Η δοξορουβικίνη αποτελεί μια ευρέως χρησιμοποιούμενη αντικαρκινική ένωση σε διάφορους τύπους νεοπλασιών και ανήκει στην οικογένεια των ανθρακυκλινών. Για την κυτταροστατική της δράση έχουν προταθεί διάφοροι μηχανισμοί, μεταξύ των οποίων επαγωγή απόπτωσης και γενετικές αλλαγές. Η απόπτωση αποτελεί μια φυσιολογική διαδικασία, η οποία ελέγχει τον αριθμό των κυττάρων σ’ έναν οργανισμό. Λειτουργεί ως αμυντικός μηχανισμός σε περιπτώσεις κυττάρων που έχουν υποστεί βλάβη και παρεμποδίζει την εξάπλωση μεταλλάξεων συμπεριλαμβανομένων και εκείνων που οδηγούν σε καρκινογένεση. Η απόπτωση μπορεί να ενεργοποιηθεί κυρίως μέσω της εξωγενούς και της ενδογενούς οδούς. Στην παρούσα ερευνητική εργασία μελετήθηκε η σχέση επαγωγής απόπτωσης και γενετικών βλαβών που προκαλούνται από τη δοξορουβικίνη σε κυτταρική σειρά ποντικού C2C12. Για τη διερεύνηση των γενετικών βλαβών μελετήθηκε η συχνότητα των μικροπυρήνων (ΜΝ) με χρώση DAPI. H επαγωγή απόπτωσης εξετάστηκε με τη μέθοδο διπλής χρώσης αννεξίνη V/ιωδιούχο προπίδιο. Η μελέτη του μηχανισμού προέλευσης των μικροπυρήνων πραγματοποιήθηκε με σήμανση πρωτεϊνών του κινητοχώρου, την ανοσοχημική μέθοδο CREST σε συνδυασμό με ανοσοσήμανση της α-τουμπουλίνης για την εμφάνιση του κυτταροπλάσματος. Παρατηρήθηκε ότι η δοξορουβικίνη στις μελετηθείσες συγκεντρώσεις (0.05 μg/ml, 0.10 μg/ml, 0.20 μg/ml, 1.00 μg/ml, 2.50 μg/ml και 5.00 μg/ml,) προκαλεί αυξημένες συχνότητες αποπτωτικών κυττάρων και κυττάρων που περιέχουν μικροπυρήνες. Διαπιστώθηκε ότι η αύξηση της απόπτωσης σχετίζεται με μείωση της συχνότητας των μικροπυρήνων, υποδεικνύοντας πιθανή συμμετοχή της απόπτωσης στον περιορισμό των κυττάρων που φέρουν γενετική βλάβη. Η μελέτη του μηχανισμού προέλευσης των μικροπυρήνων έδειξε ότι η δοξορουβικίνη επάγει τη χρωμοσωματική θραύση και σε μικρότερο βαθμό τη χρωμοσωματική καθυστέρηση. Η τελευταία παρατήρηση μας οδήγησε στη μελέτη της οργάνωσης της μιτωτικής συσκευής μετά την επίδραση με δοξορουβικίνη. Η μιτωτική συσκευή αποτελεί στόχο χημικών ενώσεων που επηρεάζουν το χρωμοσωματικό αποχωρισμό και η μελέτη της πραγματοποιήθηκε με διπλή ανοσοσήμανση για τους μικροσωληνίσκους (β-τουμπουλίνη) και το κεντρόσωμα (γ-τουμπουλίνη). Παρατηρήθηκαν επίσης, ανώμαλες μεταφάσεις και τροποποιημένος αριθμός κεντροσωμάτων, φαινόμενα που σχετίζονται με λανθασμένο χρωμοσωματικό αποχωρισμό. Τέλος σε προκαταρκτικά πειράματα κατά τα οποία πραγματοποιήθηκε αναστολή της απόπτωσης που προκαλείται από τη δοξορουβικίνη με το γενικό αναστολέα Z-VAD-fmk, παρατηρήθηκε αύξηση της συχνότητας των κυττάρων με μικροπυρήνες που προκαλούνται από την ίδια ένωση. Η παρατήρηση αυτή αποτελεί μια ακόμη ένδειξη για την πιθανή συμμετοχή της απόπτωσης στον περιορισμό των κυττάρων με γενετικές αλλαγές. Επίσης παρατηρήθηκε ότι η αναστολή της απόπτωσης τροποποιεί τη συχνότητα των κυττάρων με ανώμαλο αριθμό κεντροσωμάτων που επάγονται από τη δράση της δοξορουβικίνης, αυξάνοντας τα κύτταρα με ένα κεντρόσωμα και μειώνοντας τα κύτταρα με πολλαπλά κεντροσώματα, υποδεικνύοντας πιθανή εμπλοκή της απόπτωσης στο σχηματισμό ασύμμετρων κυτταρικών διαιρέσεων. Οι τελευταίες παρατηρήσεις χρειάζονται περαιτέρω διερεύνηση. / Doxorubicin is