Bonellia albiflora: En Maya-läkemedelsväxt som inducerar apoptos i cancerceller

apr 26, 2021
admin

Abstract

Få studier har utförts på den medicinska floran på Yucatanhalvön i Mexiko i jakt på nya terapeutiska medel, i synnerhet mot cancer. I denna artikel utvärderade vi den cytotoxiska potentialen hos extraktet av Bonellia albiflora, en växt som används i den traditionella mayamedicinen för behandling av kroniska skador i munnen. Vi utförde metanoliska extrakt av olika delar av växten genom extraktion med Soxhlet-utrustningen. Vi utförde vätske-vätskefraktioner på varje extrakt med lösningsmedel med ökande polaritet. Alla extrakt och fraktioner utvärderades för cytotoxisk aktivitet mot fyra humana cancercellinjer och en normal cellinje genom en tetrazoliumfärgningsreduktionsanalys (MTT) i 96-håls cellodlingsplattor. Det metanoliska rot- och barkextraktet hade mycket större cytotoxisk aktivitet i den mänskliga oropharyngeala cancercelllinjen (KB); dess hexanfraktion koncentrerade de aktiva metaboliterna och inducerade apoptos med aktivering av caspaserna 3 och 8. Resultaten visar på den cytotoxiska potentialen hos B. albiflora hexanfraktionen och underbygger betydelsen av att studera de traditionella Maya medicinalväxterna.

1. Inledning

Traditionell medicin är en praktik som har utövats från antiken till vår tid av invånarna i Mexikos inhemska pueblos, bland vilka Maya-befolkningen på Yucatanhalvön i Mexiko ingår. I den traditionella mayamedicinen är växter av stor betydelse, vilket kan betraktas som ett bevis på deras effektivitet för bekämpning av många typer av sjukdomar. På samma sätt utgör de ett av de viktigaste alternativen för hälsovård, framför allt i samhällen där primärvården inte är tillgänglig. Dessutom kan de utnyttjas i stor utsträckning som en naturlig förnybar resurs. Tillsammans med vad som tidigare beskrivits erkändes den traditionella medicinen i de inhemska pueblos av Världshälsoorganisationen (WHO), vilket orsakade en kraftig drivkraft för forskning om medicinalväxter .

Den etnobotaniska litteraturen från Maya består till största delen av historiska eller deskriptiva studier, vars innehåll dominerar ett kompendium av sjukdomar och behandlingar som är kända för Maya-läkare från olika epoker . Mayafolket kände till och behandlade olika sjukdomar, däribland sjukdomar av smittsamt ursprung (tarminfektioner, infektiös dermatit och luftvägsinfektioner), kroniska sjukdomar (astma, trötthet, nefrit och högt blodtryck) och sjukdomar av psykologisk art (sömnlöshet, nervositet och hysteri). Dessutom botade de andra sjukdomar som följande: abscesser, förhårdnader, majs, hårda utväxter, polyper, tumörer och vårtor eller sår, i allmänhet påtagliga eller synliga på huden .

I den traditionella mayamedicinen på Yucatanhalvön kallas ”cancer” för en sjukdom eller en uppsättning sjukdomar som kan yttra sig som en åverkan på huden eller den underliggande muskelmassan, eller en åverkan i form av smärta i något inre organ. Termen anspelar på en sjukdom som är svår att bota eller som har en obehaglig aspekt (när den drabbar huden); om det är en inre cancer avslöjar patientens utseende sjukdomen. De gamla invånarna gav namn på mayaspråket till denna uppsättning symtom; på mayaspråket är ”cancer” känt som ”tsunuz” eller ”tsunuztacan”, och hårda utbuktningar eller tumörer är kända som ”chu’uchum” .

Premiärstudier har visat att extrakt av växter som används i den traditionella mayamedicinen för behandling av tecken och symtom som tyder på cancer besitter cytotoxisk aktivitet . Två studier av två arter av släktet Bonellia (Bonellia macrocarpa och Bonellia flammea) från Yucatanhalvön visar att det finns nya föreningar, t.ex. aktiva ämnen med antikarcinogen aktivitet . På Yucatanhalvön finns fem arter av släktet Bonellia, varav arterna B. macrocarpa, B. flammea och B. albiflora används i den traditionella mayamedicinen för behandling av dermatologiska åkommor . Av dessa tre arter är det bara B. albiflora som inte har varit föremål för någon undersökning av fytokemisk eller biologisk aktivitet. B. albiflora kallas ”Si’ik” i den traditionella mayamedicinen och används som ett antitusivt medel för behandling av hud- och munsår och för att lindra tandvärk . I detta arbete föreslog vi en utvärdering av den cytotoxiska potentialen hos de organiska extrakten av B. albiflora.

