Відкриття генів регуляції апоптозу клітин: Сідні Бреннер, Джон Салстон та Роберт Горвіц (Нобелівська премія з фізіології та медицини, 2002 р.)

М. В. Григор’єва*, В. М. Данилова, С. В. Комісаренко

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України, Київ;
*e-mail: mvgrigorieva@biochem.kiev.ua

Отримано: 24 листопада 2020; Затверджено: 23 квітня 2021

У 2002 р. Нобелівську премію з фізіології та медицини було присуджено Сіднею Бреннеру, Джону Салстону та Роберту Горвіцу «за відкриття генетичної регуляції розвитку органів та запрограмованої загибелі клітин». Науковці вивчали поділ і диференціацію клітин нематоди Caenorhabditis elegans від заплідненої яйцеклітини до дорослої особини. За результатами досліджень було визначено ключові гени, що регулюють розвиток органів і запрограмовану загибель клітин (апоптоз), а також продемонстровано наявність відповідних генів і у вищих видів тварин, зокрема людей. Це відкриття пролило світло на патогенез багатьох захворювань і мало важливе значення для подальших медичних досліджень.

Пошук in silico і біохімічне обгрунтування ймовірних молекулярних мішеней похідного 4-тіазолідинону Les-3833 як потенційної протипухлинної сполуки

Л. Кобилінська1*, Д. Хилюк2, І. Субтельна2, М. Кіцера3, Р. Лесик2

1Кафедра біохімії, Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Львів, Україна;
2Кафедра фармацевтичної, органічної та біоорганічної хімії, Львівський національний медичний університет імені Данила Галицького, Львів, Україна;
3Інститут біології клітини НАН України, Львів;
*e-mail: Kobylinska_Lesya@meduniv.lviv.ua; lesya8@gmail.com

Отримано: 16 січня 2021; Затверджено: 23 квітень 2021

Синтетичні похідні 4-тіазолідинону мають широкий спектр фармакологічної дії, тому їх активно досліджують для створення нових молекул і розробки активних фармацевтичних інгредієнтів для хіміотерапії. У нашому попередньому дослідженні піразолін-тіазолідинон-ізатинових кон’югатів було встановлено, що Les-3833 є найактивнішою сполукою, яка може діяти шляхом інгібування біологічних мішеней PARP-, MAPK-, JNK-, Bcl-2-, CDK1/циклін B, та/або сімейства каспаз. Метою цього дослідження було проведення молекулярного докінгу, що дозволило побудувати модель фармакофору для сполуки Les-3833 і дослідити ймовірні біологічні мішені. Використовували програмний пакет AutoDock Vina ®. Просторову оптимізацію структури досліджуваної молекули виконували за допомогою програмного пакету HyperChem 7.5. Проведено дослідження молекулярного докінгу ймовірних біологічних мішеней, що дало змогу побудувати модель фармакофору. Вивчено молекулярні моделі Les-3833 із 11 ензимами, які беруть участь у механізмах апоптозу. За результатами фармакофорного моделювання цих 11 ензимів встановлено, що Les-3833 буде найактивнішим для Chk-1, каспази-6 та каспази-8. Імуноблот аналіз засвідчив, що Les-3833 призводить до пригнічення фосфорилування Ser345, яке індукується етопозидом, найважливішою модифікацією, яка відповідає за активність Chk-1. Пропонується кілька механізмів вираження протипухлинної активності похідними 4-тіазолідинону, така мультиафінність є характерною особливістю для цих похідних. Докінг-аналіз підтвердив спорідненість досліджуваної сполуки Les-3833 до інгібітора топоізомерази II та високу можливість інгібувальної взаємодії з ензимами Chk-1, каспазою-6 і каспазою-8.

Відмінності гомеостатичних зрушень у самців і самок щурів під час стресу перед забоєм

С. С. Грабовський1, Р. Р. Панчук2, Н. Р. Скорохід2, Р. С. Стойка2*

1Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Ґжицького, Україна;
2Інститут біології клітини НАН України, Львів;
*e-mail: stoika.rostyslav@gmail.com

Отримано: 19 червня 2020; Затверджено: 17 грудня 2020

У цьому дослідженні оцінювали рівень кортизолу в плазмі крові та апоптоз спленоцитів у самців і самок щурів під час стресу, який створювався очікуванням тварин у напруженому стані протягом різних термінів (20, 40 і 60 хв) перед забоєм. Виявлено значне залежне від тривалості стресового стану підвищення рівня кортизолу в плазмі крові як самців, так і самок щурів перед забоєм порівняно зі щурами контрольних груп, вираженіше в самок порівняно із самцями. Кількість анексин V-позитивних (апоптотичних) клітин визначали за допомогою FACS-аналізу. Вміст апоптотичних спленоцитів у період стресу перед забоєм був вищим у самок порівняно із самцями. Показано, що подов­ження періоду стресового стану перед забоєм супроводжувалось зростанням вмісту апоптичних  спленоцитів у самців та його зменшенням у самок. Обговорено потенційне гормонзалежне ослаблення механізмів адаптації до стресу перед забоєм в самок щурів.

