БИОФИЗИКА, 2021, том 66, № 2, с. 259-270

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОФИЗИКА

УДК 577.3

ДОНОРЫ ОКСИДА АЗОТА КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ

ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЕ АГЕНТЫ

*Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4

**Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова РАН,

119334, Москва, ул. Косыгина, 4

***Институт регенеративной медицины Первого Московского государственного медицинского университета

имени И.М. Сеченова МЗ РФ, 119991, Москва, ул. Трубецкая, 8/2

*Е-mail: larros@list.ru

Поступила в редакцию 09.12.2020 г.

После доработки 09.12.2020 г.

Принята к публикации 15.12.2020 г.

Рассмотрена роль оксида азота как одного из универсальных регуляторов метаболических процес-

сов в живых организмах. Представлены результаты экспериментальных исследований в области

NO-онкологии. Описаны противоопухолевые и цитотоксические эффекты различных доноров ок-

сида азота, обсуждаются механизмы их действия.

Ключевые слова: оксид азота, доноры оксида азота, экспериментальные модели опухолей животных,

культуры клеток опухолей человека.

DOI: 10.31857/S000630292102006X

здание новой области биологии - биологии окси-

Начавшиеся в 70-80-е годы прошлого столетия

да азота, - превысило 100000 [2].

исследования биологической активности одной

из простейших химических молекул - моноокси-

Естественно, что открытие важной роли NO в

да азота, или, как сейчас говорят, оксида азота

биологических процессах привлекло внимание

(NO), привели уже к концу 90-х годов к открытию

медиков, поскольку, как это было очевидно, изу-

уникальной роли этого агента практически для

чение механизмов биологического действия NO

всех представителей живого мира - от бактерий

могло привести к более глубокому пониманию

до человека. Оказалось, что NO непрерывно фер-

сути различных заболеваний и к созданию новых

ментативным путем продуцируется во всех живых

лекарств, которые могли бы купировать эти забо-

организмах, выполняя в них функции одного из

левания. В нашем обзоре мы попытались изло-

универсальных регуляторов метаболических про-

жить последние достижения биологов и медиков,

цессов, оказывая на эти организмы как положи-

работающих в области NO-онкологии, используя

тельное, так и негативное действие, т.е. соответ-

главным образом материалы публикаций этих ис-

ственно усиливающее или ослабляющее их жиз-

следователей. В частности, именно в такой пуб-

недеятельность, в последнем случае - вплоть до

ликации сообщается о вышеприведенном коли-

гибели живых организмов [1]. К настоящему вре-

честве опубликованных к настоящему времени

мени количество публикаций, обеспечивших со-

количеству статей по биологии NO [2].

Перед тем как перейти к описанию различных

Сокращения: NOS - NO-синтеза, АФК - активные формы доноров оксида азота как потенциальных проти-

кислорода, РМЖ

- рак молочной железы человека,

воопухолевых агентов, остановимся на сведениях

РПЖ - рак предстательной железы человека, HIF-1α - ги-

поксия-индуцибильный фактор 1α, ДНКЖ - динитро-

о химии и биохимии оксида азота, причем изло-

зильные комплексы железа, ДНКЖ-Г - комплекс ДНКЖ

женных в публикациях специалистов-онкологов.

с глютатионом, DETA/NONOate

- диэтилентриамин

Согласно этим сведениям [3-7], NО представ-

NONOate, DEA/NONOate

- диаэтиламинNONOate,

PAPA/NONOate

- пропиламинпропиламин/NONOate,

ляет собой двухатомный радикал, легко проника-

ющий через биологические мембраны вследствие

JS-K - (O -(2,4-dinitrophenyl)-1-[(4-ethoxycarbonyl) piperaz-

in-1-yl]diazen-1-ium-1,2-diolate), GST

- глютатион-S- своей липофильности. В организме в условиях

трансфераза, RRx-001 - bromoacetyl-3,3-dinitroazetidine,

нормоксии NO образуется в реакции окисления

Saq-NO - Saquinavir-NO, GIT-27NO - модифицирован-

ный NO противовоспалительный препарат VGX-1027

кислородом аминогруппы гуанидинового остатка

((S,R)-3-фенил-4,5-дигидро-5-изаксолуксусная кислота).

в L-аргинине при каталитической активности

259

260

КОРМАН и др.

NO-синтаз (NOS), приводящего к превращению

NO⁺, диоксид азота (NO_2-), триоксид азота

L-аргинина в другую аминокислоту - цитруллин.

(N₂O₃), некоторые из которых реагируют с

В условиях гипоксии при сниженной активности

сульфгидрильными (тиоловыми) группами

NOS образование NO происходит в результате

белков с образованием S-нитрозотиолов (реак-

каталитического восстановления неорганиче-

ция S-нитрозирования), что ведет к модуляции

ских нитратов и нитритов, получаемых с расти-

активности и стабильности белков. S-нитрозиро-

тельной пищей (в частности, при участии дезок-

вание остатков цистеина в белках, участвующих в

сигемоглобина как гипоксия-специфической

функционировании сигнальных путей, приводит

нитритредуктазы).

к обратимой модификации многих клеточных

Уровень NO, необходимый для регулирования

сигнальных путей. Результатом, в частности, мо-

нормальных физиологических процессов путем

жет быть индукция цитотоксического S-нитрози-

участия в функционировании сигнальных путей,

рования и окислительных реакций, ведущих к

обеспечивается конститутивной экспрессией

апоптозу [3-7].

NOS в течение нескольких секунд или минут в

S-нитрозирование сигнальных белков может

наномолярных концентрациях в нейрональных

вести и как к прогресии, так и к ингибированию

клетках (nNOS, NOS1) и в эндотелиальных клет-

клеточной пролиферации. Например, S-нитро-

ках (eNOS, NOS3). Более высокий уровень NO

зирование ядерного транскрипционного фактора

обеспечивается экспрессией индуцибельной

NF-κB, матриксной металлопротеазы 9, Fas-ре-

NOS (iNOS, NOS2) в течение более длительного

цептора промотирует клеточную гибель, тогда

времени в микромолярных концентрациях.

как S-нитрозирование каспазы-3, каспазы 9 и c-

Сам по себе оксид азота является короткожи-

JUN-терминальной киназы подавляет их актив-

вущим радикалом, t_1/2в водных растворах на воз-

ность и ингибирует апоптоз [7]. NO является так-

же одним из ключевых модуляторов функций им-

духе составляет 0.1-5.0 с. Формой стабильного

мунной системы, в частности пролиферации и

существования NO в крови являются S-нитрозо-

гибели Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и тучных

тиолы (S-нитрозоглютатион, S-нитрозоальбу-

клеток [6].

мин), динитрозильные комплексы с железом,

комплексы NO c гемоглобином. Эти соединения

Эффект NO как регуляторной молекулы реа-

являются важными компонентами системы депо-

лизуется при физиологических, наномолярных

нирования и транспортировки NО в организме.

концентрациях, тогда как цитотоксическое дей-

Наличие в электронной структуре NO неспарен-

ствие NO, генерируемого макрофагами и нейтро-

ного электрона обуславливает наличие у него хи-

филами, в отношении патогенов и опухолевых

мических и биохимических свойств, характерных

клеток проявляется при более высоком микромо-

для свободных радикалов, в первую очередь вы-

лярном уровне NO [8]. Таким образом в зависи-

сокую реакционную способность. Это свойство

мости от относительного уровня NO этот агент

NO, наряду со способностью легко проникать

может либо стимулировать опухолевый рост или

сквозь биологические мембраны и коротким вре-

вызвать гибель клеток, в связи с чем NO часто ха-

менем жизни (порядка нескольких секунд) после

рактеризуют как «обоюдоострый меч» [9]. Низ-

его образования, обуславливает важную роль NO

кий конститутивный уровень NO в опухоли, вы-

в качестве сигнальной молекулы для кратковре-

званный ее гипоксией, повышает выживаемость

менного аутокринного (внутри клетки) и пара-

клеток и опухолевую прогрессию, обеспечивая

кринного (между клетками) обмена сигналами.

