Almanac of Clinical MedicineAlmanac of Clinical MedicineАльманах клинической медицины2072-05052587-9294Moscow Regional Research and Clinical Institute (MONIKI)146110.18786/2072-0505-2021-49-021ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИAssessment of an antitumor effect of 2-(6,8-dimethyl-5-nitro-4-chloroquinoline-2-yl)-5,6,7-trichloro-1,3-tropolone in A-549 tumor cell subcutaneous xenograftsОценка противоопухолевого эффекта 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополона на подкожных ксенографтах культуры опухолевых клеток А-549https://orcid.org/0000-0002-3036-6199LukbanovaE. A.ЛукбановаЕ. А.
Russian Federation

Ekaterina A. Lukbanova – Research Fellow, Experimental Laboratory Center 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Лукбанова Екатерина Алексеевна – научный сотрудник Испытательного лабораторного центра 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

katya.samarskaja@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0088-2990ZaikinaE. V.ЗаикинаЕ. В.
Russian Federation

Ekaterina V. Zaikina – Junior Research Fellow, Experimental Laboratory Center 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Заикина Екатерина Владиславовна – младший научный сотрудник Испытательного лабораторного центра 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0002-3180-1762SayapinYu. A.СаяпинЮ. А.
Russian Federation

Yurii A. Sayapin – PhD (in Chem.), Head of Laboratory of Physical Organic Chemistry

41 Chekhova prospekt, Rostov-on-Don, 344006

Саяпин Юрий Анатольевич – кандидат химических наук, заведующий лабораторией физической органической химии 

344006, г. Ростов-на-Дону, пр-т Чехова, 41

https://orcid.org/0000-0001-7593-1334GusakovE. A.ГусаковЕ. А.
Russian Federation

Evgeniy A. Gusakov – PhD (in Chem.), Research Fellow 

194/2 Stachki prospekt, Rostov-on-Don, 344090

Гусаков Евгений Александрович – кандидат химических наук, научный сотрудник

344090, г. Ростов-на-Дону, пр-т Стачки, 194/2

https://orcid.org/0000-0002-4558-5896FilippovaS. Yu.ФилипповаС. Ю.
Russian Federation

Svetlana Yu. Filippova – Research Fellow, Cell Technologies Laboratory 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Филиппова Светлана Юрьевна – научный сотрудник лаборатории клеточных технологий 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0002-1410-122XZlatnikE. Yu.ЗлатникЕ. Ю.
Russian Federation

Elena Yu. Zlatnik – MD, PhD, Professor, Chief Research Fellow, Laboratory for Immunophenotyping of Tumors 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Златник Елена Юрьевна – доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории иммунофенотипирования опухолей 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0001-7823-3865VolkovaA. V.ВолковаА. В.
Russian Federation

Anastasia V. Volkova – Junior Research Fellow, Experimental Laboratory Center 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Волкова Анастасия Владимировна – младший научный сотрудник Испытательного лабораторного центра 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0003-3436-1325KurbanovaL. Z.КурбановаЛ. З.
Russian Federation

Luiza Z. Kurbanova – Junior Research Fellow, Experimental Laboratory Center 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Курбанова Луиза Зулкаидовна – младший научный сотрудник Испытательного лабораторного центра 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0003-3753-4463KhodakovaD. V.ХодаковаД. В.
Russian Federation

Darya V. Khodakova – Junior Research Fellow, Experimental Laboratory Center 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Ходакова Дарья Владиславовна – младший научный сотрудник Испытательного лабораторного центра 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0002-7556-9897KaymakchiD. O.КаймакчиД. О.
Russian Federation

Dmitriy O. Kaymakchi – Surgeon, Department of Abdominal Oncology No. 2 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Каймакчи Дмитрий Олегович – врач-хирург отделения абдоминальной онкологии № 2 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0002-6655-7632LazutinJu. N.ЛазутинЮ. Н.
Russian Federation