one of the most widely used anticancer drugs due to its broad spectrum of antitumor activity and belongs to the family of anthracyclines. Various mechanisms have been proposed for its cytostatic activity, including induction of apoptosis and genetic alterations. Apoptosis is a normal procedure which provides a cell control mechanism. It is a defense mechanism for the elimination of mutated cells including those that might cause carcinogenesis. Apoptosis is carried out by intrinsic as well as extrinsic pathways. In the present thesis we investigated the relationship between apoptosis and genetic damage induced by doxorubicin in C2C12 mouse cell line. Genetic damage was evaluated by studying the micronucleus (MN) frequency by DAPI staining.The induction of apoptosis was examined by double fluorescence staining of ANNEXIN V/PI. The analysis of the mechanism by which the micronuclei are induced was further investigated by kinetochore labeling using the immunocytochemical method CREST with simultaneous labeling of α- tubulin, for the detection of cytoplasm. It was observed that doxorubicin at the studied concentrations (0.05 μg/ml, 0.10 μg/ml, 0.20 μg/ml, 1.00 μg/ml, 2.50 μg/ml and 5.00 μg/ml) increased frequencies of apoptotic and micronucleated cells. It was shown that the induction of apoptosis was related with decreased micronucleus frequency, indicating a possible involvement of apoptosis in the elimination of the micronucleated cells. The analysis of the mechanism of micronucleus formation showed that doxorubicin induced chromosome breakage and in a lesser extent chromosome loss. The latter ability was further investigated by analyzing the integrity of mitotic apparatus after exposure to doxorubicin. The mitotic apparatus consists one of the main targets of chemical compounds which induce chromosome missegregation. The analysis was achieved by double immunofluorescence staining for microtubules (β-tubulin) and for centrosome (γ- tubulin). It was shown that doxorubicin provoked high abnormal metaphase figures and abnormal centrosome numbers, phenomena that are related with abnormal chromosome segregation. Finally, preliminary experiments, where doxorubicin-induced apoptosis was inhibited by the pancaspase inhibitor Z-VAD-fmk, resulted to an increase of the frequency of micronucleated cells generated by doxorubicin. This observation is an additional evidence for the involvement of apoptosis in the elimination of cells with genetic damage. Moreover, it was observed that inhibition of apoptosis altered the frequency of cells with abnormal centrosome number, which are formed after doxorubicin treatment, by increasing cells with only one centrosome and decreasing cells with multiple centrosomes, indicating a possible participation of apoptosis in the formation of asymmetric divisions. Further investigation is warranted to clarify the last observations.