растущую в связи с развитием опухоли потреб-

ность в кислороде, что реализуется в результате

Функции NO в клетке могут быть как cGMP-

вазодилатирующего эффекта этих концентраций

зависимыми (вазодилатация, нейротрансмиссия,

NO. Уровни NO ниже или выше оптимальных

ингибирование агрегации тромбоцитов, расслаб-

для роста опухоли значений могут активировать

ление гладкомышечной мускулатуры и т.п.), так и

трансдукцию сигналов, ведущих к ингибирова-

cGMP-независимыми и могут осуществляться в

нию опухолевого роста и гибели клеток. Высокие

результате реакций NO с молекулярным кисло-

концентрации NO модулируют также противо-

родом, супероксидным радикалом, тиолами и пе-

опухолевую иммунную защиту [3-7].

реходными металлами с образованием его мета-

Нормальным уровнем NO принято считать

болитов, выступающих в роли активных форм

концентрации ниже 50 нмоль/л, выделять уме-

азота.

ренно повышенную концентрацию

(100-

Взаимодействие NO c активными формами

350 мкмоль/л) и высокую концентрацию (500-

кислорода (АФК), например с супероксидным

1000 мкмоль/л). Эффект при умеренно повышен-

анионом, ведет к нитрозативному стрессу в ре-

ных концентрациях NO включает в себя усиление

зультате образования ряда высокореакционно-

клеточной пролиферации, нестабильность гено-

способных активных форм азота, таких как пе-

ма, снижение апоптоза и репарацию ДНК. Ре-

роксинитрит (ONOO^-), катион нитрозония

зультатом действия NO в высоких концентрациях

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

ДОНОРЫ ОКСИДА АЗОТА

261

является снижение пролиферации, усиление апо-

мических клеток под действием активированных

птоза, повреждение ДНК и модулирование

макрофагов [2].

сигнальных путей, стимулированное поврежде-

Прямая доставка в клетку экзогенного NO не-

нием ДНК [7]. Про- или антиканцерогенное дей-

возможна из-за очень короткого времени жизни

ствие NO определяется и многими другими фак-

этой молекулы. Более реальным является повы-

торами - источником генерации NO, скоростью

шение в организме уровня NO путем усиления

его образования и метаболизма, типом опухоле-

экспрессии NOS или введения экзогенного NO c

вых клеток и пр. [10, 11].

помощью доноров NO.

Дозозависимая бивалентность действия NO

К донорам NO относят вещества, способные в

может быть использована в терапевтических це-

условиях in vivo образовывать NO in situ в резуль-

лях. При этом возможно либо применение инги-

тате высвобождения NO, входящего в их состав,

биторов NOS для снижения уровня эндогенного

или вследствие химических или биохимических

NO ниже оптимального, что должно вести к по-

превращений донора. Существенным для экзо-

давлению опухолевого роста, либо использова-

генных доноров оксида азота, высвобождающих

ние доноров NO для повышения содержания ок-

NO в физиологических условиях, считается их

сида азота до уровня, приводящего к гибели опу-

способность обеспечивать длительное время по-

холевых клеток [7, 12-14].

лу-высвобождения радикала, колеблющееся в

пределах от нескольких минут до суток. Доноры

Следует отметить, что в ряде исследований об-

оксида азота, обеспечивающие повышение его

наружено усиление синтеза NO в опухоли. Об

уровня за счет биоактивации этих веществ in vivo,

этом свидетельствуют, в частности, данные, ука-

должны обладать длительном временем жизни в

зывающие на гиперэкспрессию индуцибильной

физиологических условиях для поддержания вы-

изоформы NOS в разных опухолях человека,

сокой концентрации NO в ткани (клетке) - ми-

включая рак молочной и предстательной железы,

шени [2, 12, 13].

колоректальный рак, что ведет к гиперпродуции

Биологические эффекты NO, высвобождаемо-

NO в опухоли до концентраций, превосходящих

го из донора NO, реализуются в результате ряда

физиологический уровень. Считается, что это яв-

реакций: реакция с супероксидным анионом

ляется одним из факторов, способствующих воз-

никновению и развитию опухоли и ее метастати-

(О_–), ведущая к образованию пероксинтрита

ческий диссеминации [2, 15, 16].

(ONOO^-), являющегося сильным оксидантом,

индуцирующим в клетках пероксидацию липи-

Обоснованием для применения доноров NO в

дов; окисление цистеина и S-нитрозирование

такой ситуации может служить развиваемая в по-

белков, что ведет к апоптотической и некротиче-

следние годы новая стратегия лекарственного ле-

ской гибели клеток; реакция NO с О₂ (автоокис-

чения злокачественных опухолей, основанная на

индукции в опухолевых клетках оксидативного

ление) или распад протонированной формы

стресса путем повышения в ней уровня АФК. Ос-

ONOO^-, ведущие к образованию диоксида азота

новой этой стратегии является представление,

(NO₂), что может вести к нитрованию тирозино-

согласно которому для опухолевой клетки требу-

вых остатков в белках, в том числе белков сиг-

ется более высокая концентрация АФК по срав-

нальных путей с изменением их функции. В ре-

нению с нормальной клеткой. Как следствие, при

зультате реакции NO₂ с NO образуется триоксид

повышении содержания АФК критический уро-

азота (N₂O₃), который может вызывать S-нитро-

вень АФК, при котором происходит повреждение

зирование тиолсодержащих белков, что рассмат-

клетки и ее гибель, в опухолевых клетках будет

ривается как посттрансляционная модификация,

достигнут раньше, чем в нормальных [17]. Можно

конкурирующая с такими важными процессами,

полагать, что аналогичный эффект будет оказы-

как фосфорилирование и убиквинация белков

вать нитрозативный стресс, вызываемый актив-

[4, 12].

ными форм азота.

Противоопухолевый эффект повышенного

Первым указанием на цитотоксическое дей-

уровня NO в зависимости от достигаемой концен-

ствие NO в отношении опухолевых клеток счита-

трации и типа опухоли может реализовываться в

ют результаты экспериментов, в которых было

результате взаимодействия с разными молекуляр-

показано, что культивирование клеток лейкемии

ными мишенями и по разным механизмам. Конеч-

L-1210 c активированными перитонеальными

ным результатом является индукция или усиление

макрофагами, продуцирующими NO, ингибиро-

апоптоза по разным путям - р53-зависимому, ми-

вало пролиферацию лейкемических клеток. Ин-

тохондриальному, Fas-зависимому. Механизмы

гибирование активности NOS c помощью инги-

индукции апоптоза под действием NO включают

битора NOS L-NAME (L-N^G-Nitro arginine meth-

повреждение ДНК, включая образование двойных

yl ester) и применение миоглобина (перехватчика

разрывов ДНК, повреждение митохондрий (изме-

NO) эффективно предупреждают гибель лейке-

нение проницаемости митохондриальной мембра-

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

262

КОРМАН и др.

ны и выход в цитозоль цитохрома с и AIF), подав-

влияния пяти различных концентраций NO на

ление экспрессии антиапоптотических белков се-

культуру клеток MCF-7. При низких концентра-

мейства Bcl-2 и их протеосомальную деградацию,

циях NO (1-300 нМ) отмечен рост клеток и ан-

усиление продукции проапоптотических белков

тиапоптотический эффект, при этом регистриро-

Bax и Bad, активацию каспазного сигналинга, ин-

валась активация сGMP, фосфорилирование Akt,

гибирование ангиогенеза, ингибирование гипо-

стабилизация HIF-1α. В высоких дозах NO

ксии. Все эти эффекты реализуются в результате

(>400 нМ) индуцировался цитотоксический эф-

взаимодействия NO c разными молекулярными

фект и апоптоз на фоне фосфорилирования р53 и

мишенями, в том числе с гипоксия-индуцибиль-

развития нитрозативного стресса [12]. Получен

ным фактором 1α (HIF-1α), NF-κB, р53, белками

ряд экспериментальных данных, указывающих

некоторых сигнальных путей (Ras, ERKs, Akt, цик-

на возможную реализацию противоопухолевого

лин D1/ретинобластома, mTOR, JNK) и пр. [9, 12,

действия NO в результате модулирования проти-

13, 16, 18-22].

воопухолевого иммунитета [22].

