Bonellia albiflora: A Mayan Medicinal Plant That Induces Apoptosis in Cancer Cells

apr. 26, 2021
admin

Abstract

Peste puține studii au fost efectuate asupra florei medicinale din Peninsula Yucatan din Mexic în căutarea de noi agenți terapeutici, în special împotriva cancerului. În această lucrare, am evaluat potențialul citotoxic al extractului de Bonellia albiflora, o plantă utilizată în medicina tradițională mayașă pentru tratamentul leziunilor cronice ale gurii. Am realizat extractele metanolice din diferite părți ale plantei prin extracție cu ajutorul echipamentului Soxhlet. Am efectuat fracționări lichid-lichid pentru fiecare extract cu solvenți de polaritate crescândă. Toate extractele și fracțiunile au fost evaluate pentru activitatea citotoxică față de patru linii celulare de cancer uman și o linie celulară normală prin intermediul unui test de reducere a colorantului tetrazoliu (MTT) în plăci de cultură celulară cu 96 de puțuri. Extractul metanolic din scoarță de rădăcină a posedat o activitate citotoxică mult mai mare în cazul liniei celulare de cancer orofaringian uman (KB); fracțiunea sa hexanică a concentrat metaboliții activi și a indus apoptoza cu activarea caspaselor 3 și 8. Rezultatele demonstrează potențialul citotoxic al fracțiunii hexanice a B. albiflora și fundamentează importanța studiului plantelor medicinale tradiționale mayașe.

1. Introducere

Medicina tradițională este o practică desfășurată din antichitate până în zilele noastre de către locuitorii popoarelor indigene din Mexic, printre care se numără și populația mayașă din Peninsula Yucatan din Mexic. În medicina tradițională mayașă, plantele au o mare importanță, ceea ce poate fi considerat ca o dovadă a eficienței lor pentru controlul multor tipuri de boli. De asemenea, ele constituie una dintre cele mai importante alternative pentru îngrijirea sănătății, mai ales în comunitățile în care serviciile medicale primare nu sunt accesibile. În plus, acestea pot fi exploatate la scară largă ca resursă naturală regenerabilă. Împreună cu ceea ce a fost descris anterior, medicina tradițională a popoarelor indigene a fost recunoscută de Organizația Mondială a Sănătății (OMS), ceea ce a provocat un puternic impuls către cercetarea plantelor medicinale .

Literatura etnobotanică mayașă, în majoritatea ei, este compusă din studii istorice sau descriptive, în al căror conținut predomină un compendiu de boli și tratamente cunoscute de vindecătorii mayași din epoci distincte . Poporul mayaș cunoștea și trata boli distincte, inclusiv cele de origine infecțioasă (infecții intestinale, dermatite infecțioase și infecții respiratorii), boli cronice (astm, oboseală, nefrită și hipertensiune) și boli de tip psihologic (insomnie, nervozitate și isterie). În plus, vindecau și alte boli, cum ar fi: abcese; calusuri; cornițe, protuberanțe dure; polipi; tumori; și veruci sau răni, în general tangibile sau vizibile pe piele .

În medicina tradițională mayașă din Peninsula Yucatan, „cancerul” este cunoscut ca o boală sau un ansamblu de boli care se pot manifesta ca o afectare a pielii sau a masei musculare subiacente, sau o afectare sub formă de durere a vreunui organ intern. Termenul face aluzie la o boală greu de vindecat sau la una cu aspect neplăcut (când afectează pielea); dacă este vorba de un cancer intern, aparența pacientului dezvăluie boala. Vechii locuitori au atribuit nume în limba mayașă acestui set de simptome; în limba mayașă, „cancer” este cunoscut sub numele de „tsunuz” sau „tsunuztacan”, iar protuberanțele dure sau tumorile sunt cunoscute sub numele de „chu’uchum” .

