Scientific Review in Pharmacy

Transkrypt

1 copyright 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Farmaceutyczny Cena 24,50 zł PISMO POD PATRONATEM Przegląd WYDZIAŁU FARMACEUTYCZNEGO ŚLĄSKIEGO UNIWERSYTETU Naukowy MEDYCZNEGO W KATOWICACH IC Value - Current 3.66 MNiSW 4 ROK VI (X) Nr 10/2009 (57) Miesięcznik Scientific Review in Pharmacy Ekspresja genów związanych z regulacją cyklu komórkowegow komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynę Biologiczna aktywność likopenu Modelowe postacie wybranych środków znieczulenia miejscowego. Cz. II. Ocena biofarmaceutyczna Aktywność przeciwnowotworowa wybranych dipirydotiazyn i dichinotiazyn zbadana w National Cancer Institute w Bethesdzie, USA Antyoksydacyjne właściwości czarnej porzeczki Wchłanianie wapnia w jelitach ISSN Zastosowanie magnetycznych nanocząsteczek tlenku żelaza w diagnostyce onkologicznej 1

2

3 Farmaceutyczny PISMO POD PATRONATEM WYDZIAŁU FARMACEUTYCZNEGO ŚLĄSKIEGO UNIWERSYTETU MEDYCZNEGO W KATOWICACH Miesięcznik Przegląd Naukowy Scientific Review in Pharmacy Index Copernicus 3,66 MNiSW 4 Redaktor Naczelny / Editor-in-Chief: Prof. dr hab. Krystyna Olczyk Adres redakcji / Editorial Adress: ul. Jedności 8, Sosnowiec, Polska / Poland Tel , Fax kolegium.redakcyjne@kwiecinski.pl Konsultacyjna Rada Naukowa / Scientific Board Przewodniczący / Head: Prof. dr hab. Krystyna Olczyk - Sosnowiec Członkowie / Members: Prof. dr hab. Edward Bańkowski - Białystok Prof. dr Karmela Barišić - Zagreb, Chorwacja Prof. dr hab. Jerzy Brandys - Kraków Prof. dr Vitalis Briedis - Kaunas, Litwa Prof. dr hab. Elżbieta Brzezińska - Łódź Prof. dr Benito Del Castillo Garcia - Madrid, Hiszpania Prof. dr. Lionel Buéno - Toulouse, Francja Prof. dr hab. Kazimierz Głowniak - Lublin Prof. dr hab. Edmund Grześkowiak - Poznań Prof. dr Filiz Hincal - Ankara, Turcja Prof. dr. Michael Horowitz - Adelaide, Australia Prof. dr med. Kinga Howorka - AKH, UW, Wien, Austria Sekretarz Naukowy / Scientific Board Secretary: Dr n. med. Robert D. Wojtyczka fpn@kwiecinski.pl Prof. dr hab. Renata Jachowicz - Kraków Prof. dr hab. Ewa Jagiełło-Wójtowicz - Lublin Prof. dr hab. Krzysztof Jonderko - Sosnowiec Prof. dr hab. Marcin Kamiński - Katowice Prof. dr Vesna Kuntić - Belgrade, Serbia Prof. dr hab. Jan Pachecka - Warszawa Prof. dr hab. Jerzy Pałka - Białystok Prof. dr hab. Janusz Pluta - Wrocław Prof. dr hab. Janusz Solski - Lublin Prof. dr Hiroshi Suzuki - Tokyo, Japonia Prof. dr hab. Yanusz Wegrowski - Reims, Francja Prof. dr hab. Marek Wesołowski - Gdańsk Prof. dr Mira Zečević - Belgrade, Serbia Członkowie Kolegium Redakcyjnego / Members of Editorial Board: Dr n. farm. Paweł Olczyk Dr n. biol. Małgorzata Kępa Mgr Anna Szeremeta Mgr Agnieszka Jura Półtorak Dr n. hum. Anna Kierczak Wydawca / Publisher: Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego Adres Wydawcy / Publisher Adress: Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ul. Wiśniowa 25/2, Bielsko-Biała, Polska / Poland tel , fax Prezes / President: dr n. med. Adam Kwieciński (Ph.D. M.D.) Marketing Manager: Opracowanie graficzne / Graphics: Skład / Technical Editor: Agnieszka Romańska Robert Cyganik Jerzy Partyka agnieszka.romanska@kwiecinski.pl Nakład: do egz. / Print run: up to 7000 copies Farmaceutyczny Przegląd Naukowy jest współfinansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego. Scientific Review in Pharmacy is financially supported by Ministry of Science and Higher Education. Wszystkie materiały opublikowane w piśmie objęte są ochroną Prawa autorskiego. Projekty chronione są Ustawą o Prawie autorskim i pokrewnych prawach z 1994 r. (Dz. U. Nr 24, poz. 83). Redakcja zastrzega sobie prawo dostosowania nadesłanych materiałów do potrzeb pisma. Przedruki możliwe jedynie za zgodą wydawcy. Za treść materiałów reklamowych oraz listów od czytelników redakcja nie odpowiada. All published papers in Scientific Review in Pharmacy are protected by copyright laws (according to Law Gazette NO 24, item. 83). Board of Editors reserves the rights to harmonize the papers obtained to journal rules and requirements. Reprints are allowed only after Publisher agreement. Board of Editors are not responsible for advertisements and reader letters.