Показано, что эти эффекты могут также сен-

Одним из механизмов защиты опухолевых

сибилизировать опухоль к химио-радио-иммуно-

клеток от действия эффекторных клеток иммун-

терапии и способствуют преодолению резистент-

ной системы является сбрасывание с поверхност-

ности к химиотерапии. Показано, что резистент-

ных мембран опухолевых клеток специальных

ность к ряду цитостатиков, в частности к

молекул главного комплекса гистосовместимо-

доксорубицину, обусловленная гиперэкспресси-

сти (MIC A и MIC B), которые ответственны за

ей белков, определяющих феномен множествен-

связывание с рецептором NK G2D на мембранах

ной лекарственной устойчивости (Pgp, MRPs),

NK-клеток и цитотоксических Т-лимфоцитов.

ассоциирована с низкой продукцией NO в рези-

Считается, что рефрактерность к иммунному

стентных опухолях. Повышение уровня NO при-

надзору гипоксических опухолевых клеток опо-

водит к исчезновению или существенному ослаб-

средована этим механизмом, так как гипоксия

лению резистентности [12, 23, 24].

усиливает сбрасывание MIC. Это происходит в

результате накопления в гипоксических клетках

Подтверждением возможности с помощью NO

HIF-1α и вызванной этим гиперэкпрессии метал-

усиливать цитотоксичность можно рассматри-

лопротеазы ADAM10, что ведет к потере клетка-

вать результаты экспериментов, в которых пока-

ми молекул MIC A и MIC B. На культуре клеток

зано, что болюсное насыщение культуры клеток

рака предстательной железы человека (РПЖ)

рака молочной железы человека (РМЖ) линии

DU-145 и РМЖ MDA-MB231, культивируемых в

MCF-7 газообразным NO за 30 мин до внесения в

условиях гипоксии, показано, что применение

среду доксорубицина значительно усилило его

доноров NO (нитроглицерин и DETA-NO),

цитотоксическое действие - доля выживших кле-

уменьшает накопление в опухолевых клетках

ток уменьшилась с 40% при действии одного док-

HIF-1α, подавляет гиперэкспрессию ADAMO10,

сорубицина до 5% при комбинированном воздей-

предотвращает снижение экспрессии MIC на

ствии. Следует отметить, что культивирование

мембранах опухолевых клеток и усиливает их ли-

клеток MCF-7 в среде, насыщенной NO, без до-

зис в результате действия лимфоцитов перифери-

бавления доксорубицина, практически не влияло

ческой крови человека, активированных интер-

на выживаемость клеток [25].

лейкином-2. На мышах nudе линии NIS SWISS (с

В то же время отмечается, что в определенных

сохраненной активностью NK/LAK-клеток) с

ситуациях NO способен индуцировать резистент-

растущими подкожно ксенографтами DU-145 по-

ность опухолевых клеток к некоторым цитостати-

казано, что трансдермальное введение нитрогли-

кам. Предполагаются разные механизмы этого

церина тормозит рост опухоли, однако в опытах

эффекта, в частности стабилизация антиапопото-

на мышах с подавленной активностью NK/LAK-

тических белков семейства Вcl-2 и гипоксическо-

клеток этот эффект не наблюдали [26, 27].

го фактора HIF-1α в результате нитрозилирова-

Еще одним важным с точки зрения усиления

ния реактивных сульфгидрильных групп в этих

противоопухолевого иммунитета эффектом ин-

белках, что индуцирует, частности, резистент-

гибирования HIF-1α является подавление в клет-

ность опухолевых клеток к цисплатине [15]. К

ках опухоли и клетках микроокружения гипер-

числу белков, модулируемых NO, относится то-

экспрессии лиганда программируемой гибели

поизомераза II, у которой под действием NO ин-

(PD-L1) Т-лимфоцитов, которая индуцируется

гибируется каталитическая и релаксирующая ак-

гиперэкспрессией HIF-1α. Это ведет к усилению

тивность, что ведет (как показано на клетках

цитотоксического действия Т-лимфоцитов в от-

MCF-7 и клетках рака толстой кишки НТ29) к

ношении опухолевых клеток. Следует отметить,

развитию резистентности к ингибитору топоизо-

что ингибирование PD-L1 является одним из ме-

меразы II этопозиду [16].

ханизмов действия ряда современных противо-

О связи концентрации NO с цитотоксично-

опухолевых иммуно-терапевтических препара-

стью свидетельствуют результаты исследования

тов. Показано, что инкубация с нитроглицери-

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

ДОНОРЫ ОКСИДА АЗОТА

263

ном клеток разных опухолей (DU-145, MDA-MB-

няемых по другим показаниям, и для которых

231, меланомы B16-OVA) блокировала индуциро-

имелись основания предполагать наличие проти-

ванную гипоксией гиперэкспрессию PD-L1. На

воопухолевой активности [33]. Первоначально

клетках меланомы показано, что это привело к

считалось, что вазодилатирующие свойства нит-

опосредованному цитотоксическими лимфоци-

роглицерина помогут усилить эффективность

тами лизису опухолевых клеток [28].

конвенциальных противоопухолевых препаратов

Считается, что в реализации противоопухоле-

за счет увеличения поступления препаратов в

вого эффекта NO могут участвовать также макро-

опухоль.

фаги, что определяется способностью этих кле-

Усиление активности цитостатиков при соче-

ток включать в себя NO-содержащие соедине-

тании с нитроглицерином может быть реализова-

ния, в частности динитрозильные комплексы

но и по другим механизмам. Одной из причин

железа (ДНКЖ), с последующей направленной

резистентности опухоли к некоторым противо-

транспортировкой этих комплексов к злокаче-

опухолевым препаратам является гипоксия, ассо-

ственным опухолям непосредственно в опухоле-

циированая с гиперэкспрессией в опухолях гипо-

вые клетки или в окружение опухоли [29-31].

ксического фактора HIF-1α в результате ингиби-

В качестве доноров NO cинтезирован и изучен

рования продукции эндогенного NO. В 2001 г.

на наличие цитотоксической и противоопухоле-

авторы работы [34] на культуре клеток РМЖ ли-

вой активности ряд органических (нитраты/нит-

нии MDA-MB-231 и меланомы мышей линии

риты, S-нитрозотиолы, диазениумдиолаты) и не-

B16F-10 показали, что ингибирование продукции

органических соединений (металл-нитрозильные

эндогенного NO в условиях гипоксии приводит к

соединения, в основном ДНКЖ с различными

быстрому развитию резистентности опухолевых

лигандами). Как правило, цитотоксический эф-

клеток к доксорубицину и 5-фторурацилу. Этот

фект регистрировался при применении препара-

эффект частично снимался введением небольших

тов в микромолярных концентрациях; по выра-

(1 мкМ и 0.1 мкМ) доз нитроглицерина. В экспе-

женности эффект различался для разных соеди-

риментах in vitro на разных опухолевых моделях

нений на порядки (IC₅₀ колебался от 0.2 до

(РМЖ линии MDA-MB-231, РПЖ человека ли-

ний РС-3, DU-145 и мышей линия TRAMP-C2,

38.6 мкМ) [28].

меланома В-16 мышей) показано, что примене-

Следует подчеркнуть, что противоопухолевый

ние нитроглицерина способно уменьшать или

эффект разных доноров реализуется в результате

полностью ликвидировать обусловленную гипо-

высвобождения NO, следовательно, все они име-

ксией резистентность опухолевых клеток к дей-

ют в принципе одинаковые молекулярные мише-

ствию разных препаратов, (доксорубицин, 5-фто-

ни и механизмы действия. Особенности эффекта

рурацил, пеметрексат, паклитаксел) [14, 18, 35].

разных доноров NO определяются их химиче-

Усиление противоопухолевой активности ци-

ским строением, физико-химическими свойства-

тостатиков при комбинации с нитроглицерином

ми, фармакокинетикой и метаболизмом, а также

показано также в экспериментах in vivo. На ксено-

зависят от типа опухоли [32].

графтах РПЖ РС-3 показано, что внутрибрю-

Терапевтическая эффективность потенциаль-

шинное введение доксорубицина и трансдер-

ных доноров NO может быть ограничена возмож-

мальное введение нитроглицерина на 55% силь-

ными системными эффектами, обусловленными

нее тормозит рост опухоли по сравнению с

такими биологическими эффектами NO, как ва-

применением одного доксорубицина [33]. Соче-

зодилатация, гипотензия, накопление токсиче-

тание пеметрексата с нитроглицерином тормози-

ских метаболитов - цианиды [13].