Studii anterioare au demonstrat că extractele de plante utilizate în medicina tradițională mayașă pentru tratamentul semnelor și simptomelor sugestive de cancer posedă activitate citotoxică . În mod similar, două studii efectuate asupra a două specii din genul Bonellia (Bonellia macrocarpa și Bonellia flammea) din Peninsula Yucatan relevă prezența unor compuși noi, cum ar fi agenți activi cu activitate anticancerigenă . În acest context, Peninsula Yucatan are cinci specii din genul Bonellia, dintre care speciile B. macrocarpa, B. flammea și B. albiflora sunt folosite în medicina tradițională mayașă pentru tratarea afecțiunilor de tip dermatologic . Dintre aceste trei specii, doar B. albiflora nu a făcut obiectul niciunui studiu fitochimic sau de activitate biologică. B. albiflora este denumită „Si’ik” în medicina tradițională mayașă și este utilizată ca antitusiv pentru tratarea rănilor cutanate și bucale și pentru ameliorarea durerilor de dinți . În această lucrare, ne-am propus o evaluare a potențialului citotoxic al extractelor organice de B. albiflora.

2. Materiale și metode

2.1. Material vegetal

Bonellia albiflora (Lundell) B. Ståhl și Källersjö a fost colectată din diferite localități din statul Yucatan, Mexic, în vara anului 2010. Materialul vegetal a fost identificat și autentificat de către taxonomiști din cadrul Departamentului de resurse naturale al Centrului de cercetare științifică din Yucatan (CICY).

2.2. Produse chimice

Mediul Eagle’s modificat de Dulbecco (DMEM), ser fetal bovin (FBS) inactivat termic, precum și penicilină și streptomicină (PS) au fost achiziționate de la Gibco, Carlsbad, CA, SUA. Bromura de 3-(4-5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difenil tetrazoliu (MTT), dimetilsulfoxid (DMSO) și etoposid au fost achiziționate de la Sigma, St. Louis, MO, SUA. Kiturile de testare a caspazei și kitul de scalare a ADN-ului apoptotic au fost achiziționate de la BioVision Research Products, Palo Alto, CA, SUA.

2.3. Extracție și fracționare

Care parte vegetală a fost separată, uscată și pulverizată. Pulberea uscată a materialului vegetal separat (100 g) a fost extrasă exhaustiv folosind un aparat Soxhlet la 60°C de temperatură cu metanol (500 ml). Supernatantele au fost filtrate și evaporate în vid cu ajutorul unui rotaevaporator pentru a obține un extract uscat. Extractul de metanol din fiecare material vegetal (10 mg) a fost suspendat în 20 ml de metanol : apă (1 : 3) și extras succesiv cu 50 ml de solvenți de polaritate crescândă: hexan, diclorometan și acetat de etil, astfel încât extractul rezidual final să fie o fracție apoasă. Amprenta digitală a extractului hexanic activ (5 mg) a fost obținută pentru cromatografie în fază gazoasă-spectrometrie de masă (GC-MS).

2.4. Liniile celulare și cultura

Liniile celulare ale carcinomului orofaringian (KB ATCC-CCL-17), carcinomului laringian (Hep-2), adenocarcinomului de col uterin (HeLa ATCC-CCL-2) și carcinomului scuamos de col uterin (SiHa ATCC-CCL-35), precum și o linie celulară normală, rinichiul de celule canine (MDCK ATCC-CCL-34), de la American Type Culture Collection (ATCC), au fost oferite cu amabilitate de Veronica Vallejo-Ruíz de la East Biomedical Research Center-IMSS. Celulele au fost cultivate în mediu DMEM, conținând 10% SFB suplimentat cu 100 de unități/mL de penicilină G și 100 μg/mL de streptomicină în 5% CO2-95% aer umidificat la 37°C.