Η αντικαρκινική ένωση δοξορουβικίνη χρησιμοποιείται ευρέως είτε μόνη της είτε σε συνδυασμό με άλλα αντικαρκινικά φάρμακα, στην αντιμετώπιση του καρκίνου του μαστού, των ωοθηκών, του πνεύμονα αλλά και σε περιπτώσεις οξείας λευχαιμίας και σαρκωμάτων. Σε προηγούμενη έρευνα που πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο μας, σε λεμφοκύτταρα ανθρώπου αλλά και στην κυτταρική σειρά ποντικού C2C12, βρέθηκε ότι επάγει το σχηματισμό μικροπυρήνων ως αποτέλεσμα κυρίως χρωμοσωματικής θραύσης. Στην παρούσα εργασία, διερευνήθηκε περαιτέρω η ικανότητα της δοξορουβικίνης να προκαλεί θραύση του γενετικού υλικού καθώς και η ικανότητά της να επάγει τη διαδικασία της απόπτωσης σε λευχαιμικά κύτταρα ανθρώπου HL-60. Η μελέτη του κερματισμού του DNA λόγω της δράσης της δοξορουβικίνης πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο ηλεκτροφόρησης μοναδιαίων κυττάρων σε πηκτή αγαρόζης (SCGE) κάτω από αλκαλικές συνθήκες. Εκτιμήθηκαν οι παράμετροι tail length, % DNA in tail, tail moment, και olive tail moment που αποκαλύπτουν θραύση του DNA. Επιπρόσθετα, η ικανότητα της δοξορουβικίνης να προκαλεί θραύση του γενετικού υλικού αναλύθηκε μέσω δημιουργίας κλάσεων με ελάχιστη έως μέγιστη βλάβη. O μηχανισμός με τον οποίο προκαλεί θραύση του DNA διερευνήθηκε με τη χρήση της μεθόδου ηλεκτροφόρησης μοναδιαίων κυττάρων σε πηκτή αγαρόζης κάτω από αλκαλικές συνθήκες σε συνδυασμό με τη χρήση των επιδιορθωτικών ενζύμων Fpg και hOOG1. Μετέπειτα, εξετάστηκε η ικανότητα της δοξορουβικίνης να επάγει την απόπτωση. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε με τη μέθοδο αναστολής της κυτταροκίνησης (CBMN). Επίσης, με τη μέθοδο CBMN πραγματοποιήθηκε μελέτη του φαινομένου της χρωμοσωματικής θραύσης. Για την περαιτέρω διερεύνηση του μηχανισμού με τον οποίον η υπό εξέταση χημική ένωση επάγει τη διαδικασία της απόπτωσης, αναλύθηκε η ικανότητά της να τροποποιεί την έκφραση της κασπάσης-3, μιας πρωτεΐνης που παίζει σημαντικό ρόλο στον καταρράκτη των μοριακών γεγονότων που εμπλέκονται στην ενεργοποίηση του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου. Για το σκοπό αυτό εφαρμόστηκε η μέθοδος ανοσοαποτύπωσης της παραπάνω πρωτεΐνης (Western blot). Με βάση τα ευρήματά μας, η δοξορουβικίνη παρουσιάζει θραυσματογόνο δράση, όπως φάνηκε από την αύξηση της εξόδου του DNA από τους πυρήνες των κυττάρων μετά από ηλεκτροφόρηση σε αλκαλικές συνθήκες. Η δημιουργία των ρηγμάτων είναι ισχυρότερη σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Η ικανότητα της δοξορουβικίνης να προκαλεί θραύση του γενετικού υλικού σχετίζεται με την οξείδωση των βάσεων του DNA, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ασταθών σε αλκαλικές συνθήκες θέσεων (alkali labile sites). Επίσης, προκαλεί οριακή αύξηση της συχνότητας των μικροπυρήνων στις χαμηλότερες συγκεντρώσεις που μελετήθηκαν, ενώ δε φαίνεται να επάγει τη δημιουργία των μικροπυρήνων στις υψηλότερες συγκεντρώσεις. Το εύρημα αυτό είναι σε συμφωνία με την ιδιότητά της να προκαλεί μεγαλύτερη συχνότητα ρηγμάτων του DNA στις μικρές συγκεντρώσεις. Επιπρόσθετα, επάγει τη διαδικασία της απόπτωσης. Η επαγωγή αυτή είναι ισχυρότερη σε υψηλές συγκεντρώσεις και δικαιολογεί τις μειωμένες συχνότητες ρηγμάτων και μικροπυρήνων στις συγκεντρώσεις αυτές. Η κασπάση 3 συμμετέχει στην επαγόμενη από τη δοξορουβικίνη απόπτωση όπως φάνηκε από την αύξηση της έκφρασης της κασπάσης 3, μετά από ανάλυση κατά western, σε κυτταρικές