ло рост карциномы Льюис достоверно сильнее,

Следует отметить, что несмотря на многолет-

чем применение одного пеметрексата [14, 36]. В

ние экспериментальные исследования противо-

ряде экспериментов показано, что нитроглице-

опухолевых свойств разных доноров NO клини-

рин обладает самостоятельной противоопухоле-

чески значимых препаратов на их базе пока не со-

вой активностью. Торможение роста опухоли

здано. Одним из серьезных препятствий на этом

зарегистрировано при трансдермальном приме-

пути считается способность NO не только инги-

нении нитроглицерина мышам с трансплантиро-

бировать рост опухоли, но и стимулировать про-

ванным РМЖ 4Т1, с ксенографтами РПЖ РС-3 и

лиферацию опухолевых клеток [32].

DU 145. Противоопухолевый эффект нитрогли-

Среди нитратов - доноров NO - противоопу-

церина связывают со способностью снижать уро-

холевые свойства изучены в основном у нитро-

вень HIF-1α в гипоксических опухолевых тканях,

глицерина (тринитратглицерина). Интерес к нит-

что ведет к подавлению ангиогенеза и оказывает

роглицерину как возможному противоопухоле-

проапоптотическое действие. С помощью газо-

вому средству, стимулировался программой

вой хроматографии в плазме крови этих мышей

перепрофилирования лекарств для онкологии,

обнаружено присутствие нитроглицерина и его

задачей которой было изучение противоопухоле-

метаболитов, что расценено как показатель эф-

вых свойств у лекарственных препаратов, приме-

фективного всасывания нитроглицерина в кровь

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

264

КОРМАН и др.

при трансдермальном введении [14, 18, 27, 28,

больных гепатоцеллюлярным раком печени. [33].

33, 35].

В небольшом исследовании фазы I не зарегистри-

При внутривенной трансплантации мышам

ровано улучшения результатов при добавлении

нитроглицерина к неоадъювантой химиолучевой

клеток меланомы B16F10, предварительно инку-

терапии рака прямой кишки [33].

бированных в течение 12 ч в среде с пониженным

содержанием О₂и добавлением нитроглицерина,

К числу органических нитратов - доноров

обнаружено уменьшение числа легочных мета-

NO, у которых обнаружена существенная проти-

стазов (спустя две недели после трансплантации

воопухолевая активность, относится глицидил-

опухоли) почти в семь раз по сравнению с кон-

нитрат, который генерирует NO в результате се-

тролем. Эти результаты расцениваются как указа-

лективной биоактивации в опухолевых клетках,

ние на способность нитроглицерина подавлять

что было показано на клетках меланомы М21 и

метастатический потенциал гипоксических опу-

плоскоклеточного рака мышей SCC VII. Цито-

холевых клеток [37].

токсичность самого глицидилнитрата в опытах

in vitro и его противоопухолевый эффект in vivo на

Введение нитроглицерина в программу пере-

этих опухолях были незначительны, однако ком-

профилирования лекарств для онкологии спо-

бинация препарата с цисплатиной и гамма-облу-

собствовало тому, что возможность применения

чением приводила к существенному достоверно-

нитроглицерина в онкологической клинике была

му усилению эффективности этих воздействий.

изучена в нескольких ретроспективных и про-

Показано, что введение глицидилнитрата мышам

спективных клинических исследованиях [33].

с трансплантированной опухолью SCC VII усили-

В ретроспективных исследованиях обнаруже-

вает кровоток в опухоли, не меняя кровоток в

но, что эффективность химиотерапии обычно

окружающих нормальных тканях. Предполагает-

была выше у больных, которым химиотерапия

ся, что этот эффект определяет химио- и радио-

проводилась на фоне приема нитроглицерина в

сенсибилизующее действие глицидилнитрата.

связи со стенокардией по сравнению с больными,

Важной особенностью глицидилнитрата считают

которые нитроглицерин не получали. В проспек-

низкую токсичность — максимально переноси-

тивных исследованиях в основном оценивалась

мая доза у мышей составляла 150 мг/кг [3, 38].

возможность повышения эффективности стан-

Большую группу доноров NO, обладающих су-

дартной химиотерапии при добавлении к ней

щественной противоопухолевой активностью,

нитроглицерина. Большая часть этих исследова-

составляют N-диазениумдиолаты, которые со-

ний выполнена при немелкоклеточном раке лег-

кого. Нитроглицерин применяли в виде пласты-

стоят из диолатной группы [N(O)О^-NO-], со-

ря, обеспечивающего постоянное регулируемое

единенной через атом азота с нуклеофильными

поступление препарата в кровь.

аминами, включая первичные или вторичные

амины или полиамины, и содержат терминаль-

Результаты этих исследований противоречи-

ную нитрозильную группу. Соли диазениумдио-

вы. Регистрировалось как улучшение (по всем по-

латов относительно стабильны в высушенном со-

казателям) результатов стандартной комбиниро-

лидном состоянии, но способны высвобождать в

ванной химиотерапии немелкоклеточного рака

водной среде в физиологических условиях 1.5-

легкого при сочетании с нитроглицерином, так и

2.0 моля NO на один моль исходного соединения

отсутствие достоверного улучшения медианы

с временем полувысвобождения NO от несколь-

времени до прогрессирования и общей выживае-

ких секунд до нескольких часов [3, 19].

мости больных, хотя в нескольких исследованиях

отмечалось увеличение частоты непосредствен-

К наиболее изученным диазениумдиолатам с

ного объективного эффекта [33].

выявленной противоопухолевой активностью от-

В проспективном исследовании изучено влия-

носятся DETA/NONOate (диэтилентриамин

NONOate), DEA/NONOate (диаэтиламин

ние длительного (в течение двух лет) трансдер-

NONOate), PAPA/NONOate (пропиламинпро-

мального введения нитроглицерина в низких до-

зах (0.03 мг/ч) на динамику изменения уровня

пиламин/NONOate), JS-K (O -(2,4-dinitrophe-

простатического специфического антигена у

nyl)-1-[(4-ethoxycarbonyl) piperazin-1-yl]diazen-1-

больных РПЖ. Обнаружено, что применение

ium-1,2-diolate). Важной особенностью этих до-

норов оксида азота является достаточно большое

нитроглицерина замедлило темп его роста - вре-

время высвобождения NO (t_1/2 составляет десят-

мя удвоения уровня простатического специфиче-

ского антигена увеличилось с 13.3 месяцев до

ки минут или часы).

применения нитроглицерина до 31.8 месяцев [33].

Среди этой группы соединений большое вни-

В рандомизированном контролируемом ис-

мание привлек JS-K, генерирующий NO in situ

следовании показано, что применение нитрогли-

после активации в реакции с глютатионом, ката-

церина через катетер перед введением липокаи-

лизируемой глютатион-S-трансферазой (GST). В

на/доксорубицина увеличивает непосредствен-

организме функцией GST является катализ конъ-

ную эффективность хемоэмболизации печени у

югации ксенобиотиков с глютатионом, ведущую

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

ДОНОРЫ ОКСИДА АЗОТА

265

к выбросу ксенобиотика из клетки. Внутрикле-

ственная миелома). Степень цитотоксичности

точное образование NO из JS-K происходит в ре-

зависела от типа опухолевых клеток и характери-

зультате катализируемого GST нуклеофильного

зовалась IC₅₀ равным 0.2-17.6 мкМ [5, 11, 20, 21,

ароматического замещения глютатином с образо-

39-43].

ванием диазенимдиолатного аниона (diazenium-

Применение JS-K в культуре клеток рака яич-

diolate anion), который спонтанно гидролизуется

ников, РМЖ, резистентных к доксорубицину,

с образованием двух эквивалентов NO. Об уча-

цисплатине, митоксантрону вследствие гипер-

стии GST в образовании NO свидетельствуют ре-

экспрессии гликопротеина р170 и BCRP, привело

зультаты экспериментов, в которых зарегистри-

к восстановлению чувствительности клеток к

ровано при введении ингибитора GST (Cibacron

этим цитостатикам. В модельных экспериментах

Blue) снижение на 66% высокого уровня NO, ин-

с изолированными мембранами показано, что

дуцированного в клетках множественной миело-

этот эффект обусловлен прямым ингибировани-

мы под действием JS-K [20].

