Vibrational spectroscopy in analysis the effect of Vinca alkaloids on the endothelial cells

Winkrystyna jest alkaloidem pochodzenia roślinnego izolowanym z barwinka różowego (Catharanthus roseus). Związek ten jest wykorzystywany w terapii skojarzonej z innymi lekami, jako lek cytostatyczny, w chemioterapii nowotworów takich jak białaczki oraz niektóre guzy lite. W niniejszej pracy badano wpływ winkrystyny na komórki śródbłonka naczyniowego w warunkach in vitro. W tym celu charakteryzowano fenotyp komórek zdrowych i poddanych 24 godzinnej stymulacji farmakologicznej winkrystyną w dawkach 0,5 nM, 1 nM, 10 nM, 50 nM i 100 nM. Metodą badawczą wykorzystaną w tym celu było obrazowanie ramanowskie. Na podstawie analizy chemometrycznej (analiza skupień k-średnich) wykonanej dla otrzymanych danych wyodrębniono w komórce trzy główne obszary: jądra, okołojądrowy zdominowany obecnością siateczki śródplazmatycznej oraz cytoplazmy (obszar charakteryzujący się profilem białkowym). Każdy z obszarów został w kolejnym kroku poddany szczegółowej analizie porównawczej, której celem było określenie zmian względem grupy komórek kontrolnych. Najsilniejszą zmianą w obszarze jądra komórkowego, poza spadkiem ilości kwasów nukleinowych, była zmiana formy DNA w jądrze z fizjologicznego B DNA na A DNA, co dowodzi, że winkrystyna oddziałuje z DNA komórek śródbłonka. Zauważono również wzrost sygnału pochodzącego od cytochromów w obszarze siateczki cytoplazmatycznej (750 cm-1), co może świadczyć o zwiększonej aktywności mitochondrialnej w komórkach stymulowanych winkrystyną. Następuje także zmiana profilu białkowo-lipidowego badanych komórek - zwiększa się ilość białek, natomiast ilość lipidów maleje. Przedstawione wyniki świadczą o rozwijającym się procesie zapalnym, który jest indukowany w komórkach śródbłonka pod wpływem winkrystyny. Potwierdzają to wyniki oznaczenia stężenia aktywnego metabolitu prostacykliny, jakim jest 6-keto-PGF1α. Komórki śródbłonka, które uległy procesom zapalnym przestają pełnić funkcję protekcyjną względem naczyń krwionośnych, co wiąże się z powikłaniami chemioterapii.Vincristine is a plant alkaloid which is isolated from Catharanthus roseus. This cytostatic drug is used in combination with other drugs as a cytostatic agent in chemiotherapy of such cancers like leukemia and some solid tumors. In this work the influence of vincristine on the endothelial cells was investigated in vitro by means of Raman imaging. For this purpose the phenotype of healthy and stimulated with 0,5 nM, 1 nM, 10 nM, 50 nM i 100 nM vincristine was characterised. Based on the chemometrics analysis (i.e. cluster analysis) three main compartments of the cell was separated: nucleus, perinuclear area dominated by endoplasmatic reticulum and cytoplasm (the area characterized by the presence of proteins). Each of the region was then subjected to a detailed comparative analysis which aim was investigation of the changes in compare to the control group. The most prominent change in the nucleus area, except the decrease of the nucleic acids, was presence of A form of DNA and decreased amount of the physiological form of DNA (B DNA), which proves that vincristine binds to the endothelial cells’ DNA. The increase of the signal from cytochromes (750 cm-1) in the endoplasmatic reticulum area was also noted. It can suggest increased mitochondrial activity in the cells stimulated by vincristine. The change of the protein-lipid profile of the cells was observed too. The quantity of proteins increased when the quantity of lipids decreased. Results presented above testifies the progressing inflammatory process induced in endothelial cells by vincristine. It is in agreement with evaluation of 6-keto-PGF1α amount. Therefore, endothelial cells, in which an inflammatory process was induced, are not able to protect blood vessels. It is connected with complications of chemotherapy