Jurij N. Lazutin – Oncologist, Department of Thoracic Surgery 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Лазутин Юрий Николаевич – врач-онколог отделения торакальной хирургии 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0002-9468-134XShevchenkoA. N.ШевченкоА. Н.
Russian Federation

Alexey N. Shevchenko – MD, PhD, Professor, Head of Oncourological Department 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Шевченко Алексей Николаевич – доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделением онкоурологии 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

https://orcid.org/0000-0003-2218-9345PandovaO. V.ПандоваО. В.
Russian Federation

Olga V. Pandova – Junior Research Fellow, Department of Neuro-oncology 

63 14-ya liniya, Rostov-on-Don, 344037

Пандова Ольга Витальевна – младший научный сотрудник отделения нейроонкологии 

344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63

National Medical Research Centre for OncologyФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Минздрава РоссииFederal Research Centre The Southern Scientific Centre of the Russian Academy of SciencesФГБУН «Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук»Institute of Physical and Organic ChemistryНаучно-исследовательский институт физической и органической химии ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет»081220214963964042704202127042021Copyright ©; 2021, Lukbanova E.A., Zaikina E.V., Sayapin Y.A., Gusakov E.A., Filippova S.Y., Zlatnik E.Y., Volkova A.V., Kurbanova L.Z., Khodakova D.V., Kaymakchi D.O., Lazutin J.N., Shevchenko A.N., Pandova O.V.Copyright ©; 2021, Лукбанова Е.А., Заикина Е.В., Саяпин Ю.А., Гусаков Е.А., Филиппова С.Ю., Златник Е.Ю., Волкова А.В., Курбанова Л.З., Ходакова Д.В., Каймакчи Д.О., Лазутин Ю.Н., Шевченко А.Н., Пандова О.В.2021Lukbanova E.A., Zaikina E.V., Sayapin Y.A., Gusakov E.A., Filippova S.Y., Zlatnik E.Y., Volkova A.V., Kurbanova L.Z., Khodakova D.V., Kaymakchi D.O., Lazutin J.N., Shevchenko A.N., Pandova O.V.Лукбанова Е.А., Заикина Е.В., Саяпин Ю.А., Гусаков Е.А., Филиппова С.Ю., Златник Е.Ю., Волкова А.В., Курбанова Л.З., Ходакова Д.В., Каймакчи Д.О., Лазутин Ю.Н., Шевченко А.Н., Пандова О.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://almclinmed.ru/jour/article/view/1461

Rationale: Chemotherapy is one of the lung cancer treatment methods. The search for new substances with antitumor effect against malignant lung neoplasms is relevant because of low efficacy and side effects of cytotoxic agents. A promising substance class with various biological activities, including antitumor, includes alkaloids of the tropolone family, such as heptamerous non-benzoid aromatic compounds. 2-(6,8-dimethyl-5-nitro-4-chloroquinoline-2-yl)- 5,6,7-trichloro-1,3-tropolone has been synthesized in Institute of Physical and Organic Chemistry; it is a  new compound belonging to 2-quinoline-2-yl derivatives of 1,3-tropolone.

Aim: To assess the antitumor effect of 2-(6,8-dimethyl-5-nitro-4-chloroquinoline-2-yl)- 5,6,7-trichloro-1,3-tropolone on subcutaneous xenografts of A-549 lung tumor cells in immunodeficient Balb/c Nude mice.

Materials and methods: The study included 50  immunodeficient Balb/c Nude mice divided into 4  experimental groups depending on the dosage of the study substance (0.0055, 0.055, 0.55, and 2.75  mg/g); group 5  was the control group. A-549  cells of lung cancer were used as a xenograft. The antitumor effect of tropolone was evaluated by the inhibition of tumor growth and the index of tumor growth. The experiment lasted for 36 days starting from the first administration of the substances.

Results: The mean tumor volumes on day 36  of the experiment in the control group and four experimental groups were 2729.5; 2150.8; 1746.4; 952.3  and 678.9  mm3 , respectively. The indices of tumor growth in groups  1, 2, 3 and 4 were significantly lower than in group 5 (control) starting from days 24, 21, 21 and 15, respectively, and till the end of the experiment. Maximal differences between groups 4 and 5 were observed at days 33 and 36 (by  3.7, p=0.01 and 4.1, p=0.003  times, respectively).