ем АТФ-азной активности этих белков, что ведет

Установлено, что для многих опухолях харак-

к значительному увеличению содержания цито-

терна гиперэкспрессия GST и этот феномен дает

статиков в клетке [5, 44]. Противоопухолевая ак-

основания полагать, что введение JS-K приведет

тивность JS-K (торможение роста опухолей, уве-

к более высоким интрацеллюлярным концентра-

личение продолжительности жизни мышей) по-

циям NO в опухолевых клетках по сравнению с

казана в экспериментах in vivo с ксенографтами

нормальными. Показано, что, например, цито-

разных опухолей человека (немелколеточный рак

токсичность JS-K в отношении клеток почечно-

легкого, РПЖ, множественная миелома, лейкоз)

клеточного рака примерно в 10 раз превосходит

[6, 11, 20, 40, 41].

цитотоксичность в отношении клеток нор-

Основное внимание в изучении противоопухо-

мального почечного эпителия (линии HREpC,

левых свойств ряда близких по структуре диазениу-

SV-HUC-1); ингибирование пролиферации кле-

мдиолатов

- DETA/NONOate, DEA/NONOate,

ток множественной миеломы регистрируется при

PAPA/NONOate - уделялось исследованию воз-

концентрациях JS-K, не оказывающих цитоток-

можностей их применения в дополнение к стан-

сического эффекта на нормальные мононуклеа-

дартным цитостатиком. На клетках РПЖ PC-3, а

ры периферической крови и стромальные клетки

также на ксенографтах этой опухоли показано,

костного мозга, на нормальные фибробласты ко-

что DETA/NO усиливает апоптоз, индуцируемый

жи (линия BJ-5ta) [20, 21, 39].

TRAIL и FasL, влияя на NF-κB/Snail/YY1/RKIP

В стандартной культуральной среде JS-K отно-

сигнальный каскад в результате ингибирования

сительно стабилен, время его полураспада со-

NF-kB путем S-нитрозирования р50. Установле-

ставляет 5 ч. Однако он быстро и полностью мета-

но, что комбинация DETA/NO с цисплатиной

болизируется клетками. С помощью жидкостной

достоверно увеличивает регрессию опухоли по

хроматографии /масс спектрометрии показано,

сравнению с применением одной цисплатины [3,

что через 30 мин после добавления JS-K в культу-

19]. DEA/NONOate усиливал цитотоксичность

ру клеток лейкоза U937 в результате взаимодей-

доксорубицина на клетах MCF-7 (доля выжив-

ствия JS-K с глютатионом время полураспада

ших клеток составила 15-20% против 40% при

JS-K составляет 30 мин, выход NO составляет

применении только доксорубицина [25].

1.7 моля на 1 моль JS-K. После одночасовой ин-

В то же время в ряде экспериментов с клетка-

кубации клеток с JS-K зарегистрировано значи-

ми MCF-7, HT-29, A-375, HL-60 показано, что

тельное снижение концентрации GSH и сниже-

инкубация клеток с PAPA/NONOate, DEA/

ние отношения GSH/GSSG [40].

NONOate значительно снижает цитотоксичность

При исследовании зависимости «структура-

ингибиторов топоизомераз - этопозида, кампто-

антипролиферативная активность» ряда струк-

тецина. Этот эффект связывают с способностью

турных аналогов JS-K установлено, что наиболь-

NO или его метаболитов ингибировать АТФ-аз-

шее значение для реализации цитотоксичности

ную активность топоизомераз в результате реаги-

имеет наличие двух нитрогрупп (NO₂) в аромати-

рования с SH-группами этих белков и тем самым

ческом кольце молекулы JS-K [39]. О существен-

подавлять их каталитическую активность, что

ной роли генерации NO в цитотоксическом дей-

было обнаружено в модельных экспериментах с

ствии JS-K свидетельствует значительное, до

очищенным ферментом. Результатом является

75%, снижение цитотоксичности под действием

исчезновение мишени для действия препаратов и

перехватчиков NO - кобаламина и N-ацетил-L-

развитие резистентности к ним [16, 45-47]. 12-ча-

цистеина [20].

совая инкубация клеток меланомы B16F10 мы-

Цитотоксический эффект JS-K показан на

шей с DETA/NONOate (1fМ) в среде с понижен-

клетках разных опухолей (рак легкого, толстой

ным содержанием О₂ (1%) приводила к уменьше-

кишки, яичников, РПЖ, почки, мочевого пузы-

нию числа легочных метастазов с 35.5 ± 13.1 в

ря, гепатоцеллюлярный рак, лейкозы, множе-

контроле до 7 ± 14.4 через две недели после внут-

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

266

КОРМАН и др.

ривенного введения этих клеток мышам C₅₇Bl/6.

Противоопухолевая активность комплексов

Этот результат рассматривается как подтвержде-

ДНКЖ с различными лигандами установлена в

ние способности NO подавлять метастатический

экспериментах in vivo с трансплантируемыми

потенциал гипоксических опухолевых клеток

опухолями мышей (карцинома легких Льюис,

[37].

аденокарцинома молочной железы мышей Са-755,

аденокарцинома толстой кишки Акатол). Обна-

Как указывалось выше, в настоящее время

ружено, что внутрибрюшинное и внутривенное

противоопухолевые свойства обнаружены у син-

введение этих комплексов приводит к дозо- и

тетических (экзогенных) ДНКЖ с тиолсодержа-

времязависимому торможению роста опухолей до

щими лигандами [8, 29, 30, 32, 48]. Эти комплек-

90-70% в зависимости от типа опухоли, способа

сы, существующие в моно- и биядерной формах,

и схемы введения препарата, дозового режима,

могут выступать в живых организмах в качестве

природы лиганда в комплексе. Следует отметить,

не только доноров молекул NO, но и доноров ка-

что в этих экспериментах зарегистрирован нели-

тионов нитрозония, способных связываться с

нейный характер зависимости эффекта от дозы,

тиоловыми группами белков и низкомолекуляр-

которая проходит через максимум [29, 30, 32, 48,

ных соединений, с образованием соответствую-

56, 57].

щих S-нитрозотиолов [49-51].

Авторы работы [8] обнаружили ингибирова-

Высвобождение NO из ДНКЖ in situ может

ние роста ксенографтов РПЖ человека РС-3 на

обеспечиваться эндогенными хелаторами железа,

95% при внутривенном введении комплекса мо-

перехватывающими на себя железо, в результате

ноядерного ДНКЖ с двумя тиолсодержащими

чего молекула ДНКЖ распадается с высвобожде-

фрагментами производными этилмеркаптана

нием по две молекулы NO и по два иона нитрозо-

(S(CH₂)OH и S(CH₂)NH₃). Показано, что апо-

ния (NO⁺) на один железо-динитрозильный

птотическая гибель опухолевых клеток при при-

фрагмент в этих комплексах [49-51]. О таком ме-

менении этого препарата опосредована NO, вы-

ханизме распада ДНКЖ свидетельствуют, в част-

свобождающимся из ДНКЖ.

ности, результаты изучения цитотоксического

О влиянии природы лиганда на противоопухо-

действия комплекса ДНКЖ с тиосульфатом на

левую активность комплексов ДНКЖ свидетель-

клетки лейкоза человека линии Jukart. Обнаруже-

ствуют результаты сравнительного изучения ро-

но, что одновременное с ДНКЖ применение хе-

стингибирующей активности ДНКЖ-Г и ком-

латора железа (N-methyl-D-glucamid ditiocarba-

плекса ДНКЖ с меркаптосукцинатом. Оба

mat) значительно усиливает апоптотическую ги-

препарата вызывали дозо- и времязависимое тор-

бель лейкемических клеток, индуцированную

можение роста карциномы Льюис, однако проти-

высвобождавшимися из ДНКЖ катионами нит-

воопухолевая активность ДНКЖ-Г была суще-

розония [52]. Предполагается, что механизм рас-

ственно выше - зарегистрированное максималь-

пада ДНКЖ под действием хелаторов железа

ное торможение роста опухоли этими препа-

обеспечивает определенную селективность дей-

ратами составляло соответственно 90 и 65% [58].

ствия ДНКЖ на опухолевые клетки, поскольку в

При сравнительном изучении противоопухо-

них имеется гиперпродукция такого рода хелато-

левой активности двух ДНКЖ-Г, различающихся

ров, необходимая для обеспечения железом ин-

на порядок по содержанию в них свободного глю-

тенсивно пролиферирующих опухолевых клеток

татиона (1:10), зарегистрировано более эффек-

[32, 48].

