В работе представлены собственные и литературные данные о биофизических и молекулярных механизмах регуляции химиорезистентности опухолевых клеток, протекающих с участием активных форм кислорода и антиоксидантов. Рассматриваются также механизмы редокс-сигнализации и регуляции редокс-гомеостаза в нормальных и опухолевых клетках. Особое внимание уделено новым стратегиям снижения лекарственной устойчивости опухолевых клеток, базирующимся на редокс-регуляции клеточных процессов.
химиорезистентность, антиоксиданты, активные формы кислорода, опухолевые клетки, редокс-регуляция, редокс-сигнализация
1. Мартинович Г.Г., Мартинович И.В., Голубева Е.Н., Черенкевич С.Н., Демидчик Ю.Е., Гаин Ю.М., Владимирская Т.Э., Лущик М.Л. Редокс-биотехнологии как основа для новой стратегии в противоопухолевой терапии. Известия НАН Беларуси. Серия медицинских наук, 2012, № 2, c. 85-104. [Martinovich G.G., Martinovich I.V., Golubeva E.N., Cherenkevich S.N., Demidchik Y.D., Gain Y.M., Vladimirskaya T.E., Lushchyk M.L. Redox biotechnologies as basis for new strategy in anticancer therapy. Proceedings of the NAS of Belarus, medical series, 2012, no. 2, pp. 85-104. (In Russ.)]
2. Trachootham D., Alexandre J., Huang P. Targeting cancer cells by ROS-mediated mechanisms: a radical therapeutic approach? Nat. Rev. Drug Discov., 2009, vol. 8, pp. 579-591.
3. Мартинович Г.Г., Черенкевич С.Н. Окислительно-восстановительные процессы в клетках. Минск: БГУ, 2008, 159 с. [Martinovich G.G., Cherenkevich S.N. Redox processes in cells. Minsk, BSU, 2008. 159 p. (In Russ.)]
4. Halliwell B. Reactive species and antioxidants. Redox biology is a fundamental theme of aerobic life. Plant physiology, 2006, vol. 141, №. 2, pp. 312-322.
5. Herrmann J.M., Dick T.P. Redox biology on the rise. Biol. Chem., 2012, vol. 393, pp. 999-1004.
6. Sanjuan-Alberte P., Alexander M.R., Hague R.J.M. [et al.] Electrochemically stimulating developments in bioelectronic medicine. Bioelectronic Medicine, 2018, vol. 4, p. 1.
7. Sies H. Oxidative stress: a concept in redox biology and medicine, Redox biology, 2015, vol. 4, pp. 180-183.
8. Sies H., Berndt C., Jones D.P. Oxidative stress, Annu. Rev. Biochem., 2017, vol. 86, pp. 715-748.
9. Sauer H., Wartenberg M., Hescheler J. Reactive oxygen species as intracellular messengers during cell growth and differentiation. Cellular physiology and biochemistry, 2001, vol. 11, №. 4, pp. 173-186.
10. Droge W. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiological reviews, 2002, vol. 82, № 1, pp. 47-95.
11. Jones D.P. Redox sensing: orthogonal control in cell cycle and apoptosis signaling, J. Intern. Med., 2010, vol. 268, pp. 432-448.
12. Черенкевич С.Н., Мартинович Г.Г., Мартинович И.В., Горудко И.В., Шамова Е.В. Редокс-регуляция клеточной активности: концепции и механизмы. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук, 2013, № 1, с. 92-108. [Cherenkevich S.N., Martinovich G.G., Martinovich I.V., Gorudko I.V., Shamova E.V. Redox regulation of cellular activity: concepts and mechanisms. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, biological series, 2013, no. 1, pp. 92-108. (In Russ.)]
13. Martinovich G.G., Martinovich I.V., Cherenkevich S.N. Redox regulation of cellular processes: a biophysical model and experiment. Biophysics, 2011, vol. 56, pp. 444-451.
14. Pillay C.S., Hofmeyr J.H., Mashamaite L.N., Rohwer J.M. From top-down to bottom-up: computational modeling approaches for cellular redoxin networks, Antiox. Redox Signal., 2013, vol. 18, pp. 2075-2086.
15. Martinovich G.G., Cherenkevich S.N., Sauer H. Intracellular redox state: towards quantitative description. Eur. Biophys. J., 2005, vol. 34, pp. 937-942.
16. Martinovich G.G., Martinovich I.V., Cherenkevich S.N., Sauer H. Redox buffer capacity of the cell: theoretical and experimental approach. Cell Biochem. Biophys., 2010, vol. 58, pp. 75-83.
17. Мартинович Г.Г., Мартинович И.В., Черенкевич С.Н. Количественная характеристика редокс-состояния эритроцитов. Биофизика, 2008, т. 53, с. 618-623. [Martinovich G.G., Martinovich I.V., Cherenkevich S.N. Quantitative characteristic of the redox state of erythrocytes. Biofizika, 2008, vol. 53, pp. 618-623. (In Russ.)]
18. Rosales-Corral S., Reiter R.J., Tan D.X., Ortiz G.G., Lopez-Armas G. Functional Aspects of Redox Control During Neuroinflammation. Antioxid. Redox Signal., 2010, vol. 13, pp. 193-247.
