Протипухлинна активність меланінів у лікуванні меланоми

Протипухлинна активність меланінів у лікуванні меланоми

Відомі різні лікарські засоби, що володіють протипухлинною дією, які застосовують під час лікування онкологічних захворювань: бензотеф, циклофосфан, адріабластин, карміноміцин, вінкристин, метотрексан, тіофосфамід, фторофур, та ін. Усі вони токсичні в терапевтичних дозах, дають побічні ефекти і мають протипоказання.

Перевага водорозчинного меланіну в тому, що він володіє новою властивістю, не властивою засобам аналогічної дії. Водорозчинний меланін, як і фенольні сполуки, має властивості зупиняти розвиток ракових пухлин і метастазів в організмі. Меланін вступає в реакцію з нуклеїновими кислотами і білками ракових клітин, перешкоджає синтезу їхньої ДНК, гальмує розвиток ракової пухлини. Водорозчинний меланін руйнує бар'єри, зведені раковою клітиною в місці її нового прикріплення. Не прикріплені ракові клітини безперешкодно знищуються лімфоцитами т-хелперами. У дослідах, для перевірки меланіну на канцерогенну активність, у тварин не було виявлено жодних змін у тканинах.

Його нетоксичні властивості та відсутність побічних явищ забезпечують ефективне лікування ракових захворювань. Сухий препарат водорозчинного меланіну за зовнішнім виглядом являє собою порошок із чорно-коричневими кристалами з яскравим мерехтливим блиском.

Порошок використовують для приготування водних розчинів меланіну потрібної концентрації. Водний розчин водорозчинного меланіну показав високу цитотоксичну активність відносно раку людини ліній клітин раку легені (85%-ва загибель), раку молочної залози (дві лінії, понад 90%) і клітинної лінії карциноми товстої кишки (80% -ний результат), а також при лікуванні хворих-добровольців:

Приклад 1. Хворий В. Рак легені, прийом внутрішньо 40-100 мг добова доза, одужання 2 роки.

Приклад 2. Хворий І. (лікар) меланома 4 стадія, прийом всередину 60-100 мг добова доза, і місцево на лімфовузли, одужання 1 рік 7 місяців висока працездатність.

Приклад 3. Хворий А. рак прямої кишки, добова доза 60-100 мг. Здоровий півтора року. 

Приклад 4. Хворий С. Рак порожнини рота, добова доза 90-400 мг, через 2 тижні опадання пухлини, відновлення можливості говорити і самостійно приймати їжу, поліпшення формули крові.

         Приклад 5. Хворий К. на рак шкіри: прикладання на уражену поверхню примочок водорозчинного меланіну сприяло швидкому загоєнню рани та запобіганню розвитку раку шкіри.

Водорозчинний меланін є цінною високоефективною протипухлинною речовиною.

Приклад 6. Хворий В. Анапластична (злоякісна) менінгіома головного мозку (WHO Grade III), код - ICD - O\SNOMED 9539\3. Аналізи отримано, пройшовши курс хіміотерапії та після видаленої пухлини. У процесі вживання Меланіну, робота головного мозку відновлюється, стабілізується робота нервової системи і знижується ризик виникнення метастазів.

Вісті Академії наук СРСР - серія біологія 1973 р. №3.-ст438. І.М.Хрульова, А.А.Берлін

Протипухлинна активність синтетичних, біосинтетичних і природних меланінів.

Показано можливу протипухлинну активність синтетичних меланінів із DL-, L-5,6- діоксііндолу (5,6-ДОІ), 5,6-ДОІ-2 карбонової кислоти, біосинтетичного меланіну з DL-дофа та природного, виділеного з меланом Ґрадінґа-Пассі та B-16 на меланомах, які перещеплюються. Показано, що DL-дофа-меланін і меланін, виділений з меланоми Гардінга-Пассі, при підшкірному введенні мишам не є хімічними канцерогенами. Зроблено спробу пояснити можливі фізіологічні функції меланінів у живому організмі.

Донедавна меланіни розглядали лише як речовини, що відіграють роль оптичного екрана, який захищає клітини від фотохімічних ушкоджень у покривних тканинах (Balmukhanov, 1965; Chaklin, 1965; Mc Govern, 1965; Нивинская, 1970). функціональне значення меланінів у чорній речовині мозку та у меланоцитах пухлини дотепер не відоме. Однак дуже важливе вивчення не тільки істотних порушень у меланіновому обміні в процесі розвитку захворювань, а й ролі в етіології цих захворювань, частоти їхньої появи, тяжкості протікання.