2.5. Testul de citotoxicitate

Citotoxicitatea a fost determinată prin testul MTT conform metodei descrise de Denizot și Lang cu unele modificări. Pe scurt, celulele viabile din fiecare linie celulară au fost însămânțate într-o placă cu 96 de godeuri și incubate timp de 24-48 h. Când celulele au ajuns la >70% confluență, mediul a fost înlocuit și celulele au fost tratate cu extractul dizolvat în DMSO (concentrație maximă de 0,05%) la 2,34 până la 300 g/mL. După 48 de ore de incubare, în fiecare puț s-au adăugat 10 μL de MTT (5 mg/mL) și s-au incubat la 37°C timp de 4 h. Mediul a fost îndepărtat, iar precipitatul de formazan a fost dizolvat în 100 μL de izopropanol acidificat (HCl 0,4 N). Densitatea optică a fost determinată cu un spectrofotometru la 540 nm. Celulele tratate cu 0,05% DMSO și docetaxel au fost utilizate ca martori negativi și, respectiv, pozitivi. Concentrația extractului care a ucis 50% din celule (CC50) a fost calculată cu ajutorul software-ului GraphPad Prism 4.00. Toate determinările au fost efectuate în trei exemplare. Linia celulară MDCK a fost utilizată pentru a evalua indicele selectiv (SI) al extractelor. SI este definit ca fiind raportul dintre activitatea citotoxică din liniile de celule normale și liniile de celule canceroase.

2,6. Analiza GC-MS

Separația cromatografică a fost efectuată prin analiza GC-MS pe un cromatograf de gaze Agilent, model 6890N, cuplat la un detector selectiv de masă, model 5975B. Compușii au fost separați pe o coloană capilară DB-5 ms (30 m × 0,32 mm d.i., grosimea peliculei de 0,25 μm) (J&W Scientific, Folsom, CA, SUA). Un microlitru de probă a fost injectat în GC-MS utilizând modul de divizare (50 : 1). Temperatura injectorului a fost de 250°C. Temperatura coloanei a fost programată după cum urmează: temperatura inițială la 160°C timp de 3 minute, 10°C/min până la 240°C, 240°C timp de 2 minute, 5°C/min până la 250°C, 250°C timp de 10 minute, 5°C/min până la 300°C și 300°C timp de 10 minute. Condițiile detectorului de masă au fost următoarele: modul de impact electronic (EI) la 70 eV; temperatura sursei: 230°C; rata de scanare: 1 scanare/s; interval de achiziție a masei: 20-600 amu; întârziere a solventului, 4 min. Gazul purtător a fost heliu la 1 ml/min. Componenții volatili au fost identificați provizoriu prin compararea spectrelor de masă ale acestora cu ajutorul bazei de date de referință standard NIST, versiunea NIST 05 pentru Windows. Un etalon autentic al compusului bonediol a fost furnizat cu amabilitate de către Dr. Peraza-Sánchez de la CICY.

2.7. Analiza fragmentării ADN-ului

Fragmentarea ADN-ului a fost determinată în conformitate cu metoda descrisă de Tong și colab. . Pe scurt, celulele au fost tratate cu extract la 10 și 50 μg/mL și incubate timp de 6, 12 și 24 h. După incubare, celulele au fost recoltate prin centrifugare și spălate de două ori în PBS rece ca gheața. Pentru izolarea ADN-ului s-a utilizat un kit de extragere a ADN-ului apoptotic (kit de extragere a ADN-ului apoptotic BioVision) în conformitate cu protocolul producătorului; ADN-ul din probe a fost separat pe un gel de agaroză de 1,5 % care conținea 1 μg/mL de bromură de etidiu. Benzile de ADN au fost vizualizate sub iluminare ultravioletă și au fost fotografiate.

2.8. Testarea activităților caspazelor

Activitățile caspazelor 3, 8 și 9 au fost efectuate cu ajutorul kitului de testare colorimetrică FLICE/Caspază, conform protocoalelor producătorului. Pe scurt, celulele tratate cu 10 sau 50 μg/mL de extract timp de 6, 12 sau 24 h au fost recoltate, spălate cu PBS și centrifugate la 800 ×g timp de 10 min la 4°C. Peletele de celule au fost resuspendate în 50 μL de tampon de liză și incubate la gheață timp de 10 minute înainte de a fi centrifugate la 10 000 ×g timp de 1 minut. Supernatantul a fost colectat într-un tub de 1,5 ml și păstrat la gheață. După măsurarea concentrației de proteine, 200 μg de proteine au fost dizolvate în 50 μL de tampon de liză celulară. La fiecare probă s-a adăugat tamponul de reacție cu 10 mM DDT. În cele din urmă, un substrat specific pentru fiecare caspază (DEVD-ρNA, IETD-ρNA și LEHD-ρNA) a fost adăugat la probe, incubat la 37°C timp de 1 h și citit la 405 nm. Activitatea enzimatică a fost exprimată ca raport de multiplicare față de proba de control.