καλλιέργειες που αναπτύχθηκαν παρουσία δοξορουβικίνης. / The anticancer drug doxorubicin is widely used, either alone or in combination with other anticancer drugs, in the treatment of solid tumours of the breast, lung, ovary, as well as in acute leukemia and sarcomas. Previous research in our laboratory showed that doxorubicin is able to induce micronucleus generation, in human lymphocytes and mouse cell line C2C12, mainly due to chromosome breakage. In the present study we investigated the clastogenic activity of doxorubicin as well as its ability to induce apoptosis. Ηuman leukemic cells HL-60 were chosen as the cell system to proceed our research. The clastogenic activity of doxorubicin was investigated by alkaline Single Cell Gel Electrophoresis (SCGE assay-Comet assay). Four parameters were analyzed, tail length, % DNA in tail, tail moment, and olive tail moment, which reveal DNA breakage. Additionally the capacity of doxorubicin to induce DNA fragmentation was analyzed by stratifying the cells into five classes with various degrees of DNA damage, from undamaged DNA to severely damaged DNA. The mechanism by which doxorubicin exerts its clastogenic activity was studied by enzyme linked comet assay. We used Fpg and hOOG1 DNA glycosylases. The ability of doxorubicin to induce apoptosis was studied by Cytokinesis-block Micronucleus assay. Also, the CBMN assay was used to assess the micronucleation on HL-60 due to the action of doxorubicin. To further elucidate the mechanism by which doxorubicin induce apoptosis we examined the ability of this compound to alter the expression of caspase 3, that plays a key role in the cascade of molecular events of programmed cell death. This analysis was performed by Western blot. Our findings indicate that doxorubicin exerts clastogenic activity as it provokes DNA migration from the nucleus after SCG electrophoresis in alkaline conditions. The generation of breaks on DNA strands seems to be more potent at low concentrations. The ability of doxorubicin to induce fragmentation of genetic material is correlated with the oxidation of DNA bases resulting in the formation of alkali labile sites. Furthermore, it induces marginal increase in the frequency of micronuclei at lower concentrations, while it doesn’t seem to induce micronucleation at higher concentrations. This finding is in accordance with the ability of doxorubicin to generate higher frequency of DNA breaks at low concentrations. Additionally, doxorubicin induces apoptosis. This induction is more potent at higher concentrations and is consistent with the reduced frequency of breaks and micronucleus generation at these concentrations. Activation of apoptosis due to doxorubicin treatment seems to be mediated by caspase 3.