2. Material och metoder

2.1. Växtmaterial

Bonellia albiflora (Lundell) B. Ståhl och Källersjö samlades in från olika orter i delstaten Yucatan, Mexiko, under sommaren 2010. Växtmaterialet identifierades och autentiserades av taxonomer från avdelningen för naturresurser vid det vetenskapliga forskningscentret i Yucatan (CICY).

2.2. Kemikalier

Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM), värmeinaktiverat serum från fetalt nötkreatur (FBS) samt penicillin och streptomycin (PS) köptes från Gibco, Carlsbad, CA, USA. 3-(4-5-dimetylthiazol-2-yl)-2,5-difenyltetrazoliumbromid (MTT), dimetylsulfoxid (DMSO) och etoposid köptes från Sigma, St. Louis, MO, USA. Caspase-assay-kit och apoptotiskt DNA-lednings-kit köptes från BioVision Research Products, Palo Alto, CA, USA.

2.3. Extraktion och fraktionering

Varje växtdel separerades, torkades och pulveriserades. Torkat pulver av det separerade växtmaterialet (100 g) extraherades uttömmande med hjälp av en Soxhlet-apparat vid 60°C temperatur med metanol (500 ml). Supernatanterna filtrerades och förångades under vakuum med hjälp av en rotationsförångare för att erhålla ett torkat extrakt. Metanolextraktet av varje växtmaterial (10 mg) suspenderades i 20 mL metanol : vatten (1 : 3) och extraherades successivt med 50 mL lösningsmedel med ökande polaritet: hexan, diklormetan och etylacetat, så att det slutliga extraktet var en vattenhaltig fraktion. Fingeravtrycket av det aktiva hexanextraktet (5 mg) erhölls för gaskromatografi-masspektrometri (GC-MS).

2.4. Cellinjer och odling

Cellinjer av orofarynxkarcinom (KB ATCC-CCL-17), larynxkarcinom (Hep-2), adenokarcinom i livmoderhalsen (HeLa ATCC-CCL-2) och skivepitelkarcinom i livmoderhalsen (SiHa ATCC-CCL-35) samt en normal cellinje, Canine Cell Kidney (MDCK ATCC-CCL-34), från American Type Culture Collection (ATCC), tillhandahölls vänligen av Veronica Vallejo-Ruíz från East Biomedical Research Center-IMSS. Cellerna odlades i DMEM-medium, innehållande 10 % SFB kompletterat med 100 enheter/mL penicillin G och 100 μg/mL streptomycin i 5 % CO2-95 % fuktig luft vid 37 °C.

2.5. Cytotoxicitetstest

Cytotoxiciteten bestämdes genom MTT-analys enligt den metod som beskrivs av Denizot och Lang med vissa modifieringar. I korthet sås livskraftiga celler från varje cellinje i en 96-hålsplatta och inkuberades i 24-48 h. När cellerna nått >70 % konflytning byttes mediet ut och cellerna behandlades med extraktet löst i DMSO (högsta koncentration 0,05 %) vid 2,34 till 300 g/mL. Efter 48 timmars inkubation tillsattes 10 μL MTT (5 mg/mL) till varje brunn och inkuberades vid 37 °C i 4 timmar. Mediet avlägsnades och formazanutfällningen löstes upp i 100 μL försurad isopropanol (0,4 N HCl). Den optiska densiteten bestämdes med en spektrofotometer vid 540 nm. Celler som behandlats med 0,05 % DMSO och docetaxel användes som negativ respektive positiv kontroll. Koncentrationen av extraktet som dödade 50 % av cellerna (CC50) beräknades med hjälp av programvaran GraphPad Prism 4.00. Alla bestämningar utfördes i tre exemplar. MDCK-cellinjen användes för att utvärdera extraktens selektiva index (SI). SI definieras som förhållandet mellan cytotoxisk aktivitet från normala cell- och cancercelllinjer.