Вплив N-ацетилцистеїну на окcидативний стрес та експресію Bax і Bcl2 в тканині нирки щурів за дії свинцю

M. Gholami1, A. B. Harchegani2, S. Saeedian3, M. Owrang4, M. R. Parvizi3*

1Department of Physiology, Faculty of Medicine, AJA University of Medical Sciences, Tehran, Iran;
2Department of Medical Genetics, Faculty of Medicine, Shahid Beheshti University of Medical Sciences, Tehran, Iran;
3Medical Genomic Research Center, Tehran Medicine Science Islamic Azad University, Tehran, Iran;
4Faculty of Medicine, Sari Branch, Islamic Azad University, Sari, Iran;
*e-mail: mparvizi@alumnus.tums.ac.ir

Отримано: 30 травня 2020; Затверджено: 17 грудня 2020

У роботі досліджували спричинене свинцем (Pb) окисне пошкодження нирки щурів та роль антиоксиданту N-ацетилцистеїну (NAC) у запобіганні токсичної дії Pb на клітини нирки. Щурів випадковим чином розділили на п’ять груп: G1 (контроль), G2 (разова доза 70 мг/кг Pb), G3 (щоденне введення 2 мг/кг Pb протягом 4 тижнів), G4 (разова доза Pb + 50 мг/кг NAC) та G5 (щоденне введення Pb + 50 мг/кг NAC). Рівень Pb у сироватці та тканині нирок вимірювали методом атомноабсорбційної спектроскопії. Рівень малонового діальдегіду (MDA) та загальної антиоксидантної активності вимірювали спектрофотометрично. Експресію генів Bax та Bcl2 оцінювали за допомогою RT-PCR. Виявлено значне збільшення вмісту Pb у сироватці та нирковій тканині щурів у групах G2 та G3 порівняно з іншими групами як за одноразової, так і тривалої дії Pb. За дії NAC спостерігали посилення антиоксидантної активності та  зниження вмісту MDA у сироватці крові щурів, які зазнали впливу Pb. Одноразове та тривале дозування Pb збільшувало експресію Bax у 3,9 та 13,1 раза та знижувало експресію Bcl2 у 1,5 та 2,1 раза в тканині нирки відповідно. Результати дослідження показують, що одноразова і більшою мірою тривала дія Pb пов’язані з накопиченням Pb, виснаженням антиоксидантів, окисним стресом та апоптозом клітин нирок. Застосування NAC може допомогти захистити ниркову тканину від дії Pb, підвищити його антиоксидантну здатність, зменшити оксидативний стрес та нормалізувати експресію генів Bax та Bcl2.

Вітамін D(3) регулює експресію VEGF-A та апеліну в печінці за експериментального цукрового діабету

Д. О. Лабудзинський1*, І. О. Шиманський1, О. О. Лісаковська1,
А. О. Мазанова1, Л. В. Натрус2, М. М. Великий1

1Інститут біохімії ім О. В. Палладіна НАН України, Київ;
2Національний медичний університет ім. О. О. Богомольця, Київ, Україна;
*e-mail: konsument3@gmail.com

Отримано: 09 липня 2020; Затверджено: 15 травня 2020

Дефіцит вітаміну D3 пов’язують із ризиком виникнення різних хронічних захворювань, у тому числі цукрового діабету та його ускладнень. З огляду на значну геномну дію гормональноактивної форми вітаміну D, його дефіцит може призвести до дисфункції сигнальних шляхів цитокінів, у тому числі залежних від фактора росту ендотелію судин (VEGF) та апеліну. Дослідження було проведено для визначення зв’язку між експресією VEGF-A та апеліном у печінці, життєздатністю гепатоцитів та статусом вітаміну D за експериментального діабету 1-го типу в мишей. Встановлено, що хронічна гіперглікемія за діабету, індукованого стрептозотоцином, супроводжувалася зменшенням вмісту 25OHD у сироватці крові в 2,2 раза і збільшенням апоптозу та некрозу гепатоцитів. Дефіцит вітаміну D корелював зі збільшенням експресії апеліну та VEGF-A (у 8 та в 1,6 раза відповідно). Практично повне відновлення вмісту 25OHD у сироватці крові було досягнуто у разі лікування вітаміном D3 (800 МО/кг, per os протягом 2 місяців) із подальшим зниженням експресії апеліну та VEGF-A в печінці та зниженням апоптозу гепатоцитів. Дійшли висновку, що вітамін D3 може бути залучений до виживання клітин, ангіогенезу і фіброгенезу за діабету через регуляторні системи VEGF-A та апеліну у печінці.

