9 Toxicitás
A menadion elősegíti a véralvadási faktorok hepatikus bioszintézisét. A menadion karcinogén potenciálját DC-polarográfiás módszerrel határoztuk meg szigorúan vízmentes N,N-dimetil-formamidban (DMF), alfa-liponsav jelenlétében. A szuperoxid-anion képződését patkány tüdő-, máj- és vesemikroszómák menadionnal történő inkubálása után mértük. A menadion genotoxikus potenciálját a nem tervezett DNS-szintézis (UDS) és az alkalikus elúciós próbák segítségével vizsgáltuk. A menadion potenciális rákkeltő hatásának alfa paramétere 0,0025 volt, ami azt jelzi, hogy a menadionnak nincs rákkeltő hatása. A szuperoxid-anion koncentráció- és időfüggő módon keletkezett, amikor a menadiont mikroszómákkal inkubálták. A lúgos elúciós és UDS-vizsgálatokhoz használt emlőssejtekben (A 549) a menadion 20 nmol/ml feletti koncentrációban citotoxikus volt. Az S9 mix (metabolikus aktiválás) frakciók használata csökkentette a menadion citotoxicitását. A 20 nmol/mL feletti koncentrációtartományban a menadion az UDS-tesztben metabolikus aktiválás hiányában genotoxikus volt. Metabolikus aktiválás jelenlétében a menadion által kiváltott DNS-károsodás és -javítás jelentősen csökkent. Az A 549 tüdősejtek 4-nitrokinolin-N-oxiddal (NQO) történő kezelése mind metabolikus aktiválás hiányában, mind jelenlétében jelentős DNS egyszálú töréseket okozott. Az A 549 tüdősejtek menadionnal történő kezelése S9 keverék hiányában DNS egyszálú töréseket okozott. Metabolikus aktiválás jelenlétében a menadion nem okozott jelentős DNS-szálszakadást. A menadion által indukált DNS-javítás az A 549 sejtekben koncentráció-, idő- és hőmérsékletfüggő volt. Az NQO-val és menadionnal történő kezelést követő nem tervezett DNS (UDS) szintézis (javítás) mérése erős UDS válaszokat eredményezett S9 mix hiányában. E vizsgálatok eredményei együttesen az NQO és a menadion mutagén potenciáljára utalnak. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a menadion redoxcikluson megy keresztül reaktív oxigénfajok képződésével, amelyek DNS-károsodást és -javítást okoznak anélkül, hogy karcinogén potenciállal rendelkeznének.
Az oxidatív stressz a májkárosodás számos formájának mechanizmusaként szerepel. Bár a reaktív oxigénfajok (ROS) közvetlenül károsíthatják a sejtek makromolekuláit, az oxidánsok által kiváltott sejthalál a jelátviteli utakra gyakorolt redoxhatásokból eredhet. Az oxidatív stressz okozta májsejtpusztulás mechanizmusainak megértése érdekében meghatároztuk a mitogén-aktivált protein kinázok (MAPK-k) funkcióit a menadion által kiváltott oxidáns-indukált májsejtkárosodás során. A szuperoxid-generátor menadion alacsony, nem toxikus és magas toxikus koncentrációját a RALA255-10G patkány hepatocita sejtvonalon állítottuk elő. A menadion okozta pusztulást kataláz és ebselen gátolta, ami azt jelzi, hogy a pusztulás az oxidánsok keletkezésének és nem az arilációnak köszönhető. A nem toxikus menadion-koncentrációval történő kezelés az extracelluláris jel-szabályozott kináz (ERK) és a c-Jun N-terminális kináz (JNK) rövid ideig tartó aktiválódását eredményezte. Ezzel szemben a toxikus menadionkoncentrációval történő kezelés mind az ERK, mind a JNK hosszan tartó aktiválódását idézte elő. Az ERK-funkció kémiai gátlása érzékenyítette a RALA hepatocitákat a korábban nem toxikus menadion-koncentráció okozta halálra, tartós JNK-aktivációval együtt. A JNK downstream szubsztrátjának, a c-Jun-nak domináns-negatív fehérjének adenovírusos expressziója blokkolta a menadion okozta elhalást. A c-Jun pro-apoptotikus hatása nem a mitokondriális halálútvonalon keresztül közvetített. Összefoglalva, a RALA hepatociták ellenállása a menadion által kiváltott oxidáns-indukált halállal szemben az ERK-tól függ, míg a sejthalált az AP-1 aktivációja közvetíti. Ezek az eredmények olyan jelátviteli utakat azonosítanak, amelyek terápiás célpontok lehetnek az oxidánsok által kiváltott májkárosodás megelőzésében vagy kezelésében .
A menadion által katalizált H2O2-termelés az életképes sejtek által arányos volt az életképes sejtek számával, és ennek a H2O2-termelésnek a vizsgálatát 17 anyag citotoxicitási vizsgálatára alkalmazták, amelyeket a fix dózisú eljárás nemzetközi validálásához használtak a klasszikus LD(50) teszt alternatívájaként. A vizsgált anyagok citotoxicitását 4 órával az állati sejtekkel való inkubáció után figyelték meg, és az életképességet 10 perc alatt határozták meg a menadion-katalizált H2O2-termeléssel végzett vizsgálat szerint. A menadion-katalizált H2O2-termelés 50%-os gátlásához szükséges egyes anyagok IC(50) értéke hasonló volt a HepG2, HuH-6KK, HUVE, Vero, Intestine 407, NIH/3T3 és Neuro-2a sejtek esetében. Tizenkét anyag, három anyag és két anyag egy, két és három nagyságrendnyi különbséget mutatott az LD(50) és az IC(50) között. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a menadion-katalizált H2O2-termelődési próba hasznos a különböző sejtekben közös alapszintű citotoxicitással rendelkező toxikus vegyületek gyors kimutatására, de alkalmatlan a szervspecifikus toxikus vegyületek kimutatására.
A menadion által indukált oxidatív stressz által kiváltott intracelluláris Ca2 + emelkedés különböző szövetekben jól dokumentált. A Ca2 + szint emelkedése a vérlemezkékben a vérlemezkék aggregációját eredményezi. Annak a hipotézisnek a tesztelésére, hogy a menadion által kiváltott Ca2 + -emelkedés szerepet játszhat a vérlemezke-aggregációban, tanulmányoztuk a menadion hatását nőstény patkányokból izolált vérlemezkék aggregációjára. Úgy tűnt, hogy a megfelelő rendszernek bizonyuló PRP-hez adott menadionnal történő kezelés dózisfüggő, akár 60%-os zavarossági változásokat idézett elő a vérlemezkékben .