Mechanism of Low Hemolytic Activity of Alkyl Type Nonphosphorous Cationic Glycerolipids: Study on Model Membranes

Nonphosphorous alkyl cationic glycerolipids cause death of tumor cells with minimal damage of erythrocytes. In this article we demonstrate, that low hemolytic activity of these compounds can be explained by their weak ability to damage the integrity of liposomes whose composition models that of cell membranes. Poor hemolytic activity makes non-phosphorous alkyl cationic glycerolipids potentially advantageous over the hemolytic, phosphorus containing lipid drug edelfosine.

• A.A. Markova N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, Moscow, Russian Federation ; ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН», Москва, Российская Федерация
• S.A. Okorochenkov Institute of Molecular and Translational Medicine, Palacky University, Czech Republiс ; Institute of Molecular and Translational Medicine, Palacky University, Czech Republic
• N.V. Plyavnik M.V. Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies, Moscow, Russian Federation ; ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова», Москва, Российская Федерация
• A.A. Shtil N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center of RAMS, Moscow, Russian Federation ; ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН», Москва, Российская Федерация

1. Duclos R., Hwa Hwoy C., Abdelmageed O. et al. Syntheses of racemic and nearly optically pure ether lipids and evaluation of in vitro antineoplastic activities. J. Med. Chem. 1994; 37: 4147–54. DOI: https://doi.org/10.1021/jm00050a011
2. Naseer A., Bok Hee B., Jongki H. et al. Additional bioactive lyso-PAF congeners from the sponge Spirastrella abata. J. Nat. Prod. 2001; 6: 533–5. DOI: https://doi.org/10.1021/np0005210
3. Ahmad I., Filep J., Franklin J. et al. Enhanced therapeutic effects of liposome-associated 1-O-octadecyl-2-O-methyl-sn-glycero-3-phosphocholine. Cancer Res. 1997; 57: 1915–21.
4. Busto J., del Canto-Janes E., Goni F. et al. Combination of the anti-tumor cell ether lipid edelfosine with sterols abolishes haemolytic side effects of the drug. J. Chem. Biol. 2008; 1(1–4): 89–94. DOI: https://doi.org/10.1007/s12154-008-0009-z
5. Mayhew E., Ahmad I., Bhatia S. et al. Stability of association of 1-O-octadecyl-2-O-methyl-sn-glycero-3-phosphocholine with liposomes is composition dependent. Biochim. Biophys. Acta. 1997; 1329: 139–48. DOI: https://doi.org/10.1016/S0005-2736(97)00102-8
6. Perkins W.R., Dause R.B., Li X. et al. Combination of antitumor ether lipid with lipids of complementary molecular shape reduces its hemolytic activity. Biochim. Biophys. Acta. 1997; 1327: 61–8. DOI: https://doi.org/10.1016/S0005-2736(97)00043-6
7. Плявник Н.В., Крамарева Т.В., Серебренникова Г.А. Синтез катионных алкильных глицеролипидов с гетероциклическими азотистыми основаниями в качестве полярного домена. Биоорган. хим. 2011; 37(4): 552–8. [Plyavnik N.V., Kramareva T.V., Serebrennikova G.A. Synthesis of cationic alkyl glycerolipids with heterocyclic nitrous bases as a polar domain. Bioorgan. khim. 2011; 37(4): 552–8. (In Russ.)]. DOI: https://doi.org/10.1134/S1068162011040108
8. Маркова A.A., Плявник Н.В., Плетнева М.В., Серебренникова Г.А., Штиль А.А. Противоопухолевые бесфосфорные алкильные катионные глицеролипиды с гетероциклическими полярными доменами вызывают значительно меньший гемолиз, чем препарат-прототип эдельфозин. Клин. онкогематол. 2012; 5(2): 141–3. [Markova A.A., Plyavnik N.V., Pletneva M.V., Serebrennikova G.A., Shtil’ A.A. Anti-tumor non-phosphorous alkyl cationic glycerolipids with heterocyclic polar domains cause significantly less hemolysis than the prototype drug edelfosine. Klin. onkogematol. 2012; 5(2): 141–3. (In Russ.)].
9. Стоилова Т.Б., Дуцева Е.А., Пашковская А.А. и др. Различные типы ионных каналов, индуцированные в липидных мембранах производными грамицидина А, несущими на С-конце катионную последовательность. Биоорган. хим. 2007; 33(5): 511–9. [Stoilova T.B., Duceva E.A., Pashkovskaja A.A. et al. Different types of ion channels induced in lipid membranes by gramicidin A derivatives bearing a cationic sequence on their C-terminus. Bioorgan. him. 2007; 33(5): 511–9. (In Russ.)]. DOI: https://doi.org/10.1134/S1068162007050032