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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/62141
MODULAÇÃO DE VIAS DE SINALIZAÇÃO E INDUÇÃO DE MORTE CELULAR: UM ESTUDO SOBRE O EFEITO ANTILEUCÊMICO DE DOIS TRITERPENOS E UM ALCALOIDE EM LEUCEMIA MIELOIDE AGUDA COM ENFOQUE NO ESTRESSE OXIDATIVO
Triterpenos quinonametídeos
Piplartina
Citotoxicidade
Rodrigues, Ana Carolina Borges da Cruz | Date Issued:
2023
Alternative title
Modulation of signaling pathways and induction of cell death: a study on the anti-leukemic effects of two triterpenes and one alkaloid in acute myeloid leukemia with a focus on oxidative stressAdvisor
Affilliation
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Gonçalo Moniz. Salvador, BA, Brasil.
Abstract in Portuguese
INTRODUÇÃO: A leucemia mieloide aguda (LMA) é um tipo heterogêneo comum de câncer hematológico e a forma mais letal de leucemia. É uma doença caracterizada pela expansão clonal de precursores mieloides com capacidade diminuída de diferenciação, sendo diagnosticada com mais frequência em pessoas com mais de 60 anos. Houve um limitado avanço no tratamento anti-LMA padrão nas últimas quatro décadas e o prognóstico da doença permanece ruim, com menos de 30% de sobrevida em 5 anos para pacientes diagnosticados com a doença. Nesse contexto, o desenvolvimento de novos medicamentos é urgentemente necessário, a fim de melhorar a recidiva e diminuir a toxicidade, principalmente para pacientes idosos, que representam uma população vulnerável ao padrão terapêutico intensivo. OBJETIVO: Diante disto, o objetivo do presente trabalho é investigar o potencial antileucêmico dos tritpernos quinonametídeos, tingenona (TG) e 22-hidroxitingenona (22-HTG) e o alcaloide/amida, piplartina (PL) em diferentes modelos de LMA. MATERIAL E MÉTODOS: O potencial citotóxico dos três compostos foi avaliado num painel de 28 linhagens de células cancerosas, representando 11 tipos de tumores, incluido cânceres sólidos e hematológicos, a fim de determinar a CI50. A avaliação do padrão de morte e mecanismo de ação dos compostos foi determinado através da análise do ciclo celular, detecção de morte celular por apoptose, potencial transmembrânico mitocondrial e produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) por citometria de fluxo. Além disso, a modulação da expressão gênica e de vias de sinalização importantes para o desenvolvimento e progressão da leucemia foi investigado através de qPCR após tratamento com TG, 22-HTG e PL. A capacidade de inibir células-tronco e progenitores leucêmicas (CTPLs), o potencial clonogênico e a interação de PL com fármacos usados na terapia convencional de LMA também foi avaliada Por último, o efeito antileucêmico de PL in vivo foi estudado através de um modelo xenográfico de leucemia humana. RESULTADOS: Os compostos apresentaram-se citotóxicos contra as linhagens cancerosas testadas, e as linhagens leucêmicas foram particularmente mais sensíveis aos tratamentos. A apoptose induzida por TG e 22-HTG se deu pela supressão do sistema tiorredoxina, consequentemente induzindo estresse oxidativo que levou ao dano do DNA e ativação da via de sinalização MAPK. Estudos mecanísticos mostraram que PL tem como alvo a via de sinalização canônica do NF-κB e induz a apoptose através do acúmulo de espécies reativas de oxigênio mitocondrial. Interessantemente, PL não demonstrou toxicidade a atividade progenitora hematopoiética saudável quando testada em células de medula óssea de camundongos. Além disso, ao combinar PL com citarabina ou daunorribicina, demonstramos que PL possui um efeito sinérgico com esses medicamentos nos modelos de LMA testados. CONCLUSÃO: Nossos achados demonstram o efeito antileucêmico de TG, 22-HTG e PL, através da indução do estresse oxidativo culminando na inibição de vias de sinalizações importantes na leucemia, evidenciado assim que estes compostos são candidatos promissores para o desenvolvimento de novos fármacos para o tratamento de LMA
Abstract
INTRODUCTION: Acute myeloid leukaemia (AML) is a common and heterogeneous type of hematological cancer and the most lethal form of leukaemia. It is characterized by clonal expansion of myeloid precursors with impaired ability to differentiate, and it is diagnosed more frequently in adults over 60 years old. Despite over four decades of research, there have been limited advances in standard anti-AML treatment, and the prognosis for the disease remains poor, with less than 30% of survival rate of patients five years following diagnosis. In this context, the development of new drugs is urgently needed in order to improve relapse rates and decrease toxicity, especially for elderly patients, who represent a vulnerable population for standard intensive treatments. OBJECTIVE: Thus, the aim of this study is to investigate the antileukemic potential of the quinonamethide tritripenes tingenone (TG) and 22-hydroxytingenone (22-HTG) as well as the alkaloid/amide piplartine (PL), using different AML models. MATERIAL AND METHODS: The cytotoxic potential of the three compounds was evaluated in a panel of 28 cancer cell lines, representing 11 types of tumours, including solid and haematological cancers, in order to determine the IC50 values. The mechanism of cell death induced by the compounds was assessed through cell cycle analysis, detection of apoptosis, measurement of mitochondrial transmembrane potential, and assessment of reactive oxygen species (ROS) production using flow cytometry. In addition, the study investigated the modulation of gene expression and important signalling pathways involved in the development and progression of leukaemia by treating cells with TG, 22-HTG, and PL, and using RT-qPCR. The study also evaluated the ability of the compounds to inhibit leukemic stem cells and progenitor cells (LSPCs), their clonogenic potential, and their interactions with drugs commonly used in conventional AML therapy Finally, the antileukemic effect of PL was investigated in vivo using a human leukaemia xenograft mouse model. RESULTS: The compounds demonstrated cytotoxicity against all cancer cell lines tested, with leukaemia cells being particularly sensitive to treatment. TG and 22-HTG induced apoptosis by suppressing the thioredoxin system, leading to oxidative stress, DNA damage, and activation of the MAPK signalling pathway. Mechanistic studies showed that PL targets the canonical NF-κB signalling pathway and induces apoptosis by accumulating mitochondrial reactive oxygen species. Interestingly, when tested in mouse bone marrow cells, PL did not demonstrate toxicity to healthy hematopoietic progenitor activity. Moreover, by combining PL with cytarabine or daunorrhibicin, we showed that PL has a synergistic effect with these drugs in the AML models tested. CONCLUSION: Our findings demonstrate the antileukemic effect of TG, 22-HTG and PL, through the induction of oxidative stress culminating in the inhibition of important signaling pathways in leukaemia. These results support the observation that these compounds are promising candidates for the development of anti-AML drugs
Keywords in Portuguese
Leucemia mieloide agudaTriterpenos quinonametídeos
Piplartina
Citotoxicidade
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