Modifying action of metformin on the cytogenetic effects of doxorubicin and cyclophosphamide in mice

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: The causal relationship between mutagenesis and carcinogenesis is well known. Hence the wide interest in the study of the mutagen-modifying effects of natural and synthetic compounds. Particular attention is drawn to widespread compounds. One of them, metformin, is widely used as a hypoglycemic drug.

AIM: evaluation of the influence of metformin on the cytogenetic effects of doxorubicin and cyclophosphamide in mouse bone marrow cells.

MATERIALS AND METHODS: Male F1 CBAxC57Bl/6 hybrid mice were used. Cyclophosphamide (20 mg/kg) or doxorubicin (10 mg/kg) was administered intraperitoneally, metformin was given orally once or for 4 consecutive days. The latter administration of metformin was combined with mutagen administration. Cytogenetic preparations of bone marrow cells were prepared 18 hours after metformin administration and 24 hours after its combined administration with mutagens. Chromosomal aberrations were analyzed according to accepted protocols.

RESULTS: Metformin per se showed no cytogenetic activity at doses of 500, 1000, and 2000 mg/kg. At a dose of 500 mg/kg, but not 100 or 250 mg/kg, metformin reduced the cytogenetic effects of doxorubicin. Metformin administered once and for 4 days at doses of 100, 250, and 500 mg/kg or once at doses of 10 and 20 mg/kg increased the number of metaphases with chromosome aberrations induced by cyclophosphamide by a factor of 2 to 3. At doses of 2.5 and 5 mg/kg, metformin had no modifying effect on the mutagen effect.

CONCLUSION: Metformin attenuates the cytogenetic effects of doxorubicin and enhances the cytogenetic activity of cyclophosphamide in mouse bone marrow cells. This allows us to conclude that metformin has mutagen-modifying properties.

About the authors

Aliy K. Zhanataev

Research Zakusov Institute of Pharmacology

Author for correspondence.
Email: zhanataev@academpharm.ru
ORCID iD: 0000-0002-7673-8672
SPIN-code: 7070-0510

Cand. Sci. (Biol.), leading research associate of the Laboratory of Mutagenesis Pharmacology of Department of Drug Toxicology

Russian Federation, Moscow

Alla V. Kulakova

Research Zakusov Institute of Pharmacology

Email: allakulak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6959-2150
Scopus Author ID: 7006681153

Cand. Sci. (Biol.), senior research associate of the Laboratory of Mutagenesis Pharmacology of Drug Toxicology Department

Russian Federation, Moscow

Andrey D. Durnev

Research Zakusov Institute of Pharmacology

Email: addurnev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0218-8580
SPIN-code: 8426-0380
Scopus Author ID: 7006060753

Dr. Sci. (Med.), professor, corresponding member of RAS; head of the Department of Drug Toxicology and Pharmacology of Mutagenesis

