Tổng hợp, độc tính tế bào dưới điều kiện hiếu khí và thiếu oxy, và hoạt tính cảm ứng bức xạ của các dẫn xuất 5-fluorouracil gắn metronidazole mới

Khosrou Abdi1, Ali Khalaj2, Seyed Nasser Ostad3, Navid Lamei4, Mohammad Reza Khoshayand5
1Department Radiopharmacy, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, 14174, Iran
2Department of Medicinal Chemistry, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, 14174, Iran
3Department of Toxicology & Pharmacology, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, 14174, Iran
4Drug Design & Development Research Center, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, 14174, Iran
5Department of Drug and Food Control, Faculty of Pharmacy, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, 14174, Iran

Tóm tắt

Tóm tắt Thông tin nền và mục đích nghiên cứu

Nhiều hợp chất 2,4-dinitrophenyl và 2,4-dinitrophenylamine gắn 5-FU (5-fluorouracil) so với các thành phần của chúng đã cho thấy độc tính tối thiểu hoặc không có độc tính với dòng tế bào HT-29 dưới điều kiện hiếu khí nhưng có độc tính cao và hiệu ứng cảm ứng bức xạ dưới điều kiện thiếu oxy. Trong nghiên cứu hiện tại, độc tính tế bào và sự tăng cường bức xạ của ba dẫn xuất mới của các hợp chất này bằng cách thay thế nhóm 2,4-dinitrophenyl bằng 2-methyl-5-nitroimidazole, một tác nhân cảm ứng bức xạ và độc tính đã được biết đến, đã được điều tra.

Phương pháp

Các hợp chất gắn 79 được chuẩn bị bằng cách phản ứng 1-(t-butoxycarbonyl)-5-fluorouracil 6 với các este metronidazole 24 theo sau là việc loại bỏ nhóm bảo vệ t-butoxycarbonyl. Độc tính của các hợp chất trong tế bào HT-29 có hoặc không có bức xạ đã được xác định bằng phương pháp 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT), iodua propidium (PI)-digitonin và các thử nghiệm clonogenic.

Kết quả

Các hợp chất gắn 79 đã gây ra độc tính phụ thuộc vào thời gian và nồng độ dưới điều kiện thiếu oxy nhưng không có ảnh hưởng đáng kể dưới điều kiện hiếu khí. Những hợp chất này cũng cho thấy hiệu ứng cảm ứng bức xạ phân chọn lọc và phụ thuộc nồng độ dưới điều kiện thiếu oxy.

Kết luận

Các hợp chất gắn 79 so với 5-FU 5 đã cho thấy độc tính tối thiểu dưới điều kiện hiếu khí và hoạt tính cảm ứng bức xạ chọn lọc dưới điều kiện thiếu oxy. Ngoài ra, hiệu ứng của các hợp chất này còn cao hơn so với metronidazole 1, vốn là một chất độc tế bào và tác nhân cảm ứng bức xạ đã được biết đến dưới các điều kiện thiếu oxy.

Từ khóa

#5-fluorouracil #metronidazole #độc tính tế bào #cảm ứng bức xạ #tế bào HT-29 #thiêu oxy

Tài liệu tham khảo

Nagasawa H, Uto Y, Kirk KL, Hori H: Design of hypoxia-targeting drugs as new cancer chemotherapeutics. Biol Pharm Bull. 2005, 29: 2335-2342.

Wardman P: Chemical radiosensitizers for use in radiotherapy. Clin Oncol. 2007, 19: 397-417. 10.1016/j.clon.2007.03.010.

Tao C, Desai NP, Soon-Shiong P, Sandford PA: Dual functional cytotoxic/radiosensitizer compounds and methods for the preparation thereof. PCT Int Appl WO 96 40,091. Chem Abstr. 1996, 126: 131664n-

Palmer BD, Wilson WR, Pullen SM, Denny WA: Hypoxia-selective antitumor agents. 5. Synthesis of water-soluble nitroaniline mustards with selective cytotoxicity for hypoxic mammalian cells. J Med Chem. 1990, 35: 3214-3222.

Parrick J, Porssa P, Davies LK, Dennis MF, Patel KB, Stratford MRK, Wardman P: Targeting radiosensitizers to DNA by minor groove binding: nitroarenes based on netropsin and distamycin. Bioorg Med Chem Lett. 1993, 3: 1697-1702. 10.1016/S0960-894X(00)80045-1.

Lee HH, Palmer BD, Wilson WR, Denny WA: Synthesis and hypoxia-selective cytotoxicity of A 2-nitroimidazole mustard. Bioorg Med Chem Lett. 1998, 8: 1741-1744. 10.1016/S0960-894X(98)00305-9.