3. Rezultate și discuții

3.1. Activitatea citotoxică a extractelor metanolice

Rezultatele de citotoxicitate ale extractelor metanolice din diferite părți de B. albiflora sunt rezumate în tabelul 1. Extractul metanolic din scoarță de rădăcină a prezentat cea mai interesantă activitate citotoxică în comparație cu extractele din frunze și scoarță de tulpină de B. albiflora, cu o CC50 de 12-31 μg/mL pe cele patru linii celulare de cancer uman. Linia celulară KB a prezentat o sensibilitate mai mare la extract, cu un CC50 de 12,64 μg/mL. Linia celulară de rinichi canin nontumoral MDCK a fost mai puțin sensibilă la efectele extractului, cu un SI de >5 în liniile celulare evaluate (tabelul 1). Institutul Național de Cancer al SUA (NCI) a propus ca extractele brute cu potențială activitate citotoxică să fie cele care prezintă un CC50 de ≤30 μg/mL; astfel, acest extract a fost identificat ca fiind important pentru studii viitoare . Aceste date sunt similare cu cele obținute în cazul extractelor metanolice active de rădăcini de B. macrocarpa-root asupra liniilor celulare umane: KB, adenocarcinom de prostată (PC3), carcinom scuamos de col uterin (SiHa), adenocarcinom de sân (MCF-7), adenocarcinom de col uterin (HeLa) și carcinom laringian (Hep-2) .

Extract Celulă linii CC50 μg/mL (indice selectiv)
MDCK KB HeLa Hep-2 SiHa
Lădițe 91.39 23,85 (3,83) 47,05 (1,94) 35,20 (2,59) 47,45 (1,92)
Coaja tulpinii 249.40 62.30 (4.00) NA 72.30 (3.45) NA
Coaja de rădăcină 173.52 12,64 (13,72) 31,85 (5,44) 35,34 (4,91) 31,50 (5,50)
Docetaxel 1,10 0,23 (4.78) 0,20 (5,50) 0,08 (13,75) 0,32 (3,43)
NA: fără activitate > 200 μg/mL.
Tabelul 1
Citotoxicitatea (CC50) extractelor metanolice din B. albiflora.

Extractul din frunze a fost al doilea în ceea ce privește cea mai mare activitate, doar pe linia celulară KB, cu o CC50 de 23.85 μg/mL, conform criteriilor NCI, urmat de cel al extractului din scoarță de tulpină, care a fost mai puțin citotoxic pentru liniile celulare KB și Hep-2.

3.2. Activitatea citotoxică a fracțiunilor

Extractele metanolice din diferite părți ale plantei au fost fracționate cu solvenți de polaritate crescătoare pentru studii ulterioare de citotoxicitate în liniile celulare. Fracția hexanică obținută din partiționarea lichid-lichid a extractului metanolic din scoarța de rădăcină (HFBa) a prezentat efecte citotoxice superioare față de extractul original, cu o CC50 între 2 și 27 μg/mL în liniile celulare distincte (tabelul 2). SI al fracțiunii hexanice s-a îmbunătățit, de asemenea, în comparație cu extractul original în liniile celulare evaluate (SI = 5-54). Fracțiunile metanolice ale extractelor din scoarță și frunze nu au fost active la concentrații de >200 μg/mL (date neprecizate).

.

Extract Liniile celulare CC50 μg/mL (indice selectiv)
MDCK KB HeLa Hep-2 SiHa
Hexan 148.48 2.73 (54.38) 14.29 (10.39) 15.48 (9.59) 27.02 (5.49)
Diclorometan NA NA NA NA NA NA NA
Acetat de etil NA NA NA NA NA NA NA
Aqueous NA NA NA NA NA NA NA NA
Bonediol 139.71 80.60 (1.73) 115.45 (1.21) 92.50 (1.51) 54.40 (2.56)
Docetaxel 1.10 0.23 (4.78) 0.20 (5.50) 0.08 (13.75) 0.32 (3.43)
NA: fără activitate > 200 μg/mL.
Tabelul 2
Citotoxicitatea fracțiunilor organice din extractul metanolic de B. albiflora din scoarță de rădăcină și bonediol.