Η ακεραιότητα και η λειτουργία της μιτωτικής συσκευής διαδραματίζει ουσιώδη ρόλο για τον ορθό προσανατολισμό και την ολίσθηση των χρωμοσωμάτων στους πόλους της ατράκτου, οδηγώντας στον ισομερή διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων κατά τη μιτωτική ή μειωτική διαίρεση. Τροποποιήσεις του δικτύου των μικροσωληνίσκων (α- και β-τουμπουλίνη) και των κέντρων οργάνωσης αυτών (ΜΤΟC, γ-τουμπουλίνη) είναι δυνατόν να προκαλέσουν βλάβες στη μιτωτική συσκευή, διαταράσσοντας το χρωμοσωματικό αποχωρισμό, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ανευπλοειδικών κυττάρων. Η διουρητική φαρμακευτική ένωση υδροχλωροθειαζίδιο (HCTZ) χορηγείται κατά της υπέρτασης και είναι γνωστό ότι προκαλεί μη αποχωρισμό σε διπλοειδή στελέχη του μύκητα Aspergillus nidulans. Πρόσφατες μελέτες της ερευνητικής μας ομάδας έχουν δείξει ότι επάγει αυξημένες συχνότητες μικροπυρήνων και διαταράσσει το χρωμοσωματικό αποχωρισμό σε καλλιέργειες ανθρωπίνων λεμφοκυττάρων in vitro. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η επίδραση του HCTZ στην οργάνωση του δικτύου των μικροσωληνίσκων κατά τη μεσόφαση και τη μίτωση, με συνδυασμένη εφαρμογή μεθόδων διπλής ανοσοσήμανσης των πρωτεϊνών των μικροσωληνίσκων, του κεντροσώματος και του κινητοχώρου. Εφαρμόστηκε επίσης in situ υβριδοποίηση με φθοροχρώματα (FISH), με α-satellite πανκεντρομερικό ανιχνευτή, για τον εντοπισμό μη ενσωματωμένου (lagging) χρωμοσωματικού υλικού. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε κυτταρικές σειρές μυός C2C12 και ανθρώπου HFFF2. Παρατηρήθηκε ότι το HCTZ προκαλεί μείωση του ρυθμού διαίρεσης, αποδιοργάνωση του δικτύου των μικροσωληνίσκων και αυξημένη συχνότητα ανώμαλων μεταφάσεων με ποικίλο αριθμό σημάτων γ-τουμπουλίνης. Αυξάνει το ποσοστό των μεταφάσεων και μειώνει το ποσοστό των ανα-τελοφάσεων, προκαλώντας συσσώρευση των κυττάρων στο στάδιο της μετάφασης. Επίσης, επάγει τη χρωμοσωματική καθυστέρηση, καθώς αυξάνει τη συχνότητα των μικροπυρήνων που παρουσιάζουν τόσο σήμα κινητοχώρου όσο και σήμα κεντρομέρους. Η γενετική δράση του στα κύτταρα C2C12 δε φαίνεται να επηρεάζεται σημαντικά από τη χρονική διάρκεια έκθεσης των κυττάρων σ’ αυτό. Από τις δυο κυτταρικές σειρές που χρησιμοποιήθηκαν φαίνεται ότι τα κύτταρα C2C12 είναι περισσότερο ευαίσθητα στην απόκριση στο HCTZ. Τα αποτελέσματα μας, υποδεικνύουν ανευπλοειδογόνο δράση της φαρμακευτικής ένωσης, επιβεβαιώνοντας και ενισχύοντας προηγούμενα ευρήματα της ερευνητικής μας ομάδας. / The integrity and function of mitotic apparatus play essential role for the equitable orientation and the slipping of chromosomes to the spindle poles, indicating normal distribution of chromosomes during mitotic or meiotic division. Modifications of the microtubule network (α- and β- tubulin) and microtubule-organizing centers (MTOC, γ- tubulin) may cause severe damage to the mitotic apparatus, disturbing the segregation of chromosomes and resulting to aneuploid cells. The diuretic drug hydrochlorothiazide (HCTZ) is used for the treatment of hypertension and has been found to induce non-disjunction in diploid strains of Aspergillus nidulans. Recent studies of our team have shown that HCTZ produces increased frequencies of micronuclei and disturbs chromosome segregation in human lymphocytes cultures treated in vitro. In the present study was investigated the effect of HCTZ on the organization of the microtubule network during mesophase and mitosis, with combined application of double immunofluorescence staining assay, for the visualization of microtubules, centrosomes