Введение

Актуальность работы

В связи с высокой распространенностью онкологических заболеваний по всему миру активно ведутся исследования, посвященные оптимизации противоопухолевой терапии различного рода препаратами (метаболиты, ингибиторы, алкалоиды и д. р.). Но несмотря на развитие современных направлений, таких как таргетная терапия, адресная лекарственная доставка, нанобиотехнологии, в противоопухолевой терапии широко используется комплексная и монотерапия различными стандартными противоопухолевыми препаратами, которые помимо основного эффекта обладают также повышенной токсической и генетической активностью. Поэтому в связи с представленностью разнообразия дополнительных негативных воздействий противоопухолевых препаратов и их метаболитов ведется поиск протекторов, которые смогли бы минимизировать их негативные проявления, как с точки зрения медицинской, так и экологической направленности.

Одними из многочисленных кандидатов на эффективную протекцию являются лекарственные растения, в том числе представители семейства Lamiaceae, которые характеризуются прОявлением антибактериальных, противовоспалительных, антиоксидантных, антиканцерогенных свойств. Перспективным в изучении протекторных свойств является род Monarda, проявляющий антимикробные и фунгицидные свойства. Высокое содержание флавоноидов у данного рода свидетельствуют о повышенной биологической активности. На основе данных для исследования была выбрана Monarda didyma L., так как среди представителей данного рода она обладает наиболее высоким содержанием тимола и карвакрола.

Так как при применении противоопухолевых препаратов важно сохранить их основной эффект (цитотоксический), то необходимо знать можно ли применять их совместно с протекторами, чтобы его не нивелировать. Также важно правильно подобрать схему введения терапии «протектор – препарат». К тому же дополнительно стоит учитывать, что в экологическом направлении наблюдается проблема попадания метаболитов от препаратов в окружающую среду, согласно исследованию Misik, что также может решаться благодаря протекторному свойству экстракта.

Цель и задачи

Цель работы - протестировать протекторные свойства экстарка Monarda didyma относительно противоопухолевого препарата

Задачи:

  1. определить изменение общей токсичности противоопухолевого препарата при использовании разных схем введения “препарат - экстракт”;

2)проанализировать генотоксичность экстракта;

  1. проанализировать антипролиферативные свойства экстракта.

Информация о данных

Данные были собраны в период с 2021 по 2023 год на кафедре биоразнообразия и биоэкологии ИЕНиМ УрФУ.

Методы исследования

  1. Оценка токсичности - постоение столбчатых графиков, критерий согласия Пирсона;
  2. Оценка цитотоксичности - построение столбчатого графика, T-test, дискриминантный анализ;
  3. Генетическая токсичность -

Результаты и выводы

Оценка токсичности

Определение летальной дозы

Цисплатин в данной концентрации не является токсическим, а даже проявляет антитоксические свойства, что говорит о его стимулирующем эффекте, в связи с очень маленькой концентрацией. Малые дозы тех или иных факторов среды могут оказывать положительный и стимулирующий эффекты. При этом сам экстракт вызывается высокую летальность в данной концентрации (ЛД50). Следовательно, данный экстракт лучше не использовать в повышенной концентрации (выше 5 %), также можно отметить, что его можно будет использовать не только в медицинских целях, но и в сельском хозяйстве в качестве инсектицида. Высокая летальность экстракта может быть связана с повышенным содержанием карвакрола в растении, который может демонстрировать генотоксический эффект по отношению к Drosophila melanogaster.

Схемы в отношении снижения летальности эффективны только «После» и «Совместно», схема «До» не эффективна, так как она не проявляет антитоксических свойств, что говорит о ее меньшей эффективности в использовании. При сравнении с контрольной группой летальность схемы «До» увеличивается за счет куколочной гибели, что может говорить о гормональном дисбалансе особей. В схемах «После» и «Совместно» летальность уменьшается за счет личиночной гибели.

После воздействия экстрактом снижается постэмбриональная летальность несмотря на то, что мухи, посаженные на эту среду, «страдают», то после первого поколения летальность падает. Следовательно, в качестве инсектицида наблюдается достаточно кратковременное действие.

Из схем наиболее стрессогенный эффект наблюдается у схемы «После», за счет значительного увеличения личиночной гибели. В других схемах напротив, наблюдается ее уменьшение при сравнении с контролем.

Оценка фертильности

По рисунку можно говорить о незначительном изменении коридора колебаний средней индивидуальной плодовитости, что свидетельствует о том, что изменчивость как таковая она не изменяется, а снижается только средний показатель. Что касается цисплатина, то в данной концентрации он не сказывается на снижение плодовитости, а схемы также эффективны.

В схемах РЭЛ наблюдается небольшое увеличение не развившихся яиц, но зато уменьшение в ПЭЛ.

Мы видим, что при использовании всех трех вариантов схем, сужает коридор колебаний по ПЭЛ, что говорит о хорошем пролонгированном эффекте для следующего поколения.

Оценка цитотоксического эффекта

Оценка регулируемой клеточной гибели в крыловом имагинальном диске

Оценка РКГ в КИД показала, что в группе, питавшейся экстрактом, наблюдается значительное повышение РКГ относительно контроля, что может свидетельствовать о том, что выбранная нами концентрация экстракта вызывает цитотоксический эффект во всех компартментах крылового имагинального диска.