Меланома як об'єкт дослідження становить особливий інтерес, будучи найбільш злоякісною пухлиною. При перетворенні доброякісної пухлини на злоякісну меланому, як правило, спостерігається порушення регуляції синтезу меланіну і його інтенсифікація. Безпігментні, амеланотичні меланоми більш злоякісні (Нивинская, 1970).

В даний час більшість вчених дотримуються тієї точки зору, що ракова клітина відрізняється від нормальної не присутністю в ній будь-яких специфічних речовин, а зміною співвідношення компонентів біохімічних систем, властивих нормальній клітині.

Фізико-хімічний стан біохімічної системи, який розглядають у динаміці, є найзагальнішою характеристикою зміни системи загалом, оскільки в ньому знаходять відображення як зміна кожного компонента системи, так і їхній взаємний вплив.

Роботами Н.М.Емануеля зі співробітниками було показано, що для злоякісного росту істотною є зміна концентрації вільних радикалів у біохімічних компонентах клітини, і тому речовини, такі, як антиоксиданти, повинні були б впливати на розвиток цих процесів. Якщо підвищення концентрації антиокисної активності важливе для розвитку процесу, то її спрямована зміна мала б призводити до відповідної зміни швидкості росту пухлини (Бурлакова, 1969). Це дало нам підстави вважати, що така фізико-хімічна властивість меланінів, як антиокислювальна активність, - важливий показник процесів клітинного метаболізму. Майже всі біомолекули, що беруть участь у фундаментальних функціях живої матерії, побудовані з частково спряжених систем. Меланін - одна з найцікавіших сполук із системою сполучення, що використовується в тваринному і рослинному світі. Він належить до окисно-відновних (ОВ) полімерів із системою спряжених зв'язків і має комплекс властивостей, властивих цьому класу полімерів. У ньому спостерігається наявність парамагнітних частинок, які, як це вже однозначно доведено, притаманні самій спряженій системі (2 * 1017-1018 спінів на 1 г сухої речовини).

Меланіни, як полімери із системою відмінювання, володіють реакційною здатністю щодо вільних радикалів, здатністю до утворення КПЗ з багатьма електрофільними та нуклеофільними сполуками і здатністю інгібувати або ініціювати радикальні процеси.

Як напівпровідник, меланін може слугувати в клітині каталізатором біохімічних реакцій, подібно до того як це відомо для необмежених напівпровідникових каталізаторів (Волькенштейн, 1960). Завдяки низьким ОВ-потенціалам відновлювальні меланіни можуть видаляти кисень із води (самоокислення киснем повітря з утворенням H2O2). За допомогою меланіну можна провести багато процесів відновлення. З іншого боку, за допомогою окисленої форми меланіну в певних випадках можна здійснювати дегідрогенізацію та інші процеси окислення. Мабуть, для меланінів як донори можуть слугувати NAДН, NAДФН, відновлені флавопротеїди, цитохроми, аскарбат, похідні птеридину.

Було доведено, що меланін у присутності кисню спричиняє неенземотичне окиснення NAДН і NAД+ (Van Woert, 1967). Фізіологічне значення цього окиснення NAДН невідоме, проте можна уявити, що клітини, які містять меланін, можуть мати співвідношення NAД :NAДН або окисно-відновлювальну сполуку, відмінну від непігментних клітин. Можливо, меланопротеїди беруть участь в окисно-відновних реакціях і, поглинаючи кисень, відіграють роль переносника електронів. Усе це дає змогу думати, що природа відвела меланінам значно важливішу роль, ніж зараз встановлено.

Стабільні вільні радикали і хіноїдна структура меланінів, мабуть, можуть мати фізіологічну функцію в меланоцитах, і меланін може виступати в ролі хімічного протектора, дизактиватора токсичних для організму вільнорадикальних станів, що генеруються фотохімічним і метоболістичним шляхами. Можна було припустити, що меланін, який утворився в пухлинній клітині, за відповідного складу макромолекули і відповідної концентрації може відігравати роль інгібітора або ініціатора росту пухлини.

Ми поставили перед собою завдання з'ясувати, чи впливає введення меланіну в організм тварин на ріст перещеплюваної меланоми Гардінга-Пассі або на виникнення пухлини в процесі концерогенезу, якщо меланін виявиться хімічним концерогеном.

Результати таких досліджень могли б дати деякі підстави для судження про те, чи лежить накопичення меланіну в патології в основі концерогенезу, чи виступає в якості захисного механізму, будучи водночас кінцевим продуктом реакції окиснення тирозину через Дофа в процесі меланіногенезу.

Матеріали та методи.

Отримання синтетичних меланінів із 3,4-діоксифеніл-L-аланіну (L-дофа), DL-дофа, D-дофа, 5,6-діоксііндолу (5,6-ДОВІ), 5,6-ДОВІ-2 карбонової кислоти проводили автоокисленням в 1/15 М фосфатному буфері за рН 7,8, пропускаючи повітря через систему та інкубуючи її за 25 градусів.

