Protinádorová aktivita nových derivátov manózy

Authors: Laura Vyšehradská 1    Michaela Janošková 1    Monika Poláková 2    Soňa Jantová 1   
1 Ústav biochémie a mikrobiológie, Fakulta chemickej a potravinárskej technológie STU v Bratislave, Bratislava, Slovenská republika    2 Chemický ústav, Centrum glykomiky, Slovenská akadémia vied Bratislava, Slovenská republika   
Year: 2016
Section: Open section for students
Abstract No.: 1370
ISBN: 978-80-972360-0-7

Snaha ľudí o udržanie či zlepšenie svojho zdravia patrí od nepamäti k základným potrebám každej ľudskej spoločnosti. V súčasnosti v súvislosti s propagáciou zdravého životného štýlu zaznamenávame snahy o predĺženie a skvalitnenie ľudského života. Súčasne sa ale zvyšuje aj množstvo tzv. civilizačných ochorení vedúcich k predčasnému odchodu z aktívneho života ba i k skracovaniu života veľkej populácie ľudí. V posledných desaťročiach zaujímajú vo svetovej štatistike príčin úmrtia rakovinové ochorenia druhé miesto. Ďalším závažným typom ochorenia ľudskej populácie sú infekčné choroby. Jedným z takýchto ochorení, pri ktorých sa v poslednom období výrazne zvyšuje ich výskyt sú kvasinkové infekcie spôsobených Candida albicans a ďalšími humánnymi oportúnnymi kvasinkovými druhmi patogénov. Pri liečbe oboch ochorení významnú úlohu zohráva vznik rezistencie na požívané liečivá. Poznatky posledných rokov ukázali na významnú úlohu imunitného systému pri týchto ochoreniach a na úzky vzťah rakoviny a imunity. Toto vedie vedcov celého sveta k vyhľadávaniu nových protinádorovo, antimikróbne a imunomodulačne účinných látok.

S cieľom pripraviť nové biologicky aktívne glykozidy využiteľné v imunuterapii kandidóz,  Bilková a kol. (1) syntetizovali sériu 14-tich alkylderivátov D-manózy (O-manozi- dy, S-manozidy a manozylsulfóny) a študovali ich antimikróbnu a imunobiologickú aktivitu. Autori zistili, že najvyššiu antimikróbnu aktivitu proti testovaným ľudským patogénnym mikroorganizmom (Staphylococcus  aureus CNCTC Mau 82/78 a Candida albicans CNCTC 59/91) mal dodecyl α-D-manopyranozid s hodnotou minimálnej inhibičnej koncentrácie (MIC) 0,078 mM.  Na druhej strane, tento derivát neinhiboval rast baktérie Escherichia coli CNCTC ani pri najvyššej testovanej koncentrácii 40 mM. Antimikróbny účinok proti E. coli, S. aureus a C. albicans sa zistil aj pri deriváte octyl a-d-manopyranozid, hodnoty MIC boli 2,5 mM (pre E.coli), 5,0 mM (pre S. aureus a 10 mM (pre C. albicans). Pri sledovaní vplyvu derivátov na proliferáciu makrofágových myších buniek RAW 264.7 sa zistilo, že koncentrácie študovaných derivátov 1, 10 a 100 µg/ml stimulovali rast buniek. K najúčinnejším imunomodulačným derivátom patrili dodecyl α-D-manopyranozidu (DM) a octyl a-d-manopyranozidu (OM). Mnohé výskumy ukázali, že niektoré deriváty mananu prejavujú aj protinádorovú aktivitu (2,3).

Na základe uvedeného sme v našej práci sledovali cytotoxický/toxický účinok dodecyl α-D-manopyranozidu (DM) a octyl a-d-manopyranozidu (OM) na nádorové bunky HeLa, B16, nenádorové fibroblasty NIH-3T3 a 3D rastúci kožný tkaninový model EpiDermTM. Cytotoxicita mananových derivátov sa sledovala MTT testom a charakterizovala sa hodnotami IC50 (inhibičná koncentrácia ktorá na 50% inhibovala bunkovú proliferáciu). Na kožnom modeli EpiDermTM sa sledoval vplyv mananov na viabilitu, morfológiu a štruktúru tkaniva.

Zo získaných hodnôt IC50 vyplynulo, že na všetkých testovaných bunkových líniách bol derivát DM účinnejší ako derivát OM. Hodnoty IC sa pre derivát DM pohybovali v rozpätí 15,1 – 31,1 µM pre nádorové bunky a 31,7 – 39,3 µM pre nenádorové fibroblastové NIH-3T3 bunky. Ďalej sa zistilo, že nádorové bunky boli na účinok oboch mananov citlivejšie ako nenádorové bunky NIH-3T3. Po 72 h pôsobení derivátu DM bola citlivosť buniek v poradí malanómové bunky B16 (IC50= 21,5 µM), HeLa bunky (IC50= 25,5 µM) a nenádorové bunky  NIH-3T3 (IC50=31,7 µM).

Pri štúdiu vplyvu derivátov na viabilitu, morfológiu a štruktúru kožného modelu EpiDermTM sme zistili, že ani jedna z testovaných koncentrácií oboch mananov (1, 10, 50, 100 a 200 µM) neovplyvnila viabilitu tkaniva, zistila sa 100% viabilita tkaninového modelu aj po 48 h pôsobení derivátov. Najvyššia testovaná koncentrácia 200 µM neindukovala po 24 a 48 h pôsobení žiadne zmeny v morfológii a štruktúre tkaninového modelu EpiDermTM.

Na základe získaných výsledkov možno konštatovať, že dodecyl α-D-manopyranozid (DM) je potenciálny protinádorovo účinný derivát manózy, ktorý nie je toxický na 3D rastúci kožný model a je vhodný pre ďalšie štúdie.

Táto práca bola podporená Vedeckou grantovou agentúrou MŠVVaŠ SR projektom VEGA/ 1/0041/15. Za technickú asistenciu ďakujeme pani Cecílii Klemencovej.
1. Bilková A, Paulovičová E, Paulovičová L, Poláková M. Antimicrobial aktivity of manose-derived glycosides. Monatsh Chem 146, 1707-1714, 2015.
2. Cmoch P, Pakulski Z, Swaczynova J, Strnad M. Synthesis of lupane-type saponins bearing mannosyl and 3,6-branched trimannosyl residues and their evaluation as anticancer agents.
    Carbohydr.ate Res. 343, 995–1003, 2008.
3. Sahu PK, Mishra DK, Jain N, Rajoriya V, Jain AK. Mannosylated solid lipid nanoparticles for lung-targeted delivery of Paclitaxel. Drug Dev Ind Pharm. 41(4), 640-649, 2015.