Όψεις του ενδιάμεσου μεταβολισμού καρκινικών κυτταρικών σειρών και δράσεις ειδικών αναστολέων επί ενζύμων σχετιζομένων με την παραγωγή ΑΤΡ
Authors: Γκιούλη Μαρία 
Published: September 2021

Η εκλεκτική τοξικότητα των χημειοθεραπευτικών μέσων, ώστε να μην βλάπτονται τα υγιή κύτταρα είναι το μεγαλύτερο πρόβλημα που πρέπει να αντιμετωπιστεί για την θεραπεία της νεοπλασματικής νόσου. Η παρατήρηση του Warburg ίσως αποτελεί μια πολύ καλή θεραπευτική προσέγγιση για την αντιμετώπιση των νεοπλασιών. Πολλές μελέτες, κυρίως μετά το 2000, εστιάζουν στις θεραπευτικές ιδιότητες των αναστολέων της γλυκολυτικής οδού. Ένα πρόβλημα των ήδη υπαρχόντων αναστολέων της γλυκολυτικής οδού είναι πως δεν είναι σταθερές. Μια ενδεχόμενη σύνδεση των ουσιών αυτών με μέταλλα, υπό τη μορφή σύμπλοκων ενώσεων πιθανόν θα έλυνε το πρόβλημα αυτό. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η δράση δέκα νεοσυντεθιμένων συμπλόκων μετάλλων, έξι συμπλόκων του βαναδίου και τεσσάρων του ψευδαργύρου. Σε πρώτο επίπεδο, μελετήθηκε η αναστολή του κυτταρικού πολλαπλασιασμού των λειομυοσαρκωματικών κυττάρων επίμυος Wistar (LMS), των κυττάρων αδενοκαρκινώματος μαστού ανθρώπου (MCF-7) και αδενοκαρκινώματος τραχήλου μήτρας ανθρώπου (ΗeLa), των κυττάρων ηπατοκυτταρικού καρκίνου ανθρώπου (HepG2) και των φυσιολογικών ινοβλαστών μετά από επώαση με τα σύμπλοκα των 1-10. Ελέγχτηκε εν συνεχεία η ικανότητα τους να αναστέλλουν την ικανότητα των κυττάρων LMS να αναπτύσσουν μεγάλες, αυτοσυντηρούμενες αποικίες, καθώς και ο μηχανισμός με τον οποίο επάγουν τον κυτταρικό θάνατο. Τα σύμπλοκα μελετήθηκαν επιπλέον ως προς την πιθανή αντιβακτηριακή τους δράση, αλλά και ως προς την επίδρασή τους στις οξειδο-αναγωγικές αντιδράσεις των μιτοχονδρίων όλων των κυτταρικών σειρών. Για την διερεύνηση του γλυκολυτικού ρυθμού των νεοπλασματικών κυττάρων, καθώς και της δράσης των συμπλόκων στην γλυκολυτική πορεία, εξετάστηκε η κατανάλωση γλυκόζης, η παραγωγή ATP και γαλακτικού οξέος, καθώς και η έκφραση του ενζύμου της αφυδρογονάσης της 3-φωσφορικής γλυκεραλδεΰδης (GAPDH), παρουσία και απουσία των συμπλόκων.Τέλος, μελετήθηκε η οξεία τοξικότητα του συμπλόκου 7 σε επίμυες Wistar, για τον προσδιορισμό της LD50 τιμής του και της τοξικής του επίδρασης σε επίπεδο οργανισμού. Τα in vitro πειράματα απέδειξαν πως και τα δέκα σύμπλοκα μετάλλων ασκούν δοσοεξαρτώμενη κυτταροτοξική δράση έναντι των κυττάρων LMS, MCF-7, ΗeLa και HepG2. Τα σύμπλοκα παρουσίασαν ηπιότερη δράση στη κυτταρική σειρά των φυσιολογικών ινοβλαστών. Ο μηχανισμός πρόκλησης κυτταρικού θανάτου είναι ο αποπτωτικός, ενώ η επώαση με τα σύμπλοκα προκάλεσε αναστολή της ικανότητας ανάπτυξης μεγάλων αποικιών. Το στέλεχος C. glutamicum παρουσίασε μικρή μείωση στην ανάπτυξή του παρουσία των συμπλόκων ψευδαργύρου 7 και 8. Όσον αφορά το σύμπλοκο 9 και τον υποκαταστάτη του, η παρουσία τους στο καλλιεργητικό μέσο προκάλεσε ισχυρή αναστολή της ανάπτυξης του βακτηρίου Z. Mobilis.Τα κύτταρα ΗepG2 καταναλώνουν την μεγαλύτερη ποσότητα γλυκόζης. Μετά από επώαση των κυττάρων με αυξανόμενες συγκεντρώσεις των συμπλόκων παρατηρήθηκε μείωση της κατανάλωσης γλυκόζης, η οποία έφτασε και σε μηδενικά επίπεδα. Τα κύτταρα LMS παρουσίασαν την μεγαλύτερη ευαισθησία παρουσία των συμπλόκων, ενώ το σύμπλοκο 7 του ψευδαργύρου είχε την πιο ισχυρή δράση. Τα κύτταρα HepG2 παράγουν το περισσότερο ATP σε σχέση με τις υπόλοιπες κυτταρικές σειρές, απουσία των συμπλόκων. Μετά την προσθήκη των συμπλόκων η παραγωγή ATP μειώθηκε με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Τα κύτταρα LMS παράγουν το περισσότερο γαλακτικό οξύ, σε ποσότητες κατά πολύ μεγαλύτερες σε σχέση με τις υπόλοιπες κυτταρικές σειρές. Μετά την προσθήκη των συμπλόκων η παραγωγή γαλακτικού οξέος μειώθηκε με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Τα αποτελέσματα από την μελέτη των πραγματοποιούμενων οξειδοαναγωγικών αντιδράσεων των μιτοχονδρίων έδειξαν πως τα σύμπλοκα προκαλούν βλάβες στην αναπνευστική λειτουργία, μικρότερης κλίμακας όμως από την αναστολή στην παραγωγή γαλακτικού οξέος. Η κυτταρική σειρά HepG2 παρουσιάζει υπερέκφραση του ενζύμου της GAPDH, σε σύγκριση με τα κύτταρα των φυσιολογικών ινοβλαστών. Μικρή μείωση της έκφρασης παρατηρείται στην κυτταρική σειρά HeLa. Υποέκφραση παρατηρείται στην κυτταρική σειρά LMS, ενώ τα κύτταρα MCF-7 εκφράζουν την GAPDH, όπως οι φυσιολογικοί ινοβλάστες. Μετά την προσθήκη των συμπλόκων 1,2 και 7 παρατηρήθηκε έντονη υποέκφραση του ενζύμου. Τέλος, τα in vivo πειράματα έδειξαν ότι το σύμπλοκο 7 που δοκιμάστηκε στους επίμυες Wistar εμφανίζει τοξική δράση μετά από την εφάπαξ χορήγηση του, σε ποσότητα 100 mg/kg βάρους σώματος, ενώ σε μικρότερες δόσεις δεν επιφέρει σημαντικές βλάβες.Με βάση την εκλεκτική ως προς τα νεοπλασματικά κύτταρα κυτταροτοξική δράση του συμπλόκου αυτού, την αναστολή που προκαλεί στην γλυκολυτική πορεία, και την μειωμένη τοξικότητα του στους επίμυες, προτείνεται η περαιτέρω φαρμακοκινητική μελέτη και ο έλεγχος της πιθανής αντικαρκινικής του δράσης.