тивное действие ДНКЖ-Г с повышенным содер-

Антипролиферативные свойства ДНКЖ были

жанием глютатиона - торможение роста карци-

впервые обнаружены на модели эксперименталь-

номы Льюис составило 85 и 70% соответственно.

ного доброкачественного эндометриоза крыс, ко-

Предполагается, что это обусловлено стабилизи-

гда было показано, что внутрибрюшинное введе-

рующим влиянием свободного глютатиона на би-

ние комплекса ДНКЖ с глютатионом (ДНКЖ-Г)

ядерные ДНКЖ [56].

полностью подавляло рост быстро растущих эн-

Методом ЭПР обнаружено различие в накоп-

дометриом, возникающих после внутрибрюшин-

лении в опухоли и нормальных тканях парамаг-

ной имплантации фрагментов эпителия матки

нитной формы ДНКЖ после внутрибрюшинного

крыс [53, 54].

введения ДНКЖ-Г. Концентрация моноядерных

Цитотоксичность комплексов ДНКЖ с тиол-

ДНКЖ в ткани карциномы Льюис составила

содержащими лигандами показана при культиви-

1.2 ± 0.5 нмоль/мг влажной ткани, в селезенке и

ровании с ними разных опухолевых клеток - He-

легких - 0.31 ± 0.1 и 0.25 ± 0.05 нмоль/мг влажной

La, PC-3, SKBR, CRL5866, MCF-7 [8, 29-31, 55].

ткани соответственно. Это наблюдение рассмат-

Цитотоксичность на клетках РС-3 характеризо-

ривается как подтверждение определенной изби-

валась выраженной апоптотической гибелью кле-

рательности распределения ДНКЖ-Г в организ-

ток, ассоциированной с подавлением экспрессии

ме животных с преимущественным накоплением

антиапоптотических белков (Bcl-2, Bcl-xl) [8].

в ткани опухоли [56].

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

ДОНОРЫ ОКСИДА АЗОТА

267

Получены данные, указывающие на меньшую

клеток, уменьшение опухоль-инфильтрирующих

эффективность ДНКЖ в опытах in vitro по срав-

антивоспалительных макрофагов (М2) и усиле-

нению с экспериментами in vivo на транспланти-

ние продукции провоспалительных макрофагов

рованных опухолях. Эти данные рассматривают-

(М1). Считают, что этот эффект является одним

ся как указание на участие иммунокомпетентных

из механизмов реализации противоопухолевого

клеток в реализации противоопухолевого эффек-

действия NO. Следует отметить, что in vitro GSNO

та ДНКЖ в условиях in vivo, что определяется

не влиял на пролиферацию клеток 22RV1 [23].

способностью этих клеток, например, макрофа-

На клетках рака толстой кишки НТ29, рези-

гов эффективно включать в себя ДНКЖ с после-

стентных к доксорубицину, показано, что инку-

дующей направленной транспортировкой этих

бация этих клеток с GSNO приводила к восста-

комплексов к злокачественным опухолям и их

новлению чувствительности клеток к доксоруби-

поступлением из макрофагов в опухолевую ткань

цину, ассоциированному со снижением выброса

[30, 58].

доксорубицина из клеток и нитрованием тирози-

Вместе с тем ДНКЖ с тиолсодержащими ли-

на в молекуле белка множественной лекарствен-

гандами, как правило при низких дозах, способ-

ной устойчивости MRP3 [23].

ны оказывать на клеточные культуры положи-

Любопытно, что, как было показано в работах

тельное действие, усиливающее их жизнедеятель-

[4, 60], в качестве донора NO может выступать

ность. Такое действие моноядерных ДНКЖ с

продукт модификации одного из компонентов

тиомочевинной было продемонстрировано в ра-

ракетного топлива - RRx-001 (bromoacetyl-3,3-di-

боте [59] в опытах на культурах фибробластов лег-

nitroazetidine, ABDNAZ, C₅H₆BrN₃O₅). Оказа-

ких человека и кардиомиоцитов крыс. Более того,

лось, что это соединение обладает способностью

оказалось, что эти комплексы защищали кардио-

одновременно генерировать в организме АФК и

миоциты от токсичности, индуцированной док-

выступать в роли донора NO. В результате разви-

сорубицином [59].

вается и оксидативный, и нитрозативный стресс,

Цитотоксической и противоопухолевой ак-

вызывающий гибель опухолевых клеток [4, 60].

тивностью обладает S-нитрозоглютатион, являю-

На 11 клеточных линиях разных опухолей челове-

щийся биологическим носителем NO, выделяю-

ка была зарегистрирована цитотоксичность RRx-

щогося из S-нитрозоглютатиона после распада

001 (IC₅₀ составляет 2.3-6.0 ммоль/л), достоверно

S-N-связи [30].

не отличающаяся от цитотоксичности на этих

Показано, что GSNO дозозависимо подавлял

клетках цисплатины. На клетках SCC VII показа-

рост клеток в культурах клеток рака толстой киш-

но, что цитотоксичность RRx-001 в условиях ги-

ки человека линий НСА7, НТ29, НСТ116. При

поксии более чем в четыре раза превосходит ци-

концентрации GSNO в культуральной среде 10-

тотоксичность этого соединения при нормоксии

20 мкМ подавления роста клеток не регистриро-

(IC₅₀ составлял 0.14 и 0.66 ммоль/л).

валось, концентрации 50-100 мкМ достоверно

замедляли рост клеток по сравнению с контро-

В экспериментах с клетками рака толстой

лем, концентрации 300-500 мкМ практически

кишки человека линии НТ29 и мышиной опухо-

полностью блокировали пролиферацию клеток.

ли SCC VII обнаружено, что культивирование

клеток с RRx-001 ведет к значительному повыше-

Во всех трех линиях GSNO вызывал время- и

нию внутриклеточной концентрации АФК и по-

дозозависимое увеличение числа апоптотических

явлению двунитевых разрывов ДНК. Эти данные

клеток с максимальным эффектом через 72 ч ин-

дали основания считать индукцию в опухолевых

кубации при концентрациях GSNO

300 и

клетках оксидативного стресса одним из меха-

500 мкМ. Увеличение числа апоптотических кле-

низмов цитотоксического и противоопухолевого

ток коррелировало со снижением количества

действия RRx-001.

клеток в фазе G1 без изменения других парамет-

ров клеточного цикла [10]. Противоопухолевая

Способность RRx-001 выступать в качестве до-

активность GSNO была обнаружена также в опы-

нора NO в результате отщепления нитрогрупп в

тах с перевиваемыми солидными опухолями мы-

процессе метаболизма препарата связывают c об-

шей (карцинома легких Льюис и аденокарцинома

наруженным в опухолях SCC VII драматическим

Са-755), при которых внутрибрюшинное приме-

увеличением кровотока и объема крови через 6 ч

нение GSNO дозозависимо тормозило рост опу-

после внутривенного введения препарата и со-

холей на 60-90% [30].

храняющееся на этом уровне в течение 48 ч, что

приводило к усилению эффекта облучения опу-

Введение GSNO внутривенно мышам линии

холей [60, 61]. Этот эффект был обусловлен вазо-

SCID с ксенографтами кастрационно-резистент-

дилатирующим действием NO, высвобождав-

ного РПЖ линии 22RV1 тормозило рост опухоли,

шимся из RRx-001. Кроме того, связываясь с β-ци-

при этом в опухолях регистрировалось достовер-

ное увеличение уровня NO по сравнению с кон-

стеином дезоксигенированного гемоглобина,

тролем, снижение числа К-67-положительных

RRx-001 усиливал in situ в условиях гипоксии,

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

268

КОРМАН и др.

присущей злокачественным опухолям, каталити-

фект соединения на этих клетках не зависит от

ческое превращение неорганического сыворо-

NO. Об этом свидетельствовало незначительное

точного нитрита в NO, ведущее к нитрозативно-

увеличение уровня NO в клетках после примене-

му стрессу и к гибели опухолевых клеток. Было

ния Saq-NO и сохранение эффекта после одно-

установлено также, что после введения RRx-001

временного введения перехватчика пероксинит-

быстро, необратимо и селективно связывался

рита [65]. На ксенографтах меланомы А375 и

также с глютатионом, что вело к возрастанию ок-

на перевиваемом раке толстой кишки мышей

сидативного стресса, с последующим быстрым

CT26CL25 при введении Saq-NO отмечено зна-

удалением аддукта RRx-001 c глютатионом из ор-

чительное торможение роста обеих опухолей и

ганизма [4, 60, 61].

