Advances in Clinical and Experimental Medicine

Adv Clin Exp Med
Impact Factor (IF) – 1.514
Index Copernicus (ICV 2018) – 157.72
MNiSW – 40
Average rejection rate – 84.38%
ISSN 1899–5276 (print)
ISSN 2451-2680 (online)
Periodicity – monthly

Download PDF

Advances in Clinical and Experimental Medicine

2011, vol. 20, nr 5, September-October, p. 591–597

Publication type: original article

Language: English

Antioxidative Enzyme Activities After Exposure to KP972 and Cisplatin

Aktywność enzymów antyoksydacyjnych w ekspozycji na preparat KP972 i cisplatynę

Ewa Sawicka1,, Anna Długosz1,, Joanna Jędrzejczyk1,

1 Department of Toxicology, Wroclaw Medical University, Poland

Abstract

Background. Because of the side effects of cytostatic drug treatment, new effective anticancer compounds with potentially lower toxicity are being sought. It is believed that oxidative stress due to abnormal production of reactive oxygen molecules plays a role in the etiology of the toxicity of antiproliferative drugs. In previous in vitro experiments on the HL-60 leukemia cell line, the antiproliferative activity of a new pyridopyrazolopyrimidine derivative (the compound KP972) was found to be similar to that of cisplatin (patent P 379). Moreover, the authors’ studies on KP972 and cisplatin revealed the participation of a free radical process in the action of KP972, which decreased the concentration of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and the hydroxyl radical level on in vitro models. Cisplatin, used as a standard, showed the opposite effect. The protective function of enzymatic antioxidants against the effects of free radicals is known. Both superoxide dismutase (SOD) and glutathione peroxidase (GPx) are involved in the body’s antioxidant defense mechanism.
Objectives. The purpose of this study was to evaluate the effect of the new derivative, KP972, on SOD and GPx activity in comparison with cisplatin. The joint effect of KP972 and cisplatin on antioxidative potential was also evaluated.
Material and Methods. The study was performed on an in vitro model using erythrocytes. Human erythrocytes were obtained from patients of a surgical clinic. SOD activity was determined using the Randox method, while GPx activity was measured by the Ransel method. The material was exposed to KP972 or cisplatin in doses from 1.0 μg/ml to 70.0 μg/ml.
Results. There was a significant increase in SOD activity after KP972 treatment at concentrations of 1.0 μg/ml, 3.5 μg/ml, 30.0 μg/ml and 40.0 μg/ml. In case of cisplatin, a significant decrease in SOD activity was observed. GPx activity increased slightly after both KP972 and cisplatin treatment. Linear correlations between selected parameters indicate the involvement of the enzymes in preventing the oxidative damage in cells caused by cisplatin. The activity of SOD and GPx after exposure to a mixture of KP972 and cisplatin was also evaluated. The joint effect was an increase in SOD activity, in contrast to the decrease caused by cisplatin alone (p < 0.05).
Conclusion. The pyridopyrazolopyrimidine derivative KP972 stimulates the antioxidant barrier, measured as SOD and GPx activity; cisplatin has the opposite effect. Joint treatment with KP972 and cisplatin reduces the free radical effects of cisplatin (Adv Exp Med 2011, 20, 5, 591–597).

Streszczenie

Wprowadzenie. Działania niepożądane, występujące podczas leczenia cytostatykami, są powodem poszukiwania nowych związków przeciwnowotworowych o potencjalnie mniejszej toksyczności. Do czynników odpowiedzialnych za działania uboczne leków antyproliferacyjnych należy nadmierne wytwarzanie reaktywnych form tlenu określane mianem stresu oksydacyjnego. Przedmiot niniejszej pracy, preparat KP972 – nowa pochodna pirydopirazolopirymidyny – we wcześniejszych badaniach in vitro wykazał aktywność przeciwnowotworową na linii komórek białaczki HL-60 porównywalną z cisplatyną i stał się przedmiotem patentu (P 379). Badania własne z udziałem KP972 i cisplatyny wykazały udział procesów wolnorodnikowych w oddziaływaniu tych dwóch związków. W walce z wolnymi rodnikami aktywny udział biorą enzymy antyoksydacyjne, wśród których bardzo ważną rolę odgrywa dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) i peroksydaza glutationowa (GPx).
Cel pracy. Ocena wpływu opatentowanej uprzednio pochodnej – KP972 na aktywność SOD i GPx w porównaniu z cisplatyną. Dokonano też analizy łącznego oddziaływania preparatu KP972 i cisplatyny na aktywność obu enzymów w krwince czerwonej.
Materiał i metody. Badanie przeprowadzono na modelu in vitro z użyciem ludzkich erytrocytów. Aktywność SOD oznaczano według metody Randox, a aktywności GPx według metody Ransel. Badano wpływ preparatu KP972 oraz cisplatyny, a także ich mieszaninę w dawkach 1,0–70,0 μg/ml. KP972 uzyskano z Katedry Technologii Leków Akademii Medycznej we Wrocławiu, a cisplatynę z firmy EBEWE.
Wyniki. Stwierdzono statystycznie istotny wzrost aktywności SOD po dodaniu KP972 w stężeniach: 1,0; 3,5; 30,0 i 40,0 μg/ml. W przypadku cisplatyny zaobserwowano zmniejszenie aktywności SOD (p < 0,05). Aktywność GPx nieznacznie wzrosła po ekspozycji krwinki czerwonej na obie badane substancje. Wystąpienie korelacji liniowej między wybranymi parametrami wskazuje na udział badanych enzymów w zapobieganiu uszkodzeniom oksydacyjnym w komórkach, wywoływanych przez cisplatynę. Oceniono ponadto aktywność SOD i GPx przy ekspozycji na mieszaninę KP972 i cisplatyny, wykazując że wspólne działanie spowodowało wzrost aktywności SOD, która była hamowana przez samą cisplatynę (p < 0,05).
Wnioski. Pochodna pirydopirazolopirymidyny (KP-972) stymuluje barierę antyoksydacyjną, mierzoną jako aktywność SOD i GPx, a cisplatyna ma działanie przeciwne. Działanie łączne preparatu KP972 i cisplatyny ogranicza wolnorodnikowe efekty cisplatyny (Adv Exp Med 2011, 20, 5, 591–597).