and kinetochore proteins. Fluorescence in situ hybridization (FISH), with α-satellite pancentromeric probe, was also applied, for the localization of not integrated (lagging) nuclear material. The study was realized in C2C12 mouse cells and HFFF2 human cells. Our results revealed that HCTZ causes decrease of the cell division rate, disorganization of the microtubule network and increased frequency of abnormal metaphases with various γ-tubulin signals. HCTZ increases the percentage of metaphases and decreases the percentage of ana-telophases, indicating a metaphase arrest. Also, induces chromosome delay, as was shown from the high frequency of micronuclei that presents kinetochore and centromere signal. The genetic activity of HCTZ in C2C12 cells does not appear to be significantly influenced by the duration of the cell’s exposure time to the drug. It appears that C2C12 mouse cells are more sensitive in their response to the HCTZ. These results indicate aneugenic activity of this drug, confirming and enhancing our previous findings.

Οι υπερίτες του αζώτου (nitrogen mustards) συνιστούν μία αποτελεσματική ομάδα φαρμάκων που χρησιμοποιούνται στη χημειοθεραπεία του καρκίνου. Πρόσφατα ευρήματα της ερευνητικής μας ομάδας έδειξαν ότι οι υπερίτες του αζώτου μελφαλάνη (MEL), χλωραμπουκίλη (CAB) και ο δραστικός της μεταβολίτης, το PHE, επιδεικνύουν ισχυρή θραυσματογόνο δράση, αλλά επιπρόσθετα, εμφανίζουν ανευπλοειδογόνο δράση, διαταράσσοντας το χρωμοσωματικό αποχωρισμό μέσω τροποποιήσεων της δομής και λειτουργίας της μιτωτικής συσκευής. Στην παρούσα διατριβή, διερευνήθηκε περαιτέρω ο μηχανισμός της ανευπλοειδογόνου δράσης των παραπάνω δραστικών ενώσεων και πραγματοποιήθηκε σύγκριση της γενετικής δράσης δύο νέων στεροειδών αναλόγων του PHE, τα ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97 με αυτήν των MEL, CAB και PHE. Τα στεροειδή ανάλογα σχεδιάστηκαν με στόχο την αύξηση της εκλεκτικότητας της αντινεοπλασματικής δράσης. Η ικανότητα των MEL, CAB και PHE να προκαλούν φαινόμενα χρωμοσωματικής καθυστέρησης μελετήθηκε σε σύγκριση με τα στεροειδή ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε ανθρώπινα λεμφοκύτταρα in vitro με τη μέθοδο αναστολής της κυτταροκίνησης (CBMN) σε συνδυασμό με τη μέθοδο FISH και τη χρήση πανκεντρομερικού ανιχνευτή. Επιβεβαιώθηκε η θραυσματογόνος και ανευπλοειδογόνος δράση των ενώσεων MEL, CAB και PHE, ενώ φάνηκε ότι τα στεροειδή ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97 προκαλούν αποκλειστικά χρωμοσωματική θραύση. Το φαινόμενο της χρωμοσωματικής καθυστέρησης μελετήθηκε επίσης με τη μέθοδο CREST στην κυτταρική σειρά ποντικού C2C12. Με τη μέθοδο αυτή, επιβεβαιώθηκε η διπλή γενετική δράση των ενώσεων MEL, CAB και PHE. Τα στεροειδή ανάλογα ΕΑ-92 και ΕΑ-97 εμφανίστηκαν ως οι ηπιότεροι επαγωγείς ΜΝ και προκαλούν κυρίως χρωμοσωματική θραύση, ενώ ήπια ανευπλοειδογόνο δράση παρουσίασε μόνο το ανάλογο ΕΑ-92. Ακολούθως, εξετάσθηκε η ικανότητα των υπό εξέταση χημικών ενώσεων ΕΑ-92 και ΕΑ-97, να επηρεάζουν τη δομή και λειτουργία της μιτωτικής συσκευής σε σχέση με αυτήν των ενώσεων MEL, CAB, PHE, με διπλό ανοσοφθορισμό για τη β- και γ-τουμπουλίνη. Παρατηρήθηκε