снижение метастазирования штамма CT26CL25

Предполагается, что одним из механизмов

[66, 67].

противоопухолевого действия RRx-001 может

В качестве эффективного донора NO рассмат-

быть воздействие на контрольные точки иммуни-

ривается препарат с названием GIT-27NO, пред-

тета. В опытах in vitrо и in vivo с клетками рака лег-

ставляющий собой модифицированный NO про-

кого А549 показано усиление фагоцитарной ак-

тивовоспалительный препарат VGX-1027 ((S,R)-

тивности опухоль-ассоциированных моноци-

тов/макрофагов, которая в опухолях подавлена в

3-фенил-4,5-дигидро-5-изаксолуксусная кисло-

результате гиперэкспресии CD47 опухолевыми

та). На клетках рака толстой кишки человека

клетками и SIRP-α макрофагами [62].

(HCT116) и мышей (CT26CL25) показана значи-

тельная цитостатическая активность, а на ксено-

В предклинических токсикологических иссле-

графтах РПЖ (PС-3, LnCap) и на перевиваемом

дованиях показано, что RRx-001 не обладает зна-

раке толстой кишки мышей (CT26CL25) - суще-

чимой клинически токсичностью: при ежеднев-

ственное торможение роста опухоли. В клетках,

ном применении у мышей в течение 14 суток до-

культивируемых с GIT-27NO, обнаружена высо-

зо-лимитирующей токсичности обнаружено не

кая генерация нитритов, а применение перехват-

было. Низкая токсичность препарата была под-

тверждена во время фазы I-II клинических ис-

чика пероксинитрита полностью блокировало

пытаний Rrx-001, при этом не зарегистрировано

цитостатический эффект препарата. Гибель кле-

случаев гипотензии, головных болей и метгемо-

ток при применении GIT-27NO происходила по

глобинемии, что связывают со способностью

каспазозависимому пути апоптоза [65, 67].

RRx-001 селективно доставлять NO в опухоль.

История противоопухолевой химиотерапии

Сообщалось о двух случаях клинического улуч-

показывает, что значительный скачок в повыше-

шения длительностью шесть-десять месяцев у

нии эффективности лекарственной терапии рака

больных метастатическим раком толстой кишки,

обычно обусловлен появлением новых классов

ставших резистентными к химиотерапии, и о вос-

препаратов, отличающихся механизмами дей-

становление чувствительности к химиотерапии

ствия от уже применяемых. Примерами могут

после применения RRx-001 [3, 4, 22, 63, 64]. FDA

служить производные платины, таксаны, молеку-

и EMA разрешена фаза III мультцентровых кли-

лярно-ориентированные препараты, ингибиторы

нических испытаний препарата [64].

контрольных точек иммунитета. Тем не менее

В качестве донора NO исследуется препарат

проблема повышения эффективности терапии

Saquinavir-NO (Saq-NO), полученный в результа-

рака остается актуальной.

те ковалентного присоединения молекулы NO к

известному ингибитору протеазы Saquinavir

В этой связи обнаружение цитотоксической,

(Saq), обладаюшему активностью против вируса

антипролиферативной и противоопухолевой ак-

иммунодефицита человека.

тивности у доноров оксида азота, совершенно но-

Цитотоксическую активность Saq-NO, зареги-

вого для противоопухолевой химиотерапии клас-

стрированную в опытах in vitro с клетками мела-

са веществ, следует рассматривать как важную ве-

номы А375 человека, связывают с влиянием на

ху в истории противоопухолевой химиотерапии.

белки внутриклеточных сигнальных путей. Пока-

Приведенные в настоящем обзоре результаты

зано, что культивирование этих клеток с Saq-NO

разнообразных исследований противоопухоле-

в течение 12 ч индуцирует апоптоз опухолевых

вых свойств разных доноров NO дают основания

клеток, ассоциированный с гиперэкспрессией

полагать, что продолжение исследований в этой

АКТ и снижением продукции рERK. Показано

области весьма перспективно.

также, что Saq-NO повышает эндогенный синтез

iNOS и увеличивает чувствительность клеток ме-

ланомы к TRAIL.

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Однако исследование Saq-NO на клетках рака

толстой кишки человека линии НСТ116 и мышей

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

CT26CL25 показало, что цитотоксический эф-

интересов.

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

ДОНОРЫ ОКСИДА АЗОТА

269

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

23. H. Arora, K. Panara, M. Kuchakulla, et al., Proc. Natl.

Acad. Sci. USA

115

(44),

11298

(2018). DOI:

Настоящая работа не содержит описания ис-

10.1073//pnas.18127004115.

следований с использованием людей и животных

24. C. Riganti, E. Miraglia, D. Viarisio, et al., Cancer Res.

в качестве объектов.

65 (2), 16 (2006).

25. C. B. Eving, E. E. Kelley, C. J. Weyert, et al., Nitric ox-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ide

(3),

119

(2004). DOI:

10.1016/j.niox.

2004.03.006

1. L. J. Ignarro, Nitric Oxide Biology and Pharmacology

26. I. D. Barsoum, K. Hamilton, Y. Li, et al., Cancer Res.

(Acad. Press, Zurich, Switzerland, 2000).

71 (24), 7433 (2011). DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-

2. B. K. Sinha, Cancer Sci. Ther.

244

(2016).

11-2104

Doi:10.4172/1948-5956.1000421

27.

D. R. Siemens, N. Hu, A. D. Sheikh, et al., Cancer

3. Z. Huang, J. Fu, and Y. Zhang, J. Med. Chem. 60, 7617

Res.

(12),

4746

(2008). DOI:

10.1158/0008-

(2017). DOI: 0.1021/asc.jmedchem.6801672

5742.Can-08-0054

4. B. Oronsky, G. R. Fanger, N. Oronsky, et al., Tranc.

28.

I. B. Barsoum, C. A. Smallwood, D. R. Siemens, et al.,

Oncol.

(2),

167

(2014). DOI:

10.1016/j/tra-

Cancer Res. 74 (3), 665 (2013). DOI: 10.1158/0008-

non.2014.02.001

5472.CAN-13-0992

5. B. K. Sinha, L. Perera, and R. E. Cannon, Biomed.

29.

А. Ф. Ванин, Л. А. Островская, Д. Б. Корман и др.,

Pharmacother.

120,

109468

(2019).

DOI:

Биофизика

(6),

1216

(2019).

DOI:

10.1016/j/biopha.2019.109468

10.1134/s0006302919060218

6. Y. Soni, K. Softness, H. Arora, et al., Am. J. Men’s

30.

А. Ф. Ванин, Л. А. Островская, Д. Б. Корман и др.,

Health

(1),

1557988320903191

(2020). DOI:

Биофизика

(1),

(2020).

DOI:

10/1177/1557988320903191

10.3185/s00063029200119968

7. F. Vannini, K. Kashfi, and N. Nath, Redox Biol. 6, 334

31.

A. F. Vanin, L. A. Ostrovskaya, and D. B. Korman,

(2015). DOI: 10.1016/j.redox.2015.08.009

Austin J. of Anal. Pharm. Chem. 5 (3), 1104 (2018).

8. S. G. Wu, C. Y. Lu, Y. L. Chen, et al., Inorg. Chem. 55,

DOI: 10.26420/austinjanalpharmchem.2018.1104

9383 (2016). DOI: 10.1021/acs.inorgchem. 6B01562

32.

M. M. Reynolds, S. D. Witzeling, V. B. Demodaran,

9. H. Wang, L. Wang, Z. Xie, et al., Cancers (Basel) 12

et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 431, 647

(7), 1881 (2020). DOI: 10.3390/cancers12071881

(2013). DOI: 10.1016/j.bbrc.201.01.041

10. Q. Liu, S.T. Chan, and R. Mahendran, Carcinogenesis.

33.

Д. Б. Корман, Практическая онкология 18 (1), 139

24 (4), 637 (2003). DOI: org/10.1093/carcin/bgg014

(2017).

11. A. T. Maciag, H. Chakrapani, J. E. Saaverdra, et al., J.

34.

