P-glikoproteina (P-gp), zwana również białkiem oporności wielolekowej 1 (MDR1/ABCB1), należy do transporterów ABC, rodziny białek posiadających kasetę wiążącą ATP. P-gp pośredniczy w transbłonowym transporcie (zależnym od ATP) związków endogennych, jak i egzogennych, w tym leków przeciwnowotworowych. Pozytywne aspekty działania P-gp obejmują: zapobieganie absorpcji ksenobiotyków z jelit oraz wzmaganie ich eliminacji z moczem oraz żółcią. P-glikoproteina minimalizuje w ten sposób narażenie organizmu na działanie toksyczne związków. Z drugiej strony aktywność transportera może obniżać biodostępność oraz skuteczność środków leczniczych. Ponadto, nadekspresja P-gp stanowi niekorzystny czynnik prognostyczny w terapii nowotworów. Naukowcy wykazali, że P-gp jest odpowiedzialna za wrodzoną oraz nabytą oporność wielolekową komórek rakowych. Badania wykazały, że 50% ludzkich nowotworów cechuje się ekspresją P-gp na łatwo wykrywalnym poziomie.Substraty P-gp mogą pozytywnie bądź negatywnie modulować aktywność ATPazową pompy oraz szybkość hydrolizy ATP. Modulatory te zostały przypisane do trzech grup: a) związki stymulujące podstawową aktywność ATPazową w niskich stężeniach oraz blokujące aktywność ATPazową w wysokich stężeniach, b) związki wzmagające aktywność ATPazową wraz ze wzrostem stężenia, c) inhibitory zarówno podstawowej jak i indukowanej innymi związkami aktywności ATPazowej. Celem tej pracy była charakterystyka nowych aminowych pochodnych 5-arylidenoimidazolonu (zsyntetyzowanych w Katedrze Technologii i Biotechnologii Środków Leczniczych UJ CM, Kraków, Polska) w kontekście ich wpływu na aktywność ATPazową P-glikoproteiny. Podjęto również próbę określenia bezpośredniej aktywności cytotoksycznej badanych związków względem komórek raka prostaty PC-3 oraz ludzkich komórek neurobloastoma SHSY-5Y. Dokonano oceny roli P-gp w chemiowrażliwości linii PC-3 oraz SHSY-5Y na referencyjny antybiotyk przeciwnowotworowy – doksorubicynę. Zaobserwowano, iż spośród badanych pochodnych 5-(p-chlorobenzylideno)imidazolonu wprowadzenie reszty hydroksypropyloaminowej w pozycji C2 pierścienia imidazolonu (DS4) wiązało się z wystąpieniem największego nasilenia aktywności ATPazowej P-gp. Natomiast obecność bicyklicznej reszty naftylowej zastępującej pojedynczy pierścień aromatyczny w reszcie benzylidenowej w pozycji C5 (BM9) wiązała się z najbardziej znaczącym wzmożeniem aktywności ATPazowej P-gp w grupie pochodnych imidazolonu zawierających resztę hydroksyetylopiperazynową w pozycji C2. W przypadku oceny działania cytotoksycznego badanych związków największy spadek żywotności zaobserwowano po inkubacji komórek PC-3 z BM20, charakteryzującym się obecnością reszty 2,4-dichlorobenzylidenowej przy węglu C5 pierścienia imidazolonu oraz 4-(2-hydroksyetylo)-piperazynowym podstawnikiem przy C2. Ponadto, ludzkie komórki neuroblastoma okazały się najbardziej podatne na działanie DS12 i DS8, czyli pochodnych (2-(4-fenylopiperazyno)imidazolonu zawierających w położeniu C5 odpowiednio podstawniki: p-chlorobenzylidenowy i 9H-fluoren-2-ylometylenowy. Część pracy magisterskiej poświęcona badaniu roli P-gp w chemiowrażliwości wykorzystanych modeli komórkowych względem doksorubicyny wykazała, iż w przypadku komórek SH-SY5Y średnie stężenie powodujące zahamowanie proliferacji komórkowe w 50% dla doksorubicyny zastosowanej bez dodatku werapamilu (IC50 dox) wyniosło 43 nM, natomiast analogiczny parametr wyznaczony w obecności werapamilu (IC50 dox+ver) uległ obniżeniu do 9 nM. Komórki raka prostaty wykazały większą oporność na działanie doksorubicyny (IC50 dox = 500 nM) oraz skuteczność doksorubicyny nie ulegała zmianie w obecności werapamilu (IC50 dox+ver = 482 nM). Uzyskane wyniki pozwalają na przedstawienie wniosku, że skuteczność doksorubicyny względem komórek PC3 nie zależy od działania P-glikoproteiny, natomiast pompa może przyczyniać się do podatności komórek SH-SY5Y na działanie leku.

