Determinación del efecto antiproliferativo de incomptina A en un modelo de cáncer de mama Público Deposited

El cáncer de mama es el cáncer con mayor incidencia y el que provoca más muertes en mujeres a nivel mundial, convirtiéndolo en un problema importante de salud pública. Existen tratamientos para contrarrestar a los distintos fenotipos de cáncer de mama siendo estos los que expresan receptores de hormonas (estrógenos y progesterona), aquellos que expresan receptor de factor de crecimiento epidemial 2 (HER2+), y los denominados tumores mamarios triple negativo (TMTN) que no expresan ningún tipo de receptor. Sin embargo, estos tratamientos han reportado resistencia y distintos efectos secundarios y adversos que afectan la calidad de vida de las pacientes. Además, hasta la fecha no existe un tratamiento dirigido para cualquier tipo de tumor de glándula mamaria, independientemente del estadio en que se encuentre y que carezca de efectos adversos. Decachaeta incompta (D. incompta) es una planta utilizada en la medicina tradicional mexicana para tratar enfermedades gastrointestinales como la diarrea. Estudios farmacológicos del extracto de sus hojas, así como de la lactona sesquiterpénica incomptina A demostraron que poseen actividad antiamibiana y antigiardia potente. Además, que se ha reportado que la incomptina A en tratamiento en trofozoítos de Entamoeba histolytica altera la expresión de proteínas implicadas en el metabolismo de glucosa. Desde hace muchos años se conoce que en el cáncer existe una reprogramación metabólica conocida como “Efecto Warburg” o glucólisis aeróbica en donde las células cancerosas en comparación a sus contrapartes normales consumen una gran cantidad de glucosa debido al aumento de la expresión de enzimas glucolíticas y de proteínas inhibidoras de la apoptosis, confiriéndoles una ventaja adaptativa y resistencia a la muerte celular. Por esta razón, las enzimas glucolíticas se consideran blancos terapéuticos para el tratamiento del cáncer en general. El presente estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto anti proliferativo del extracto de D. incompta y de la incomptina A en líneas celulares cancerosas 4T1, MDA-231, T47D, MCF-7 y en la línea no tumorigénica MCF-10A. Metodología y Resultados Ensayos in vitro con las líneas celulares: El efecto citotóxico de D. incompta sobre células de cáncer de mama, se determinó mediante el conteo de la viabilidad celular utilizando la técnica de azul de tripán para cada una de las líneas celulares 4T1, T47D, MDA-231 y MCF-7. Los conteos de células vivas de cada línea fueron realizados a las 24, 48 y 72 horas después de ser tratadas con 25, 50, 75 y 100 µg/ml del extracto y con 5, 7, 9 y 12 µg/ml de la incomptina A. En la línea MCF-10A se realizó el conteo de células 24, 48 y 72 horas después de ser tratadas con 25, 50, 75, 100 y 125 µg/ml del extracto y con 5, 7, 10, 13, 15 y 18 µg/ml de la incomptina A. Tanto el extracto como la incomptina A disminuyeron la viabilidad celular en todas las líneas con respecto a las células sin tratamiento y a las células con DMSO (1%) de forma significativa desdelas 24 horas de una manera dependiente de la concentración y del tiempo. Se obtuvieron los valores de IC50 del extracto (54.89, 51.51, 44.85, 44.18 y 71.79 µg/ml) y de la incomptina A (6.2, 7.5, 8.3, 6.8 y 13.12 µg/ml) para 4T1, MDA-231, T47D, MCF-7 y MCF-10A respectivamente. Se determinó el índice de selectividad (IS) y se demostró que el extracto y la incomptina A son selectivos hacia células tumorales y moderadamente tóxicos para las células normales. Determinación de las propiedades fisicoquímicas y los parámetros farmacocinéticos de la incomptina A y estudios in silico: Para determinar las propiedades fisicoquímicas y los parámetros farmacocinéticos de la incomptina A se utilizaron los servidores de uso libre Molinspiration, SwissADME y ADMETsar. Los resultados arrojaron que la incomptina A tiene buena biodisponibilidad, no inhibe citocromos, no es carcinógeno ni genotóxico. Se realizaron análisis de Docking molecular con este compuesto para enzimas relacionadas con la vía glucolítica mostrando una energía de unión fuerte hacia HIF-1, hexocinasa II, aldolasa, piruvato cinasa y lactato deshidrogenasa. Conclusión Se demostró que tanto el extracto de las hojas de D. incompta como la incomptina A exhiben un efecto citotóxico sobre las líneas celulares de cáncer mamario 4T1, MDA231, T47D y MCF-7. El extracto y la incomptina A mostraron tener cierta selectividad hacia células tumorales dañando en menor medida a las células no tumorigénicas MCF-10A. La incomptina A tiene los parámetros farmacocinéticos adecuados para cumplir una función farmacológica; estos parámetros se podrían asociar con las características fisicoquímicas de la incomptina A y podría considerarse para su evaluación futura en modelos in vivo. El análisis in silico reveló que la incomptina A tiene la capacidad de unirse a ciertos aminoácidos que se encuentran en sitios activos de las enzimas HIF-1, HXKII, aldolasa, piruvato cinasa y lactato deshidrogenasa; enzimas involucradas en la vía glucolítica y el recambio metabólico en cáncer.

