Advances in Clinical and Experimental Medicine

Title abbreviation: Adv Clin Exp Med
JCR Impact Factor (IF) – 2.1
5-Year Impact Factor – 2.2
Scopus CiteScore – 3.4 (CiteScore Tracker 3.6)
Index Copernicus  – 161.11; MNiSW – 70 pts

ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download original text (EN)

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2009, vol. 18, nr 6, November-December, p. 551–557

Publication type: original article

Language: English

Dissimilar Effects of Cisplatin and the Pyridopyrazolo− pyrimidine Derivative KP972 on Free Radicals

Odmienny wpływ na procesy wolnorodnikowe cisplatyny i preparatu KP972 – pochodnej pirydopirazolopirymidyny

Ewa Sawicka1,, Anna Długosz1,, Krystyna Poręba2,, Agata Chowaniec1,

1 Department of Toxicology, Wroclaw Medical University, Poland

2 Department of Technology of Drugs, Wroclaw Medical University, Poland

Abstract

Background. The toxicity of cytostatic medications and their side effects pose a great problem and there is a constant need for new and effective anticancer drugs of potentially lower toxicity. The pyridopyrazolopyrimidine derivative KP972 showed antiproliferative activity on the HL−60 cell line similar to that of cisplatin.
Objectives. Assessment of the participation of free−radical processes in the activity of KP972 compared with cisplatin.
Material and Methods. The study was performed on in vitro mitochondria isolated from human placenta and erythrocytes. The degree of lipid peroxidation in the erythrocytes was measured as the TBARS level according to Stocke’s method. The hydroxyl radical (·OH) concentration in mitochondria was determined by deoxyribose degradation. KP972 and cisplatin in concentrations of 1–70 μg/ml were used.
Results. KP972 in concentrations of 50–70 μg/ml caused a statistically significant decrease in TBARS level in erythrocytes compared with the control. A statistically significant negative correlation between KP972 concentration and TBARS level (r = –0.5962, p < 0.0005) was observed. This shows that KP972 is able to decrease lipid peroxidation in erythrocytes. Cisplatin showed quite the opposite effect. All concentrations of cisplatin (1–70 μg/ml) increased the TBARS level compared with the control. The statistically significant positive linear correlation between cisplatin and TBARS level (r = 0.5014, p < 0.0005) also differed from the KP972 relationship. The influence on ·OH generation also differed. KP972 at all concentrations caused a decrease in ·OH radical in mitochondria compared with the control while cisplatin at concentrations of 1–50 μg/ml caused an increase (p < 0.01).
Conclusion. The results show that KP972 and cisplatin acted in an opposite manner; however, the final antiproliferative effects were comparable. It appears that the mechanisms of these compounds’ action are completely different, at least in their influence on free radicals. It seems that the proradical effect of cisplatin is connected with its toxicity (increased MDA levels in the urine of patients was noted), but the antiradical effect of KP972 could have considerable significance in its antiproliferative activity.

Streszczenie

Wprowadzenie. Toksyczność leków cytostatycznych oraz pojawiające się działania niepożądane, zagrażające nawet życiu pacjenta, rodzą potrzebę poszukiwania nowych, skutecznych leków przeciwnowotworowych o mniejszej toksyczności. Preparat KP972, będący przedmiotem badań, jest pochodną pirydopirazolopirymidyny. W eksperymentach in vitro na linii komórek białaczki HL−60 wykazał aktywność antyproliferacyjną, porównywalną z aktywnością cisplatyny i stał się przedmiotem patentu P379.
Cel pracy. Badanie udziału reakcji wolnorodnikowych w aktywności przeciwnowotworowej preparatu KP972 w porównaniu z cisplatyną.
Materiał i metody. Materiałem do badań była świeża krew pobrana na cytrynian sodu oraz mitochondria izolowane z łożysk ludzkich pochodzących z porodów fizjologicznych. Stężenie TBARS w krwince czerwonej stymulowanej nadtlenkiem kumenu oznaczono metodą Stocksa, a liczbę rodników wodorotlenowych (• OH) przez degradację deoksyrybozy oznaczono w mitochondriach. Badano wpływ preparatu KP927 oraz cisplatyny w dawkach 1– 70 μg/ml na stężenie TBARS w krwince czerwonej oraz • OH w mitochondriach.
Wyniki. Preparat KP972 w stężeniach 50–70 μg/ml powodował obniżenie stężenia TBARS w stosunku do grupy kontrolnej istotnie statystycznie. Zaobserwowano istotną statystycznie ujemną korelację między dawką KP972 a ilością produktów peroksydacji lipidów, ze współczynnikiem Pearsona r = – 0,5962 (p = 0,000). Cisplatyna natomiast w całym stosowanym zakresie stężeń (1–70 μg/ml) powodowała istotne zwiększenie stężenia TBARS. Zależność liniowa między dawką cisplatyny a stężeniem TBARS również była inna niż zależność między dawką KP972 a stężeniem TBARS w krwince. Zanotowano istotną statystycznie, dodatnią korelację między dawką cisplatyny a stężeniem TBARS w krwince czerwonej (p = 0,000) ze współczynnikiem Pearsona r = 0,5014. Preparat KP972 we wszystkich stosowanych stężeniach (1–70 μg/ml) powodował zmniejszenie stężenia rodnika ·OH w mitochondriach. Cisplatyna, odwrotnie, w większości badanych stężeń, tzn. 1–50 μg/ml, powodowała zwiększenie generacji rodnika ·OH.
Wnioski. Przedstawione wyniki wskazują, że chociaż działanie antyproliferacyjne obu preparatów, tj. KP972 i cisplatyny, jest zbliżone, mechanizmy leżące u podstaw tego działania mogą być całkowicie odmienne, gdyż odmienny jest wpływ tych związków na badane przemiany wolnorodnikowe. Ponieważ toksyczność cisplatyny jest związana z jej prorodnikowym działaniem (zwiększenie MDA w moczu leczonych), można przypuszczać, że antyrodnikowe działanie KP972 przyczyni się do zmniejszenia toksyczności preparatu.

