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ESTUDO DO POTENCIAL ANTITUMORAL DA B-LAPACHONA E SEUS DERIVADOS 3-IODO EM CÉLULAS DE CARCINOMA ESCAMOCELULAR ORAL
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Study of the antitumor potential of B-lapachone and its 3-iodine derivatives in oral squamous cell carcinoma cellsAuthor
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Abstract in Portuguese
INTRODUÇÃO: A pesquisa oncológica tem sido amplamente incentivada na busca do conhecimento sobre a patogênese, alvos terapêuticos e pesquisa de novos grupos farmacológicos que possam atuar no controle do câncer. Dentro desta perspectiva, os produtos naturais representam uma fonte tradicional e importante de novos fármacos com atividade antitumoral. OBJETIVO: Estudar os efeitos da -lapachona e seus derivados 3-iodo (3-I--lapachona e 3-I--lapachona) sobre a proliferação, morte celular, expressão de alguns genes alvos relacionados ao câncer e o potencial antineoplásico in vivo em células de carcinoma escamocelular oral (CEO). MATERIAL E MÉTODOS: Inicialmente, a citotoxicidade foi avaliada contra diferentes céulas tumorais e não tumorais através do ensaio do alamar blue. Ensaios em microscópio óptico e citometria de fluxo foram realizados para estudar os efeitos sobre o ciclo celular e o padrão de morte celular, utilizando a linhagem de CEO HSC3, como modelo celular. Os efeitos sobre a expressão de diversos genes de alvos relacionados ao câncer foram avaliados em células HSC3 através de qPCR. Em sequência, a eficácia antitumoral in vivo foi avaliada em modelo de xenotransplante utilizando a linhagem HSC3. RESULTADOS: A -lapachona e seus derivados 3-iodo apresentaram atividade citotóxica potentes contra diferentes linhagens tumorais humanas, sendo os derivados 3-iodo mais potente que a - lapachona para várias células testadas. Os compostos foram capazes de induzir parada do ciclo celular na fase G2/M, o qual é seguido de fragmentação do DNA internucleosomal, em células HSC3. O tratamento com -lapachona e seus derivados 3-iodo promoveu um aumento significativo na externalização de fosfatidilserina, ativação de caspases 8 e 9, despolarização mitocondrial, produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) e morfologia típica de morte celular por apoptose em células HSC3. A apoptose induzida pelos compostos-teste foi prevenida com o pré-tratamento com um inibidor não seletivo de caspases (Z-VAD-FMK) e um antioxidante (N-acetil-L-Cisteina). Ainda, uma superexpressão de genes relacionados a apoptose foi observada após o tratamento com os compostosteste. No estudo in vivo, a -lapachona e seus derivados 3-iodo reduziram significativamente o tamanho tumoral. Os animais tratados com os compostos-teste não apresentaram alterações significantes nos parâmetros bioquímicos, hematológicos e histológicos. CONCLUSÕES: A - lapachona e seus derivados 3-iodo apresentam atividade citotóxica promissora, sendo os derivados 3-iodo mais potente que a -lapachona para várias células testadas, induzem bloqueio do ciclo celular na fase G2/M e morte celular por apoptose mediada por caspases e ERO em células de CEO. Além disso,a -lapachona e seus derivados 3-iodo também foram capazes de reduzir o crescimento tumoral in vivo, indicando que estes compostos-teste representam novos candidatos a fármacos antitumorais.
Abstract
INTRODUCTION: The oncology research has been widely encouraged in the pursuit of knowledge over the pathogenesis, therapeutic targets and research of new pharmacological groups of drugs that may act on the control of cancer. In addition, natural products represent a traditional and important source in the search for new drugs with antitumor activity. AIM: To study the effects of -lapachone and its 3-iodine derivatives (3-I- -lapachone and 3-I- -lapachone) on proliferation, cell death and expression of target genes related to cancer in oral squamous cell carcinoma (OSCC). MATERIAL AND METHODS: Initially, cytotoxicity was evaluated against different tumor cells and non-tumor cells by the alamar blue assay. Optical microscope and flow cytometry assays were performed to study the effects on the cell cycle and cell death pattern, using the OSCC cell line, HSC3, as a cellular model. The effects on the expression of various genes related to cancer targets were evaluated in HSC3 cells by qPCR. In sequence, study of antitumor efficacy in vivo was evaluated in xenograft model using the HSC3 cell line. RESULTS: -lapachone and its 3-iodine derivatives showed potent cytotoxic activity against different types of tumor human cells, which 3- iodo derivatives were more potent than -lapachone for several cells tested. The compounds were able to induce cell cycle arrest in the G2/M phase, which is followed by fragmentation of the internucleosomal DNA in HSC3 cells. The treatment with - lapachone and its 3-iodine derivatives promoted a significant increase in phosphatidylserine expression, activation of caspases-8 and -9, mitochondrial depolarization, production of reactive oxygen species (ROS) and typical morphology of apoptotic cell death in HSC3 cells. The apoptosis induced by the compounds was prevented by the pre-treatment with a pan-caspase inhibitor (Z-VAD-FMK) and an antioxidant (N-acetyl-L-Cysteine). In the in vivo study, -lapachone and its 3-iodine derivatives significantly reduced the tumor size. Animals treated with the compounds didn´t show any significant changes in the biochemical, hematological and histological parameters. CONCLUSIONS: -lapachone and its 3-iodine derivatives show promising cytotoxic activity, which 3-iodo derivatives are more potent than -lapachone for several cells tested, induce cell cycle block in G2/M phase and cell death by caspases- and ROS-mediated apoptosis in OSCC cells. In addition, -lapachone and its 3-iodine derivatives were also able to reduce tumor growth in vivo, indicating that these test compounds represent new candidates as antitumor drugs.
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