N. E. Matthews, M. A. Adams, L. R. Maxwell, et al., J.

Pharmacol. Exp. Ther. 336 (2), 313 (2011). DOI:

Natl. Cancer Inst. 93 (24), 1879 (2001).

10.1124/j.pet.110.17404

35.

L. J. Frederiksen, R. Sullivan, М. А. Maxwell, et al.,

12. Z. Huang, L. Liu, J. Chen, et al., Biomed. Pharmaco-

Clin. Cancer Res.

(7),

2199

(2007). DOI:

ther.

107

(11),

1385

(2018). DOI:

10.1016/j.bio-

10.1158/1078-0432.CCR-06-1807

pha.2018.08.142

36.

H. Nagai, H. Yasuda, Y. Hatachi, et al., Inter. J. Oncol.

13. S. K. Chaudhary, M. Chaudhary, S. Bagde, et al., Word

41 (1), 24 (2012). DOI: org/10.3892/jo.2012.1461

J. Surg. Oncol. 11, 118 (2013). DOI: 10.1186/1477-

7819-11-118

37.

L. M. Postovit, M. A. Adams, G. E. Liash, et al., Inter.

J. Cancer 108, 47 (2004). DOI: 10.1002/j.ijc.11556

14. V. Sukhatme, G. Bouche, L. Mehens, et al., Ecancer 9,

568 (2015). DOI: 10.3322/ecancer2015.568

38.

S. Ning, M. Bednarski, B. Oronsky, et al., Biochem.

Biophys. Res. Comm. 447, 537 (2014).

15. B. K. Sinha, A. Kumar, and R. P. Mason, Biochem.

Biophys. Rep.

10,

252

(2017). DOI:

10.106/

39.

H. Chakrapani, R. C. Kalthur, A. E. Maciag, et al.,

j.bbrep.2017.04.011

Bioorg. Med. Chem.

16,

9764

(2008). DOI:

10.1016/j.bmc.2008.09.063

16. A. Kumar, M. Enrenshaft, J. E. Tokar, et al., Biochem.

Biophys.

Acta

1860

(7),

1519

(2016).

40.

A. E. Maciag, R. L. Holland, Y. S. Cheng, et al., Redox

Doi:10.1016/j.bbagen.2016.04.009

Biol.

(1),

115

(2013). DOI:

10.1016/j.re-

dox.2012.12.002

17. Д. Б. Корман, Л. А. Островская и В. А. Кузьмин,

Биофизика 64 (3), 552 (2019).

41.

P. J. Shami, J. E. Saavedra, I. Y. Wang, et al., Mol.

18. B. Bonavida, Drug Resist. Update 9 (3), 157 (2006).

Cancer Ther. 2, 409 (2003).

DOI: 10.1016/j.drup.2006.05.003

42.

Z. Liu, G. Lin, Y. Gou, et al., Biomed. Pharmacther.

19. B. Bonavida and S. Baritaki, Nitric Oxide 24, 1 (2011).

92, 989 (2017). DOI: 10.1016/j.biopha.2017.05.141

DOI: 10.1016/j.niox2010.10.001

43.

L. Liu, Z. Huang, J. Chen, et al., J. Cell Biochem. 119,

20. T. Kiziltepe, T. Hideshima, K. Ishitsuka, et al., Blood

6633 (2018). DOI: 10/1002/jcb.26845

110 (2), 709 (2007). DOI: 10.1182/blood-2006-10-

44. B. K. Sinha, C. D. Bortner, R. P. Mason, et al., Bio-

05845.

chem. Biophys. Acta. Gen. Sub. 1862 2806 (2018).

21. M. Qui, L. Chen, G. Tan, et al., Sci. Rep. 5, 15104

DOI: 10/1016/j.bbagen.2018.08.21

(2015). DOI: 10.1038/screp.15104

45. B. K. Sinha, A. Kumar, S. Shattachajee, et al., J.

22. E. Hays and B. Bonavida, Antioxidants (Basel). 8 (9),

Pharm. Exper. Ther.

347,

607

(2013). DOI:

497 (2019). DOI: 10/3390/antiox8090407

10.1124/jpet.113.207928

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021

270

КОРМАН и др.

46. N. K. Sharma, A. Kumar, A. Kumari, et al., PloS One

58. А. Ф. Ванин, Л. А. Островская, Д. Б. Корман и др.,

10:

e0141897

(2015).

DOI:

10/1371/jornal.

Биофизика 65 (5), 1009 (2020).

pone.0141897

59. N. P. Akentieva, N. A. Sanina, A. R. Gizatullin, et al.,

47. B. K. Sinha, S. Bhattacharjel, S. Chatteijee, et al.,

Front. Pharmacol. 10, 1277 (2019)

Chem. Res. Toxicol. 26, 379 (2013).

60. J. Scinski, B. Oronsky, S. Ning, et al., Redox Biol. 6

48. А. Ф. Ванин, Л. А. Островская, Д. Б. Корман и др.,

(1), (2015). DOI: 10.1016/j/redox.2015.07.002

Биофизика 62, 591(2017).

61. S. Ning, M. Bednarski, B. Oronsky, et al., Cancer Res.

49. A. F. Vanin, Dinitrosyl Iron Complexes as a “Working

72 (10), 2600 (2012). DOI: 10.1158/0008-5472.CAV-

Form” of Nitric Oxide in Living Organisms (Cambridge

11-2303

Scholars Publishing, Cambridge, UK, 2019).

62. P. Calabrales, Transl. Oncol. 19 (4), 626 (2019). DOI:

50. A. F. Vanin, Cell Biochem. Biophys. 77, 279 (2019).

10:1016/tranon.2018.12.001

51. A. F. Vanin, Appl. Magn. Res. 51, 851 (2020). DOI:

10.1007/s00723-020-01270-6

63. T. Reid, S. Dad, R. Kom, et al., Case Rep. Oncol. 7 (1),

79 (2014). DOI: 10.1159/000358382

52. A. L. Kleschyov, S. S. Strand, S. Schmitt, et al., Free

Rad. Biol. Med. 40, 1340 (2006)

64. C. A. Carter, B. Oronsky, S. Caroen, et al., Case Rep.

Oncol. 9 (2), 285 (2016). DOI: 10.1159/000446209

53. N. Y. Giliano, L. V. Konevega, L. A. Noskin, et al., Ni-

tric Оxide Biol. Chem. 24, 151 (2011).

65. M. Mojic, S. Mgatovic, D. Marsimovic-Ivanic, et al.,

54. E. N. Burgova, N. A. Tkachev, O. V. Paklina, et al.,

Mol. Pharmacol.

(4),

700

(2012). DOI:

Eur. J. Pharmacol.741, 37 (2014)

10.1124/mol.112.077842

55. E. N. Burgova, Y. I. Christidis, A. V. Kurkov, et al., Cell

66. S. Mijatovic, D. Marsimovic-Ivanic, M. Mojic, et al.,

Biochem. Biophys 77, 89 (2019).

J. Cell Physiol.

226

(7),

1803

(2011). DOI:

56. А. Ф. Ванин, Л. А. Островская, Д. Б. Корман и др.,

10.1002/jcp.22513

Биофизика 60 (1), 152 (2015).

67. M. Donia, M. Mijatovo, D. Marsimovic-Ivanic, et al.,

57. А. Ф. Ванин, Л. А. Островская, Д. Б. Корман и др.,

Eur. J. Pharmacol.

615

(1),

228

(2009). DOI:

Биофизика 60 (6), 1157 (2015).

10.106/j/ejphar.2009.04.069 .

Nitric Oxide Donors as Potential Antitumor Agents

D.B. Korman*, L.A. Ostrovskaya*, and A.F Vanin**^, ***

*Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences, ul. Kosygina 4, Moscow, 119334 Russia

**Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences,

ul. Kosygina 4, Moscow, 119334 Russia

***Institute of Regenerative Medicine, Sechenov First Moscow State Medical University,

Ministry of Health of the Russian Federation, Trubetskaya ul. 8/2, Moscow, 119991 Russia

The review examines the role of nitric oxide as one of the universal regulators of metabolic processes of living

organisms. The results of experimental studies in the field of NO and cancer are presented. The antitumor

and cytotoxic effects of various nitrogen oxide donors are described, and the mechanisms of their action are

discussed.

Keywords: nitric oxide, nitric oxide donors, experimental models of animal tumors, human tumor cell culture

БИОФИЗИКА том 66

№ 2

2021