Anterior, am efectuat un studiu bioghidat pentru a evalua activitatea antiproliferativă a B. macrocarpa, obținând izolarea compusului bonediol, care a prezentat o activitate moderată în liniile celulare canceroase . Cu toate acestea, studiul de față nu a evidențiat efecte citotoxice cu HFBa comparabile cu cele ale extractului metanolic original în liniile celulare evaluate (tabelul 2). O explicație a acestor rezultate ar putea fi faptul că bonediolul inhibă un anumit punct al proliferării celulare (ciclul celular sau replicarea ADN-ului), în timp ce efectele care sunt observate în testul citotoxic sunt daune sau toxicitate generală (apoptoză sau necroză) .

HFBa a prezentat efecte citotoxice mai bune în comparație cu bonediolul și a fost mai selectiv față de tumoare decât față de celulele normale; SI este considerat un indicator al activității biologice și nu este legat de citotoxicitate dacă SI este >10 . În acest sens, numai HFBa a îndeplinit aceste criterii și a fost mai puternic în linia celulară KB, cu o CC50 de 2,73 μg/mL; această linie celulară este legată de cancerul oral și este în concordanță cu utilizarea plantei în medicina tradițională maya pentru leziunile orale cronice , termen care ar putea fi legat de cancer.

3.3. Analiza GC-MS

Identificarea și analiza chimică a fracțiunii hexanice bioactive prin GC-MS este prezentată în tabelul 3. Cromatograma a evidențiat un total de opt vârfuri, dintre care șase au fost identificate de baza de date: acid dodecanoic; acid tridecanoic; acid 2-nonil-malonic, ester dimetilic; stigmasta-7,16-dien-3-ol; 9,19-Cyclo-lanost-24-en-3-ol; și bonediol. Acesta din urmă a fost identificat prin timpul de retenție și prin compararea spectrului de masă al unui standard autentic izolat anterior din B. macrocarpa . Principalele componente găsite au fost următoarele: Acid 2-nonil-malonic, ester dimetilic (37,39%), urmat de stigmasta-7,16-dien-3-ol (13,63%), acid dodecanoic (13,22%), 9,19-ciclo-lanost-24-en-3-ol (9,90%), și bonediol (8,98%). Componenții neidentificați cu timpi de retenție de 8,092 (6,22%) și 14,207 (5,38%), precum și acidul n-tridecanoic (5,25%), au fost compuși minori în HFBa (Figura 1).

Nr. vârf. Timp de retenție (min) Pic relativ (%) (abundența relativă %) Component
1 5.802 13.221 200 (10), 171 (10), 157 (30), 143 (10), 129 (40), 115 (20), 101 (15), 85 (30), 73 (100), 60 (85), 43 (70), 29 (40). Acidul dodecanoic
2 7,012 5.256 214 (10), 185 (10), 171 (35), 157 (5), 143 (5), 129 (40), 115 (25), 97 (15), 85 (20), 73 (95), 60 (85), 43 (70), 29 (35). Acid tridecanoic
3 8,091 6,222 208 (19), 166 (13), 152 (100), 137 (18), 121 (6), 107 (5), 91 (13), 77 (13), 55 (5), 41 (13), 28 (19). Neidentificat
4 9,826 37,396 259 (5), 156 (7), 145 (70), 132 (100), 113 (13), 100 (20), 87 (18), 69 (16), 55 (33), 41 (31), 29 (13). Acid 2-Nonil-malonic, ester dimetilic
5 14.1927 5.381 350 (100), 209 (80), 195 (24), 179 (48), 164 (12), 151 (16), 136 (2), 75 (8), 57 (8), 43 (20), 28 (26). Neidentificat
6 16.389 8,983 294 (70), 209 (13), 179 (10), 153 (100), 139 (5), 123 (20), 77 (9), 41 (20). Bonediol
7 37,548 13.634 412 (22), 369 (10), 341 (10), 300 (15), 271 (80), 246 (20), 207 (90), 173 (10), 147 (40), 107 (43), 81 (75), 55 (80), 43 (100), 28 (40). Stigmasta-7,16-dien-3-ol
8 39.632 9.907 426 (25), 411 (100), 393 (45), 259 (10), 215 (10), 187 (15), 173 (15), 161 (15), 135 (25), 109 (40), 69 (90), 55 (40), 41 (45). 9,19-Ciclo-lanost-24-en-3-ol
Tabelul 3
Compoziția chimică a fracției hexanice de B. albiflora.

