Ukr.Biochem.J. 2023; Том 95, № 6, листопад-грудень, c. 50-63

doi: https://doi.org/10.15407/ubj95.06.050

Цитотоксична дія екстракту Ziziphus Spina-Christi окремо та в поєднанні з доксорубіцином на клітини раку молочної залози

04.01.2024   Uncategorized   No comments

E. S. El-Shafey, E. S. Elsherbiny*

Biochemistry Department, Faculty of Science, Damietta University, Damietta, Egypt;
*e-mail: eslamsamy1@yahoo.com

Отримано: 17 липня 2023; Виправлено: 23 жовтня 2023;
Затверджено: 01 грудня 2023; Доступно онлайн: 18 грудня 2023

Ziziphus Spina-Christi (L.) (ZSC) –традиційна арабська лікарська рослина, що здавна використовується для лікування запалення, набряків та болю. Потрійно-негативний рак молочної залози (РМЗ) має несприятливий прогноз через обмеженість альтернативних методів лікування. Двома найбільш визначальними шляхами розвитку РМЗ є Wnt/β-катенін сигнальний шлях та автофагія. Метою даного дослідження було визначити можливі механізми цитотоксичної дії екстракту ZSC на клітини раку молочної залози MDA-MB-231 та підвищити ефективність дії доксорубіцину (DOX) у комбінації з екстрактом ZSC. Для оцінки життєздатності клітин та значень IC50 використовували МТТ-тест. Апоптоз оцінювали за допомогою набору AnnexinV-FITC. Рівень каспази 3 аналізували методом ІЕА. Клітинний цикл та рівень маркера автофагосом LC3-II досліджували використовуючи проточну цитофлуориметрію. Утворення кислотних везикулярних органел (AVO) спостерігали за допомогою флуоресцентної мікроскопії та кількісно визначали проточною цитофлуориметрією. Для моніторингу змін експресії генів β-катеніну та автофагічного адаптера NBR1 використовували ПЛР у реаль­ному часі. Показано, що застосування ZSC дозозалежно пригнічувало життєздатність клітин MDA-MB-231 та індукувало апоптоз, що підтверджується значним підвищенням рівня каспази-3. Крім того, ZSC спричиняв підвищення рівня LC3-II та зниження експресії гена NBR1 з подальшим зниженням експресії гена β-катеніну, що вказувало на пригнічення онкогенного шляху Wnt. Застосування екстракту ZSC разом з DOX мало синергічний цитотоксичний ефект завдяки більш ефективному пригніченню шляху Wnt та індукції апоптозу і автозу.

Ключові слова: , , , , , ,

Посилання:

  1. Lainetti PF, Leis-Filho AF, Laufer-Amorim R, Battazza A, Fonseca-Alves CE. Mechanisms of Resistance to Chemotherapy in Breast Cancer and Possible Targets in Drug Delivery Systems. Pharmaceutics. 2020;12(12):1193. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Abdel-Mohsen MA, Abdel Malak CA, El-Shafey ES. Influence of copper (I) nicotinate complex and autophagy modulation on doxorubicin-induced cytotoxicity in HCC1806 breast cancer cells. Adv Med Sci. 2019;64(1):202-209. PubMed, CrossRef
  3. Chowdhury P, Ghosh U, Samanta K, Jaggi M, Chauhan SC, Yallapu MM. Bioactive nanotherapeutic trends to combat triple negative breast cancer. Bioact Mater. 2021;6(10):3269-3287. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Mancilla TR, Iskra B, Aune GJ. Doxorubicin-Induced Cardiomyopathy in Children. Compr Physiol. 2019;9(3):905-931. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  5.  Bukowski K, Kciuk M, Kontek R. Mechanisms of Multidrug Resistance in Cancer Chemotherapy. Int J Mol Sci. 2020;21(9):3233. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Clevers H, Nusse R. Wnt/β-catenin signaling and disease. Cell. 2012;149(6):1192-1205. PubMed, CrossRef
  7. Xu X, Zhang M, Xu F, Jiang S. Wnt signaling in breast cancer: biological mechanisms, challenges and opportunities. Mol Cancer. 2020;19(1):165. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  8. Martin-Orozco E, Sanchez-Fernandez A, Ortiz-Parra I, Ayala-San Nicolas M. WNT Signaling in Tumors: The Way to Evade Drugs and Immunity. Front Immunol. 2019;10:2854. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Pohl SG, Brook N, Agostino M, Arfuso F, Kumar AP, Dharmarajan A. Wnt signaling in triple-negative breast cancer. Oncogenesis. 2017;6(4):e310. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  10. Martins WK, Belotto R, Silva MN, Grasso D, Suriani MD, Lavor TS, Itri R, Baptista MS, Tsubone TM. Autophagy Regulation and Photodynamic Therapy: Insights to Improve Outcomes of Cancer Treatment. Front Oncol. 2021;10:610472. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Lorzadeh S, Kohan L, Ghavami S, Azarpira N. Autophagy and the Wnt signaling pathway: A focus on Wnt/β-catenin signaling. Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. 2021;1868(3):118926. PubMed, CrossRef
  12. El-Shafey ES, Elsherbiny ES. Dual Opposed Survival-supporting and Death-promoting Roles of Autophagy in Cancer Cells: A Concise Review. Curr Chem Biol. 2020;14(1):4–13. CrossRef
  13. Klionsky DJ, Abdel-Aziz AK, Abdelfatah S, Abdellatif M, Abdoli A, Abel S, Abeliovich H, Abildgaard MH. et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition). Autophagy. 2021;17(1):1-382. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  14. Azbazdar Y, Karabicici M, Erdal E, Ozhan G. Regulation of Wnt Signaling Pathways at the Plasma Membrane and Their Misregulation in Cancer. Front Cell Dev Biol. 2021;9:631623. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  15. Pérez-Plasencia C, López-Urrutia E, García-Castillo V, Trujano-Camacho S, López-Camarillo C, Campos-Parra AD. Interplay Between Autophagy and Wnt/β-Catenin Signaling in Cancer: Therapeutic Potential Through Drug Repositioning. Front Oncol. 2020;10:1037. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  16. Choudhari AS, Mandave PC, Deshpande M, Ranjekar P, Prakash O. Corrigendum: Phytochemicals in Cancer Treatment: From Preclinical Studies to Clinical Practice. Front Pharmacol. 2020;11:175. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  17. El Seedy GM, El-Shafey ES, Elsherbiny ES. Fortification of biscuit with sidr leaf and flaxseed mitigates immunosuppression and nephrotoxicity induced by cyclosporine A. J Food Biochem. 2021;45(4):e13655. PubMed, CrossRef
  18. Dkhil MA, Kassab RB, Al-Quraishy S, Abdel-Daim MM, Zrieq R, Abdel Moneim AE. Ziziphus spina-christi (L.) leaf extract alleviates myocardial and renal dysfunction associated with sepsis in mice. Biomed Pharmacother. 2018;102:64-75. PubMed, CrossRef
  19. Almeer RS, Albasher G, Alotibi F, Alarifi S, Ali D, Alkahtani S. Ziziphus spina-christi Leaf Extract Suppressed Mercury Chloride-Induced Nephrotoxicity via Nrf2-Antioxidant Pathway Activation and Inhibition of Inflammatory and Apoptotic Signaling. Oxid Med Cell Longev. 2019;2019:5634685. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  20. Lee KL, Kuo YC, Ho YS, Huang YH. Triple-Negative Breast Cancer: Current Understanding and Future Therapeutic Breakthrough Targeting Cancer Stemness. Cancers (Basel). 2019;11(9):1334. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Pathmanathan MK, Uthayarasa K, Jeyadevan JP, Jeyaseelan EC. In Vitro antibacterial activity and phytochemical analysis of some selected medicinal plants. Int J Pharm Biol Arch. 2010;1(3):291-299.