2,6. GC-MS-analys

Den kromatografiska separationen utfördes genom GC-MS-analys på en Agilent gaskromatograf, modell 6890N, kopplad till en masselektiv detektor, modell 5975B. Föreningarna separerades på en DB-5 ms kapillärkolonn (30 m × 0,32 mm i.d., 0,25 μm filmtjocklek) (J&W Scientific, Folsom, CA, USA). En mikroliter av provet injicerades i GC-MS i delat läge (50 : 1). Injektortemperaturen var 250 °C. Kolonnens temperatur programmerades enligt följande: initialtemperatur 160 °C i 3 minuter, 10 °C/min till 240 °C, 240 °C i 2 minuter, 5 °C/min till 250 °C, 250 °C i 10 minuter, 5 °C/min till 300 °C och 300 °C i 10 minuter. Massedetektorförhållandena var följande: EI-läge (electronic impact) vid 70 eV; källtemperatur: 230 °C; skanningshastighet: 1 skanning/s; massförvärvsintervall: 20-600 amu; lösningsmedelsfördröjning, 4 min. Bärgas var helium med 1 mL/min. Flyktiga komponenter identifierades preliminärt genom att jämföra deras masspektrum med hjälp av NIST Standard Reference Database Version NIST 05 for Windows. En autentisk standard av bonediolförening tillhandahölls vänligen av dr Peraza-Sánchez från CICY.

2.7. Analys av DNA-fragmentering

DNA-fragmentering bestämdes enligt den metod som beskrivs av Tong et al. . Kortfattat behandlades cellerna med extraktet i 10 och 50 μg/mL och inkuberades i 6, 12 och 24 timmar. Efter inkuberingen skördades cellerna genom centrifugering och tvättades två gånger i iskall PBS. Ett apoptotiskt DNA laddering kit (BioVision apoptotic DNA ladder extraction kit) användes för att isolera DNA enligt tillverkarens protokoll; DNA:t i proverna separerades på 1,5 % agarosgel som innehöll 1 μg/mL ethidiumbromid. DNA-banden visualiserades under ultraviolett belysning och fotograferades.

2.8. Analyser av kaspasaktiviteter

Aktiviteterna hos kaspaserna 3, 8 och 9 utfördes med hjälp av FLICE/Caspase Colorimetric assay kit, enligt tillverkarens protokoll. Kortfattat: celler som behandlats med 10 eller 50 μg/mL extrakt i 6, 12 eller 24 timmar skördades, tvättades med PBS och centrifugerades vid 800 ×g i 10 minuter vid 4 °C. Cellpelletsen resuspenderades i 50 μL lysisbuffert och inkuberades på is i 10 minuter innan de centrifugerades vid 10 000 ×g i 1 minut. Supernatanten samlades upp i ett 1,5 mL-rör och förvarades på is. Efter mätning av proteinkoncentrationen löstes 200 μg protein i 50 μL celllysisbuffert. Reaktionsbuffert med 10 mM DDT tillsattes till varje prov. Slutligen tillsattes ett specifikt substrat för varje caspas (DEVD-ρNA, IETD-ρNA och LEHD-ρNA) till proverna, inkuberades vid 37 °C i 1 timme och avlästes vid 405 nm. Enzymaktiviteten uttrycktes som vikning i förhållande till kontrollprovet.

3. Resultat och diskussion

3.1. Cytotoxisk aktivitet hos metanoliska extrakt

Resultaten av cytotoxiciteten hos de metanoliska extrakten från olika delar av B. albiflora sammanfattas i tabell 1. Rotbarkens metanoliska extrakt uppvisade den mest intressanta cytotoxiska aktiviteten jämfört med extrakt av B. albifloras blad och stambark, med en CC50 på 12-31 μg/mL på de fyra humana cancercelllinjerna. KB-cellinjen visade en större känslighet för extraktet med en CC50 på 12,64 μg/mL. Cellinjen MDCK, som inte är en tumörcell, var mindre känslig för effekterna av extraktet med en SI på >5 i de utvärderade cellinjerna (tabell 1). US National Cancer Institute (NCI) har föreslagit att råextrakt med potentiell cytotoxisk aktivitet är de som uppvisar en CC50 på ≤30 μg/mL; därför identifierades detta extrakt som viktigt för framtida studier . Dessa data liknar dem som erhållits i aktiva metanoliska B. macrocarpa-root-extrakt på humana cellinjer: KB, prostatacancer (PC3), skivepitelcancer i livmoderhalsen (SiHa), adenocarcinom i bröstet (MCF-7), adenocarcinom i livmoderhalsen (HeLa) och larynxkarcinom (Hep-2) .

