Citogenetički učinci atovakvona i progvanil hidroklorida na ljudskim limfocitima in vitro

doctoral thesis

• Title (english): Cytogenetic effects of atovaquone and proguanil hydrochloride on human lymphocytes in vitro
• Author: Domagoj Dinter
• Mentor: Ana-Marija Domijan (mentor)
• Mentor: Vera Garaj-Vrhovac (komentor)
• Committee member: Drago Batinić (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Mirna Sučić (član povjerenstva)
• Committee member: Roberta Petlevski (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Pharmacy and Biochemistry; (Department of pharmaceutical botany); Zagreb
• Defense date and country: 2020-06-25, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: BIOMEDICINE AND HEALTHCARE; Pharmacy; Medical Biochemistry
• Universal decimal classification (UDC): 615 - Pharmacology. Therapeutics. Toxicology

Abstract

Malarija je oduvijek bila glavni uzrok smrti u tropskim krajevima, a antimalarijski lijekovi odigrali su
ključnu ulogu u kontroli njezina širenja primjenom u liječenju pacijenata zaraženih plazmodijskim
parazitima i prilikom kontrole njihovog prijenosa. S druge strane, antimalarijski lijekovi mogu imati i
nepoželjne učinke i nuspojave koje ponekad mogu biti ozbiljne. Atovakvon (ATO) i progvanil
hidroklorid (PROG) fiksna je kombinacija lijekova koja se koristi za prevenciju i liječenje malarije
uzrokovane Plasmodium falciparum. Kako su sigurni i učinkoviti antimalarijski lijekovi potrebni u
liječenju i profilaksi malarije, ovo istraživanje je provedeno kako bi se istražio njihov mogući
citogenotoksični učinak te mehanizam odgovoran za njihovo djelovanje na ne-ciljnim ljudskim
stanicama, limfocitima iz periferne krvi. Dvije različite koncentracije ATO i PROG, bilo zasebno ili u
kombinaciji, korištene su sa i bez S9 frakcije. Korištene koncentracije bile su one koje su pronađene u
ljudskoj plazmi kada su ATO i PROG primijenjeni u profilaksi (2950/130 ng/mL) i u liječenju
malarije (11800/520 ng/mL). Mogući učinci na staničnoj razini i na molekulu DNK procijenjeni su
testovima stanične vijabilnosti i alkalnim komet testom, dok je mogući mehanizam djelovanja
procijenjen formamidopirimidin-DNK glikozilazom (Fpg)-modificiranim komet testom, uz mjerenje
razine malondialdehida i glutationa kao biomarkera oksidacijskog stresa. Prema dobivenim
rezultatima pojedinačni tretman ATO nije pokazao citogenotoksični učinak, dok je pojedinačni
tretman PROG pokazao statistički značajan citogenotoksični potencijal. Kombinacija ATO/PROG
također je pokazala statistički značajan citogenotoksični potencijal prema ljudskim limfocitima bez
utjecaja na parametre oksidacijskog stresa, što pokazuje da oksidacijski stres nije uključen u njihov
mehanizam djelovanja. S obzirom da je najveći dio štetnih učinaka bio induciran dodatkom S9
frakcije, pretpostavlja se da je glavni metabolit PROG, ciklogvanil, imao najveći utjecaj na
citogenotoksičnost. U konačnici, dobiveni rezultati pokazuju da je kombinacija ATO/PROG relativno
sigurna sa stanovišta citogenotoksičnosti, naročito ako se koristi za profilaksu. Ipak, potrebna su
daljnja citogenetička istraživanja i redovito praćenje pacijenata kako bi se smanjio rizik od nuspojava,
osobito među čestim putnicima.

Abstract (english)

Malaria has always been a major cause of death in the tropics, and antimalarial drugs have played a
key role in controlling its spread through the treatment of patients infected with plasmodial parasites
and the control of its transmissibility. On the other hand, antimalarial drugs may exert adverse effects
and side-effects that can sometimes be serious. Atovaquone (ATO) and proguanil hydrochloride
(PROG) is the fixed combination for the prevention and treatment of Plasmodium falciparum malaria.
As safe and effective antimalarial drugs are needed in both the treatment and the prophylaxis of
malaria, this study was performed in order to investigate their possible cytogenotoxic potential
towards human lymphocytes, as non-target cells, and the possible mechanism responsible for it. Two
different concentrations of ATO and PROG, either alone or in combination, were used with and
without S9 fraction. The concentrations used were those found in human plasma when a fixed-dose
combination of ATO and PROG was used: 2950/130 ng/mL after prophylactic treatment and
11800/520 ng/mL after treatment of malaria, respectively. Possible cellular and DNA-damaging
effects were evaluated by cell viability and alkaline comet assays, while oxidative stress potential was
evaluated by formamidopyrimidine-DNA glycosylase (Fpg)-modified comet assay, in addition to
assessing malondialdehyde and glutathione levels as biomarkers of oxidative stress. Based on the
obtained results, single exposure to ATO did not display cytogenotoxic effect while PROG showed
week but significant cytogenotoxic potential. The ATO/PROG combination also displayed weak but
significant cytogenotoxic potential towards human lymphocytes with no impact on oxidative stress
parameters, suggesting that oxidative stress is not implicated in their mechanism of action. Given that
the key portion of the damaging effects was induced after S9 metabolic activation, it is to presume that
the principal metabolite of PROG, cycloguanil, had the greatest impact on their cytogenotoxic
potential. The obtained results indicate that the ATO/PROG combination is relatively safe for the
consumption from the aspect of cytogenotoxicity, especially if used for prophylaxis. Nevertheless,
further cytogenetic research and regular patient monitoring are warranted to minimize the risk of
adverse events especially among frequent travellers.

• Keywords: atovakvon; progvanil hidroklorid; ciklogvanil; citogenotoksičnost; oksidativni stres; ljudski limfociti periferne krvi
• Keywords (english): atovaquone; proguanil hydrochloride; cycloguanil; cytogenotoxicity; oxidative stress; human peripheral blood lymphocytes
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:163:518087
• Promotion: 2021
• Study programme: Title: Pharmacy and biochemistry; Study programme type: university; Study level: postgraduate; Academic / professional title: doktor znanosti (doktor znanosti)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2021-05-18 15:43:26