19. Мартинович Г.Г., Черенкевич С.Н. Редокс-гомеостаз клеток. Успехи физиологических наук, 2008, т. 39, № 3, с. 29-44.
20. Мартинович Г.Г., Мартинович И.В., Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Черенкевич С.Н. Редокс-свойства опухолевых клеток и их пролиферативная активность при действии фенольных антиоксидантов. Доклады НАН Беларуси, 2015, т. 59, № 3, с. 82-87. [Martinovich G.G., Martinovich I.V., Menshchikova E.B., Zenkov N.K., Cherenkevich S.N. Redox properties of tumor cells and their proliferative activity under the action of phenolic antioxidants. Doklady of the NAS of Belarus, 2015, vol. 59, no. 3, pp. 82-87. (In Russ.)]
21. Terada L.S. Specificity in reactive oxidant signaling: think globally, act locally. J. of cell biology, 2006, vol. 174, № 5, pp. 615-623.
22. Martinovich G.G., Golubeva E.N., Martinovich I.V., Cherenkevich S.N. Redox regulation of calcium signaling in cancer cells by ascorbic acid involving the mitochondrial electron transport chain. J. of Biophysics, 2012, vol. 2012, pp. 921653.
23. Мартинович Г.Г., Мартинович И.В., Вчерашняя А.В., Шадыро О.И., Черенкевич С.Н. Дифференциальная регуляция продукции активных форм кислорода и механизмов гибели опухолевых клеток пара-бензохинонами. Доклады НАН Беларуси, 2016, т. 60, № 5, с. 96-100. [Martinovich G.G., Martinovich I.V., Vcherashniaya A.V., Shadyro O.I., Cherenkevich S.N. Differential regulation of reactive oxygen species production and tumor cell death mechanisms by para-benzoquinones. Doklady of the NAS of Belarus, 2016, vol. 60, no. 5, pp. 96-100. (In Russ.)]
24. Martinovich G.G., Martinovich I.V., Vcherashniaya A.V., Shadyro O.I., Cherenkevich S.N. Thymoquinone, a biologically active component of Nigella sativa, induces mitochondrial production of reactive oxygen species and programmed death of tumor cells. Biophysics, 2016, vol. 61, pp. 963-970.
25. Мартинович Г.Г., Мартинович И.В., Вчерашняя А.В., Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б., Черенкевич С.Н. Регуляция пролиферативной активности и химиорезистентности опухолевых клеток аскорбатом натрия. Доклады Национальной академии наук Беларуси, 2018, т. 62, № 1, с. 93-100.
26. Мартинович Г.Г., Мартинович И.В., Вчерашняя А.В., Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б., Черенкевич С.Н. Регуляция химиорезистентности опухолевых клеток фенольными антиоксидантами. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2017, т. 2, № 1, с. 411-415.
27. Martinovich G.G., Martinovich I.V., Vcherashniaya A.V., Zenkov N.K., Menshchikova E.B., Kandalintseva N.V., Cherenkevich S.N. Mechanisms of redox regulation of chemoresistance in tumor cells by phenolic antioxidants. Biophysics. 2017, vol. 62, no. 6, pp. 942-949.
28. Kensler T.W., Wakabayashi N., Biswal S. Cell survival responses to environmental stresses via the Keap1-Nrf2-ARE pathway. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 2007, vol. 47, pp. 89-116.
29. Zenkov N.K., Menshchikova E.B., Tkachev V.O. Keap1/Nrf2/ARE redox-sensitive signaling system as a pharmacological target. Biochemistry (Mosc), 2013, vol. 78, pp.19-36.
30. Wang X.J., Sun Z., Villeneuve N.F., Zhang S. et al. Nrf2 enhances resistance of cancer cells to chemotherapeutic drugs, the dark side of Nrf2. Carcinogenesis, 2008, vol. 29, pp. 1235-1243.
31. Sun E., Erb H., Murphy T.H. Coordinate regulation of glutathione metabolism in astrocytes by Nrf2. Bioch. Biophys. Res. Com., 2005, vol. 326, pp. 371-377.
32. Zucker S.N., Fink E.E., Bagati A., Mannava S. et al. Nrf2 amplifies oxidative stress via induction of Klf9. Mol. Cell., 2014, vol. 53, pp. 916-928.
33. Dinkova-Kostova A.T., Fahey J.W., Talalay P. Chemical structures of inducers of nicotinamide quinine oxidoreductase 1 (NQO1). Meth. Enzymol., 2004. vol. 382, pp. 423-448.
34. Martinovich G.G., Martinovich I.V., Zenkov N.K., Menshchikova E.B., Kandalintseva N.V., Cherenkevich S.N. Phenolic antioxidant TS-13 regulating ARE-driven genes induces tumor cell death by a mitochondria-dependent pathway. Biophysics, 2015, vol. 60, pp. 94-100.
35. Solis L.M., Behrens C., Dong W., Suraokar M. et al. Nrf2 and Keap1 abnormalities in non-small cell lung carcinoma and association with clinicopathologic features. Clin. Cancer Res., 2010, vol. 16, pp. 3743-3753.
36. Sporn M.B., Liby K.T. NRF2 and cancer: the good, the bad and the importance of context. Nat. Rev. Cancer. 2012, vol. 12, pp. 564-571.