Extrakt Cell linjer CC50 μg/mL (selektivt index)
MDCK KB HeLa Hep-2 SiHa
Leaves 91.39 23.85 (3.83) 47.05 (1.94) 35.20 (2.59) 47.45 (1.92)
Stammarnas bark 249.40 62.30 (4.00) NA 72.30 (3.45) NA
Rotbark 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: ingen aktivitet > 200 μg/mL.
Tabell 1
Cytotoxicitet (CC50) av metanoliska extrakt från B. albiflora.

Extraktet från bladen var den näst största aktiviteten, endast på KB-cellinjen med en CC50 på 23.85 μg/mL enligt NCI-kriterierna, följt av extraktet från stambarken, som var mindre cytotoxiskt för KB- och Hep-2-cellinjerna.

3.2. Fraktionernas cytotoxiska aktivitet

De metanoliska extrakten från olika delar av växten fraktionerades med lösningsmedel med ökande polaritet för senare cytotoxicitetsstudier i cellinjerna. Den hexaniska fraktionen som erhållits från vätske-vätskepartitioneringen av det metanoliska extraktet av rotbark (HFBa) uppvisade överlägsna cytotoxiska effekter jämfört med det ursprungliga extraktet, med en CC50 mellan 2 och 27 μg/mL i de olika cellinjerna (tabell 2). Hexanfraktionens SI förbättrades också jämfört med det ursprungliga extraktet i de utvärderade cellinjerna (SI = 5-54). De metanoliska fraktionerna av bark- och blattextrakten var inte aktiva vid koncentrationer på >200 μg/mL (data visas inte).

.

Extrakt Cellinjer CC50 μg/mL (selektivt index)
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)
Diklormetan NA NA NA NA NA NA
Etylacetat NA NA NA NA NA NA
Vattenlösning 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: ingen aktivitet > 200 μg/mL.
Tabell 2
Cytotoxicitet hos organiska fraktioner från metanoliskt extrakt av B. albiflora rotbark och bonediol.

Tidigare genomförde vi en bioguidad studie för att utvärdera den antiproliferativa aktiviteten hos B. macrocarpa, vilket resulterade i isoleringen av föreningen bonediol, som visade måttlig aktivitet i cancercellinjer . Den nuvarande studien visade dock inte cytotoxiska effekter med HFBa jämförbara med det ursprungliga metanoliska extraktet i de utvärderade cellinjerna (tabell 2). En förklaring till dessa resultat kan vara att bonediol hämmar någon punkt i cellulär proliferation (cellcykel eller replikation av DNA), medan de effekter som observeras i den cytotoxiska analysen är skador eller allmän toxicitet (apoptos eller nekros) .

HFBa uppvisade bättre cytotoxiska effekter jämfört med bonediol och var mer selektivt mot tumören än mot normala celler; SI anses vara en indikator på biologisk aktivitet och är inte relaterad till cytotoxicitet om SI är >10 . I detta avseende var det endast HFBa som uppfyllde dessa kriterier och var mer potent i KB-cellinjen med en CC50 på 2,73 μg/mL; denna cellinje är relaterad till oral cancer och stämmer överens med växtens användning i den traditionella mayamedicinen för kroniska orala lesioner , en term som skulle kunna relateras till cancer.