Цитотоксична активність кластерної сполуки ренію з β-аланіновими лігандами

К. В. Полохіна1, Д. Є. Китова1, О. В. Штеменко1, Н. І. Штеменко1,2

1Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпро;
2Національний ТУ «Дніпровська політехніка», Україна;
e-mail: n.shtemenko@i.ua

Отримано: 25 лютого 2019; Затверджено: 29 листопада 2019

Раніше нами було показано, що кластерні сполуки ренію не лише пригнічують пухлинний ріст in vivo, але й підтримують антиоксидантний статус експериментальних тварин. Подальші дослідження впливу нових синтезованих сполук диренію(ІІІ) та кластерних сполук ренію на лейкемічні клітини людини є важливими. Метою цієї роботи було дослідити цито­токсичну активність нової кластерної сполуки ренію з β-аланіновими лігандами [Re2Cl6(C3H7NO2)2]·1.5H2O (I) у розчинах і наноліпосомах окремо та разом з цисплатином на клітинах Jurkat. Показано, що цитотоксичність І у розчині близька за значенням LC50 до цисплатину (LC50 = 2,06·10-6 M). Застосування системи реній–платина у комбінації з І показало збільшення цитотоксичності, особливо коли обидва компоненти системи знаходилися у формі змішаних ліпосом (LC50 = 4,93·10-10 M). Отже, нова сполука ренію зі структурою дикарбоксилату з цвітер–іонними лігандами має значну цитотоксичну і проапоптотичну дію в культурі лейкемічних клітин, особливо в комбінації з цис­платином, що підкреслює важливість подальшого пошуку нових активних сполук ренію та розробки нових протоколів для комбінаційної хіміотерапії на основі систем реній–платина.

Індукція апоптозу у лейкозних клітинах людини за дії нових похідних 2-аміно-5-бензилтіазолу

Н. С. Фінюк1,2, І. І. Івасечко1, O. Ю. Ключівська1, Ю. В. Остап’юк3,
В. П. Гренюх2, Я. Р. Шалай2, В. С. Матійчук3,
M. Д. Обушак3, A. M. Бабський2, Р. С. Стойка1

1Інститут біології клітини НАН України, Львів;
2Львівський національний університет імені Івана Франка, біологічний факультет, Україна;
3Львівський національний університет імені Івана Франка, хімічний факультет, Україна;
e-mail: stoika@cellbiol.lviv.ua

Похідні 2-аміно-5-бензилтіазолу є гетеро­циклічними сполуками, які виявляють різноманітні фармакологічні властивості, в тому числі протипухлинну дію, механізми якої ще недостатньо вивчені. Метою цього дослідження було з’ясування дії двох новосинтезованих похідних тіазолу ‒ 2,8-диметил-7-(3-трифторметил-бензил)піразоло[4,3-е]тіазоло-
[3,2-а]піримідин-4 (2Н)-он (сполука 1) і 7-бензил-8-метил-2-пропілпіразоло[4,3-е] тіазоло[3,2-а]-
піримідин-4(2Н)-он (сполука 2) ‒ на індукцію апоптозу та структуру ДНК у лейкозних клітинах людини. У цій роботі застосовували Вестерн-блот аналіз, ДНК-комет аналіз в лужних умовах, дифеніламіновий метод, ДНК-електрофорез в агарозному гелі, аналіз інтеркаляції ДНК із застосуванням метилового зеленого для вивчення впливу досліджуваних сполук на клітини лейкозу. Встановлено, що ці сполуки активують розщеплення PARP1 і каспази 3, а також збільшення рівня проапоптотичного протеїну Bim та специфічної мітохондріальної нуклеази EndoG, і зниження рівня антиапоптичного протеїну Bcl-2. Дія цих речовин призводить до одноланцюгових розривів у молекулі ДНК і фрагментації ДНК у лейкозних клітинах. Проте ці сполуки не зв’язуються з ДНК і не інтеркалюють у структуру її молекули. Отже, нові похідні 2-аміно-5-бензилтіазолу є потенційними сполуками, які індукують апоптоз у лейкозних клітинах людини.