4 Zdj. Zygmunt Wieczorek Szanowni Państwo, Koleżanki i Koledzy, Drodzy Czytelnicy Z przyjemnością przedkładamy Państwu kolejny numer Farmaceutycznego Przeglądu Naukowego. Anonsujemy w nim grudniowe, międzynarodowe Sympozjum na temat jakości kształcenia w europejskim szkolnictwie wyższym, roli uniwersytetów w kształtowaniu edukacyjnych standardów, pozyskiwania źródeł finansowania uczelni czy też na temat roli szeroko rozumianego przemysłu w kooperacji ze szkołami wyższymi i wspierania ich rozwoju. Sympozjum to, pod nazwą Universities Challenged: Shaping the Future of Higher Education Standards in Europe, odbędzie się w Brukseli, 9 grudnia, w dziesiątą rocznicę ogłoszenia Deklaracji Bolońskiej. Dążeniem edukacyjnych sympozjów, takich jak obecnie anonsowane, czy konferencji, takich jak przedstawiane Państwu wcześniej, coroczne Konferencje Europejskiego Stowarzyszenia Wydziałów Farmaceutycznych (European Association of Faculties of Pharmacy), jest wskazanie znaczenia uniwersyteckiej edukacji jako kluczowej drogi do kreowania społeczeństwa opartego na wiedzy. Uczestnicy Sympozjum dyskutować będą nad realizacją kolejnych etapów, prowadzących do utworzenia Europejskiego Obszaru Szkolnictwa Wyższego. Celem spotkania będzie zachęcenie reprezentantów akademickich uczelni do rozwinięcia międzyuczelnianej współpracy, fundamentalnej dla podniesienia jakości kształcenia jak i utrzymywania najwyższych standardów edukacyjnych we wszystkich europejskich uniwersytetach. Jakość kształcenia w naszych Uczelniach weryfikowana jest nieustannie, zarówno przez zewnętrzne Komisje Akredytacyjne jak i w ramach uczelnianych Przedsięwzięć, takich jak studenckie kongresy, konferencje i konkursy. Ostatnim w tym roku ze studenckich naukowych przedsięwzięć był III Ogólnopolski Kongres Naukowy Młodej Farmacji Bydgoszcz 2009, zaś ostatnim z Konkursów, gdzie absolwenci wszystkich kierunków nauczania prowadzonych na Wydziałach Farmaceutycznych prezentowali swoje prace magisterskie, był Finał Ogólnopolskiego Konkursu Prac Magisterskich, który odbył się siedzibie Zarządu Głównego Polskiego Towarzystwa Farmaceutycznego, w Warszawie. Miałam zaszczyt przewodniczyć temu Przedsięwzięciu. Niełatwe zadanie przypadło w udziale wysokiemu jury. Poziom wszystkich prac był niezwykle wysoki, podobnie jak sposób prezentacji dyplomowych osiągnięć czy dyskusja wyników. Gratulujemy zwycięzcom, a raczej zwyciężczyniom, które wyłoniliśmy po konkursowych zmaganiach. Pierwsze miejsce przypadło absolwentce Wydziału Farmaceutycznego w Warszawie, drugie absolwentce Wydziału Farmaceutycznego w Sosnowcu, zaś trzecie absolwentce Wydziału Farmaceutycznego Poznaniu. Gratulujemy Uczelniom, nauczycielom akademickim i studentom. Bogactwem naszego bieżącego numeru są jednak przede wszystkim opublikowane w nim prace. Dotyczą one wielu dziedzin nauk farmaceutycznych i medycznych. Pochodzą z różnych ośrodków naukowych w Polsce. Jestem ogromnie szczęśliwa, iż Farmaceutyczny Przegląd Naukowy, który stale ulepszamy pod względem formalnym, rozkwita pod względem merytorycznym właśnie dzięki Państwu. Serdecznie za to dziękuję. To nasze wspólne dzieło i nasza radość, i aż boję się tego powiedzieć i sukces. Szanowni Państwo. Niniejszy numer jest dziesiątym w bieżącym roku. Tak więc, życzenia świąteczne powinnam składać nie teraz, lecz w numerze 12. Jednak nie zdążymy wydać dwóch kolejnych numerów, choć są one już składane. Proszę zatem przyjąć najserdeczniejsze życzenia wspaniałych, rodzinnych i pogodnych Świąt Bożego Narodzenia. Proszę przyjąć także najlepsze życzenia wszelkiej pomyślności w Nowym Roku, pogody ducha, sukcesów i poczucia szczęścia. I proszę pamiętać, że mamy wspólny cel. Piąć się w górę po tak trudnych do pokonania, kolejnych szczeblach rankingowej ministerialnej drabiny. Uda nam się to razem na pewno. Ze świątecznymi myślami, Redaktor Naczelny Prof. dr hab. Krystyna Olczyk

5 Farmaceutyczny PISMO POD PATRONATEM WYDZIAŁU FARMACEUTYCZNEGO ŚLĄSKIEGO UNIWERSYTETU MEDYCZNEGO W KATOWICACH Miesięcznik Przegląd Naukowy Scientific Review in Pharmacy Nr 10 / 2009 Index Copernicus 3,66 MNiSW 4 Spis treści Ekspresja genów związanych z regulacją cyklu komórkowego w komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynę0 11 Expression of genes associated with cell cycle regulation in promyelotic leukemia cells HL-60 exposed to cisplatin Biologiczna aktywność likopenu 17 Biological activity of lycopene Modelowe postacie wybranych środków znieczulenia miejscowego. Cz. II. Ocena biofarmaceutyczna0 20 Model drug formulations of selected of local anaesthetics. Part II. Biopharmaceutical assessment Anticancer activity of the selected dipyridothiazines and diquinothiazines determined in National Cancer Institute in Bethesda USA0 26 Aktywność przeciwnowotworowa wybranych dipirydotiazyn i dichinotiazyn zbadana w National Cancer Institute w Bethesdzie, USA Antyoksydacyjne właściwości czarnej porzeczki0 30 Antyoxidative properties of black currant Wchłanianie wapnia w jelitach 35 Intestinal absorption of calcium Zastosowanie magnetycznych nanocząsteczek tlenku żelaza w diagnostyce onkologicznej 39 Application of magnetic iron oxide nanoparticles 0in oncological diagnostics 0

6 Universities Challenged: Shaping the Future of Higher Education Standards in Europe Radisson Blu EU Hotel Brussels 9 th December 2009 Organised by An International Symposium for gathering knowledge, discussing the latest challenges and sharing best practices in higher education quality and standards in Europe 14 Great College Street, Westminster, London, SW1P 3RX T: +44 (0) F: +44 (0) W: publicpolicyexchange.co.uk

7 copyright 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Quality assurance is vital for making European higher education attractive and trustworthy, in line with the objectives of the EU modernisation agenda for higher education and the Bologna Process. Globalisation, economic integration and increased academic and professional mobility are making mutual recognition and cross-border quality assurance increasingly important. As a consequence, higher education is becoming more transparent and credible for citizens, employers and students within and outside Europe. - Ján Figel, EU Commissioner, September 2009 In the decade up to 2020 European higher education has a vital contribution to make in realising a Europe of knowledge that is highly creative and innovative. The objectives set out by the Bologna Declaration and the policies developed in the subsequent years are still valid today. Since not all the objectives have been completely achieved, the full and proper implementation of these objectives at European, national and institutional level will require increased momentum and commitment beyond We ask the higher education institutions to pay particular attention to improving the teaching quality of their study programmes at all levels. This should be a priority in the further implementation of the European Standards & Guidelines for quality assurance. - Communiqué of the European Ministers Responsible for Higher Education, April 2009 Abstract and Programme Anticipating the fundamental curricular, governance and funding reforms needed to prepare for future challenges in a globalised economy, the EU launched the Bologna Process in 1999 and invited the Higher Education (HE) sector to seize the opportunity to play a central role. This was reinforced by the EU commitment in Lisbon from March 2000 to become the most competitive and dynamic knowledge-based economy in the world, capable of sustainable economic growth with more and better jobs and greater social cohesion. To achieve this, the HE reform process presupposes proactive multi-level, cross-border and cross-sector collaboration for the creation of diverse networks, new forms of partnerships and innovative research. Furthermore, the bid to raise the credibility, quality and standard of university education requires all stakeholders to work together in a new era of cooperation and engagement critical ingredients for the creation of frameworks for action. A decade after the Bologna Declaration, an intense debate is still raging about the actual and comparative value of higher education in Europe. The current financial crises and rising unemployment have put the spotlight firmly on the quality and standards of university education at European and national levels. With its pivotal role as a driving force towards the creation of a knowledge base society, exercising enormous influence on the economic, social and research environment in Europe, the higher education sector continues to face critical structural and coordination challenges. Encompassing the EU knowledge triangle - education, research and innovation - this special International Symposium provides a timely opportunity for Universities and other stakeholders across Europe to assess the progress to date of the HE reform process. The symposium will also consider the steps needed to achieve the vision of creating a European Higher Education Area alongside a robust framework that encourages cooperation and collaboration between universities to improve the comparative quality and standard of higher education across Europe. The Centre for Parliamentary Studies welcomes the participation of all key partners, responsible authorities and stakeholders. The Symposium will support the exchange of ideas and encourage delegates to engage in thought-provoking topical debate. 7