Discussion: The anti-tumor effect of 2-(6,8-dimethyl-5-nitro-4-chloroquinoline-2-yl)- 5,6,7-trichloro-1,3-tropolone demonstrated in the study could be related to various mechanisms. For example, numerous studies have shown that its related compound hinokitiol exerts a cytotoxic effect associated with cessation of the cell cycle, apoptosis induction, DNA damage, and autophagic death of tumor cells.

Conclusion: The study demonstrated significant differences in xenograft volumes in all experimental groups, compared to the control group. In mice, 2.75  mg/g bodyweight was the most effective dosage of the studied compound leading to a slow decrease in tumor growth rates and a  decrease in the volumes of subcutaneous xenografts.

Актуальность. Химиотерапия – один из методов лечения рака легкого. В связи с невысокой эффективностью цитотоксических препаратов и  их побочными эффектами актуален поиск новых веществ. Перспективную группу соединений, проявляющих различные виды биологической активности, в том числе противоопухолевую, составляют алкалоиды трополонового ряда  – семичленные небензоидные ароматические соединения. 2-(6,8-диметил-5-нитро-4- хлорхинолин-2-ил)-5,6,7-трихлор-1,3-трополон, синтезированный в НИИ физической и органической химии Южного федерального университета, относится к новым соединениям в ряду 2-хинолин-2-ил-производных 1,3-трополона.

Цель  – оценить противоопухолевый эффект 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)- 5,6,7-трихлор-1,3-трополона в  отношении подкожных ксенографтов культуры рака легкого А-549 на иммунодефицитных мышах Balb/c Nude.

Материал и  методы. Исследование проводили на 50  иммунодефицитных мышах линии Balb/c Nude, разделенных на 4  опытные группы в  зависимости от дозы исследуемого вещества  – 0,0055, 0,055, 0,55 и  2,75  мг/г и  на 5-ю  – контрольную. В  качестве ксенотрансплантата использовали клеточную линию рака легкого А-549. Противоопухолевый эффект трополона оценивали с учетом показателя торможения роста опухоли и  индекса роста опухоли. Длительность эксперимента составляла 36 дней начиная с первого введения веществ.

Результаты. Показатель среднего объема опухоли на 36-е  сутки эксперимента в  группе контроля и  опытных группах  1, 2, 3 и  4 составил 2729,5; 2150,8; 1746,4; 952,3 и  678,9  мм3 соответственно. Значения индекса роста опухоли в  группах  1, 2, 3 и  4 были статистически значимо ниже в сравнении с 5-й группой (контроль) начиная с  24, 21, 21 и  15  суток соответственно и до конца эксперимента. Наибольшие различия между группами 4 и 5 наблюдались на 33- и  36-е  сутки исследования  – в  3,7  (р=0,01) и 4,1 (p=0,003) раза соответственно.

Обсуждение. Выявленный в  данном исследовании противоопухолевый эффект 2-(6,8-диметил-5-нитро-4-хлорхинолин-2-ил)-5,6,7- трихлор-1,3-трополона может быть связан с  различными механизмами. Например, его близкородственное соединение хиноктиол, по результатам многочисленных исследований, проявляет цитотоксическое действие, связанное с остановкой клеточного цикла, индукцией апоптоза, повреждением ДНК, аутофагической гибелью опухолевых клеток.