P-glycoprotein (P-gp), also known as multidrug resistance protein 1 (MDR1/ABCB1), belongs to the family of the ATP-binding cassette (ABC) transporters. P-gp mediates the ATP-dependent outflow of both endogenous and exogenous compounds, including chemotherapeutical agents. Beneficial activity of P-gp involves: preventing the intestinal absorption of xenobiotics and increasing their elimination with urine and bile, both leading to the minimized toxic exposure. On the other hand, the transporter activity may decrease the bioavailability and efficacy of therapeutic agents. Moreover, overexpression of P-gp correlates with poor chemotherapy outcome and P-gp is known to be involved in both intrinsic and acquired cancer drug resistance. Studies have shown that 50% of human cancers express P-gp at easily detectable levels. P-gp substrates can positively or negatively modulate ATPase activity of the pump and the rate of ATP hydrolysis. P-gp ATPase modulators have been categorized into three groups: a) compounds stimulating basal ATPase activity at low concentrations and inhibiting the activity at high concentrations, b) compounds dose-dependently enhancing ATPase activity, c) inhibitors of both basal and compound-stimulated ATPase activity.The aim of this study was to characterize novel amine derivatives of 5-arylideneimidazolone (synthesized in Department of Technology and Biotechnology of Drugs JU MC, Cracow, Poland) in context of their influence on P-glycoprotein ATPase activity and to assess their direct cytotoxic activity on PC-3 prostate cancer cell line and human neuroblastoma SH-SY5Y cell line. Efforts were also made to evaluate the role of P-gp in chemosensitivity of considered cell lines to the reference antitumor antibiotic - doxorubicin.Among examined 5-(p-chlorobenzylidene)imidazolone derivatives, the introduction of hydroxypropylamine moiety in position C2 of imidazolone ring (DS4) was the most favourable in context of P-gp ATPase activity stimulation, whilst the presence of a bicyclic naphtyl fragment instead of single ring in benzylidene moiety in position C5 (BM9) was associated with the highest enhancement of P-gp ATPase activity in the series of imidazolone derivatives with the hydroxyethylpiperazinyl moiety preserved in position C2. As for the cytotoxic effects of tested compounds, highest decrease in cell viability was observed after incubation of PC-3 cells with BM20, characterized by the presence of 2,4-dichlorobenzylidene moiety attached to the C5 of imidazolone and 4-(2-hydroxyethyl)-piperazin-1-yl moiety attached to the C2. Furthermore, human neuroblastoma cells were most susceptible to DS12 and DS8, (2-(4-phenylpiperazin-1-yl)- imidazolone derivatives containing p-chlorobenzylidene and 9H-fluoren-2-ylmethylene moiety, respectively. The part of work devoted to evaluation of P-gp role in cellular chemosensitivity of utilized cellular models to doxorubicin revealed that in case of SH-SY5Y cells, half maximal inhibitory concentration of doxorubicin in absence of verapamil (IC50 dox) was 43 nM, while half maximal inhibitory concentration of doxorubicin in presence of verapamil (IC50 dox+ver) was decreased to 9 nM. Prostate cancer cells were observed to be more resistant to doxorubicin (IC50 dox = 500 nM) and doxorubicin efficacy was not increased in presence of verapamil (IC50 dox+ver = 482 nM). Observed results enable us to conclude that doxorubicin efficacy toward PC3 cells is not disturbed by P-glycoprotein activity, however that pump might contribute to decreased susceptibility of SH-SY5Y cells to doxorubicin treatment.