Figura 1

Cromatografia în fază gazoasă a HFBa.

Bonediolul a fost izolat din extractul metanolic al rădăcinilor de B. macrocarpa ca un component bioactiv. În această lucrare, am detectat prezența acestui compus la o concentrație scăzută; astfel, ar putea fi menționat ca un posibil marker chemotaxonomic. În plus, la alte specii, cum ar fi B. pungens, a fost izolat un triterpen, iar de la B. ruscifolia, au fost izolate două triterpene, fără a fi raportate activități biologice. În această lucrare, am găsit doar dovezi ale prezenței unui triterpene derivat din lanosterol în fracția hexanică activă. În plus, am detectat un sterol ubiquitinat, un derivat al stigmasterolului. După cunoștințele noastre, aceasta este prima dată când ambii compuși au fost raportați în acest gen.

În ultimii ani, nu numai că studiul compușilor bioactivi din plante din punct de vedere medical a devenit mai frecvent, dar și cel al extractelor de plante în sine sau al amestecului de compuși care împreună ar putea produce o activitate biologică mai bună decât cea prezentată de un singur compus a devenit, de asemenea, frecvent . În această lucrare sunt descrise componentele ca fiind amprenta digitală a HFBa realizată prin GC-MS în vederea unor standardizări viitoare.

3.4. Fragmentarea ADN-ului

Am observat că extractul de metanol din rădăcini de B. albiflora a prezentat o morfologie tipică de apoptoză (datele nu sunt prezentate) pe liniile celulare KB. În mod similar, s-a demonstrat că HFBa induce morfologia apoptotică pe liniile celulare KB. Aceste rezultate ne-au determinat să evaluăm dacă fracția hexanică care a demonstrat cea mai mare citotoxicitate și caracteristicile morfologice de apoptoză pe linia celulară KB ar putea induce acest proces; astfel, am evaluat fragmentarea ADN-ului, tipică procesului de apoptoză. Fragmentarea ADN-ului a fost înregistrată de la o magnitudine mai mică la una mai mare într-un interval de concentrație de tratament de 10 sau 50 μg/mL și un interval de timp de incubare de 6-24 h. Figura 2 prezintă fragmentarea tipică a ADN-ului în celulele KB după tratamentul cu 50 μg/mL HFBa și o perioadă de incubare de 18 h. Mai multe studii au demonstrat efectul apoptotic al anumitor extracte metanolice de plante . Cu toate acestea, puține studii au investigat caracteristicile chimice ale compușilor care pot poseda această activitate. În acele câteva studii, s-a constatat, în general, că fracțiunile organice cu polaritate scăzută sunt responsabile de efectul apoptotic asupra liniilor celulare, ceea ce coincide cu rezultatele obținute în acest studiu .

Figura 2

Efectul extractului hexanic de rădăcină Bonellia macrocarpa asupra fragmentării ADN în celulele KB. După tratarea celulelor cu o concentrație de 50 μg/mL de B. macrocarpa timp de 12 h, ADN-ul a fost izolat și separat pe gel de agaroză 1,5%. ADN-ul a fost colorat cu bromură de etidiu și vizualizat sub lumină UV. Liniile 1-4: banda 1 (control negativ): ADN colectat din celule KB netratate după 18 h; banda 2 (control pozitiv): ADN colectat de la celulele KB tratate cu 50 μg/mL de etopozidă după 18 h; banda 3: ADN colectat de la celulele KB tratate cu 50 μg/mL de extract după 18 h; banda 4: Marker de greutate moleculară a ADN.