Біосинтетичні меланіни отримували автоокисленням DL-дофа в 1/15 М фосфатному буфері за рН 6,8 у присутності тирозинази, виділеної з меланоми Гардінга-Пассі.

Природні меланіни виділяли з меланоми Гардінга-Пассі. Для отримання водорозчинного меланіну меланіни розчиняли в 0,5 н. NaOH і діалізували в бідистильованій воді.

Перевірка меланінів на концерогенну активність. Дослідження проводили на 90 безпородних мишах і на 240 мишах лінії C3HA. Меланін із дофа і з меланоми Гардінга-Пассі вводили тваринам підшкірно в дозі 500 мкг/кг у вигляді емульсії твіна-80. У фізіологічному розчині контрольній групі тварин вводили емульсію твіна-80. Через шість місяців проводили повторне введення меланіну. Дослід тривав 1,5 року.

Дослідження протипухлинної активності.

Дослідження протипухлинної активності меланінів вивчали на 430 мишах лінії C3HA вагою 20-24г із перевиваними меланомами Гарнінга-Пассі. Штам вели на мишах лінії C3HA. На 21-22-у добу у тварин-донорів в умовах повної стерильності витягували пухлинні вузли, промивали фізіологічним розчином, звільнялися від некротичних ділянок, подрібнювали отриману суспензію пухлинних клітин у фізіологічному розчині (1:1), вводили по 0,25 мл під шкіру лівого боку здорових тварин. На 9-у добу після трансплантації меланоми у тварин з'являлися пухлинні вузли. Тварин розділили на групи: контрольну та піддослідну. Піддослідним тваринам щодня протягом 20 днів або один раз за день до перевивки вводили меланін під шкіру лівого боку по 0,25 мл розчинів різної концентрації. Через погану розчинність у воді меланін вводили у вигляді емульсії, одержуваної за допомогою твіна-80. Контрольним тваринам вводили емульсію твіну-80 у фізіологічному розчині по 0,25 мл. Застосовувані концентрації твіну-80 нетоксичні і не чинять протипухлинної дії. У попередніх дослідах було з'ясовано, що внутрішньочеревне і підшкірне введення меланіну в цих дозах практично не викликало токсичних явищ і добре переносилося тваринами. Макроскопічно не спостерігалося ознак запалення, некрозів тощо. Пігмент відкладався в місці введення, що пояснюється його не розчинністю і хімічною стійкістю. Метаболізм його відбувається, мабуть, дуже повільно. На 23-24-у добу у тварин видалили пухлинні вузли, зважували їх і обчислювали середнє арифметичне для піддослідних і контрольних тварин. Отримані результати піддавали статистичній обробці. Визначали межі довіри та критерій Стьюдента (Урбих, 1964).

Вплив синтетичних, біосинтетичних і природних меланінів на ріст перевиваних меланом

Гардінга-Пассі та В-16.

 Результати та обговорення.

Було проведено 5 серій дослідів. Меланіни, отримані автоокисленням D-, DL-, L-дофа, були вивчені в першій, другій і третій серіях.

Результати дослідів показали, що меланін із DL-дофа в дозі 100 мг/кг (5 мг/кг при 20-кратному введенні) спричиняв гальмування росту меланоми Гардінг-Пассі на 37% (р<0,01) та в цій самій дозі при однократному введенні -41% (р<0,05). У разі введення цього меланіну в дозі 250 мг/кг при одноразовому введенні ефект виявився дещо більшим - 60% (р<0,01). У менших дозах 1 і 10 мг/кг ефекту не спостерігалося. Меланін, одержуваний із (L)-дофа, у дозі 10 мг/кг (0,5 мг/кг за 20-кратного введення) викликав гальмування на 25% (р<0,01), а в дозі 100 мг/кг (5 мг/кг за 20-кратного введення) викликав гальмування на 58% (р<0,05).

Меланін, отриманий із (D)-дофа, у дозі 100 мг/кг (5 мг/кг при 20-кратному введенні) викликав гальмування росту пухлини меланоми на 33% (р<0,001). Меланін, отриманий із (L)-дофа, у дозі 100 мг/кг спричинив дещо більше гальмування (8%) порівняно з меланіном (DL)-дофа -37% і з (D)-дофа -33%.

У четвертій серії дослідів вивчали вплив меланіну, отриманого з (DL)-дофа за допомогою тирозинази з меланоми Гардінга-Пассі. Незначний ефект (35%) було отримано при застосуванні дози 100 мг/кг, у дозах 250 мг/кг ефект був дещо більшим -56%.