8 Farm Przegl Nauk, 2009,10 Wednesday 9 th December 2009 Radisson Blu EU Hotel, Brussels 09:00 Registration and Morning Refreshments 10:00 Chair s Welcome and Opening Remarks 8 Prof. Luc Francois PhD, Director of AUGent (confirmed) 10:10 The European Higher Education Area Myth or Reality? Ten years after the Bologna Declaration Higher education in the EU comparative estimation of current levels within member states Quality and standards positive or negative trends? Curricular, governance and funding reforms the next steps Possible solutions and future action plans Speaker: Ms. Barbara Nolan, Head of Unite, Higher Education; Erasmus, DG Education and Culture, European Commission (confirmed) 10:40 First Round of Discussions 11:00 Morning Coffee Break 11:20 The Effectiveness of Governance Arrangements of Higher Education in Europe Improving teaching Identifying institutional structures and processes for optimal performance Changing role of the state vis-à-vis higher education The role of the universities as key actors in national higher education policies Different waves of educational reforms lessons learned Speaker: Prof. Luc Francois PhD, Director of AUGent (confirmed) 11:50 Second Round of Discussions 12:10 Networking Lunch

9 copyright 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN :10 Creating Ground-Breaking Innovation in Higher Education University and industry cooperation sharing knowledge and harnessing the potential of university based research Flexibility and relevance in education new skills for new jobs Market vs. higher education differences in culture, values and mission Dual funding deficit on education and research site the role of the non-public sources Speaker: Ms. Belen Bernaldo De Quiros, Head of Unite, Universities Business Partnerships, DG Education and Culture, European Commission (confirmed) 13:40 Third Round of Discussions 14:00 Short Break 14:10 Cooperation within the Higher Education Sector Challenges Ahead Inconsistent levels of cooperation between EU countries structural difficulties and possible solutions Access to international programmes pathways towards creating knowledge based society The emergence of global research networks future challenges Main pillars of sustainable cooperation in the field of higher education in Europe mind mapping for the years to come Speakers: Mr. Bernd Wächter, General Secretary, Academic Cooperation Association (tbc) Mrs. Anne Corbett PhD, Visiting Fellow, European Institute, London School of Economics (confirmed) 14:40 Fourth Round of Discussions 15:10 Chair s Summary and Closing Remarks 15:20 Networking Reception and Refreshments 16:20 Symposium Close ** Please note that the programme and speakers are subject to change without notice ** 9

10 Farm Przegl Nauk, 2009,10 10

11 Farm Przegl Nauk, 2009,10, copyright 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Ekspresja genów związanych z regulacją cyklu komórkowego w komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynę Expression of genes associated with cell cycle regulation in promyelotic leukemia cells HL-60 exposed to cisplatin Adam Wilczok 1, Alicja Zajdel 1, Jakub Wilczok 2, Agnieszka Kłych 1, Monika Paul-Samojedny 3 1 Katedra i Zakład Biofarmacji; Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach 2 Apteka Grand w Chorzowie 3 Katedra i Zakład Genetyki Medycznej; Wydział Farmaceutyczny z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Streszczenie Cisplatyna, lek przeciwnowotworowy stosowany w monoterapii jak i terapii skojarzonej wielu nowotworów, zaliczana jest do cytostatyków o działaniu niezależnym od cyklu podziałowego, niszczącym komórki niezależnie od ich stadium rozwoju. Aktywność przeciwnowotworowa cisplatyny jest związana z procesami regulacji cyklu komórkowego, a największe jej wiązanie do DNA ma miejsce podczas fazy S cyklu komórkowego. Stosując technikę mikromacierzy oligonukleotydowych HG-U133A (Affymetrix) porównywano ekspresję genów związanych z regulacją cyklu komórkowego w komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynę oraz w komórkach kontrolnych. Analizując sygnały fluorescencji 160 sond, wyselekcjonowanych z bazy NetAffx Analysis Center, reprezentujących ekspresję 84 genów bezpośrednio związanych z fazą G1, przejściem G1/S, syntezą DNA i jego replikacją, fazą G2, przejściem G2/M, punktami kontrolnymi, pozytywną regulacją cyklu komórkowego lub jego zatrzymaniem wykazano, że w badanych komórkach cisplatyna najsilniej stymuluje ekspresję genów BAX, GTSE1, DDX11, SKP2, MAD2L1 oraz hamuje ekspresję NBN i BCL2. Poznanie efektów zmienionej ekspresji tych genów jest szczególnie istotne dla określenia mechanizmu działania leku oraz powstawania oporności. Abstract Cisplatin, an anticancer drug used in monotherapy and combined therapy of various tumors belongs to cytostatics which destroy cells undepending on the phase of their division. Cisplatin antitumour activity is associated with cell cycle regulation processes and its strongest binding to DNA takes place in the S phase of the cell cycle. Using oligonucleotide microarray technique (HG-U133A, Affymetrix) the expression pattern of genes associated with the cell cycle regulation in HL-60 promyelotic leukemia cells exposed to cisplatin and control cells was compared. Analysis of the fluorescence signals of 106 probes selected from NetAffx Analysis Center database, which represent expression of 84 genes directly related to G1 phase, G1/ S transition, DNA synthesis and its replication, G2 phase, G2/M transition, cell cycle checkpoints, and positive regulation of the cell cycle or its arrest, showed that in the tested cells, cisplatin in the greatest extent stimulates expression of BAX, GTSE1, DDX11, SKP2, MAD2L1 and decreases expression of NBN and BCL2 genes. Determination of effects of altered expression of these genes is particularly important for understanding of drug action mechanism, including acquired resistance to cisplatin. Key words: cisplatin, gene expression, cell cycle, promyelocytic leukemia cells, HL-60 Słowa kluczowe: cisplatyna, ekspresja genów, cykl komórkowy, komórki białaczki promielocytarnej, HL-60 Wstęp Cisplatyna jest lekiem przeciwnowotworowym stosowanym zarówno w monoterapii jak i terapii skojarzonej guzów przerzutowych jąder i jajników, szyjki macicy, raka pęcherza moczowego, płasko komórkowego raka głowy i szyi oraz raka płuc często w połączeniu z winblastyną, bleomycyną, etopozydem i doksorubicyną. Cisplatyna, podobnie jak karboplatyna, cyklofosfamid, ifosfamid, melfalan, dakarbazyna, czy antracykliny (doksorubicyna, daunorubicyna, daktynomycyna), zaliczana jest do cytostatyków o działaniu niezależnym od cyklu podziałowego, niszczącym komórki niezależnie od ich stadium rozwoju. Mechanizm działania leku, który jest podobny do działania związków alkilujących polega na hamowaniu replikacji DNA na skutek tworzenia silnych wiązań między- i wewnątrzłańcuchowych w DNA. Tworzenie adduktów Pt DNA jest przyczyną cytotoksyczności cisplatyny [1-3]. 11