3.3. GC-MS-analys

Identifiering och kemisk analys av bioaktiv hexanfraktion med GC-MS visas i tabell 3. Kromatogrammet visade totalt åtta toppar, varav sex identifierades av databasen: dodekansyra; tridekansyra; 2-nonylmalonsyra, dimetylester; stigmasta-7,16-dien-3-ol; 9,19-Cyclo-lanost-24-en-3-ol; och bonediol. Den sistnämnda identifierades genom retentionstid och jämförelse av masspektrumet av en autentisk standard som tidigare isolerats från B. macrocarpa . De viktigaste komponenterna som hittades var följande: De viktigaste komponenterna var följande: 2-nonylmalonsyra, dimetylester (37,39 %), följt av stigmasta-7,16-dien-3-ol (13,63 %), dodekansyra (13,22 %), 9,19-cyklo-lanost-24-en-3-ol (9,90 %) och bonediol (8,98 %). Oidentifierade komponenter med retentionstiderna 8,092 (6,22 %) och 14,207 (5,38 %) samt n-tridekansyra (5,25 %) var mindre viktiga föreningar i HFBa (figur 1).

Peak nr. Förvaringstid (min) Peak relativ (%) (relativ abundans %) Komponent
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). Dodekansyra
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). Tridikansyra
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). Oidentifierad
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). 2-Nonylmalonsyra, dimetylester
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). Oidentifierad
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-Cyclo-lanost-24-en-3-ol
Tabell 3
Kemisk sammansättning av hexanfraktionen av B. albiflora.

Figur 1

Gaskromatografi av HFBa.

Bonediol isolerades från det metanoliska extraktet av B. macrocarpas rötter som en bioaktiv komponent. I detta arbete upptäckte vi närvaron av denna förening i en låg koncentration; därför kan den hänvisas till som en möjlig kemotaxonomisk markör. Dessutom har en triterpen isolerats i andra arter som B. pungens och från B. ruscifolia har två triterpener isolerats, men ingen biologisk aktivitet har rapporterats. I detta arbete har vi endast funnit bevis för närvaron av en lanosterolbaserad triterpen i den aktiva hexanfraktionen. Dessutom upptäckte vi en ubiquitinerad sterol, ett derivat av stigmasterol. Såvitt vi vet är detta första gången som båda föreningarna har rapporterats i detta släkte.

Under de senaste åren har inte bara studiet av medicinskt bioaktiva föreningar från växter blivit vanligare, utan även studiet av själva växtextrakten eller blandningen av föreningar som tillsammans skulle kunna ge bättre biologisk aktivitet än den som uppvisas av en enskild förening har dessutom blivit vanligt . I detta arbete beskrivs komponenterna som fingeravtryck av HFBa utfört med GC-MS för framtida standardiseringar.

3.4. DNA-fragmentering

Vi observerade att metanol-extraktet från rötterna av B. albiflora visade typisk morfologi för apoptos (data inte visad) på KB-cellinjer. På samma sätt visade sig HFBa inducera apoptotisk morfologi på KB-cellinjer. Dessa resultat fick oss att utvärdera om den hexanfraktion som uppvisade störst cytotoxicitet och apoptosmorfologiska egenskaper i KB-cellinjen kunde inducera denna process; därför utvärderade vi fragmenteringen av DNA, som är typisk för apoptosprocessen. DNA-fragmenteringen registrerades från mindre till större omfattning inom ett behandlingskoncentrationsintervall på 10 eller 50 μg/mL och ett inkubationstidsintervall på 6-24 timmar. Figur 2 visar typisk DNA-fragmentering i KB-celler efter behandling med 50 μg/mL HFBa och en 18 timmars inkubationstid. Flera studier har visat den apoptotiska effekten av vissa metanoliska växtextrakt. Få studier har dock undersökt de kemiska egenskaperna hos de föreningar som kan ha denna aktivitet. I dessa få studier fann man i allmänhet att de lågpolära organiska fraktionerna är ansvariga för den apoptotiska effekten på cellinjerna, vilket sammanfaller med de resultat som erhållits i denna studie .

Figur 2

Effekten av hexanrotsextraktet Bonellia macrocarpa på DNA-fragmentering i KB-celler. Efter behandling av cellerna med en koncentration på 50 μg/mL av B. macrocarpa i 12 timmar isolerades DNA och separerades på 1,5 % agarosgel. DNA färgades med etidiumbromid och visualiserades under UV-ljus. Lane 1 till 4: Lane 1 (negativ kontroll): DNA insamlat från obehandlade KB-celler efter 18 timmar; körfält 2 (positiv kontroll): DNA från obehandlade KB-celler efter 18 timmar: DNA insamlat från KB-celler som behandlats med 50 μg/mL etoposid efter 18 timmar; körfält 3: DNA från KB-celler som behandlats med 50 μg/mL etoposid efter 18 timmar: DNA insamlat från KB-celler som behandlats med 50 μg/mL extrakt efter 18 timmar; körfält 4: DNA insamlat från KB-celler som behandlats med 50 μg/mL extrakt efter 18 timmar: DNA-molekylviktsmarkör.