Порушення трансмембранної асиметрії фосфатидилсерину гепатоцитів як маркер апоптозу за дії ксенобіотиків на щурів

О. А. Наконечна, Л. О. Бабійчук, А. І. Безродна

Харківський національний медичний університет, Харків
e-mail: bezrodnaya.ai@gmail.com

Відомо, що несприятливі хімічні фактори довкілля впливають на функціональний стан печінки, активують вільнорадикальні процеси на тлі зниження антиоксидантних резервів, змінюють фізико-хімічні властивості та фосфоліпідний склад мембран гепатоцитів. Метою нашого дослідження була оцінка розподілу фосфатидилсерину у фосфоліпідному бішарі мембран гепатоцитів і стадій апоптозу гепатоцитів у щурів за впливу поверхнево-активних речовин: етиленгліколю (ЕГ), поліетиленгліколю-400 (ПЕГ-400) і поліпропіленгліколю (ППГ) в дозі 1/10 ДЛ50. Встановлено, що в процесі підгострого токсикологічного експерименту на щурах досліджувані ксенобіотики в зазначеній дозі спричинювали зміну трансбішарового розподілу фосфатидилсерину у фосфоліпідному бішарі мембран гепатоцитів, а саме його появу на поверхні клітини, що є специфічним сигналом для макрофагів та сприяє розпізнаванню і видаленню апоптотичних клітин. Аналіз клітинної смерті гепатоцитів щурів за дії досліджуваних ксенобіотиків в дозі 1/10 ДЛ50 виявив збільшення кількості апоптотичних/некротичних гепатоцитів.

Біохімічні аспекти комбінованого застосування таксанів, опромінення та інших антинеопластичних агентів для лікування анапластичної карциноми щитоподібної залози

В. М. Пушкарьов, О. І. Ковзун, В. В. Пушкарьов, Б. Б. Гуда, М. Д. Тронько

ДУ «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка НАМН України», Київ;
e-mail: pushkarev.vm@gmail.com

В огляді підсумовуються результати цик­лу власних досліджень і дані літератури щодо біохімічних механізмів комбінованого впливу таксанів з γ-опроміненням та іншими протипухлинними агентами на один з найагресивніших типів раку людини – анапластичну карциному щитоподібної залози. Обговорюються антагоністичні взаємодії між таксанами і радіацією на рівні апоптотичних механізмів і регуляторів клітинного циклу. Обґрунтовується ефективність і перспективність використання низьких концентрацій таксанів і низьких доз фракційного γ-опромінення. Приділяється увага ролі запалення і його ключового фактора – NF κB у генезі карцином щитоподібної залози та за їх лікування. Окреслено напрями подальших досліджень.

Біохімічний механiзм дії о,п′-ДДД на кору надниркових залоз

О. С. Микоша, О. І. Ковзун

ДУ «Інститут ендокринології та обміну речовин ім. В. П. Комісаренка НАМН України», Київ;
e-mail: asmikosha@gmail.com

В огляді наведено дані щодо біохімічного механізму дії о,п’-дихлордифенілдихлоретану (о,п’-ДДД, мітотан), який використовується для лікування раку кори надниркових залоз і хвороби Кушинга. Під впливом препарату виникають численні біохімічні зміни в корі надниркових залоз і порушується структура мітохондрій. При цьому істотно знижується утворення кортикостероїдних гормонів. Однією з можливих причин цього може бути зниження рівня NADPH через пригнічення активності систем його відновлення і підвищеної витрати для відновлення глутатіону глутатіонредуктазою. У надниркових залозах о,п’-ДДД частково метаболізується і його основним метаболітом є о,п’-дихлордифенілоцтова кислота (з точки зору кількості). Однак спроби знайти серед метаболітів фізіологічно активний компонент не мали успіху. Найвираженіші зміни, спричинені о,п’-ДДД, знайдено в мітохондріях коркового шару надниркових залоз: пригнічується дихання на рівні IV і I комплексів, знижується вміст протеїнів цих комплексів, змінюється фосфоліпідний склад тканини і знижується вміст дифосфатидилгліцеролу – найважливішого компонента мембран мітохондрій. На нашу думку, о,п’-ДДД завдяки високій ліпофільності накопичується в мембранах мітохондрій і зумовлює їх конформаційні порушення з подальшим порушенням функції. Встановлено, що о,п’-ДДД є інгібітором ацил-CоА-холестерол-ацилтрансферази (АХАТ, SOAT1). Через це в адренокортикоцитах накопичується вільний холестерол, виникає стрес ендоплазматичного ретикулума, розвивається набухання мітохондрій і активуються каспази. Посилення апоптозу призводить до зменшення функції залози і зниження її маси.