Ahmed L, Jenkins TC, Walling JM, Stratford IJ, Sheldon PW, Adams GE, Fielden EM: Analogues of RSU-1069: radiosensitization and toxicity in vitro and in vivo. Int J Radiat Oncol. 1986, 12: 1079-1081. 10.1016/0360-3016(86)90230-0.

Khalaj A, Doroudi AR, Ostad SN, Khoshayand MR, Babai M, Adibpour N: Synthesis, aerobic cytotoxicity, and radiosensitizing activity of novel 2,4-dinitrophenylamine tethered 5-fluorouracil and hydroxyurea. Bioorg Med Chem Lett. 2006, 16: 6034-6038. 10.1016/j.bmcl.2006.08.122.

Abdi K, Khalaj A, Ostad SN, Khoshayand MR: Cytotoxicity and radiosensitising activity of synthesized dinitrophenyl derivatives of 5-fluorouracil. DARU J Pharm Sci. 2012, 20: 1-9. 10.1186/1560-8115-20-1. Doi: 10.1186/1560-8115-20-3

Abdi K, Nafisi S, Manouchehri F, Bonsaii M, Khalaj A: Interaction of 5-Fluorouracil and its derivatives with bovine serum albumin. J Photochem Photobiol B. 2012, 107: 20-26.

Khalaj A, Abdi K, Ostad SN, Khoshayand MR, Lamei N, Nedaie HA: Synthesis, in vitro cytotoxicity and radiosensitizing activity of novel 3-[(2,4-dinitrophenylamino)alkyl]derivatives of 5-fluorouracil. Chem Biol Drug Des. in press

Ramalho TC, Franca TCC, Cortopassi WA, Goncalves AS, da Saliva AWS, da Cunha EFF: Topology and dynamics of the interaction between 5-nitroimidazole radiosensitizers and duplex DNA studied by a combination of docking, molecular dynamic simulations and NMR spectroscopy. J Mol Struct. 2011, 992: 65-71. 10.1016/j.molstruc.2011.02.042.

Jaime-Figueroa S, Zamilpa A, Guzman A, Morgans DJ: N-3-Alkylation of uracil and derivatives via N-1-Boc protection. Synthetic Commun. 2001, 31: 3747-3757. 10.1081/SCC-100108224.

Freshney RI: Culture of animal cells: a manual of basic technique. 2010, New York: Wiley–Blackwell, 6

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

Puttonen KA, Lehtonen S, Lampela P, Mannisto PT, Raasmaja A: Different viabilities and toxicity types after 6-OHDA and Ara-C exposure evaluated by four assays in five cell lines. Toxicol In Vitro. 2008, 22: 182-189. 10.1016/j.tiv.2007.07.005.

Zhang L, Mizumoto K, Sato N, Ogawa T, Kusumoto M, Niiyama H, Tanaka M: Quantitative determination of apoptotic death in cultured human pancreatic cancer cells by propodium iodide and digitonin. Cancer Lett. 1999, 142: 129-137. 10.1016/S0304-3835(99)00107-X.

Franken NP, Rodermond HM, Stap J, Haveman J, van Bree C: Clonogenic assay of cells in vitro. Nat Protoc. 2006, 1: 2315-2319. 10.1038/nprot.2006.339.

Naito M, Hashimoto C, Masui S, Tsuruo T: Caspase-independent necrotic cell death induced by a radiosensitizer, 8-nitrocaffeine. Cancer Sci. 2004, 95: 361-366. 10.1111/j.1349-7006.2004.tb03216.x.

Cariveau MJ, Stackhouse M, Cui X, Tiwari K, Waud W, Secrist JA, Xu B: Clofarabine acts as radiosensitizer in vitro and in vivo by interfering with DNA damage response. Int J Radiation Oncol Biol. 2008, 70: 213-220. 10.1016/j.ijrobp.2007.09.012.

Trivedi MN, Gabhe SY, Vachhani UD, Patel RB, Shah CP: Synthesis of some 2-methyl-5-nitroimidazole derivatives as potential antimicrobial agents. J Chem Pharm Res. 2011, 3: 313-319.

Nakae T, Uto Y, Tanaka M, Shibata H, Nakata E, Tominaga M, Maezawa H, Hashomoto T, Kirk KL, Nagasawa H, Hori H: Design, synthesis, and radiosensitizing activities of sugar-hybrid hypoxic cell radiosensitizers. Bioorg Med Chem Lett. 2008, 16: 675-682.