Det är okänt om föreningarna i HFBa är ansvariga för apoptosinduktionen, men den kan inte tillskrivas en enskild förening som bonediol som, även om den finns i extraktet, kräver höga koncentrationer för att inducera apoptos (data inte visad), till skillnad från HFBa, som inducerar DNA-fragmentering vid 10 μg/mL. När det gäller ovanstående rapporterar vi, förutom bonediol, förekomsten av dodekansyra och ett stigmasterolderivat som komponenter i HFBa. Dessa föreningar har förknippats med cytotoxisk aktivitet som observerats för hexanfraktionen av Crocus sativus . Dessutom har vissa författare visat att stigmasterolderivat uppvisar en betydande cytotoxisk aktivitet i cancercelllinjer som är beroende av apoptos . Särskilt spinasterol (stigmasta-7, 22-dien-3beta-ol) har visat minskad förekomst av hudtumörer in vivo . I själva verket skiljer sig spinasterol och det derivat som rapporterats i den här studien åt i dubbel enlace i position 22 i spinasterol och position 16 för stigmasterolderivatet. Kanske kan stigmasta-7, 22-dien-3beta-ol bidra till den cytotoxiska aktivitet som observerats i denna studie. Dessutom är det känt att lanostaner är en grupp tetracykliska triterpenoider som härrör från lanosterol och som har flera aktiviteter mot cancerceller, inklusive induktion av apoptos . Det är möjligt att de föreningar av lanostan- och stigmasteroltyp som rapporterats i den aktiva hexanfraktionen har en viss cytotoxisk aktivitet och en effekt som inducerar apoptos. Det är troligt att flera föreningar i hexanfraktionen verkar synergistiskt för att inducera cytotoxicitet och apoptos.

3.5. Analys av caspasernas aktivitet

För att veta om mekanismen för aktivering av DNA-fragmentering inducerades av aktivering av apoptos via den intrinsiska eller extrinsiska vägen, utvärderade vi caspasernas aktivitet som är karakteristisk för var och en av dem. Inkubationsperioderna var 2, 4, 6 och 12 timmar för att få en aktiveringsprofil. Caspas 8 aktiverades efter 6 h behandling med 50 μg/mL HFBa; ökningen var tre gånger större jämfört med kontrollceller utan behandling (negativ kontroll) (figur 3). Ingen ökning observerades i aktiveringen av caspas 8 under inkubationsperioderna 2, 4 och 12 timmar. Caspas 9 aktiverades inte i KB-celler efter behandling med 50 μg/mL HFBa under 2-12 timmar, vilket tyder på att apoptosaktivering genom den intrinsiska vägen saknas (figur 4). Caspas 3-aktiviteten ökade fyra gånger jämfört med kontrollen i HFBa-behandlade celler, vilket stämmer överens med aktivering av caspas 8 (figur 5). Ökningen av caspas 8-aktiviteten är typisk för extrinsic pathway-aktivering av apoptos, som i sin tur aktiverar andra procaspaser, bland dessa är caspas 3, vilket i sin tur leder till nedbrytning av nukleära proteiner som laminin A, fodrin, aktin och gelsolin. Det leder också till att den caspasaktiverade DNas-proteininhibitorn (ICAD) frigörs och omvandlas till caspasaktiverat DNas-enzym (CAD), vars mål är DNA-nedbrytning , vilket visas i figur 2. Med tanke på att caspas 9 inte aktiverades drar vi slutsatsen att B. albiflora inducerar apoptos genom den extrinsiska vägen. Detta visar på den stora potential som denna fraktion har som alternativ eller kompletterande terapi vid behandling av cancer. I litteraturen finns flera studier av extrakt från växter och deras effekter på induktion av den intrinsiska apoptosvägen . Det metanoliska extraktet av Paeonia suffruticosa inducerar till exempel apoptos i den mänskliga cellinjen för magcancer (AG3), och extrakt av maskrosrot kan inducera apoptos i cellinjen för kronisk myelomonocytär leukemi (CMML) och i läkemedelsresistenta melanomceller . Det är inte känt vilka av de föreningar som finns i den aktiva fraktionen av B. albiflora som kan orsaka aktivering av den extrinsiska apoptosvägen. Det finns dock rapporter om induktion av apoptos genom aktivering av extrinsisk signalering med hjälp av naturliga och syntetiska triterpenoider . Dessutom inducerar triterpenoiden av lanostantyp, polyporensyra C isolerad från Poriacocos, caspase-8-medierad apoptos i mänsklig lungcancer . Särskilt β-sitosterol (strukturell isomer av stigmasterol) har visat sig inducera apoptos genom aktivering av den extrinsiska vägen, vilket aktiverar Fas-signalering i humana bröstcancerceller . Detta kan tyda på att både triterpen- och sterolkomponenterna i det extrakt som användes i denna studie skulle ha en viktig roll i induktionen av apoptos som förmedlas genom aktivering av den extrinsiska vägen.