ότι όλες οι ενώσεις, εκτός από το στεροειδές ΕΑ-97 προκαλούν τη δημιουργία πολυπολικών μεταφάσεων, ενώ όλες οι ενώσεις επάγουν το σχηματισμό μεσοφασικών κυττάρων με ανώμαλο αριθμό κεντροσωμάτων. Όλες οι υπό εξέταση χημικές ενώσεις εμφανίζουν κυτταροτοξικότητα και καθυστέρηση του κυτταρικού κύκλου σε καλλιέργειες ανθρώπινων λεμφοκυττάρων και στα κύτταρα ποντικού C2C12. Στη συνέχεια διερευνήθηκε η ικανότητα των υπό εξέταση ενώσεων να επάγουν την απόπτωση και μελετήθηκε ο ρόλος της απόπτωσης στην εκδήλωση της γενετικής δράσης των ενώσεων MEL, CAB και PHE. Η μελέτη αυτή πραγματοποιήθηκε στα κύτταρα C2C12 με τη μέθοδο της διπλής χρώσης Αννεξίνης V/Ιωδιούχου προπιδίου και το διπλό ανοσοφθορισμό β- και γ-τουμπουλίνης, ανεξάρτητα, σε κύτταρα ποντικού C2C12, παρουσία του γενικού αναστολέα της δράσης των κασπασών, Z-VAD-FMK, αλλά και αναστολέων της δράσης συγκεκριμένων κασπασών. Όλες οι υπό εξέταση ενώσεις επάγουν χαμηλά ποσοστά απόπτωσης. Οι κασπάσες-3, -6 και -8 συμμετέχουν στην επαγόμενη από τη MEL απόπτωση αλλά δεν συμμετέχουν στην απομάκρυνση των κυττάρων με μικροπυρήνες που επάγονται από τη δράση της ίδιας ένωσης. Η απόπτωση αποτελεί μηχανισμό απομάκρυνσης των κυττάρων με μικροπυρήνες και κανονικό κεντροσωματικό αριθμό που επάγονται από τις ενώσεις MEL, CAB και PHE. Αντίθετα, τα κύτταρα με υπεράριθμα κεντροσώματα, που προκύπτουν από τη δράση των παραπάνω ενώσεων δεν απομακρύνονται μέσω απόπτωσης. Για την περαιτέρω διερεύνηση του μηχανισμού με τον οποίο οι δραστικές ενώσεις MEL και CAB εκφράζουν τις ανευπλοειδογόνες ιδιότητες τους, μελετήθηκε η επίδραση τους στην έκφραση των πρωτεϊνών Aurora-B, survivin, Aurora-A και γ-τουμπουλίνη σε κύτταρα ποντικού C2C12, με τη μέθοδο της ανοσοαποτύπωσης των πρωτεϊνών. Παράλληλα μελετήθηκε η ένωση ΕΑ-97, η οποία σύμφωνα με τα ευρήματα μας, εμφάνισε αποκλειστικά θραυσματογόνο δράση. Οι ενώσεις MEL και CAB, εκδηλώνουν τις ανευπλοειδογόνες ιδιότητες τους προκαλώντας μείωση της έκφρασης των πρωτεϊνών Aurora-B και survivin και επάγοντας την αύξηση της έκφρασης της πρωτεΐνης Aurora-A. Επιπρόσθετα, η ένωση MEL, προκαλεί αύξηση της έκφρασης της γ-τουμπουλίνης. Τα ευρήματα αυτά υποδεικνύουν τη συμμετοχή των παραπάνω πρωτεϊνών στην εκδήλωση της ανευπλοειδογόνου δράσης των ενώσεων που μελετήθηκαν. Αντίθετα το στεροειδές ανάλογο ΕΑ-97 που εμφανίζει αποκλειστικά θραυσματογόνο δράση, δεν μεταβάλλει την έκφραση των παραπάνω πρωτεϊνών. / Nitrogen mustards represent an effective class of drugs that are used in chemotherapy. Recent findings of our group have shown that nitrogen mustard analogues, melphalan (MEL), chlorambucil (CAB) and PHE, in addition to their clastogenic activity, they exert their aneugenic potential by affecting chromosome segregation due to modifications of mitotic apparatus. In the present study, we investigated the mechanism by which the above compounds display their aneugenicity in comparison with two new steroidal analogues of PHE, EA-92 and EA-97, which were designed aiming at most effective antineoplasmatic activity. The ability of MEL, CAB and PHE to induce chromosome delay events was studied in comparison with the steroidal analogues EA-92 