12 Farm Przegl Nauk, 2009,10 Analiza danych dotyczących ekspresji genów w linii ludzkich komórek raka jajnika A2780 poddanych działaniu cisplatyny lub oksaliplatyny wykazała, że leki te wpływają na procesy związane z odpowiedzią komórek na uszkodzenia DNA, cyklem komórkowym, apoptozą i naprawą DNA oraz różnymi ścieżkami przekazywania sygnałów i szlakami metabolicznymi [4]. Działanie cisplatyny nie jest fazowospecyficzne, chociaż największe jej wiązanie do DNA ma miejsce w fazie S cyklu komórkowego [3]. Regulacja cyklu komórkowego odbywa się przez uruchamianie kaskadowych reakcji fosforylacji i defosforylacji białek katalizowanych przez różnorodne kinazy białkowe oraz fosfatazy. Kinazy białkowe układu kontroli cyklu komórkowego, których aktywność zależy od nagromadzenia i rozpadu cyklin, są obecne w komórkach dzielących się podczas całego cyklu. W czasie cyklu komórkowego cykliny A, C, D i E są syntetyzowane w miarę upływu cyklu, zaś cyklina B jest syntetyzowana w fazie G2. Maksymalne stężenie cyklin występuje podczas mitozy, po czym ulega ono obniżeniu na skutek trawienia ich przez proteazy. Aktywacja kinaz zachodzi w dwóch krytycznych przedziałach czasowych tzw. punktach kontrolnych cyklu komórkowego, w fazie G1 prowadzi do przejścia z fazy G1 do S i zapoczątkowania syntezy DNA, natomiast pod koniec fazy G2 prowadzi do przejścia G2 do M i zapoczątkowania mitozy. Przejście z późnej fazy G2 do M następuje w rezultacie aktywacji kinazy MPF, znanej jako czynnik wywołujący dojrzewanie [5, 6]. Jak wynika z badań wykonanych na komórkach hodowanych w warunkach laboratoryjnych, zmiany w ekspresji genów widoczne są w czasie od 2 godzin do nawet 24 godzin ekspozycji na cisplatynę. Zarówno rodzaj jak i liczba genów ulegających nadekspresji lub hamowaniu ekspresji zależy od zastosowanych w eksperymencie linii komórek, a ponadto od czasu narażenia na ten cytostatyk [7, 8]. W przedstawianej pracy, w celu pełniejszego wyjaśnienia mechanizmów molekularnych odpowiedzialnych za odpowiedź komórek nowotworowych na działanie cisplatyny, a przy okazji na mechanizmy decydujące o braku wrażliwości na ten lek, poddaliśmy ocenie zmiany w ekspresji genów związanych z regulacją cyklu komórkowego. Czas ekspozycji na cisplatynę został ograniczony do sześciu godzin, aby nie obserwować wtórnych efektów zmian w ekspresji genów związanych, np. z śmiercią komórki, które utrudniłyby interpretację wyników ze względu na ich nakładanie się z efektami pierwotnej odpowiedzi komórek na ten lek. Do badań wykorzystaliśmy hodowane w warunkach laboratoryjnych komórki ludzkiej linii nowotworowej białaczki promielocytarnej HL-60, które wykazują istotną wrażliwość na cisplatynę [9, 10]. Badania ekspresji genów zostały wykonane z zastosowaniem techniki mikromacierzy oligonukleotydowych firmy Affymetrix. Materiał i metody Hodowle komórkowe Materiał do badań stanowiły hodowane komórki ludzkiej linii nowotworowej białaczki promielocytarnej HL-60. Komórki hodowano, zgodnie z zaleceniami ATCC, w standardowych warunkach (37 C, 5% wysycenie atmosfery CO2), w pożywce hodowlanej RPMI-1640 (Gibco) wzbogaconej 10% bydlęcej surowicy płodowej (FBS; Sigma), 100 µg /ml streptomycyny, 100 U/ml penicyliny (Sigma), 2 mm glutaminy (Sigma), 1 mm pirogronianu sodu (Sigma) i 4,5 g/l glukozy. Po 48 godzinach inkubacji do hodowli dodawano roztwór cisplatyny (Sigma) rozpuszczonej w DMSO (Sigma) tak aby uzyskać stężenie 0,22 µg/ml, odpowiadające wartości ID30 (Inhibitory Dose 30%). Hodowle kontrolne prowadzono w identyczny sposób, dodając po 48 godzinach czystego DMSO, stosowanego ze względu na ograniczoną rozpuszczalność cisplatyny. Po 6 godzinach inkubowania hodowli komórki zbierano i przygotowywano do ekstrakcji RNA. Ekstrakcja całkowitego RNA RNA ekstrahowano z użyciem odczynnika TRIZOL (Invitrogen Life Technologies), zgodnie z protokołem producenta. Ekstrakty całkowitego RNA oczyszczono z wykorzystaniem zestawu RNeasy Mini Kit (Qiagen). Ekstrakty RNA oceniano jakościowo techniką elektroforezy w 1% żelu agarozowym barwionym bromkiem etydyny oraz ilościowo przy użyciu spektrofotometru GeneQuant II (Pharmacia Biotech). Analiza aktywności transkrypcyjnej genów techniką mikromacierzy oligonukleotydowych HG-U133A (Affymetrix) Całkowite RNA (8µg) zostało wykorzystane do syntezy dwuniciowego cdna (Gibco BRL SuperScript Choice system), które stanowiło matrycę do syntezy biotynylowanego crna (reakcja transkrypcji in vitro, Enzo kit). Po fragmentacji biotynylowanego crna przeprowadzono hybrydyzację z mikromacierzą Test3, a następnie po pozytywnej weryfikacji z mikromacierzą HG-U133A (Affymetrix). Znakowanie produktów hybrydyzacji przeprowadzono kilkustopniowo kompleksem streptawidyna fikoerytryna, znakowanymi przeciwciałami przeciw biotynie oraz przeciwciałami przeciw kompleksowi streptawidyna fikoerytryna zgodnie z protokołem EukGEWS2v4 zalecanym dla mikromacierzy oligonukleotydowej HG U133A w przewodniku Gene Expression Analysis Technical Manual (Affymetrix). W następnym etapie płytki mikromacierzy odczytywano używając skanera Agilent GeneArray Scanner G2500A (Agilent Technologies). Otrzymane wyniki intensywności fluorescencji zapisano i zarchiwizowano w programie Microarray Suite oraz specjalnie do tego celu przygotowanej bazie danych. Analizę porównawczą transkryptomów przeprowadzono po normalizacji wyników w programie RMA Express polegającej na przekształceniu logarytmicznym wartości sygnału fluorescencji dla każdego transkryptu (log 2 ) wykorzystując programy komputerowe: Statistica v.7,0, Gnumeric, oraz Microsoft Excel. Wyodrębnienia grup genów związanych z cyklem komórkowym dokonano korzystając z bazy danych Affymetrix NetAffx Analysis Center ( affymetrix.com/ analysis/index.affx) po wpisaniu kwerendy cell cycle, komercyjnie dostępnego zestawu przeznaczonego do badania genów cyklu komórkowego firmy SABiosciences oraz danych literaturowych. Z grupy sond mrna, obecnych na mikromacierzy HG-U133A, wyfiltrowano za pomocą arkusza programu Gnumeric sygnały fluorescencji charakteryzujące ekspresję wybranych 12

