Pharmacologic correction of paclitaxel-induced geneand myelotoxicity with exstract of Scutellariae baicalensis hairy roots culture

Abstract

Gene protection effects of Scutellariae baicalensis hairy transgenic roots extract on paclitaxel-induced genotoxic model of mice bone marrow and Drosophila melanogaster somatic cells were exposed in once and course administration during the early and late periods of investigation. Granylocyto- and erythrocytopoiesis stimulation effects of Scutellariae baicalensis hairy roots extract on paclitaxel-induced rats myelosuppression were demonstrated. Materials and methods. Experiments were performed on male and female CBA/CaLac mice and outbred female rats. Paclitaxel (Mitotax®, Dr. Reddy's, India) was administered once in the maximum tolerated dose (MTD): to mice - intraperitoneally, 40 mg/kg, to rats - intravenously, 5 mg/kg. To reduce cytostatic toxicity Scutellariae baicalensis hairy transgenic roots extract was injected per os once at a dose of 200 mg/kg or in 5-day course of 40 mg/kg per day. The state of bone marrow chromosome metaphase plates was examined by the Ford modified method. In the somatic mosaicism test system was used male mutant line, genotype wsn3/Y and female mutant line, genotype yellow of Dr. melanogaster. There were examined 1000 females and marked of number females with single (у, sn3) and double (уsn3) spots. The rat bone marrow was investigated using standard hematological methods. Results. It was shown, that single paclitaxel injection in MTD leaded to generation of genomic and structural disorders in mice bone marrow. In Dr. Melanogaster females, which were grown in nutrient medium with 0,005 % of paclitaxel, appearance of single spots fenotype «y» and «sn» were demonstrated. Paclitaxel injection to rats caused bone marrow hypoplasia in the early periods of investigation. Extract of Scutellaria baicalensis hairy transgenic roots considerably decreased the paclitaxel-induced disorders in mice and rats bone marrow and in Drosophila melanogaster somatic cells.

Keywords

Drosophila melanogaster / paclitaxel / extract of Scutellaria baicalensis / mice and rats bone marrow / aberrations / Dr. melanogaster

References

[1] Ветошкина Т. В., Дубская Т. Ю., Тимина Е. А. и др. (1998). Механизм гепатотоксического действия противоопухолевого препарата вепезида. Экспериментальная и клиническая фармакология. № 1: 54-56.

[2] Ганьшина И. П., Сельчук В. Ю. (2004). Использование таксола в клинической практике. Русский медицинский журнал. № 12 (19): С. 1108-1112.

[3] Гольдберг Е. Д., Дыгай А. М., Шахов В. П. (1992). Методы культуры ткани в гематологии. Томск.

[4] Дыгай А. М., ЖдановВ. В., Удут Е. В. (2009). Фармакологическая регуляция эритропоэза. М.: Издательство РАМН.

[5] Ермолаева Л. А. (2008). Гепатотоксичность противоопухолевых препаратов растительного происхождения паклитаксела и этопозида и ее фармакологическая коррекция: автореф. дис. … канд. мед. наук: 14.03.03, 14.03.06 / Ермолаева Любовь Александровна. Томск: ГУ НИИ Фармакологии СО РАМН - 21 с.

[6] Ильинских Н. Н., Ильинских И. Н., Бочаров Е. Ф. (1986). Цитогенетический гомеостаз и иммунитет. Новосибирск: изд-во «Наука».

[7] Карпова Г. В., Фомина Т. И., Воронова О. Л. и др. (2007). Миелотоксичность паклитаксела (митотакс). Экспериментальная и клиническая фармакология. Т. 70 (4): С. 39-43.

[8] Корман Д. Б. (2006). Основы противоопухолевой химиотерапии. М.: Практическая медицина.

[9] Кузовкина И. Н., Прокофьева М. Ю. (2014). Использование объектов коллекции генетически трансформированных корней в фундаментальных и прикладных исследованиях. Информационный бюллетень «Клеточные культуры», Т. 30: С. 33-41.

[10] Медведев Н. Н. (1968). Практическая генетика: учебно-методтческое пособие. М.: Наука.

[11] Неупокоева О. В., Воронова О. Л., Чурин А. А. и др. (2013). Коррекция цитогенетических эффектов паклитаксела и цисплатина экстрактом корней шлемника байкальского. Экспериментальная и клиническая фармакология. Т. 76 (12): С. 24-27.

[12] Резцова, В. В. (2007). Роль повреждений ДНК в регрессии опухолей после химиотерапии. Вопросы онкологии. Т. 53 (3): С. 262-268.

[13] Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая/Под общей редакцией А. Н. Миронова. М.: Гриф и К, 2012.

[14] Семенов В. В., Студенцова И. А., Дурнев А. Д. (1994). Антимутагены как модификаторы циклазной системы клетки. Вопросы медицинской химии. № 3: С. 48-51.

[15] Трухачева Н. В. (2012). Математическая статистика в медико-биологических исследованиях с применением пакета Statistica: книга для студентов, аспирантов и преподавателей медицинских колледжей и вузов. М.: ГЭОТАР-Медиа.

[16] Федорова Е. П. (2011). Миелотоксичность противоопухолевого препарата паклитаксела и ее фармакологическая коррекция: автореф. дис. … канд. мед. наук: 14.03.03, 14.03.06/Федорова Елена Павловна. Томск: НИИ Фармакологии СО РАМН, 25 с.

[17] Чурин А. А., Гольдберг В. Е., Карпова Г. В. и др. (2008). Реакции костномозгового кроветворения на токсическое воздействие паклитаксела. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. Т. 145 (2): С. 173-177.

[18] Adamoa V., Ferraroa G., Pergolizzi S. et al. (2004). Paclitaxel and cisplatin in patients with recurrent and metastatic head and neck squamous cell carcinoma. Oral Oncology. V. 40: P. 525-531.

[19] Blagosklonny M. V., Schulte T., Nguyen P. et al. (1996). Taxol-induced apoptosis and phosphorylation of Bcl-2 protein involves c-Raf-1 and represents a novel c-Raf-1 signal transduction pathway. Cancer Res. N 56: Р. 1851-1854.

[20] Boivin I.-F. (1990). Second cancers and other late side effects of cancer treatment. Cancer (Philad.). V. 65: P. 770-775.

[21] Chan F. L., Choi H. L., Chen Z. Y. et al. (2000). Induction of apoptosis in prostate cancer cell lines by a flavonoid, baicalin. Cancer Lett. V. 160 (2): P. 219-228.

[22] Gao Z., Huang K., Xu H. (2001). Protective effects of flavonoids in the roots of Scutellaria Baicalensis Georgi against hydrogen peroxide induced oxidative stress in HS-SY5Y cells. Pharmacological Research. V. 43 (2): P. 173-178.

[23] Rowinsky E. K., Donehower R. C. (1995). Paclitaxel (Taxol). New England Journal of Medicine. V. 332: Р. 1004-1014.

[24] Tiwari R. K., Trivedi Z.-C., Guang G.-Q. et al. (2008). Agrobacterium rhizogenes mediated transformation of Scutellaria baicalensis and production of flavonoids in hairy roots. Biologia Plantarum. V. 52 (1): Р. 26-35.

RIGHTS & PERMISSIONS

Neupokoeva O.V., Fedorova E.P., Ermolaeva L.A., Filonova M.V., Churin A.A., Voronova O.L., Fomina T.I.