У п'ятій серії було перевірено вплив меланіну, виділеного з меланоми Гардінг-Пассі. У дозах 10 і 100 мг/кг ефект гальмування був незначним -29 і 37% відповідно. У дозі 250 мг/кг було отримано 54% гальмування.

Таким чином, наведені вище дані показують, що меланіни можуть чинити гальмівну дію на ріст перевиваемой меланоми Гардінга-Пассі.

У дослідах, поставлених для перевірки дофа-меланіну і меланіну, виділеного з меланоми Гардінга-Пассі, на концерогенну активність, у тварин не було виявлено жодних змін. Це дало змогу зробити висновок, що меланіни з дофа і меланоми Гардінга-Пассі, введені підшкірно, не є канцерогенами. На жаль, поки що неможливо пояснити механізм протипухлинної активності меланінів. Однак уже зараз можна спробувати пояснити це властивостями, притаманними меланінам, про які йшлося вище.

Якщо для клітини важлива сама фізико-хімічна властивість її біохімічних компонентів, то додаванням меланіну (нетоксичного хімічного препарату) можна досягти спрямованої зміни як цієї властивості, так і перебігу процесу, залежного від його зміни.

Оскільки клітина багата на донорів, але бідна на акцептори, її фізичний стан і активність навряд чи помітно змінюються при введенні в неї невеликої кількості додаткових донорів. З акцепторами справи йдуть інакше - вони, ймовірно, мають регуляторну активність (Сент-Дьєрдьї, 1971).

Оскільки СО-група здатна бути і акцептором п-електронів, і донором н-електронів, її роль у встановленні донорно-акцепторної рівноваги в клітині, імовірно, дуже велика (Сент-Дьєрдьї, 1971).

У результаті меланогенезу відбувається обмін донорної групи (фенольного гідроксилу) 5,6-ДОІ-меланіну на акцепторну СО-групи, акцепторні властивості яких посилюються завдяки розширенню системи відмінювання. Оскільки атом кисню СО-групи має неподілену пару електронів, донорні властивості карбонілу проявляються особливо помітно в присутності каталітичної групи СS, яка забирає один із неподілених електронів кисню і перетворюється на групу CSH, тобто діє як каталізатор-переносник електронів кисню.

Тирозин окислюється до дофа-хінону і далі до меланіну. Дофа-хінон і меланін у клітині взаємодіють із присутнім у системі білком, утворюючи S-зв'язаний меланопротеїд (Mason, and Рeterson, 1965; Piattelli et al., 1967). Введений меланін також може взаємодіяти з білком. Думка про вплив на ракову клітину через SH-групу була висловлена ще Кнок (Knock, 1967). Остання властивість становить особливий інтерес, оскільки за сприятливих умов меланіни можуть вступати в донорно-акцепторну взаємодію, віддаючи цілий електрон і відіграючи, таким чином, роль потужних донорів у процесі сильного перенесення заряду.

Усе вищесказане наводить на думку, що меланіни насправді виконують важливу функцію за рахунок перенесення електронів.

Література

Бурлакова О.Б. 1969. Інф. Бюл. "Радіобіографія", 12 68.

Волькінштейн Ф.Ф. 1960. Електронна теорія каталізу на напівпровідниках.

Физматгиз, М.Сент-Дьєрдьї. 1971. Біоелектоніка. Вид-во "Мир",

М.Нивинская М.М. 1970 Клініка і лікування меланом. "Медицина",

М.Урбіх В.Ю. 1964. Біометричні методи. "Наука",

М.Balmukhanov S. 1965. Структура та контроль меланіциту. Підсумки. Софія.

Чаклін А.В. 1965. Структура і контроль меланіциту. Анотації. Софія.

Knock F.E. 1967. Протиракові агенти. Thomas, Springfield, Illinois.

Mason H.S., Peterson E. 1965. Biochim. Et Biophys. Acta,111,1,134.

McGrovern V.J. 1965. Структура та контроль ліммерів меланоцитів. Sofia.

Piatteli M., Fattorusso E., Nicolaus R.A., Magno S. 1965. Tetrehedron,21.11,3229.

Van Woert M.H. 1967. Zife,Sci,6,24,Oxford,2505.

Інститут хімічної фізики

АНСССР

Стаття надійшла до редакції 08.08.1972.

І.М. ХРУЛЬЄВА, А.А. БЕРЛІН

ПРОТИПУХЛИННА АКТИВНІСТЬ СИНТЕТИЧНИХ,

БІОСИНТЕТИЧНИХ І ПРИРОДНИХ МЕЛАНІНІВ

Інститут хімічної фізики Академії наук СРСР