13 copyright 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Tab. I. Ekspresja genów różnicujących związanych z regulacją cyklu komórkowego w komórkach białaczki promielocytarnej HL-60 eksponowanych na cisplatynę względem prób odniesienia (komórki eksponowane na DMSO), (SLR ang. signal log ratio stosunek zlogarytmowanych uśrednionych wartości fluorescencji transkryptu w porównywanych próbach, strzałka á - nadekspresja, strzałka â - spadek ekspresji genu w komórkach HL-60 eksponowanych na cisplatynę, * - geny kandydujące) nazwa sondy symbol genu nazwa kodowanego białka wartość SLR _s_at BAX Białko związane z BCL2 (BCL2-associated X protein) 1, _s_at GTSE1 Białko 1 ulegające ekspresji w fazach G2 i S (G2 and S-phase expressed 1) 1, _s_at BAX Białko związane z BCL2 (BCL2-associated X protein) 1, _s_at DDX11 Zależna od ATP RNA helikaza DDX11 (ATP-dependent RNA helicase DDX11) 1, _s_at SKP2 * Białko 2 związane z kinazą fazy S (p45) (S-phase kinase-associated protein 2 (p45)) 0, _s_at MAD2L1 * MAD2 element punktu kontrolnego wrzeciona mitotycznego (MAD2 mitotic arrest deficient-like 1) 0, _s_at NBN * Nibryna, kompleks naprawy uszkodzeń DsDNA (NBN, Nibrin) -0, _at BCL2 * Białka rodziny BCL2 (BCL2) -0,799 transkryptów związanych z regulacją cyklu komórkowego. Porównując sygnały fluorescencji tych sond, uzyskane dla komórek kontrolnych oraz eksponowanych na cisplatynę, wyznaczono zbiory genów o ekspresji różniącej się więcej niż ± 2SLR - tzw. genów różnicujących oraz zbiory genów, których ekspresja była większa niż ± 2s, lecz mniejsza niż ± 2SLR tzw. genów kandydujących. Wyniki Analiza zawartości bazy danych Affymetrix NetAffx Analysis Center wykazała 6550 genów (stan na dzień ), których funkcja jest chociaż w najmniejszym stopniu powiązana z regulacją cyklu komórkowego. Spośród tych genów, do oznaczenia zmian w ich aktywności wywoływanych przez cisplatynę w komórkach HL-60 wybrano 84, które wydają się być bezpośrednio związane z tym procesem. Analizie poddano ekspresję genów uczestniczących w fazie G1 cyklu komórkowego oraz w przejściu G1/S: ANAPC2, CCND1, CCNE1, CDC34, CDK4, CDK6, CDKN1B, CDKN3, CUL1, CUL2, CUL3, SKP2, genów fazy S i replikacji DNA: ABL1, MCM2, MCM3, MCM4, MCM5, PCNA, RPA3, SUMO1, UBE1, genów fazy G2 oraz uczestniczących w przejściu G2/M: ANAPC2, DI- RAS3, BCCIP, BIRC5, CCNB1, CCNG1, CCNH, CCNT1, CCNT2, CDK5R1, CDK5RAP1, CDK7, CDKN3, CKS1B, CKS2, DDX11, DNM2, GTF2H1, GTSE1, HERC5, KPNA2, MNAT1, a także genów od których zależy przebieg fazy M: CCNB2, CCNF, CDC2, CDC16, CDC20, MRE11A, RAD51. Ponadto porównano ekspresję genów regulujących punkty kontrolne i zatrzymanie cyklu komórkowego: ATM, ATR, BRCA1, BRCA2, CCNG2, CDC2, CDC34, CDK2, CDK- N1A, CDKN1B, CDKN2A, CDKN2B, CDKN3, CHEK1, CHEK2, CUL1, CUL2, CUL3, GADD45A, HUS1, KNTC1, MAD2L1, NBN, RAD1, RAD17, RAD9A, RB1, RBBP8,P53. Zbiór analizowanych genów uzupełniono o geny regulujące cykl komórkowy: ABL1, ANAPC2, ANAPC4, DIRAS3, ATM, ATR, BCCIP, BCL2, BRCA2, CCNB1, CCNB2, CCNC, CCND1, CCND2, CCNE1, CCNF, CCNH, CCNT1, CCNT2, CDC16, CDC2, CDC20, CDK2, CDK4, CDK5R1, CDK6, CDK7, CDK8, CDKN1A, CDKN1B, CKS1B, DDX11, E2F4, GADD45A, KNTC1, MKI67, PCNA, RAD9A, RB1, SKP2, TFDP1, TFDP2, w tym również odpowiedzialne za negatywną regulację: ATM, BAX, BRCA1, CDKN2B, RBL1, RBL2, P53. Genom tym przyporządkowano 160 sond na mikromacierzy HG U133A. Podczas analizy porównywano wartości sygnałów ekspresji genów uzyskane dla komórek hodowanych w obecności cisplatyny rozpuszczonej w DMSO z sygnałami otrzymanymi dla hodowli, do której dodano tylko DMSO stanowiącej układ odniesienia. Zmierzone wartości sygnałów fluorescencji dla genów różnicujących oraz genów o najbardziej zmienionej ekspresji, tzw. genów kandydujących, które, mimo iż znacznie różnią się ekspresją, nie spełniają kryterium genu różnicującego zestawiono w tabeli I. Cisplatyna, dodana do hodowli komórek HL-60, powoduje stymulację ekspresji BAX, GTSE1, DDX11, SKP2, MAD2L1 oraz hamowanie NBN i BCL2. Geny te pełnią bardzo istotne funkcje w procesach regulujących cykl komórkowy. Dyskusja Analizując wyniki uzyskane w przedstawianej pracy, w pierwszej kolejności należy przypomnieć, jakie funkcje w badanych komórkach pełnią geny, których ekspresja pod wpływem cisplatyny uległa największej stymulacji bądź hamowaniu. Gen BAX, którego ekspresja znacząco wzrosła, jest odpowiedzialny za kodowanie białka powiązanego z Bcl2 (Bax), które jest niezbędne dla inicjacji uwalniania cytochromu c oraz innych czynników proapoptotycznych z zewnętrznej błony mitochondrium i przez to do aktywacji kaspaz podczas apoptozy. Białko supresorowe nowotworów 13