У цисплатина наоборот, наблюдается увеличение РКГ в 1 и 4 компартментах, в 2 и 3 же – уменьшение РКГ, что также может свидетельствовать, что цисплатин в данной концентрации не столь выражено проявляет цитотоксический эффект. При сравнении схем максимальная регулируемая клеточная гибель наблюдается у особей, к которым применяли схему «До». Так как в трех из четырех компартментах (1,2,3) проявляется повышенное РКГ, что наблюдается также у экстракта. Следовательно, можно предположить, что экстракт не нивелирует действие цисплатина. В схемах «После» и «Совместно» наоборот прослеживается нивелирующие действие в отношении интенсивности клеточной гибели относительно контроля, соответственно наблюдали эффект синергизма, заключающийся в подавлении РКГ.

С точки зрения основного действия препарата (антипролиферация) последовательная схема, где предварительно применяют экстракт имеет большую целесообразность в использовании, чем совместное применение.

Также стоит отметить, что 4 компартмент является очень чувствительным к какому-либо роду воздействия и во всех экспериментальных группах реагирует повышенной клеточной гибелью. И во всех вариантах схем также остаются высокие показатели, что подтверждают статистические данные. При этом максимальная величина РКГ по четвертому компартменту наблюдается в группе, получавшей исключительно экстракт, что также предполагает наличие цитотоксического потенциала у экстракта в тестируемой концентрации.

Морфологический анализ линейных показателей крыловой пластинки

Каноническому анализу, не наблюдается различий между группами «C2H5OH 70 %» и «контроль», но при этом есть расхождение с экстрактом. Следовательно, можно говорить о том, что спирт не оказывает влияния на проявления свойств M. didyma при их совместном применении.

Согласно сравнению канонических переменных наблюдаемые различия между контролем и схемами, позволяет выявить их отличие от группы «Цисплатин». Также можно отметить снижение изменчивости по крылу во всех исследуемых группах по сравнению с контролем. Наиболее значимые расхождения с цисплатином наблюдаются у схемы «После», что может обозначать, что схема «После» значительно отличается от цисплатина и контроля. При этом у схемы «До» также наблюдаются отличия от цисплатина. Схема «Совместно» почти полностью пересекается с цисплатином, что может говорить о том, что при совместном использовании экстракта и цисплатина, цисплатин нивелирует антипролиферативные свойства экстракта. Применение последовательных схем меняет параметры крыла, не возвращая их к цисплатиновому и контрольному уровню, что вероятно является следствием активной клеточной миграции в крыловом имагинальном диске.

Канонический анализ также, как и в случае, когда в сравнение участвовал позволил выявить изменение формы крыла у особей, при выращивании которых применяли схемы относительно выборки цисплатина. Наблюдается такая тенденция, что схемы «Совместно» и «До» имеют наибольшее пересечение с цисплатином, а схема «После» значительно изменяется.

При каноническом анализе в сравнении с контролем, также, как и при воздействии цислатином наблюдаются значимые различия. Но при этом можно заметить, что пересечение экспериментальных групп, выращенных с применением схем больше с группой после воздействия экстрактом, чем цисплатином. Также в каждой группе наблюдается уменьшение числа изменений, но в пределах контрольной выборки.

На графиках, наблюдается, что выборка схемы «До» полностью перекрывает выборку экстракта, что показывает нивелирующие действие экстракта в данной схеме по отношению к цисплатину. Схемы «После» и «Совместно» не проявляют такого действия, и имеют большее расхождение с экстрактом, что может говорить о проявлениях свойств цисплатина.

Оценка генетической токсичности

В ходе теста на соматические мутации и рекомбинации была проанализирована часта появлений пятен и аберрантных фенотипов у экспериментальных выборок, выращенных на 7 питательных средах. Согласно данным, получено что количество пятен соответствует контрольной выборке, но при это наблюдается уменьшение количества мутаций у схем введения по сравнению с использованием отдельно экстракта и цисплатина.

При применении экспериментальной среды с экстрактом M. didyma наблюдается меньшее количество пятен, по сравнению с цисплатином, но при этом в каждой группе наблюдается по одной особи с аберрантным фенотипом.

Следовательно, можно говорить о том, что при увеличении концентрации может вызываться аберрационная активность.

Выводы

  1. Цисплатин не обладает токсическим эффектом в концентрации 0,009, как при применении отдельно, так и с экстрактом в различных схемах введения, тогда как тестируемая концентрация экстракта Monarda didyma самого по себе является 50 ЛД. Показатели фертильности и эмбриональной летальности не изменяются ни в одной экспериментальной группе, за исключением постэмбриональной летальности, которая в группе «До» снижается, в группе «После» повышается.

  2. Генетической активности экстракта не обнаружили, синергизм в отношении противоопухолевого препарата цисплатин отсутствует.

  3. Во всех экспериментальных группах обнаружен антипролиферативный эффект по 4-тому компартменту крылового имагинального диска, в связи с чем он является более чувствительным к какому-либо роду воздействию. Максимальное изменение крыловых параметров вызывает использование схемы «После», что связано с антицитотоксическим эффектом в крыловом имагинальном диске.