Токсичность нового монофенольного синтетического индуктора редокс-чувствительной сигнальной системы Keap1/Nrf2/ARE in vitro и in vivo

Одним из перспективных направлений современной фармакологии является разработка «непрямых антиоксидантов», способных активировать редокс-чувствительные сигнальные системы, прежде всего систему Keap1/ Nrf2/ARE. К числу ее химических индукторов относится разрабатываемый нами гидрофильный монозамещенный монофенол (3’-трет-бутил-4’-гидроксифенил)пропилтиосульфонат натрия (ТС-13). Целью настоящего исследования послужило изучение антипролиферативной активности ТС-13 в отношении опухолевых клеток линии BT-474 in vitro и острой пероральной токсичности для мышей in vivo. 
Материал и методы. Определяли зависимость между концентрацией ТС-13 и пролиферативной активностью клеток линии протоковой карциномы молочной железы человека BT-474 в MTT-тесте с вычислением IC₅₀, сравнивали с полученными ранее значениями для линии MCF-7 и сопоставляли с функциональными свойствами клеток на основе уровня экспрессии генов (in silico анализ GSEA). Острую токсичность in vivo исследовали на 50 самках мышей линии C57Bl/6y, которым per os с помощью внутрижелудочного зонда вводили раствор ТС-13 в дистиллированной воде в разных дозах. Сравнивали полученную экспериментально LD₅₀ и предсказанную in silico с помощью веб-сервиса GUSAR. 
Результаты и их обсуждение. Величина IC₅₀ ТС-13 для клеток линии BT-474, вычисленная из уравнения экспоненциальной аппроксимации, составила 59,5 мкМ – в 2,2 раза меньше, чем полученная ранее для клеток MCF-7. Возможно, это обусловлено функциональными различиями линий BT-474 и MCF-7, о чем свидетельствуют результаты анализа GSEA. Установленная в эксперименте in vivo величина LD₅₀ составила 936 мг/кг массы тела мышей, полученное значение удовлетворительно соответствует предсказанной in silico (561 мг/кг), хотя в действительности соединение оказалось несколько менее токсичным, чем можно было ожидать исходя из его структуры. 
Заключение. Исследование острой токсичности нового водорастворимого монофенола ТС-13 позволяет отнести его к 4-му классу опасности по шкале Ходжа – Стернера (слаботоксичные соединения) или к 3-му классу опасности согласно ГОСТ 12.1.007-76 (вещества умеренно опасные).

1. Hajam Y.A., Rani R., Ganie S.Y., Sheikh T.A., Javaid D., Qadri S.S., Pramodh S., Alsulimani A., Alkhanani M.F., Harakeh S., Hussain A., Haque S., Reshi M.S. Oxidative stress in human pathology and aging: Molecular mechanisms and perspectives. Cells. 2022;11(3):552. doi: 10.3390/cells11030552

2. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Новая волна, 2012. 1216 с.

3. Zhou G., Meng S., Li Y., Ghebre Y.T., Cooke J.P. Optimal ROS signaling is critical for nuclear reprogramming. Cell Rep. 2016;15(5):919–925. doi: 10.1016/j.celrep.2016.03.084

4. Cuadrado A., Rojo A.I., Wells G., Hayes J.D., Cousin S.P., Rumsey W.L., Attucks O.C., Franklin S., Levonen A.L., Kensler T.W., Dinkova-Kostova A.T. Therapeutic targeting of the NRF2 and KEAP1 partnership in chronic diseases. Nat. Rev. Drug Discov. 2019;18(4):295–317. doi: 10.1038/s41573-018-0008-x

5. Blaner W.S., Shmarakov I.O., Traber M.G. Vitamin A and vitamin E: Will the real antioxidant please stand up? Annu. Rev. Nutr. 2021;41:105–131. doi: 10.1146/annurev-nutr-082018-124228

6. Speisky H., Shahidi F., Costa de Camargo A., Fuentes J. Revisiting the oxidation of flavonoids: Loss, conservation or enhancement of their antioxidant properties. Antioxidants. 2022;11(1):133. doi: 10.3390/antiox11010133

7. Diaz M., Mesa-Herrera F., Marin R. DHA and its elaborated modulation of antioxidant defenses of the brain: Implications in aging and AD neurodegeneration. Antioxidants. 2021;10(6):907. doi: 10.3390/antiox10060907

8. Matsumaru D., Motohashi H. The KEAP1-NRF2 system in healthy aging and longevity. Antioxidants. 2021;10(12):1929. doi: 10.3390/antiox10121929

9. Zenkov N.K., Kozhin P.M., Chechushkov A.V., Martinovich G.G., Kandalintseva N.V., Menshchikova E.B. Mazes of Nrf2 regulation. Biochemistry (Moscow). 2017;82(5):556–564. doi: 10.1134/s0006297917050030

10. Menshchikova E., Tkachev V., Lemza A., Sharkova T., Kandalintseva N., Vavilin V., Safronova O., Zenkov N. Water-soluble phenol TS-13 combats acute but not chronic inflammation. Inflamm. Res. 2014;63(9):729–740. doi: 10.1007/s00011-014-0746-0

11. Menshchikova E.B., Chechushkov A.V., Kozhin P.M., Kholshin S.V., Kandalintseva N.V., Martinovich G.G., Zenkov N.K. Activation of autophagy and Nrf2 signaling in human breast adenocarcinoma MCF-7 cells by novel monophenolic antioxidants. Cell Tissue Biol. 2019;13(2):85–92. doi: 10.1134/S1990519X1902007X

12. Гайнутдинов П.И., Кожин П.М., Чечушков А.В., Мартинович Г.Г., Хольшин С.В., Кандалинцева Н.В., Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б. Обратная зависимость между антиоксидантной активностью синтетических монофенолов структурно взаимосвязанного ряда и их токсичностью в отношении опухолевых клеток. Сиб. науч. мед. журн. 2018;38(1):22–31. doi: 10.15372/SSMJ20180104

13. Oleynik A.S., Kuprina T.S., Pevneva N.Y., Markov A.F., Kandalintseva N.V., Prosenko A.E., Grigoriev I.A. Synthesis and antioxidant properties of sodium S-[3-(hydroxyaryl)propyl] thiosulfates and [3-(hydroxyaryl)propane]-1-sulfonates. Russian Chemical Bulletin. 2007;58(6):1135–1143. doi: 10.1007/s11172-007-0172-3

14. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays. J. Immunol. Methods. 1983;65(1-2):55–63. doi: 10.1016/0022-1759(83)90303-4

15. Fonseca N.A., Marioni J., Brazma A. RNA-Seq gene profiling – a systematic empirical comparison. PloS One. 2014;9(9):е107026. doi: 10.1371/journal.pone.0107026

16. Banerjee P., Eckert A.O., Schrey A.K., Preissner R. ProTox-II: a webserver for the prediction of toxicity of chemicals. Nucleic Acids Res. 2018;46(W1):W257–W263. doi: 10.1093/nar/gky318

17. Сухачев В.С., Иванов С.М., Филимонов Д.А., Поройков В.В. Альтернативные методы исследования. Компьютерная оценка острой токсичности для грызунов. Лаб. живот. для науч. исслед. 2019;(4):4. doi: 10.29296/2618723X-2019-04-04

18. Nair A.B., Jacob S. A simple practice guide for dose conversion between animals and human. J. Basic. Clin. Pharm. 2016;7(2):27–31. doi: 10.4103/0976-0105.177703