  22. Mujeeb F, Bajpai P, Pathak N. Phytochemical evaluation, antimicrobial activity, and determination of bioactive components from leaves of Aegle marmelos. Biomed Res Int. 2014;2014:497606. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  23. El-Shafey ES, Elsherbiny ES. Possible Selective Cytotoxicity of Vanadium Complex on Breast Cancer Cells Involving Pathophysiological Pathways. Anticancer Agents Med Chem. 2019;19(17):2130-2139. PubMed, CrossRef
  24. Ahmed HH, Toson EA, El-Mezayen HA, Rashed LA, Elsherbiny ES. Role of mesenchymal stem cells versus angiotensin converting enzyme inhibitor in kidney repair. Nephrology (Carlton). 2017;22(7):531-540. PubMed, CrossRef
  25. Toson EAM, Ahmed HH, Moneim El-Mezayen HA, Rashed LA, Elsherbiny ES. Possible Renal Repairing Mechanisms of Mesenchymal Stem Cells in Cyclosporine-Mediated Nephrotoxicity: Endothelial Viability and Hemodynamics. Indon Biomed J. 2019;11(2):145–151.
  26. Abdel-Mohsen MA, Abdel Malak CA, Abou Yossef MA, El-Shafey ES. Antitumor Activity of Copper (I)-Nicotinate Complex and Autophagy Modulation in HCC1806 Breast Cancer Cells. Anticancer Agents Med Chem. 2017;17(11):1526-1536. PubMed, CrossRef
  27. Pillai VB, Bindu S, Sharp W, Fang YH, Kim G, Gupta M, Samant S, Gupta MP. Sirt3 protects mitochondrial DNA damage and blocks the development of doxorubicin-induced cardiomyopathy in mice. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2016;310(8):H962-H972. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  28. Pilco-Ferreto N, Calaf GM. Influence of doxorubicin on apoptosis and oxidative stress in breast cancer cell lines. Int J Oncol. 2016;49(2):753-762. PubMed, CrossRef
  29. El-Shafey ES, Elsherbiny ES. The role of apoptosis and autophagy in the insulin-enhancing activity of oxovanadium(IV) bipyridine complex in streptozotocin-induced diabetic mice. Biometals. 2020;33(2-3):123-135. PubMed, CrossRef
  30. Abdel‐Mohsen MA, Toson EA, Helal MA. Oncostatic treatment effect of triple negative breast cancer cell line with copper (I)-nicotinate complex. J Cell Biochem. 2019;120(3):4278-4290. PubMed, CrossRef
  31. Iqbal J, Abbasi BA, Mahmood T, Kanwal S, Ali B, Shah SA, Khalil AT. Plant-derived anticancer agents: A green anticancer approach. Asian Pac J Trop Biomed. 2017;7(12):1129–1150. PubMedCentral, CrossRef
  32. Greenwell M, Rahman PK. Medicinal Plants: Their Use in Anticancer Treatment. Int J Pharm Sci Res. 2015;6(10):4103-4112. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  33. Batra P, Sharma AK. Anti-cancer potential of flavonoids: recent trends and future perspectives. 3 Biotech. 2013;3(6):439-459. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  34. Jurmeister S, Ramos-Montoya A, Sandi C, Pértega-Gomes N, Wadhwa K, Lamb AD, Dunning MJ, Attig J, Carroll JS, Fryer LG, Felisbino SL, Neal DE. Identification of potential therapeutic targets in prostate cancer through a cross-species approach. EMBO Mol Med. 2018;10(3):e8274. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  35. Abu Bakar MF, Ismail NA, Isha A, Mei Ling AL. Phytochemical Composition and Biological Activities of Selected Wild Berries (Rubus moluccanus L., R. fraxinifolius Poir., and R. alpestris Blume). Evid Based Complement Alternat Med. 2016;2016:2482930.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  36. Abdoul-Azize S. Potential Benefits of Jujube (Zizyphus Lotus L.) Bioactive Compounds for Nutrition and Health. J Nutr Metab. 2016;2016:2867470.
    PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  37. Abedini MR, Erfanian N, Nazem H, Jamali S, Hoshyar R. Anti-proliferative and apoptotic effects of Ziziphus Jujube on cervical and breast cancer cells. Avicenna J Phytomed. 2016;6(2):142-148. PubMed, PubMedCentral
  38. El Seedy GM, El-Shafey ES, Elsherbiny ES. Fortification of biscuit with sidr leaf and flaxseed mitigates immunosuppression and nephrotoxicity induced by cyclosporine A. J Food Biochem. 2021;45(4):e13655. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  39. Christidi E, Brunham LR. Regulated cell death pathways in doxorubicin-induced cardiotoxicity. Cell Death Dis. 2021;12(4):339. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  40. Sishi BJ, Loos B, van Rooyen J, Engelbrecht AM. Autophagy upregulation promotes survival and attenuates doxorubicin-induced cardiotoxicity. Biochem Pharmacol. 2013;85(1):124-134. PubMed, CrossRef
