Получение эмульсионных форм фуранокумаринов борщевика Сосновского и оценка их фототоксического действия in vitro

Обоснование. Для фотохимиотерапии различных заболеваний используются средства на основе фуранокумаринов. Доступным источником фуранокумаринов для создания лекарственных препаратов может быть борщевик Сосновского.
Цель исследования. Получить стабильные эмульсии, содержащие фуранокумарины, из борщевика Сосновского и оценить их фотоцитотоксичность.
Материалы и методы. Фуранокумарины для получения эмульсий экстрагировали хлороформом из сока надземной части борщевика Сосновского. Хлороформный экстракт очищали с помощью градиентной колоночной хроматографии на силикагеле. Экстрактивную фракцию, содержащую фуранокумарины, анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с ультрафиолетовым (УФ) детектированием. Экстракт с высоким содержанием 8-метоксипсоралена использовали для получения двух видов эмульсий. Экстракт растворяли в персиковом масле и эмульгировали в воде твином-80 (эмульсия № 1) и в водно-глицериновом растворе лецитином (эмульсия № 2). Эмульсии тестировали на темновую и фотоиндуцированную токсичность для фибробластов лёгких человека. Доза УФ-излучения для фотоактивации фуранокумаринов составила 9 Дж/см2. В качестве фотосенсибилизатора сравнения использовали раствор хлорина е6.
Результаты. Полученные эмульсии содержали 1 мг/мл 8-метоксипсоралена. Обе эмульсии были гомогенными при макро- и микроскопической визуализации, сохраняли стабильность при хранении в различных температурных условиях в течение 14 дней. Эмульсия № 2 не проявляла темновой токсичности и вызывала статистически значимое угнетение жизнеспособности клеток при УФ-облучении и концентрации 12,5–31,3 мкг/мл. Эмульсия № 1 оказывала токсическое действие на клетки независимо от УФ-облучения из-за содержания в составе твина-80. По данным флуоресцентной микроскопии, фототоксическое действие эмульсии № 2 проявлялось главным образом за счёт апоптоза, в отличие от действия хлорина е6, при котором имелись более выраженные признаки некроза клеток.
Заключение. Разработанные экспериментальные эмульсионные формы фуранокумаринов борщевика Сосновского являют собой пример перспективных лекарственных фотосенсибилизаторов растительного происхождения для фототерапии различных заболеваний в сфере дерматологии и онкологии.

1. Миронов А.Ф. Фотодинамическая терапия рака – новый эффективный метод диагностики и лечения злокачественных опухолей. Соросовский образовательный журнал. 1996; 8: 32-40.

2. Andreevа LV. Sosnowsky hogweed: New ways to use. IOP Conference Series Earth and Environmental Science. 2020; 613. doi: 10.1088/1755-1315/613/1/012006

3. Nielsen C, Ravn HP, Nentwig W, Wade M. The giant hogweed best practice manual. Guidelines for the management and control of an invasive weed in Europe. Denmark, Hoersholm: Forest & Landscape, Denmark; 2005.

4. Bartnik M, Slawinska-Brych A, Zurek A, Kandefer-Szerszen M, Zdzisinska B. 8-methoxypsoralen reduces AKT phosphorylation, induces intrinsic and extrinsic apoptotic pathways, and suppresses cell growth of SK-N-AS neuroblastoma and SW620 metastatic colon cancer cells. J Ethnopharmacol. 2017; 207: 19-29. doi: 10.1016/j.jep.2017.06.010

5. Tutin TG, Heywood UH, Burges NA, Moore DM, Valentine DH, Walters SM, Flora Europaea 2. UK: Cambridge University Press; 1968.

6. Fathallah N, Raafat MM, Issa MY, Abdel-Aziz MM, Bishr M, Abdelkawy MA, et al. Bio-guided fractionation of prenylated benzaldehyde derivatives as potent antimicrobial and antibiofilm from Ammi majus L. fruits-associated Aspergillus amstelodami. Molecules. 2019; 24(22): 4118. doi: 10.3390/molecules24224118

7. Cao H, Hearst JE, Corash L, Wang Y. LC-MS/MS for the detection of DNA interstrand cross-links formed by 8-methoxypsoralen and UVA irradiation in human cells. Anal Chem. 2008; 80(8): 2932-2938. doi: 10.1021/ac7023969

8. Wang X, Peng P, Pan Z, Fang Z, Lu W, Liu X. Psoralen inhibits malignant proliferation and induces apoptosis through triggering endoplasmic reticulum stress in human SMMC7721 hepatoma cells. Biol Res. 2019; 52(1): 34. doi: 10.1186/s40659-019-0241-8

9. Li S, Tu H. Psoralen inhibits the proliferation and promotes apoptosis through endoplasmic reticulum stress in human osteosarcoma cells. Folia Histochem Cytobiol. 2022; 60(1): 101-109. doi: 10.5603/FHC.a2022.0010

10. Baroli B, López-Quintela MA, Delgado-Charro MB, Fadda AM, Blanco-Méndez J. Microemulsions for topical delivery of 8-methoxsalen. J Control Release. 2000; 69(1): 209-218. doi: 10.1016/s0168-3659(00)00309-6

11. Wu JY, Li YJ, Liu TT, Ou G, Hu XB, Tang TT, et al. Microemulsions vs chitosan derivative-coated microemulsions for dermal delivery of 8-methoxypsoralen. Int J Nanomedicine. 2019; 14: 2327-2340. doi: 10.2147/IJN.S191940

