Исследование противоопухолевого механизма действия бетулиновой кислоты и ее производных in vitro

НИИ молекулярной биологии и биофизики СО РАМН, г. Новосибирск1

НИИ клинической иммунологии СО РАМН, г. Новосибирск 2

НИИ органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, г. Новосибирск3

Актуальность. Бетулиновая кислота (БК) – растительный пентациклический тритерпеноид, обладающий избирательным цитотоксическим действием в отношении различных опухолевых клеток. Противоопухолевая активность была показана на опухолевых клетках человека (на клеточных линиях меланом, лимфом, нейробластом), а также на модели in vivo , на бестимусных мышах, несущих человеческую меланому. В настоящее время бетулиновая кислота проходит клинические исследования в США в качестве средства для лечения злокачественной меланомы.

Цель исследования. В настоящей работе исследован механизм противоопухолевого действия бетулиновой кислоты и ее новых производных в лейкозных клетках человека in vitro (линии MOLT-4, CEM) .

Материал и методы. С помощью мультиплексного ОТ-ПЦР анализа исследовано влияние бетулиновой кислоты и ее производных на уровень мРНК генов антиапоптотического белка Bcl-2 и белка регулятора клеточного цикла Cyclin D1. Влияние соединений на содержание мРНК гена hTERT (каталитической единицы теломеразы) в клетках MOLT-4 было исследовано методом флуоресцентной гибридизация in situ с последующим анализом на проточном цитометре.

Результаты. В ходе исследования было продемонстрировано, что под действием БК и ее производных в клетках MOLT-4 и CEM наблюдается достоверное снижение мРНК Bcl-2 в 1,6–2,3 раза (p<0,05) и снижение уровня мРНК Cyclin D1 под действием амидов и дипептида бетулоновой кислоты в 1,5–2 раза (p<0,05). Также обнаружено снижение экспрессии гена hTERT в клетках MOLT-4 под действием амидов и дипептида бетулоновой кислоты на 23,5–55 % (p<0,05). Приведенные результаты показывают принципиальное вовлечение Bcl-2 зависимого пути в механизмы индукции апоптоза бетулиновой кислотой и ее новыми производными, под действием которых происходит снижение экспрессии гена Bcl-2. Повышенная продукция Cyclin D1 способствует инициации клеточного деления. Безусловно, этот белок в высоких количествах обладает онкогенными свойствами, поскольку влияет на контроль клеточного роста, темп клеточного цикла и экспрессию генов. С другой стороны, отмечено, что ингибирование экспрессии Cyclin D1 приводит к остановке клеточного деления и выходу клетки в фазу апоптоза. Проведенные эксперименты наглядно свидетельствуют о том, что механизм противоопухолевого действия амидов и дипептида бетулоновой кислоты связан со снижением экспрессии гена Cyclin D1 в лейкозных клетках человека CEM и MOLT-4, что приводит к торможению клеточного деления и последующему апоптозу. Также мы обнаружили, что под действием соединений происходит снижение уровня мРНК hTERT в лейкозных клетках. Ранее показано, что активность теломеразы тесно ассоциирована с экспрессией мРНК ее каталитической субъединицы hTERT. Гиперэкспрессия гена hTERT обнаруживается во многих опухолевых клетках. Определение уровня мРНК hTERT используется для диагностики, прогноза и оценки эффективности терапии онкологических заболеваний и рассматривается многими исследователями как перспективная мишень для противоопухолевых препаратов. Согласно полученным результатам, одним из механизмов противоопухолевого действия исследуемых производных растительных тритерпенов явля- ется ингибирование экспрессии гена hTERT. Доказано, что ингибирование экспрессии этого гена ведет к потере активности теломеразы, что, скорее всего, приведет к потере теломеров и хромосомной нестабильности, что также может индуцировать апоптоз.

Выводы. Молекулярный механизм действия исследованных тритерпенов связан со снижением экспрессии онкогенов hTERT, Bcl-2, Cyclin D1, блокирующих противоопухолевую защиту клеток. Такие изменения приводят к торможению пролиферации опухолевых клеток и апоптозу. Представленные данные показывают перспективность дальнейшего изучения противоопухолевого действия высших терпеноидов, которое позволит в будущем осуществить направленный синтез производных с повышенной специфичностью воздействия на молекулярные мишени опухолевых клеток.