Parte Dois Echinacoside induz a morte de células cancerosas apoptóticas ao inibir a enzima sanitizante do pool de nucleotídeos MTH1
Mar 03, 2022
Parte Dois Como o echinacoside inibe a apoptose celular e melhora a memória
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Discussão
Echinacosideé um composto natural isolado das plantas medicinaisCistanchee Echinacea. 51,52 Demonstrou possuir propriedades versáteis de promoção da saúde e prevenção de doenças, incluindo proteção neural, hepatoproteção e atividades anti-inflamatórias, antifadiga, antisenescência, antidiabetes e antitumorais.53–58 A bioatividade mais conhecida e aceita deEchinacosideé sua ação antioxidante e de eliminação de ROS;44,45 no entanto, também foi demonstrado que causa danos oxidativos no DNA em células cancerígenas, com os mecanismos subjacentes permanecendo obscuros.58 No presente estudo, usando um ensaio de triagem in vitro de alto rendimento, nós achamos issoEchinacosideinibiu efetivamente a reação enzimática catalisada por MTH1-. O aumento da quantidade da enzima MTH1 diminuiu o grau de inibição, enquanto o aumento da quantidade da pirofosfatase inorgânica não afetou a inibição, indicando queEchinacosideinibiram especificamente a atividade de MTH1 no ensaio in vitro. Tratamento de diferentes linhagens celulares de câncer humano comEchinacosidecausou elevação significativa do nível de 8-oxoG celular sem alterar o nível de ROS celular. Dado que o próprio Echinacoside é um potente antioxidante, esses resultados sugeriram que o aumento do nível de 8-oxoG intracelular foi provavelmente resultado da inibição de MTH1 celular porEchinacoside.
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Tratamento comEchinacosidecausaram danos extensos no DNA e regulação positiva significativa do bloqueador G1/S-CDK p21, que foram seguidos por morte celular apoptótica marcada e supressão da proliferação celular especificamente no câncer, mas não nas células não cancerosas. Além disso, uma perda proeminente do potencial de membrana mitocondrial apósEchinacosideo tratamento indicou ativação da via de apoptose intrínseca. Danos no DNA induzidos por equinacosídeos e upregulation de p21 foram observados dentro de 5 horas de tratamento, enquanto apoptose de células cancerosas, ruptura do potencial de membrana mitocondrial e inibição do crescimento foram observadas 12 horas após o início do tratamento. Esses dados suportam que a apoptose de células cancerosas e a inibição do crescimento foram os resultados dos extensos danos ao DNA causados pela inibição de MTH1. Estudos recentes mostraram que uma redução no tamanho do pool de dNTP celular também pode induzir estresse de replicação do DNA e danos ao DNA. a possibilidade de um tamanho reduzido do pool de dNTP, e Bcl2, uma proteína que reduz o tamanho do pool de dNTP,60 foi significativamente diminuída em células cancerígenas SW480 tratadas com Echinacoside;58 além disso, nossos dados mostraram claramente que o Echinacoside inibiu diretamente o MTH1, o que poderia pelo menos ser parcialmente responsável pelos danos no DNA e efeitos celulares causados pelo Echinacoside. O pool de dNTP é um alvo crítico de ROS, e dNTPs oxidados são fontes importantes de danos oxidativos no DNA.3,10 SSBs e DSBs de DNA associados ao reparo podem levar à senescência e apoptose celular, que estão implicadas no envelhecimento e doenças relacionadas ao envelhecimento, 61 e também servem como barreira para tumorigênese. Assim, acredita-se que a redução dos danos ao DNA induzidos por ROS por antioxidantes seja benéfica para a saúde geral. No entanto, vários estudos recentes mostraram que os antioxidantes também podem promover o desenvolvimento de alguns tipos de câncer.62–64 As células cancerígenas geram ROS muito mais altas e são criticamente dependentes da eliminação eficiente de nucleotídeos oxidados para sobrevivência e proliferação.3,30,32 ,33
A superexpressão de MTH1 é a estratégia mais importante que as células cancerígenas usam para lidar com a carga letal de dNTPs oxidados.23,24,26–28 A inibição de MTH1 matou células cancerígenas de forma eficiente,3,29,30,32,33 enquanto visava MTH1 em condições normais as células não tiveram impacto na sobrevivência,32,33 e os camundongos knockout para MTH1 eram em grande parte normais.65 Consistentemente, também mostramos que o tratamento com Echinacoside induziu apoptose e suprimiu a proliferação celular especificamente em câncer, mas não em células não cancerosas. Assim, ao contrário das quimioterapias e radioterapias atuais que visam células normais e tumorais indiscriminadamente, a inibição de MTH1 mata células cancerosas altamente seletivamente usando os abundantes precursores de nucleotídeos oxidados em tumores. Por outro lado, terapias direcionadas a diferenças de genótipos entre tipos normais e específicos de câncer em uma abordagem personalizada têm mostrado resultados impressionantes, mas também são limitadas pelo alto grau de heterogeneidade intratumoral e altas taxas de mutação nas células cancerígenas. Em contraste, a inibição de MTH1 tem como alvo um fenótipo que distingue a maioria das células cancerígenas das células normais e, portanto, representa uma nova estratégia anticâncer que não é limitada por adaptações genéticas. Curiosamente, antagonistas de moléculas pequenas da proteína antiapoptose Bcl266,67 e agonistas da proapoptose Bax68 foram desenvolvidos e demonstraram ser novos agentes anticancerígenos promissores. Dado seus mecanismos de ação complementares, a combinação de inibidores de MTH1 e produtos químicos promotores de apoptose criaria uma nova e excitante geração de drogas anticancerígenas. Pela primeira vez, demonstramos uma nova função para Echinacoside como um composto natural anticancerígeno. No ensaio in vitro, Echinacoside inibiu MTH1 com um IC50 de 7,01 μM. Esse valor de IC50 é superior ao dos inibidores de MTH1 relatados até agora.32,33,69 Usando (S)-crizotinibe como controle positivo, mostramos que nosso ensaio é sete vezes menos sensível do que o usado por Huber et al.33 Assim , o IC50 real do Echinacoside provavelmente será menor. No entanto, para desenvolvê-lo como agente terapêutico, a eficácia da molécula natural de Echinacoside provavelmente precisará ser melhorada. Como um produto natural que tem sido usado como fitoterápico há muito tempo, o echinacoside pode servir como um bom andaime químico para o desenvolvimento de inibidores de MTH1 eficientes e provavelmente seguros.37,70 Dado que os produtos naturais têm sido uma rica fonte de novos andaimes químicos para o design racional de drogas baseado em estrutura,70 abordagens semelhantes às que usamos aqui, juntamente com os vastos interesses em produtos naturais para descoberta de drogas, serão úteis para encontrar novas drogas baseadas em alvos, eficazes e seguras.
Reconhecimento
Este estudo foi apoiado por um fundo de inicialização da Universidade de Jilin.
Divulgação
Os autores não relatam conflitos de interesse neste trabalho.
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