Nu se știe dacă compușii din HFBa sunt responsabili pentru inducerea apoptozei, dar aceasta nu poate fi atribuită unui singur compus, cum ar fi bonediolul care, deși este prezent în extract, necesită concentrații mari pentru a induce apoptoza (datele nu sunt prezentate), spre deosebire de HFBa, care induce fragmentarea ADN-ului la 10 μg/mL. În ceea ce privește cele de mai sus, în plus față de bonediol, raportăm prezența acidului dodecanoic și a unui derivat al stigmasterolului ca și componente ale HFBa. Acești compuși au fost asociați cu activitatea citotoxică observată pentru fracția hexanică de Crocus sativus . Mai mult, unii autori au demonstrat că derivații de stigmasterol au prezentat o activitate citotoxică semnificativă în liniile celulare canceroase care depindea de apoptoză . În special, spinasterolul (stigmasta-7, 22-dien-3beta-ol) a demonstrat o scădere a incidenței tumorilor cutanate in vivo . De fapt, spinasterolul și derivatul raportat în acest studiu diferă prin legătura dublă la poziția 22 în cazul spinasterolului și la poziția 16 pentru derivatul stigmasterol. Poate că, stigmasta-7, 22-dien-3beta-ol ar putea contribui la activitatea citotoxică observată în acest studiu. În plus, se știe că lanostanii sunt un grup de triterpenoizi tetraciclici derivați din lanosterol, care au multiple activități împotriva celulelor canceroase, inclusiv inducerea apoptozei . Posibil, compușii de tip lanostan și stigmasterol raportate în fracția hexanică activă au un grad de activitate citotoxică și un efect de inducere a apoptozei. Este probabil ca mai mulți compuși prezenți în fracția hexanică să acționeze sinergic pentru a induce citotoxicitate și apoptoză.

3.5. Analiza activității caspaselor

Pentru a ști dacă mecanismul de activare a fragmentării ADN-ului a fost indus de activarea apoptozei pe calea intrinsecă sau extrinsecă, am evaluat activitatea caspaselor care este caracteristică fiecăreia. Perioadele de incubație au fost de 2, 4, 6 și 12 h pentru a obține un profil de activare. Caspaza 8 a fost activată după 6 h de tratament cu 50 μg/mL de HFBa; creșterea a fost de trei ori mai mare comparativ cu celulele de control fără tratament (control negativ) (figura 3) (figura 3). Nu s-a observat nicio creștere a activării caspazei 8 în perioadele de incubare de 2, 4 și 12 h. Caspaza 9 nu a fost activată în celulele KB după tratamentul cu 50 μg/mL de HFBa pe parcursul a 2-12 h, ceea ce sugerează o lipsă de activare a apoptozei prin calea intrinsecă (figura 4). Activitatea caspazei 3 a crescut de patru ori față de cea a controlului în celulele tratate cu HFBa, ceea ce este în concordanță cu activarea caspazei 8 (figura 5). Creșterea activității caspazei 8 este tipică pentru activarea apoptozei pe calea extrinsecă, care, la rândul său, activează alte procaspaze, printre acestea numărându-se caspaza 3, care, la rândul său, duce la degradarea proteinelor nucleare, cum ar fi laminina A, fodrina, actina și gelsolina. De asemenea, aceasta conduce la eliberarea inhibitorului proteinei DNază activată de caspază (ICAD), transformând-o în enzima DNază activată de caspază (CAD), al cărei obiectiv este degradarea ADN-ului , așa cum este descris în figura 2. Având în vedere că caspaza 9 nu a fost activată, concluzionăm că B. albiflora induce apoptoza prin calea extrinsecă. Acest lucru evidențiază marele potențial pe care această fracțiune îl posedă ca terapie alternativă sau adjuvantă în tratamentul cancerului. În literatura de specialitate există mai multe studii privind extractele din plante și efectele acestora asupra inducerii căii intrinseci de apoptoză . Cu toate acestea, puține studii au demonstrat activarea căii de apoptoză extrinsecă de către extractele de plante; de exemplu, extractul metanolic de Paeonia suffruticosa induce apoptoza în linia celulară de cancer de stomac uman (AG3) , iar extractul de rădăcină de păpădie are capacitatea de a induce apoptoza în linia celulară de leucemie mielomonocitară cronică (CMML) și în celulele de melanom rezistente la medicamente . Nu se știe care dintre compușii prezenți în fracțiunea activă de B. albiflora pot determina activarea căii extrinseci de apoptoză. Cu toate acestea, există rapoarte privind inducerea apoptozei prin activarea semnalizării extrinseci mediate de triterpenoizi naturali și sintetici . În plus, triterpenoidul de tip lanostan, acidul poliporenic C izolat din Poriacocos, induce apoptoza mediată de caspaza-8 în cancerul pulmonar uman . În special, s-a demonstrat că β-sitosterolul (izomer structural al stigmasterolului) induce apoptoza prin activarea căii extrinseci, activând semnalizarea Fas în celulele umane de cancer de sân . Acest lucru ar putea sugera că atât componentele triterpenice, cât și cele sterolice ale extractului utilizat în acest studiu ar avea un rol major în inducerea apoptozei mediată de activarea căii extrinseci.