14 Farm Przegl Nauk, 2009,10 P53 powoduje wzrost ekspresji BAX. U ssaków rodzinę białek Bcl2 dzieli się na 3 podrodziny: podrodzinę Bcl2 (np. B-, Bcl-xl, Bcl-xs, A1), podrodzinę Bax (Bax, Bak, Bok) oraz podrodzinę BH3 (Bad, Bik, Bid). Białka z podrodziny Bcl2 (z wyjątkiem Bcl-xs) są inhibitorami apoptozy, natomiast białka z podrodziny Bax i BH3 są promotorami aktywnej śmierci komórki [11]. Obserwowana w komórkach HL-60 nadekspresja BAX, może warunkować wrażliwość na cisplatynę. Przypuszczenia te znajdują potwierdzenie w badaniach Perego i wsp., w których zaobserwowano, że komórki oporne na lek charakteryzują się niskim poziomem białka BAX [12]. Wysoka ekspresja genu BCL2 z niską ekspresją białka BAX są przyczyną niskiej śmiertelności i oporności komórek na chemioterapię. Obserwowane w wyniku oddziaływania cisplatyny na komórki HL-60 obniżenie ekspresji BCL2 oraz zwiększenie ekspresji BAX, wynika najprawdopodobniej z niewystarczającego poziomu białka BAX, niezbędnego w komórce podlegającej procesowi apoptozy. Gen GTSE1 bierze udział w syntezie G2 i S enzymatycznego białka 1, ulegającego ekspresji w fazach S oraz G2 cyklu komórkowego, które w odpowiedzi na uszkodzenie DNA gromadzi się w jądrze i wiąże białko P53, powodując jego przemieszczenie z jądra i hamując jego zdolność do indukowania apoptozy. Nagromadzenie się białka GTSE1 powoduje opóźnienie przejścia komórki z fazy G2 do M [13]. Kolejnym z genów, którego ekspresja w komórkach HL-60 uległa zwiększeniu pod wpływem cisplatyny jest DDX11 koduje enzym, zależną od ATP helikazę RNA. Jego funkcja jest najprawdopodobniej związana z utrzymywaniem jakości przekazywania chromosomów i stabilności genomu. W opisywanym eksperymencie zaobserwowano wzrost ekspresji SKP2 genu kodującego białko 2 związane z kinazą fazy S, które specyficznie rozpoznaje fosforylowany zależny od cyklin inhibitor 1B, znany również jako p27, przede wszystkim w fazie S i oddziałuje z białkiem 1 związanym z kinazą fazy S (SKP1, p19). Co ciekawe gen ten określany jest jako proonkogenny i współuczestniczący w patogenezie białaczek [14], biorąc pod uwagę skuteczność działania cisplatyny, wzrost ekspresji tego genu należy uznać za niepożądany. MAD2L1, którego ekspresja w próbach eksponowanych na cisplatynę, również uległa zwiększeniu, koduje białko będące składnikiem punktu kontrolnego tworzenia wrzeciona mitotycznego, który zapobiega przejściu do anafazy do momentu, gdy chromosomy nie są prawidłowo ułożone na płytce metafazowej i w ten sposób uniemożliwia podział komórki [15]. W badanych komórkach HL-60, poza omówionym już obniżeniem ekspresji BCL2, cisplatyna powoduje obniżenie ekspresji NBN, genu, który koduje białko nubrynę (nibrynę). Białko to bierze udział w naprawie pęknięć w dwuniciowym DNA, które w poważnym stopniu uszkadzają genom [16]. Warto zauważyć, że wzrost ekspresji genu nie zawsze przekłada się bezpośrednio na wzrost stężenia kodowanego przez ten gen białka. Ponieważ ekspresja genu za pomocą mikromacierzy oligonukleotydowych mierzona jest na poziomie transkrypcji, a często zależność pomiędzy transkrypcją i translacją regulowana jest na zasadzie sprzężenia zwrotnego, można założyć, że wysoki poziom ekspresji genu może być także odzwierciedleniem obniżonego stężenia białka, np., gdy jego synteza nie zachodzi lub zachodzi wolniej na skutek błędów podczas translacji w rybosomach, na skutek degradacji białka, a nawet jego nieprawidłowej lokalizacji w komórce. Zależność pomiędzy zatrzymaniem cyklu komórkowego i cytotoksycznością jest bardzo złożona. W szeregu opublikowanych prac jednoznacznie potwierdzono, że przeciwnowotworowa aktywność cisplatyny jest związana z procesami regulacji cyklu komórkowego [17-19]. W komórkach raka jajnika cisplatyna powoduje zwiększenie ekspresji genów kodujących białka niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania punktu kontrolnego G2/M: WEE1, CDC25C oraz CCNB1, a także genu CDC6 [19]. Indukcja apoptozy przez cisplatynę jest uważana za podstawowy mechanizm jej aktywności przeciwnowotworowej. Ekspozycja na cisplatynę prowadzi do aktywacji wielu szlaków molekularnych, włączając kinazy aktywowane mitogenami oraz P53 [20]. Już 1990 roku odkryto, że wywoływane przez cisplatynę zaburzenia kontroli cyklu komórkowego mogą mieć miejsce zanim komórka wchodzi w fazę S lub po replikacji DNA [21]. Przez to zatrzymanie wzrostu komórki może nastąpić zarówno w fazie G1 jak i G2/M. Gdy uszkodzenie DNA następuje w punkcie kontrolnym G1/S, zatrzymanie cyklu komórkowego jest zwykle zależne od P53. Szlak P53 jest od dawna uważany za kluczowy w odpowiedzi na czynniki genotoksyczne, w tym również cisplatynę [19]. Uszkodzenia DNA prowadzą do nagromadzania P53 poprzez hamowanie degradacji zależnej od ubikwityny. Gen P53 może indukować transkrypcję genów istotnych dla punktów kontroli cyklu komórkowego jak również zaangażowanych w śmierć komórki [22]. Ponadto reguluje on szereg innych specyficznych tkankowo genów, co umożliwia odpowiednio dostosowaną odpowiedź komórek. Cisplatyna powoduje znaczny wzrost aktywności białek P53 i P21 oraz zmniejszenie aktywności białka P27 [23]. Jednakże nie wszystkie aspekty odpowiedzi przez punkt kontrolny G1 na stres genotoksyczny mogą być łączone z szlakiem P53, ponieważ hamowanie CDK2 w odpowiedzi na uszkodzenie DNA zachodzi nawet w komórkach nie syntetyzujących P53 lub P21 [24]. Komórki HL-60 zastosowane w przedstawianej pracy charakteryzują się w znacznym stopniu zmutowaną sekwencją i funkcją TP53 [25]. Istotna jest tu rola cyklin. Badania wykazały, że wywołane przez cisplatynę uszkodzenie DNA może indukować zatrzymanie G1 poprzez dwuetapowy proces: szybkie zatrzymanie G1 niezależne od szlaku P53 spowodowane przez proteolizę cykliny D1 i wolniejsze utrzymywanie zatrzymania, wynikające z wzrostu stabilności P53 [26]. Akumulacja komórek w fazie G1 jest rzadko spotykana, ponieważ komórki najczęściej pozostają zablokowane w punkcie G2/M i to ten właśnie punkt kontrolny odgrywa kluczową rolę w odpowiedzi na uszkodzenie DNA. W fazie G2 komórki są zdolne do zapoczątkowania zatrzymania cyklu komórkowego w obecności jak i nieobecności P53 [27]. Przejście do mitozy jest uniemożliwiane przez utrzymywanie CDK1 (Cdc2) w zahamowanej formie poprzez brak fosforylacji, albo poprzez sekwestrację składników kompleksu CDK1 cyklina B poza jądrem. Aktywacja punktów kontrolnych przez cisplatynę, może czasowo indukować zatrzymanie fazy S, po czym następuje hamowanie kinaz Cdc2 cyklin A i B powodujące długotrwałe zatrzymanie G2/M. Ponadto, chociaż głównym celem P21 jest udział w fazie 14