Заключение. Получены статистически значимые различия показателей объемов ксенографтов во всех опытных группах по сравнению с  группой контроля. Наиболее эффективной дозой исследуемого соединения, приводящей к  медленному снижению темпов роста опухолей и уменьшению объемов подкожных ксенографтов, была 2,75 мг/г массы мыши.

tropolonesanti-tumor effectBalb/c Nude micexenograftinhibition of tumor growthтрополоныпротивоопухолевый эффектмыши линии Balb/c Nudeксенографтторможение роста опухоли1. World Health Organization. International Agency for Research on Cancer. GLOBOCAN 2020: Lung [Internet]. 2020 Dec. Available from: https://gco.iarc.fr/today/data/factsheets/cancers/15-Lung-fact-sheet.pdf.2. Leonetti A, Wever B, Mazzaschi G, Assaraf YG, Rolfo C, Quaini F, Tiseo M, Giovannetti E. Molecular basis and rationale for combining immune checkpoint inhibitors with chemotherapy in non-small cell lung cancer. Drug Resist Updat. 2019;46:100644. doi: 10.1016/j.drup.2019.100644.3. Xiao W, Hong M. Concurrent vs sequential chemoradiotherapy for patients with advanced non-small-cell lung cancer: A meta-analysis of randomized controlled trials. Medicine (Baltimore). 2021;100(11):e21455. doi: 10.1097/MD.0000000000021455.4. Каприн АД, Старинский ВВ, Шахзадова АО, ред. Состояние онкологической помощи населению России в 2019 году. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена−филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России; 2020. 239 с. [Интернет]. Доступно на: https://glavonco.ru/cancer_register/%D0%9F%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D1%89%D1%8C%202019.pdf.5. Цыганов ММ, Родионов ЕО, Миллер СВ, Литвяков НВ. Обоснование использования экспрессионных маркеров для персонализации химиотерапии рака легкого. Антибиотики и химиотерапия. 2015;60(9–10):38–45.6. Wu LG, Zhou DN, Wang T, Ma JZ, Sui H, Deng WL. The efficacy and safety of PD-1/PD-L1 inhibitors versus chemotherapy in patients with previously treated advanced nonsmall-cell lung cancer: A meta-analysis. Medicine (Baltimore). 2021;100(12):e25145. doi: 10.1097/MD.0000000000025145.7. Бурнашева ЕВ, Шатохин ЮВ, Снежко ИВ, Мацуга АА. Поражение почек при противоопухолевой терапии. Нефрология. 2018;22(5):17–24. doi: 10.24884/1561-6274-2018-22-5-17-24.8. Coburn JM, Kaplan DL. Engineering biomaterial-drug conjugates for local and sustained chemotherapeutic delivery. Bioconjug Chem. 2015;26(7):1212–1223. doi: 10.1021/acs.bioconjchem.5b00046.9. Nakamura H, Fang J, Maeda H. Development of next-generation macromolecular drugs based on the EPR effect: challenges and pitfalls. Expert Opin Drug Deliv. 2015;12(1):53–64. doi: 10.1517/17425247.2014.955011.10. Максимов АЮ, Лукбанова ЕА, Саяпин ЮА, Гусаков ЕА, Гончарова АС, Лысенко ИБ, Протасова ТП. Противоопухолевая активность алкалоидов трополонового ряда in vitro и in vivo. Современные проблемы науки и образования. 2020;(2) [Интернет]. Доступно на: http://science-education.ru/ru/article/view?id=29722.11. Wen T, Song L, Hua S. Perspectives and controversies regarding the use of natural products for the treatment of lung cancer. Cancer Med. 2021;10(7):2396–2422. doi: 10.1002/cam4.3660.12. Банг ЗН, Саяпин ЮА, Лам Х, Дык НД, Комиссаров ВН. Синтез и цитотоксическая активность производных [бензо[b][1,4]оксазепино[7,6,5-de]хинолин-2-ил]-1,3-трополонов. Химия гетероциклических соединений. 