Figura 3

Tratamentul pe parcursul a șase ore cu fracția hexanică de Bonellia macrocarpa a indus activarea caspazei 8. Tratamentele au fost următoarele: DMSO (0,05%), control (niciun tratament), etoposid (50 μg/mL) și HFBa (50 μg/mL). Fiecare simbol reprezintă media ± SD a activării relative a caspazelor din trei teste, normalizată cu grupul de control. One-way ANOVA: , , ; Test post-hoc Tukey: față de DMSO și grupul de control; față de DMSO și grupul de control; față de HFBa.

Figura 4

Tratamentul pe parcursul a 12 ore cu fracția hexanică de Bonellia macrocarpa nu a indus activarea caspazei 9. Tratamentele au fost următoarele: DMSO (0,05%), control (niciun tratament), etoposid (50 μg/mL) și HFBa (50 μg/mL). Fiecare simbol reprezintă media ± SD a activării relative a caspazelor din trei teste, normalizată cu grupul de control. One-way ANOVA: , , ; Test post-hoc Tukey: față de toate grupurile.

Figura 5

Tratamentul pe parcursul a 12 ore cu fracția hexanică de Bonellia macrocarpa a indus activarea caspazei 3. Tratamentele au fost următoarele: DMSO (0,05%), control (niciun tratament), etoposid (50 μg/mL) și HFBa (50 μg/mL). Fiecare simbol reprezintă media ± SD a activării relative a caspazelor din trei teste, normalizată cu grupul de control. One-way ANOVA: , ; test post-hoc Tukey: față de DMSO și grupul de control; față de DMSO și grupul de control.

Din câte știm, este pentru prima dată când s-a demonstrat că extractul unei plante folosite în medicina tradițională mayașă posedă un efect asupra apoptozei. Studiile viitoare vor fi orientate spre standardizarea extractului și evaluarea acestuia cu modele in vivo. Sunt necesare studii suplimentare pentru elucidarea compușilor responsabili de activitatea citotoxică observată și a mecanismului exact de apoptoză al acestora.

4. Concluzii

Fracțiunea hexanică a rădăcinilor de B. albiflora exercită efecte citotoxice și induce apoptoza prin calea extrinsecă, ceea ce sugerează potențialul său pentru tratamentul cancerului. Sugerăm izolarea completă a componentelor prezente în fracția hexanică a rădăcinilor de B. albiflora pentru evaluarea testului citotoxic și a inducerii apoptozei, pentru a elucida care sunt compușii activi, precum și pentru a înțelege mecanismul de acțiune.

Conflict de interese

Autorii declară că nu au niciun conflict de interese și nicio legătură financiară cu nicio entitate comercială menționată în lucrare.

Recunoștințe

Acest articol a fost susținut de SEP-CONACYTCB-2010-156755. Autorii doresc să îi mulțumească lui L. Torres-Tapia de la Departamentul de Biotehnologie al Centrului de Cercetare Științifică din Yucatan (CICY) pentru asistența tehnică în timpul analizei GC-MS. În plus, autorii îi sunt recunoscători Dr. Glenn Jackson pentru revizuirea în limba engleză a lucrării.

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.