15 copyright 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN G1 cyklu komórkowego, pełni on również funkcję regulacyjną w utrzymaniu zatrzymania w fazie G2 poprzez blokowanie interakcji Cdc25c [28]. Ponieważ hamujący efekt adduktów cisplatyny z DNA na zależne od cyklin kinazy białkowe fazy G1 (CDKs) jest późniejszym wydarzeniem w sekwencji aktywacji tego punktu kontrolnego i jest najprawdopodobniej wspomagany przez p16ink4a - inhibitor CDK4, uważa się, że zatrzymanie cyklu komórkowego, jako konsekwencja uszkodzenia DNA, jest niezbędne dla kompleksu naprawiającego DNA poprzez wycinanie nukleotydów (NER), aby mógł on usunąć addukty i umożliwić przeżycie komórki [29]. Taka naprawa DNA jest jedną z wielu przyczyn powstawania oporności komórek na cisplatynę. Tylko, gdy naprawa DNA nie jest kompletna, co następuje podczas znacznego uszkodzenia DNA po zastosowaniu wyższych stężeń cisplatyny, komórki mogą ulegać apoptozie. Naprawa DNA jest nierozerwalnie związana z aktywacją punktów kontrolnych cyklu komórkowego oraz apoptozą, a wszystkie trzy procesy są w zależny od siebie sposób związane z białkiem supresorowym nowotworu P53. Przedstawione w niniejszej pracy wyniki badań, sugerują, że cisplatyna w znaczący sposób modyfikuje ekspresję genów związanych z regulacją cyklu komórkowego w komórkach HL-60. Dokładne poznanie efektów zmienionej aktywności genów jest niezmiernie istotne dla określenia mechanizmu działania leku oraz sposobu powstawania i przeciwdziałania oporności. Wnioski 1. Dodanie cisplatyny do hodowli komórek HL-60 znacznie wpływa na ekspresję genów związanych z regulacją cyklu komórkowego. 2. Wpływ cisplatyny na ekspresję poszczególnych genów związanych z regulacją cyklu komórkowego w komórkach HL-60 nie jest jednakowy - geny BAX, GTSE1 oraz DDX11 wykazują najbardziej stymulowaną ekspresję, natomiast ekspresja genów NBN i BCL2 jest najbardziej hamowana w porównaniu do komórek hodowli kontrolnych. 3. Poznanie efektów zmienionej aktywności genów jest niezmiernie istotne dla określenia mechanizmu działania leku i prognozowania skuteczności terapii. Piśmiennictwo 1. Einhorn LH. Curing metastatic testicular cancer. Proc Natl Acad Sci 2002; 99: Wang G, Reed E, Li QQ. Molecular basis of cellular response to cisplatin chemotherapy in non-small cell lung cancer (Review). Oncol Rep 2004; 12: Lippert B. Cisplatin: Chemistry and Biochemistry of a Leading Anticancer Drug. Wiley-VCH, Weinheim 1999, Varma R i wsp. Platinum drug effects on the expression of genes in the polyamine pathway: time-course and concentration-effect analysis based on Affymetrix gene expression profiling of A2780 ovarian carcinoma cells. Cancer Chemother Pharmacol 2007; 59: Vermeulen K, Van Bockstaele DR, Berneman ZN. The cell cycle: a review of regulation, deregulation and therapeutic targets in cancer. Cell Prolif 2003; 36: Meeran SM, Katiyar SK. Cell cycle control as a basis for cancer chemoprevention through dietary agents. Front Biosci 2008; 13: Previati M i wsp. RNA expression induced by cisplatin in an organ of Corti-derived immortalized cell line. Hear Res 2004; 196: Kerley-Hamilton JS i wsp. A p53-dominant transcriptional response to cisplatin in testicular germ cell tumorderived human embryonal carcinoma. Oncogene 2005; 24: Previati M i wsp. Cisplatin-induced apoptosis in human promyelocytic leukemia cells. Int J Mol Med 2006; 18: Malinowska K i wsp. Aktywność biologiczna in vitro nowych związków koordynacyjnych platyny(ii) i palladu(ii). Pol Merk Lek 2009; 151: Ota T i wsp. Complete sequencing and characterization of 21,243 full-length human cdnas. Nat Genet 2004; 36: Perego P i wsp. Association between cisplatin resistance and mutation of p53 gene and reduced bax expression in ovarian carcinoma cell systems. Cancer Res 1996; 56: Monte M i wsp. The cell cycle-regulated protein human GTSE-1 controls DNA damage-induced apoptosis by affecting p53 function. J Biol Chem 2003; 278: Méndez J i wsp. Human origin recognition complex large subunit is degraded by ubiquitin-mediated proteolysis after initiation of DNA replication. Mol Cell 2002; 9: Privette LM i wsp. Loss of CHFR in human mammary epithelial cells causes genomic instability by disrupting the mitotic spindle assembly checkpoint. Neoplasia 2008; 10: Cerosaletti KM, Concannon P. Nibrin forkhead-associated domain and breast cancer C-terminal domain are both required for nuclear focus formation and phosphorylation. J Biol Chem 2003; 278: Mack PC i wsp. Cell cycle-dependent potentiation of cisplatin by UCN-01 in non-small cell lung carcinoma. Cancer Chemother Pharmacol 2003; 51: Senderowicz AM. Small-molecule cyclin-dependent kinase modulators. Oncogene 2003; 22: Clarke PA i wsp. Characterisation of molecular events following cisplatin treatment of two curable ovarian cancer models: contrasting role for p53 induction and apoptosis in vivo. Br J Cancer 2004; 91: Siddik ZH. Cisplatin: mode of cytotoxic action and molecular basis of resistance. Oncogene 2003; 22: Sorenson CM, Barry MA, Eastman A. Analysis of events associated with cell cycle arrest at G2 phase and cell death induced by cisplatin. J Natl Cancer Inst 1990; 82: Ryan KM, Phillips AC, Vousden KH. Regulation and function of the p53 tumor suppressor protein. Curr Opin Cell Biol 2001; 13:

16 Farm Przegl Nauk, 2009, Qin LF, Ng IOL. Induction of apoptosis by cisplatin and its effect on cell cycle-related proteins and cell cycle changes in hepatoma cells. Cancer Lett 2002; 175: Vogelstein B, Lane D, Levine AJ. Surfing the p53 network. Nature 2000; 408: Konac E i wsp. Detection of p53 deletions using FISH values in the HL-60, Daudi, Raji and K-562 cell-lines. Exp Oncol 2003; 25: Agami R, Bernards R. Distinct initiation and maintenance mechanisms cooperate to induce G1 cell cycle arrest in response to DNA damage. Cell 2000; 102: Taylor WR, Stark GR. Regulation of the G2/M transition by p53. Oncogene 2001; 20: Ando T i wsp. Involvement of the interaction between p21 and proliferating cell nuclear antigen for the maintenance of G2/M arrest after DNA damage. J Biol Chem 2001; 276: Ferry KV, Hamilton TC, Johnson SW. Increased nucleotide excision repair in cisplatin-resistant ovarian cancer cells: role of ERCC1-XPF. Biochem Pharmacol 2000; 60: Adres do korespondencji: dr hab. n. farm. Adam Wilczok Katedra i Zakład Biofarmacji SUM ul. Narcyzów Sosnowiec tel awilczok@sum.edu.pl 16

17 Farm Przegl Nauk, 2009,10, copyright 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN Biological activity of lycopene Biologiczna aktywność likopenu Ewa Kurzeja, Małgorzata Stec, Aneta Kościołek, Maria Wardas, Katarzyna Pawłowska-Góral Katedra i Zakład Żywności i Żywienia, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach Abstract: Not only are fruit and vegetables a source of nutrients, but they also contain substances which have preventive properties in forestalling many diseases of civilization, such as tumors or cardiovascular diseases. Among compounds of natural provenience which have beneficial effects on human body, antioxidants, such as vitamin C and E, carotenoids, flavonoids and selenium are the most important. Among these, carotenoids deserve special attention due to their omnidirectional effects, which are widely researched, particularly the antioxidative properties. Lycopene has the most powerful antioxidative properties among carotenoids it is a red colorant contained in tomatoes and processed products based on them, as well as water melons, red grapefruit, and papaya. As a result of research it has been established that frequent eating of food rich in lycopene, both natural and processed, effectively protects against - among others - prostate and liver cancer. It also reduces the risk of getting arteriosclerosis and forestalls its further development. Key words: lycopene, carotenoids, antioxidants Streszczenie Warzywa i owoce są źródłem nie tyko składników odżywczych, ale zawierają również substancje mające profilaktyczne działanie w zapobieganiu wielu chorób cywilizacyjnych, takich jak choroby nowotworowe czy choroby układu sercowo naczyniowego. Wśród związków pochodzenia naturalnego wpływających korzystnie na organizm człowieka największe znaczenie mają antyoksydanty takie jak witamina C i E, karotenoidy, flawonoidy oraz selen. Wśród nich na szczególną uwagę zasługuje bardzo liczna grupa karotenoidów, których wielokierunkowe działanie, szczególnie przeciwutleniające, jest obecnie szeroko badane. Najsilniejsze właściwości antyoksydacyjne w grupie karotenoidów posiada likopen czerwony barwnik, którego głównym źródłem są pomidory i ich przetwory, a także arbuzy, czerwone grejfruty, papaja. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że częste spożywanie zarówno produktów naturalnych jak i przetworzonych bogatych w likopen skutecznie chroni przed zachorowalnością, m.in. na raka prostaty czy wątroby oraz zmniejsza ryzyko powstawania i rozwoju miażdżycy. Słowa kluczowe: likopen, karotenoidy, antyoksydanty Progressing chemisation of food i.e. adding large amounts of non-nutritional ingredients to food, such as preservatives, colourants, artificial flavours, antioxidants and synergents, stabilizers and emulsifiers causes consumer anxiety about the health aspect of food they consume. Consequently, natural substances displaying the aforementioned characteristics are more and more intensely sought in order to add them to food products. It has to be stressed that the fact that a given substance is to be found in nature does not guarantee its safety for health. Only after a number of tests can it be qualified as a food additive or not. Lycopene a natural colourant belonging to the group of carotenoids, designated as E160d, has been recognized as an absolutely safe ingredient in foodstuffs. It can be added to: drinks based on fruit and vegetable juices, drinks based on milk, cereals, fats, sauces, soups, bakery products, confectionery products, drinks such as wine and spirits, ice-cream, edible rinds on maturing cheeses and edible coating. Lycopene (Fig.1) is an acyclic isomer of β carotene with the same empirical formula C 40 H 56. Contrary to β carotene, which is an aliphatic - alicyclic polyene, lycopene does not have closed chains of β ionone. It belongs to chain polyunsaturated aliphatic hydrocarbons and does not display features characterizing vitamin A, such as β carotene In its molecules it contains eleven conjugated double bindings, which, playing the role of a chromophore, determine its ruby red hue [1]. Lycopene is usually found in the most thermodynamically stable trans configuration. Exposed to light and temperature it undergoes partial isomerization, from trans form to cis form [2]. It is most abundantly present in tomato skin, but it can also be found in some fruit (Table 1). Processing fresh tomatoes causes change in the amount of active substances they contain and influences their bioavailability. Apart from lycopene, in processed tomato products the following are to be found: 5,6 epoxylycopene, 5,6-dihydroxy- 5,6-dihydrolycopene, β carotene, γ- carotene [3]. Lycopene is a relatively stable compound and while tomatoes are being processed its amount does not change significantly, while its bioavailability grows. This is due to the fact that in high temperature cell walls rupture and lycopene is freed from tomato tissues. Furthermore, a beneficial change takes place in the configuration of some lycopene molecules from trans to cis form. Lycopene cis isomers crystallize and aggregate to a lesser extent, they can be more effectively dissolved in lipophilic solvents and are more easily transported by biofilms [4]. While lycopene trans form dominates in tomatoes ingested, in blood serum lycopene is to be found mainly in cis configuration. It is not entirely clear whether this is due to 17