2015;51(3):291–294.13. Jansen van Vuuren L, Visser HG, SchutteSmith M. Crystal structure of 2-(methyl-amino)-tropone. Acta Crystallogr E Crystallogr Commun. 2019;75(Pt 8):1128–1132. doi: 10.1107/S2056989019009502.14. Seo JS, Choi YH, Moon JW, Kim HS, Park SH. Hinokitiol induces DNA demethylation via DNMT1 and UHRF1 inhibition in colon cancer cells. BMC Cell Biol. 2017;18(1):14. doi: 10.1186/s12860-017-0130-3.15. Skidmore IF, Whitehouse MW. Biochemical properties of anti-inflammatory drugs. IV. Uncoupling of oxidative phosphorylation by resorcinols, tropolones and diones. Biochem Pharmacol. 1965;14:547–555. doi: 10.1016/0006-2952(65)90227-3.16. Kurek J, Kwaśniewska-Sip P, Myszkowski K, Cofta G, Barczyński P, Murias M, Kurczab R, Śliwa P, Przybylski P. Antifungal, anticancer, and docking studies of colchiceine complexes with monovalent metal cation salts. Chem Biol Drug Des. 2019;94(5):1930–1943. doi: 10.1111/cbdd.13583.17. Минкин ВИ, Кит ОИ, Гончарова АС, Лукбанова ЕА, Саяпин ЮА, Гусаков ЕА, Туркин ИН, Ситковская АО, Филлипова СЮ, Лейман ИА, Лазутин ЮН, Чубарян АВ, Пащенко ДГ, Тищенко ИС, авторы; ФГАОУ ВО Южный федеральный университет, ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России, патентообладатели. Средство, обладающее цитотоксической активностью в отношении культуры клеток немелкоклеточного рака легких А 549. Пат. RU2741311C1 Рос. Федерация. Опубл. 25.01.2021.18. Li LH, Wu P, Lee JY, Li PR, Hsieh WY, Ho CC, Ho CL, Chen WJ, Wang CC, Yen MY, Yang SM, Chen HW. Hinokitiol induces DNA damage and autophagy followed by cell cycle arrest and senescence in gefitinib-resistant lung adenocarcinoma cells. PLoS One. 2014;9(8):e104203. doi: 10.1371/journal.pone.0104203.19. Трещалина ЕМ, Жукова ОС, Герасимова ГК, Андронова НВ, Гарин АМ. Методические указания по изучению противоопухолевой активности фармакологических веществ. В: Хабриев РУ, ред. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. 2-е изд. М.: Медицина; 2005. c. 637–651.20. Zhang G, He J, Ye X, Zhu J, Hu X, Shen M, Ma Y, Mao Z, Song H, Chen F. β-Thujaplicin induces autophagic cell death, apoptosis, and cell cycle arrest through ROS-mediated Akt and p38/ERK MAPK signaling in human hepatocellular carcinoma. Cell Death Dis. 2019;10(4):255. doi: 10.1038/s41419-019-1492-6.21. Заборовский AВ, Кокорев AВ, Бродовская ЕП, Фирстов СA, Минаева ОВ, Куликов ОА, Червякова НН, Медвежонков ВЮ. Направленная доставка доксорубицина с помощью экзогенных биосовместимых нановекторов при экспериментальных неоплазиях. Вестник Мордовского университета. 2017;27(1):93–107. doi: 10.15507/0236-2910.027.201701.093-107.22. Tu DG, Yu Y, Lee CH, Kuo YL, Lu YC, Tu CW, Chang WW. Hinokitiol inhibits vasculogenic mimicry activity of breast cancer stem/progenitor cells through proteasome-mediated degradation of epidermal growth factor receptor. Oncol Lett. 2016;11(4):2934–2940. doi: 10.3892/ol.2016.4300.23. Chen SM, Wang BY, Lee CH, Lee HT, Li JJ, Hong GC, Hung YC, Chien PJ, Chang CY, Hsu LS, Chang WW. Hinokitiol up-regulates miR-494-3p to suppress BMI1 expression and inhibits self-renewal of breast cancer stem/progenitor cells. Oncotarget. 2017;8(44):76057–76068. doi: 10.18632/oncotarget.18648.24. Yamato M, Ando J, Sakaki K, Hashigaki K, Wataya Y, Tsukagoshi S, Tashiro T, Tsuruo T. Synthesis and antitumor activity of tropolone derivatives. 7. Bistropolones containing connecting methylene chains. J Med Chem. 1992;35(2): 267–273. doi: 10.1021/jm00080a010.