Figur 3

Behandling under sex timmar med Bonellia macrocarpa hexanfraktion inducerade aktivering av caspas 8. Behandlingarna var följande: DMSO (0,05 %), kontroll (ingen behandling), etoposid (50 μg/mL) och HFBa (50 μg/mL). Varje symbol är medelvärde ± SD relativ caspasaktivering från tre analyser, normaliserat med kontrollgruppen. Envägs ANOVA: , ; Tukey’s post-hoc test: jämfört med DMSO och kontrollgrupp; jämfört med DMSO och kontrollgrupp; jämfört med HFBa.

Figur 4

Bearbetning under 12 timmar med Bonellia macrocarpa hexanfraktion inducerade inte caspase 9 aktivering. Behandlingarna var följande: DMSO (0,05 %), kontroll (ingen behandling), etoposid (50 μg/mL) och HFBa (50 μg/mL). Varje symbol är medelvärde ± SD relativ caspasaktivering från tre analyser, normaliserat med kontrollgruppen. Envägs ANOVA: , ; Tukey’s post-hoc test: jämfört med alla grupper.

Figur 5

Bearbetning under 12 timmar med Bonellia macrocarpa hexanfraktion inducerade caspase 3-aktivering. Behandlingarna var följande: DMSO (0,05 %), kontroll (ingen behandling), etoposid (50 μg/mL) och HFBa (50 μg/mL). Varje symbol är medelvärde ± SD relativ caspasaktivering från tre analyser, normaliserat med kontrollgruppen. Envägs ANOVA: , ; Tukey’s post-hoc test: jämfört med DMSO och kontrollgrupp; jämfört med DMSO och kontrollgrupp.

Såvitt vi vet är detta första gången som det har visats att extraktet från en växt som används i den traditionella maya-medicinen besitter en effekt på apoptos. Framtida studier kommer att inriktas på att standardisera extraktet och utvärdera det senare med in vivo-modeller. Ytterligare studier är nödvändiga för att klarlägga vilka föreningar som är ansvariga för den observerade cytotoxiska aktiviteten och deras exakta apoptosmekanism.

4. Slutsatser

Den hexaniska fraktionen av B. albifloras rötter utövar cytotoxiska effekter och inducerar apoptos via den extrinsiska vägen, vilket tyder på dess potential för behandling av cancer. Vi föreslår en fullständig isolering av de komponenter som finns i hexanfraktionen av B. albiflora för utvärdering i cytotoxiska tester och induktion av apoptos, för att klarlägga vilka de aktiva föreningarna är och för att förstå verkningsmekanismen.

Intressekonflikter

Författarna förklarar att de inte har några intressekonflikter och ingen ekonomisk koppling till någon kommersiell enhet som nämns i artikeln.

Acknowledgments

Denna artikel stöddes av SEP-CONACYTCB-2010-156755. Författarna vill tacka L. Torres-Tapia från Biotechnology Department of the Scientific Research Center of Yucatan (CICY) för teknisk hjälp under GC-MS-analysen. Författarna är dessutom tacksamma mot Dr. Glenn Jackson för den engelskspråkiga granskningen av artikeln.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.