Russian Federation, Moscow

References

  1. Sciannimanico S, Grimaldi F, Vescini F, et al. Metformin: Up to Date. Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. 2020;20(2): 172–181. doi: 10.2174/1871530319666190507125847
  2. Cho NH, Shaw JE, Karuranga S, et al. IDF Diabetes Atlas: Global estimates of diabetes prevalence for 2017 and projections for 2045. Diabetes Res Clin Pract. 2018;138:271–281. doi: 10.1016/j.diabres.2018.02.023
  3. Shestakova MV, Vikulova OK, Zheleznyakova AV, et al. Diabetes epidemiology in Russia: what has changed over the decade? Therapeutic Archive. 2019;91(10):4–13. (In Russ.) doi: 10.26442/00403660.2019.10.000364
  4. Du Y, Zhu YJ, Zhou YX, et al. Metformin in therapeutic applications in human diseases: its mechanism of action and clinical study. Mol Biomed. 2022;3(1):41. doi: 10.1186/s43556-022-00108-w
  5. Top WMC, Kooy A, Stehouwer CDA. Metformin: A Narrative Review of Its Potential Benefits for Cardiovascular Disease. Cancer and Dementia. Pharmaceuticals (Basel). 2022;15(3):312. doi: 10.3390/ph15030312
  6. Durnev AD, Zhanataev AK, Eremina NV. Geneticheskaya toksikologiya. Moscow: Mittel-press; 2022. 286 p. (In Russ.)
  7. Najafi M, Cheki M, Rezapoor S, et al. Metformin: Prevention of genomic instability and cancer: A review. Mutat Res Genet Toxicol Environ Mutagen. 2018;827:1–8. doi: 10.1016/j.mrgentox.2018.01.007
  8. Lisitsyn AA, Zhanataev AK, Chaika ZV, et al. Antigenotoxic activity of the combination “aspartame-betaine” and metformin in mice with experimental streptozotocin diabetes. Molecular medicine. 2022;20(5):59–64. (In Russ.) doi: 10.29296/24999490-2022-05-08
  9. Aleisa AM, Al-Rejaie SS, Bakheet SA, et al. Effect of metformin on clastogenic and biochemical changes induced by adriamycin in Swiss albino mice. Mutat Res. 2007;634(1–2):93–100. doi: 10.1016/j.mrgentox.2007.06.005
  10. Cheki M, Ghasemi MS, Rezaei Rashnoudi A, et al. Metformin attenuates cisplatin-induced genotoxicity and apoptosis in rat bone marrow cells. Drug Chem Toxicol. 2021;44(4):386–393. doi: 10.1080/01480545.2019.1609024
  11. GOST 33215–2014. Interstate standard. Guidelines for accommodation and care of animals. Environment, housing and management. 2016. 20 p. Available from: https://docs.cntd.ru/document/1200127789
  12. Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council. Official Journal of the European Union. Retrieved 16 August 2020. Available from: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=celex%3A32010L0063
  13. www.nucro-technics.com [Internet]. OECD TG475: Mammalian Bone Marrow Chromosomal Aberration Test. Available from: https://www.nucro-technics.com/services/genetic-toxicology/invivo-chromosomeaberration/
  14. Preston RJ, Dean BJ, Galloway S, et al. Mammalian in vivo cytogenetic assays. Analysis of chromosome aberrations in bone marrow cells. Mutation Research. 1987;189(2):157–165. doi: 10.1016/0165-1218(87)90021-8
  15. Savage JR. Classification and relationships of induced chromosomal structural changes. J Med Genet. 1976;13(2):103–122. doi: 10.1136/jmg.13.2.103
  16. Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovanii lekarstvennykh sredstv. Chapter I. Ed by A.N. Moscow: Grif i K; 2012. 944 p. (In Russ.)
  17. Yuzbasioglu D, Mahmoud JH, Mamur S, Unal F. Cytogenetic effects of antidiabetic drug metformin. Drug Chem Toxicol. 2022;45(2):955–962. doi: 10.1080/01480545.2020.1844226
  18. Harishankar MK, Logeshwaran S, Sujeevan S. et al. Genotoxicity evaluation of metformin and glimepiride by micronucleus assay in exfoliated urothelial cells of type 2 diabetes mellitus patients. Food Chem Toxicol. 2015;83:146–150. doi: 10.1016/j.fct.2015.06.013
  19. Sant’Anna JR, Yajima JP, Rosada LJ, et al. Metformin’s performance in in vitro and in vivo genetic toxicology studies. Exp Biol Med (Maywood). 2013;238(7):803–810. doi: 10.1177/1535370213480744
  20. Amador RR, Longo JP, Lacava ZG, et al. Metformin (dimethyl-biguanide) induced DNA damage in mammalian cells. Genet Mol Biol. 2012;35(1):153–158. doi: 10.1590/s1415-47572011005000060
  21. Attia SM, Helal GK, Alhaider AA. Assessment of genomic instability in normal and diabetic rats treated with metformin. Chem Biol Interact. 2009;180(2):296–304. doi: 10.1016/j.cbi.2009.03.001
  22. Soo JS, Ng CH, Tan SH, et al. Metformin synergizes 5-fluorouracil, epirubicin, and cyclophosphamide (FEC) combination therapy through impairing intracellular ATP production and DNA repair in breast cancer stem cells. Apoptosis. 2015;20(10):1373–1387. doi: 10.1007/s10495-015-1158-5
  23. Peng M, Darko KO, Tao T, et al. Combination of metformin with chemotherapeutic drugs via different molecular mechanisms. Cancer Treat Rev. 2017;54:24–33. doi: 10.1016/j.ctrv.2017.01.005
  24. Alhowail A, Sajid S, Almogbel Y, et al. Effect of Cyclophosphamide and Its Combination with Metformin on the Survival Rate in Mice. Journal of Pharmaceutical Research International. 2019;30(2):1–6. doi: 10.9734/JPRI/2019/v30i230263
  25. Anikin IV, Goncharov NV, Tyndyk ML, et al. The effect of sodium fluoroacetate and metformin on the antitumor activity of cyclophosphamide on the autochthonous mice sarcoma model. Problems in Oncology. 2014;60(4):514–516. (In Russ.)
  26. Saini N, Yang X. Metformin as an anti-cancer agent: actions and mechanisms targeting cancer stem cells. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai). 2018;50(2):133–143. doi: 10.1093/abbs/gmx106
  27. Leng W, Jiang J, Chen B, Wu Q. Metformin and Malignant Tumors: Not Over the Hill. Diabetes Metab Syndr Obes. 2021;14: 3673–3689. doi: 10.2147/DMSO.S326378

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Zhanataev A.K., Kulakova A.V., Durnev A.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».