Breast cancer is the most diagnosed cancer and the first that causes the most deaths in women worldwide, making it a major public health problem. There are treatments to counteract breast cancer phenotypes, these being those that express hormone receptors (estrogens and progesterone), those that express epidermal growth factor receptor 2 (HER2 +), and the so-called triple negative breast tumors (TMTN) that they do not express any type of receptor. However, these treatments have reported resistance and different side effects and affect the quality of life of patients. In addition, to date there is no targeted treatment for any type of mammary gland tumor, regardless of its stage and without adverse effects. Decachaeta incompta (D. incompta) is a plant used in traditional Mexican medicine to treat gastrointestinal diseases such as diarrhea. Pharmacological studies of the dichloromethane extract from its leaves, as well as the sesquiterpene lactone incomptine A, showed that they have potent antiamibian and antigiardia activity. Furthermore, it has been reported that incomptine A in treatment in Entamoeba histolytica trophozoites alters the expression of proteins involved in glucose metabolism. For many years it has been known that in cancer there is a metabolic reprogramming known as the "Warburg Effect" or aerobic glycolysis, where cancer cells, compared to their normal counterparts, consume a large amount of glucose due to the increased expression of glycolytic enzymes and of apoptosis inhibitor proteins, giving them an adaptive advantage and resistance to cell death. For this reason, glycolytic enzymes are considered therapeutic targets for the treatment of cancer in general. The present study aimed to evaluate the antiproliferative effect of D. incompta extract and incomptine A in cancer cell lines 4T1, MDA-231, T47D, MCF-7 and in the nontumorigenic line MCF-10A. Methodology and Results In vitro tests with cell lines: The cytotoxic effect of D. incompta on breast cancer cells was determined by counting the cell viability using the trypan blue technique of each of the 4T1, T47D, MDA-231 and MCF-7 cell lines. Live cell counts of each line were performed at 24, 48 and 72 hours after being treated with 25, 50, 75 and 100 µg/ml of the extract and with 5, 7, 9 and 12 µg/ml of incomptine A. In the MCF-10A line, the cells were counted 24, 48 and 72 hours after being treated with 25, 50, 75, 100 and 125 µg/ml of the extract and with 5, 7, 10, 13, 15 and 18 µg/ml of incomptine A. Both the extract and incomptine A decreased cell viability in all cell lines with respect to cells without treatment and cells with DMSO (1%) in a significant in all cell lines from 24 hours in a concentration and time dependent manner. The IC50 values of the extract (54.89, 51.51, 44.85, 44.18 and 71.79 µg/ml) and of incomptine A (6.2, 7.5, 8.3, 6.8 and 13.12 µg/ml) were obtained for 4T1, MDA-231, T47D, MCF-7 and MCF-10A, respectively. The selectivity index (SI) was determined and the extract and incomptine A were shown to be selective towards tumor cells and moderately toxic. Determination of the physicochemical properties and pharmacokinetic properties of incomptine A and in silico analysis: The free-use servers Molinspiration, SwissADME and ADMETsar were used to determine the physicochemical and pharmacokinetic properties of incomptine A. The results showed that incomptine A has good bioavailability, does not inhibit cytochromes, is not carcinogenic or genotoxic. Molecular docking analysis were performed with this compound for enzymes related to the glycolytic pathway showing a strong binding force towards HIF-1, hexokinase II, aldolase, pyruvate kinase and lactate dehydrogenase. Conclusion It was shown that both the extract from the leaves of D. incompta and incomptine A show cytotoxic effect on the breast cancer cell lines 4T1, MDA-231, T47D and MCF-7. The extract and incomptine A showed a certain selectivity towards tumor cells, damaging to a lesser extent non-tumorigenic MCF-10A cells. Incomptine A has adequate pharmacokinetic parameters to fulfill an adequate pharmacological function; These parameters could be associated with the physicochemical characteristics of incomptine A and could be considered for future evaluation in in vivo models. In silico analysis revealed that incomptine A can bind certain amino acids found at active sites of the enzymes HIF-1, HXKII, aldolase, pyruvate kinase, and lactate dehydrogenase; enzymes involved in the glycolytic pathway and metabolic turnover in cancer.

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