  41. Kopustinskiene DM, Jakstas V, Savickas A, Bernatoniene J. Flavonoids as Anticancer Agents. Nutrients. 2020;12(2):457. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  42. El-Shafey ES, Elsherbiny ES. Therapeutic potential of a 2,2’-bipyridine-based vanadium(IV) complex on HepG2 cells: cytotoxic effects and molecular targeting. Egypt J Basic Appl Sci. 2023;10(1):204-217. CrossRef
  43. Kiruthiga C, Devi KP, Nabavi SM, Bishayee A. Autophagy: A Potential Therapeutic Target of Polyphenols in Hepatocellular Carcinoma. Cancers (Basel). 2020;12(3):562. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  44. Kikuchi H, Yuan B, Hu X, Okazaki M. Chemopreventive and anticancer activity of flavonoids and its possibility for clinical use by combining with conventional chemotherapeutic agents. Am J Cancer Res. 2019;9(8):1517-1535. PubMed, PubMedCentral
  45. AlKhathami AAM, Saad HA, Fareed FA, El-Shafey ES, Elsherbiny ES, El Nahas MR, Aly MRE. Improvement of Metabolic and Histological Changes of Adiposity in Rats by Synthetic Oleoyl Chalcones. Chem Biodivers. 2023;20(2):e202200670. PubMed, CrossRef
  46. Noguchi M, Hirata N, Tanaka T, Suizu F, Nakajima H, Chiorini JA. Autophagy as a modulator of cell death machinery. Cell Death Dis. 2020;11(7):517. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  47. Liu Y, Shoji-Kawata S, Sumpter RM Jr, Wei Y, Ginet V, Zhang L, Posner B, Tran KA, Green DR, Xavier RJ, Shaw SY, Clarke PGH, Puyal J, Levine B. Autosis is a Na+,K+-ATPase-regulated form of cell death triggered by autophagy-inducing peptides, starvation, and hypoxia-ischemia. Proc Natl Acad Sci USA. 2013;110(51):20364-20371. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  48. Liu Y, Levine B. Autosis and autophagic cell death: the dark side of autophagy. Cell Death Differ. 2015;22(3):367-376. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  49. Schwartz LM. Autophagic Cell Death During Development – Ancient and Mysterious. Front Cell Dev Biol. 2021;9:656370. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  50. Park SY, Choi JH, Nam JS. Targeting Cancer Stem Cells in Triple-Negative Breast Cancer. Cancers (Basel). 2019;11(7):965. CrossRef
  51. El-Abd SF, Badr Eldin NM, Mahmoud Elwasif S, Ahmed NAS, El-Shafey ES, Elsherbiny E. Impact of Proinflammatory Cytokine Gene Polymorphisms and Circulating CD3 on Long-Term Renal Allograft Outcome in Egyptian Patients. Immunol Invest. 2021;50(8):1072-1084. PubMed, CrossRef
  52. Sun LR, Zhou W, Zhang HM, Guo QS, Yang W, Li BJ, Sun ZH, Gao SH, Cui RJ. Modulation of Multiple Signaling Pathways of the Plant-Derived Natural Products in Cancer. Front Oncol. 2019:9:1153. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  53. Kühn K, Cott C, Bohler S, Aigal S, Zheng S, Villringer S, Imberty A, Claudinon J, Römer W. The interplay of autophagy and β-Catenin signaling regulates differentiation in acute myeloid leukemia. Cell Death Discov. 2015:1:15031. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  54. Vafadar A, Shabaninejad Z, Movahedpour A, Fallahi F, Taghavipour M, Ghasemi Y, Akbari M, Shafiee A, Hajighadimi S, Moradizarmehri S, Razi E, Savardashtaki A, Mirzaei H. Quercetin and cancer: new insights into its therapeutic effects on ovarian cancer cells. Cell Biosci. 2020:10:32. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  55. Luo X, Ye S, Jiang Q, Gong Y, Yuan Y, Hu X, Su X, Zhu W. Wnt inhibitory factor-1-mediated autophagy inhibits Wnt/β-catenin signaling by downregulating dishevelled-2 expression in non-small cell lung cancer cells. Int J Oncol. 2018;53(2):904-914. PubMed, CrossRef
  56. Margolin K, Longmate J, Baratta T, Synold T, Christensen S, Weber J, Gajewski T, Quirt I, Doroshow JH. CCI-779 in metastatic melanoma: a phase II trial of the California Cancer Consortium. Cancer. 2005;104(5):1045-1048. PubMed, CrossRef
  57. Racanelli AC, Rothbart SB, Heyer CL, Moran RG. Therapeutics by cytotoxic metabolite accumulation: pemetrexed causes ZMP accumulation, AMPK activation, and mammalian target of rapamycin inhibition. Cancer Res. 2009;69(13):5467-5474. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.