Key words

cisplatin, KP972, hydroxyl radical, lipid peroxidation, antiproliferative effect

Słowa kluczowe

cisplatyna, KP972, rodnik wodorotlenowy, lipidowa peroksydacja, działanie antyproliferacyjne

References (23)

  1. Cerutti PA: Oxy−radicals and cancer. Lancet 1994, 24, 344, 862–863.
  2. Guyton K, Hensler T: Oxidative mechanisms in carcinogenesis. Br Med Bull 1993, 523–544.
  3. Singh KK: Oxidative stress, disease and cancer. Eds.: Roswell Park Cancer Institute, Imperial College Press, New York, USA 2006, 705–731, 1013–1022.
  4. Sun Y: Free radicals, antioxidants enzymes, and carcinogenesis. Free Radic Biol Med 1990, 8, 583–599.
  5. Jung−Whan K, Chi VD: Cancer’s Molecular Sweet Tooth and the Warburg Effect. Cancer Res 2006, 66, 15, 8927–8930.
  6. Stocks J, Offerman EL, Model CB, Dormandy TL: The susceptibility to autooxidation of human red cell lipids in health and disease. Br J Haematol 1972, 23, 713–724.
  7. Rice−Evans C, Burdon R: Free radical−lipid interactions and their pathological consequences. Prog Lipid Res 1993, 32, 1, 71–110.
  8. Lowry OH, Rosenbrough JN, Farr AL, Randell R: Protein measurement with the Folin Phenol reagent. J Biol Chem 1951, 193, 265–275.
  9. Lass A, Sohal R: Electron transport−linked ubiquinone−dependent recycling of α−tocoferol inhibits autooxidation of mitochondrial membranes. Arch Biochem Biophys 1998, 352(2), 229–236.
  10. Radi R, Sims S, Cassina A, Turrens JR: Role of catalase and cytochrome c in hydroxyperoxide−dependent lipid peroxidation and chemiluminescence in rat heart and kidney mitochondria. Free Radic Biol Med 1993, 15, 653–659.
  11. Długosz A, Piotrowska D: Lipid peroxidation stimulated by Solvesso, Bawanol and methanol, and its counteraction by antioxidants in human placental mitochondria. Toxicol in Vitro 2002, 16, 649–659.
  12. Gawlik M: Zastosowanie modelu krwinki czerwonej człowieka do badania właściwości antyoksydacyjnych związków zawartych w wodnych ekstraktach produktów spożywczych na przykładzie herbaty. Bromat Chem Toksykol XXXVII, 2004, 4, 311–316.
  13. Rybak LP, Whitworth C, Somani S: Application of antioxidants and other agents to present cisplatin ototoxicity. Laryngoscope 1999, 109, 1740–1744.
  14. Rybak LP, Husain K, Morris C, Whitworth C, Somani S: Effect of protective agents against cisplatin ototoxicity. Am J Otol 2000, 21(4), 513–520.
  15. Chirino YI, Sanchez−Gonzalez DJ, Matrinez−Martinez CM, Cruz C, Pedraza−Chaverri J: Protective effects of apocynin against cisplatin−induced oxidative stress and nephrotoxicity. Toxicology 2008, 245 (1–2), 18–23.
  16. Youngke L, Cederbaum AI: Cisplatin−induced hepatotoxicity is enhanced by elevated expression of cytochrome P450 2E1. Toxicol Sci 2005, 89 (2), 515–523.
  17. Santos NAG, Martins N: Dimethylthiourea protects against mitochondrial oxidative damage induced by cisplatin in liver of rats. Chem−Biol Interact 2007, 170, (3), 177–186.
  18. Santos NAG, Bezerra CSC, Martins NM, Curti C, Bianchi MLP, Santos AC: Hydroxyl radical scavenger ameliorates cisplatin−induced nephrotoxicity by preventing oxidative stress, redox state unbalance, impairment of energetic metabolism and apoptosis in rat kidney mitochondria. Cancer Chemother Pharmacol 2008, 6, 145–155.
  19. Zhou H, Kato A, Miyaji T, Yasuda H, Fujigaki Y, Yamamoto T, Yonemura K, Takebayashi S, Mineta H, Hishida A: Urinary marker of oxidative stress in kidneys in cisplatin−induced acute renal failure in rats. Nephrol Dial Transplant 2006, 21, 616–623.
  20. Siomek A, Oliński R, Tujakowski J: Severe oxidatively damaged DNA after cisplatin treatment of cancer patients. Int J Cancer 2006, 119, 2228–2230.
  21. Yuce A, Atessahin A, Ceribas AO, Akasakal M: Ellagic acid prevents cisplatin−induced oxidative stress in liver and heart tissue of rats. Basic Clin Pharmacol Toxicol 2007, 101, 345–349.
  22. Poręba K, Opolski A, Wietrzyk J, Kowalska M: Synthesis and antiproliferative activity in vitro of new derivatives of 3−aminopyrazolo[3,4−b]pyridine. Arch Pharm Pharm Med Chem 2001, 334, 219–223.
  23. Wolin RM, Afonio A, Kelly JM, Njorge FG: Pat. USA 5595998, 1997; C.A. 126, 199793j, 1997.