Key words

cisplatin, KP972, superoxide dismutase, glutathione peroxidase, antiradical effect

Słowa kluczowe

cisplatyna, KP972, dysmutaza ponadtlenkowa, peroksydaza glutationowa, działanie antyoksydacyjne

References (22)

  1. Kadikoylu G, Bolaman Z, Demir S, Balkaya M, Akalin N, Enli Y: The effects of desferrioxamine on cisplatininduced lipid peroxidation and the activities of antioxidant enzymes in rat kidneys. Hum Exp Tox 2004, 23, 29–34.
  2. Ohe Y, Ohashi Y, Kubota K, Tamura T, Nakagawa K: Rhandomized chase III study of cisplatin plus irinotecan versus carboplatin plus paclitaxel, cisplatin plus gemcitabine, and cisplatin plus vinorelbine for advanced nonsmallcell lung cancer. Four-Arm Cooperative Study. Jpn Ann Oncol 2007, 18, 317–923.
  3. Poręba K, Wietrzyk J, Nowicka A: New derivative of pyridopyrazolopyrimidine with antiproliferative activity and methods of its detections. Pat Pol P379107, 2006.
  4. Pat. USA 3, 669,950, 1972; C.A. 77, 88504n, 1972.
  5. Pat. Ger. 215900, 1972; C.A. 77, 114401b, 1972.
  6. Pat. Fr. 2200003, 1974; C.A. 82, 1687p, 1975.
  7. Kumar V, Dority JA: Pat. USA 5488055, 1996; C.A. 125, 10805e, 1996.
  8. Wolin RM, Afonio A, Kelly JM, Njorge F G.: Pat. USA 5595998, 1997; C.A. 126, 199793j, 1997.
  9. Alberti MJ, Auten EP, Lackey KE, McDonald OB, Wood ER, Preugschat F, Cutler GJ, Kane–Carson L, Liu W, Jung DK: Discovery and in vitro evaluation of potent kinase inhibitors: Pyridol[1’,2’:1,5]pyrazolo[3,4-d]pyrimidines. Bioorg Med Chem Lett 2005, 15, 3778–3781.
  10. Sawicka E, Długosz A, Poręba K, Chowaniec A: Dissimilar effects of cisplatin and the pyridopyrazolo-pyrimidine derivative KP972 on free radicals. Adv Clin Exp Med 2009, 18, 415–424.
  11. Mates JM, Sanchez-Jimenez F: Antioxidant enzymes and their implications in pathophysiologic processes. Clin Biochem 1999, 32, 595–603.
  12. Woolliams JA, Wiener G, Anderson PH, MC Murray Ch: Variation in the activities of glutathione-peroxidase and superoxide-dismutase in relation to breed and the concentration of cooper in blood in various breed crosses. Res Vet Sci 1983, 34, 253–256.
  13. Luyten CR, van Overveld FJ, De Backer LA, Sadowska AM, Rodrigus IE, De Hertc SG, De Backer WA: Antioxidant defense during cardiopulmonary bypass surgery. Eur J Cardio-Thorac 2005, 27, 611–616.
  14. Paglia DE, Walentine WN: Studies on the quantitative and qualitative characterisation of erythrocyte glutathione peroxidase. J Lab Clin Med 1967, 70, 158–168.
  15. Christova TY, Gorneva GA, Taxitov SI, Duridanova B, Setchenska MS: Effect of cisplatin and cobalt chloride on antioxidant enzymes in the livers of Lewis lung carcinoma-bearing mice: protective role of heme oxygenase. Toxicol Lett 2003, 128, 235–242.
  16. Maliakel DM, Kagiya TV, Nair CK: Prevention of cisplatin-induced nephrotoxicity by glucosides of ascorbic acid and alpha-tocoferol. Exp Toxicol Pathol 2008 Sep, 60, 521–527.
  17. Chirino YI, Sanchez-Gonzalez, Matrinez–Martinez DJ, Cruz CM, Pedraza–Chaverri J: Protective effects of apocynin against cisplatin-induced oxidative stress and nephrotoxicity. Toxicology 2008, 245, 18–23.
  18. Husain K, Morris C, Whitworth C, Trammell GL, Rybak LP, Somani SM: Protection by ebselen against cisplatininduced nephrotoxicity: antioxidant system. Mol Cell Biochem 1998, 178, 127–133.
  19. Sergi B, Ferraresi A, Troiani D, Paludetti G, Fetoni AR: Cisplatin ototoxicity in the guinea pig: vestibular and cochlear damage. Hear Res 2003, 182, 56–64.
  20. Youngke L, Cederbaum AI: Cisplatin–induced hepatotoxicity is enhanced by elevated expression of cytochrome P450 2E1. Toxicol Sci 2005, 89, 2, 515–523.
  21. Gonzalez RM, Puchades MJ, Garcia Ramon R: Effects of oxidative stress in patients with chronic renal failure. Nephrology 2006, 26, 218–225.
  22. Serewko MM, Popa C, Dahler AL, Smith L, Strutton GM., Coman W, Dicker AJ, Saunders N: Alternations in gene expression and activity during squamous cell carcinoma development. Cancer Res 2002, 62, 3759–3765.