Сравнительное исследование чувствительности клеточных линий HEK293 и RPTEC для оценки нефротоксического действия цефуроксима и цефепима

Выявление нефротоксических свойств является актуальной задачей как на доклиническом этапе разработки новых препаратов, так и при изучении возможностей оптимизации фармакотерапии. Основной проблемой при этом является поиск экспериментальной модели для оценки нефротоксичности лекарственных средств, наиболее приближенной к условиям in vivo.

Цель работы: сравнение чувствительности клеточных линий HEK293 и RPTEC, используемых в качестве экспериментальных моделей при оценке нефротоксического действия цефуроксима и цефепима.

Материалы и методы: в исследовании использовали клеточные линии HEK293 и RPTEC, которые культивировали в планшетах с мембранными вставками диаметром пор 0,4 мкм. Для каждой клеточной линии проводили инкубацию с цефалоспоринами цефуроксимом и цефепимом, преимущественно выводящимися через почки, в течение 3 сут. Препараты добавляли в базальный отдел лунки планшета 2 раза/сут в следующих концентрациях: цефуроксим — 50 и 150 мкг/мл, цефепим — 30 и 120 мкг/мл. Через 24, 48 и 72 ч инкубации с препаратами измеряли уровни экспрессии генов транспортеров органических анионов SLC22A6 и SLC22A8 методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией. Признаком нефротоксического действия цефалоспоринов считали активацию каспаз 3 и 7, которую оценивали с помощью флуориметрического теста, который проводили через 24, 48 и 72 ч после инкубации с препаратами.

Результаты: показано уменьшение экспрессии генов транспортеров органических анионов SLC22A6 и SLC22A8 в обеих клеточных линиях при транспорте цефалоспоринов, причем в клеточной линии RPTEC оно наступало раньше, чем в клеточной линии HEK293. Активация каспаз 3 и 7 при инкубации клеток с цефуроксимом и цефепимом в низких концентрациях (50 и 30 мкм/мл соответственно) была отмечена только в клеточной линии RPTEC через 72 ч, а при инкубации с этими препаратами в высоких концентрациях (150 и 120 мкг/мл соответственно) в клетках линии RPTEC она наблюдалась уже через 24 ч.

Выводы: клеточная линия RPTEC является более чувствительной к токсическому действию цефуроксима и цефепима в связи с более высоким уровнем экспрессии генов транспортеров лекарственных средств. Повышение концентрации цефалоспоринов уменьшает время активации каспаз 3 и 7 в этой клеточной линии. Экспериментальная модель на основе клеточной линии RPTEC является перспективной для проведения анализа нефротоксических свойств различных препаратов.

1. Huang JX, Kaeslin G, Ranall MV, Blaskovich MA, Becker B, Butler MS, et al. Evaluation of biomarkers for in vitro prediction of drug-induced nephrotoxicity: comparison of HK-2, immortalized human proximal tubule epithelial, and primary cultures of human proximal tubular cells. Pharmacol Res Perspect. 2015;3(3):e00148. https://doi.org/10.1002/prp2.148

2. Aschauer L, Carta G, Vogelsang N, Schlatter E, Jennings P. Expression of xenobiotic transporters in the human renal proximal tubule cell line RPTEC/TERT1. Toxicol In Vitro. 2015;30(1 Pt A):95–105. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2014.12.003

3. Bhargava P, Schnellmann RG. Mitochondrial energetics in the kidney. Nat Rev Nephrol. 2017;13(10):629–46. https://doi.org/10.1038/nrneph.2017.107

4. Zazuli Z, Otten LS, Drögemöller BI, Medeiros M, Monzon JG, Wright GEB, et al. Outcome definition influences the relationship between genetic polymorphisms of ERCC1, ERCC2, SLC22A2 and cisplatin nephrotoxicity in adult testicular cancer patients. Genes (Basel). 2019;10(5):364. https://doi.org/10.3390/genes10050364

5. Servais H, Ortiz A, Devuyst O, Denamur S, Tulkens PM, Mingeot-Leclercq MP. Renal cell apoptosis induced by nephrotoxic drugs: cellular and molecular mechanisms and potential approaches to modulation. Apoptosis. 2008;13(1):11–32. https://doi.org.10.1007/s10495-007-0151-z

6. Wilmer MJ, Saleem MA, Masereeuw R, Ni L, van der Velden TJ, Russel FG, et al. Novel conditionally immortalized human proximal tubule cell line expressing functional influx and efflux transporters. Cell Tissue Res. 2010;339(2):449–57. https://doi.org/10.1007/s00441-009-0882-y

7. Fisel P, Renner O, Nies AT, Schwab M, Schaeffeler E. Solute carrier transporter and drug-related nephrotoxicity: the impact of proximal tubule cell models for preclinical research. Expert Opin Drug Metab Toxicol. 2014;10(3):395–408. https://doi.org/10.1517/17425255.2014.876990

8. Mac K, Chavada R, Paull S, Howlin K, Wong J. Cefepime induced acute interstitial nephritis — a case report. BMC Nephrol. 2015;16:15. https://doi.org/10.1186/s12882-015-0004-x