and EA-97. The mechanism of micronucleation was determined by Cytokinesis Block Micronucleus assay (CBMN assay) in combination with Fluorescence In Situ Hybridization (FISH) using pancentromeric DNA probe. It was confirmed that MEL, CAB and PHE generated MNi by two mechanisms, chromosome breakage and chromosome delay, while EA-92 and EA-97 induced the formation of MN originated exclusively from chromosome breakage events. The ability of the tested compounds to induce chromosome delay was also investigated in C2C12 mouse cells by CREST analysis. The dual genetic activity of MEL, CAB, and PHE was confirmed in a different biological system. The analogues EA-92 and EA-97 appeared as weaker MN inducers and they induced mainly chromosome breakage, while a weak aneugenic activity was observed for EA-92. The ability of the nitrogen mustard analogues to affect the organization of mitotic apparatus was investigated in comparison with MEL, CAB and PHE by double immunofluorescence of β- and γ-tubulin in C2C12 mouse cells. It was observed that all compounds, except EA-97, induced mutlipolar metaphases, and also generated interphase cells with abnormal centrosome number. All compounds displayed increased cytotoxicity and they caused cell cycle delay in human lymphocyte cultures and in C2C12 mouse cells. The ability of the tested compounds to induce apoptosis was studied by Annexin V/PI assay. It was revealed that all compounds induced apoptosis. The effect of apoptosis on the genetic activity of MEL, CAB and PHE was investigated by inhibition of apoptosis in the presence of the inhibitor Z-VAD-FMK and the use of specific inhibitors for caspase -3, -6, -8 and -1. For this reason Annexin V/PI assay and double immunofluorescence of β- and γ-tubulin were performed, independently in C2C12 mouse cells. Caspases -3, -6 and -8 are involved in melphalan-induced apoptosis, but they are not involved in the elimination of cells in the presence of melphalan. Apoptosis is the responsible mechanism for the exclusion of cells with MNi and normal centrosome number that are induced by MEL, CAB and PHE. On the contrary, cells exerting supernumerary centrosomes are not eliminated by apoptosis in the presence of the above compounds. To further elucidate the mechanisms by which MEL and CAB exert their aneugenic potential, we examined the ability of the compounds to alter the expression of proteins having important role in chromosome segregation, such as the proteins Aurora-B, survivin, Aurora-A and γ-tubulin. The analysis was performed by Western blot method in C2C12 mouse cells. We also studied the steroid analogue EA-97, which according to our findings acts as a pure clastogen and do not exert aneugenic potential as opposed to MEL and CAB. MEL and CAB exert their aneugenic potential by the reduction of Aurora-B and survivin expression and by enhancing the expression of Aurora-A. γ-tubulin was upregulated in the presence of MEL. These findings show the implication of these proteins in chromosome delay events induced by MEL and CAB. On the other hand, the analogue EA-97 did not affect the expression of the above proteins.