12. Oliveira CA, Gouvêa MM, Antunes GR, Freitas ZMF, Marques FFC, Ricci-Junior E. Nanoemulsion containing 8-methoxypsoralen for topical treatment of dermatoses: Development, characterization and ex vivo permeation in porcine skin. Int J Pharm. 2018; 547(1-2): 1-9. doi: 10.1016/j.ijpharm.2018.05.053

13. Moore RB, Xiao Z, Owen RJ, Ashforth R, Dickey D, Helps C, et al. Photodynamic therapy of the canine prostate: intra-arterial drug delivery. Cardiovasc Intervent Radiol. 2008; 31(1): 164–176. doi: 10.1007/s00270-007-9213-4

14. Osaki T, Yokoe I, Sunden Y, Ota U, Ichikawa T, Imazato H, et al. Efficacy of 5-aminolevulinic acid in photodynamic detection and photodynamic therapy in veterinary medicine. Cancers. 2019; 11(4): 495. doi: 10.3390/cancers11040495

15. Huang Z, Xu H, Meyers AD, Musani AI, Wang L, Tagg R, et al. Photodynamic therapy for treatment of solid tumors – potential and technical challenges. Technol Cancer Res Treat. 2008; 7(4): 309-320. doi: 10.1177/153303460800700405

16. Foster TH, Giesselman BR, Hu R, Kenney ME, Mitra S. Intratumor administration of the photosensitizer pc 4 affords photodynamic therapy efficacy and selectivity at short drug-light intervals. Transl Oncol. 2010; 3(2): 135-141. doi: 10.1593/tlo.09295

17. Shafirstein G, Bellnier D, Oakley E, Hamilton S, Potasek M, Beeson K, et al. Interstitial photodynamic therapy – A focused review. Cancers. 2017; 9(2): 12. doi: 10.3390/cancers9020012

18. Агеев В.П., Шляпкина В.И., Куликов О.А., Заборовский А.В., Тарарина Л.А. Качественный и количественный анализ основных производных псоралена сока борщевика Сосновского. Фармация. 2022; (3): 10-17. doi: 10.29296/25419218-2022-03-02

19. Lukowski JK, Weaver EM, Hummon AB. Analyzing liposomal drug delivery systems in three-dimensional cell culture models using MALDI imaging mass spectrometry. Anal Chem. 2017; 89(16): 8453-8458. doi: 10.1021/acs.analchem.7b02006

20. Yoon HY, Koo H, Choi KY, Lee SJ, Kim K, Kwon IC, et al. Tumor-targeting hyaluronic acid nanoparticles for photodynamic imaging and therapy. Biomaterials. 2012; 33(15): 3980-3989. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.02.016

21. Nasr S, Rady M, Sebak A, Gomaa I, Fayad W, Gaafary ME, et al. A naturally derived carrier for photodynamic treatment of squamous cell carcinoma: In vitro and in vivo models. Pharmaceutics. 2020; 12(6): 494. doi: 10.3390/pharmaceutics12060494

22. Mazur Y, Lavie G. Heliantrone derivatives as anti-cancer agents: Patent US 6229048 B1. 2001.

23. Кушназарова Р.А., Миргородская А.Б., Волошина А.Д., Любина А.П., Кузнецов Д.М., Ленина О.А., и др. Бинарные системы дикарбаматное ПАВ – Твин-80: агрегационное поведение, антимикробная активность и мембранотропные свойства. Жидкие кристаллы и их практическое использование. 2022; 22(2): 6-18. doi: 10.18083/LCAppl.2022.2.6

24. Halpern SM, Anstey AV, Dawe RS, Diffey BL, Farr PM, Ferguson J, et al. Guidelines for topical PUVA: A report of a workshop of the British photodermatology group. Br J Dermatol. 2000; 142(1): 22-31. doi: 10.1046/j.1365-2133.2000.03237.x

25. Wang D, McLaughlin E, Pfeffer R, Lin YS. Adsorption of oils from pure liquid and oil-water emulsion on hydrophobic silica aerogels. Separation and Purification Technology. 2012; 99: 28-35. doi: 10.1016/j.seppur.2012.08.001

26. Johnson W Jr, Bergfeld WF, Belsito DV, Hill RA, Klaassen CD, Liebler DC, et al. Safety assessment of lecithin and other phosphoglycerides as used in cosmetics. Int J Toxicol. 2020; 39(2): 5-25. doi: 10.1177/1091581820953123

27. Diekmann J, Theves I, Thom KA, Gilch P. Tracing the photoaddition of pharmaceutical psoralens to DNA. Molecules. 2020; 25(22): 5242. doi: 10.3390/molecules25225242

28. Mang R, Stege H, Krutmann J. Mechanisms of phototoxic and photoallergic reactions. In: Johansen J, Frosch P, Lepoittevin JP (eds.). Contact dermatitis. Springer; 2011: 155-163. doi: 10.1007/978-3-642-03827-3_8

29. Bethea D, Fullmer B, Syed S, Seltzer G, Tiano J, Rischko C. et al. Psoralen photobiology and photochemotherapy: 50 years of science and medicine. J Dermatol Sci. 1999; 19(2): 78-88. doi: 10.1016/S0923-1811(98)00064-4