Efectos anticancerosos de polifenoles naturales: Peterostilbeno y quercetina.

Author

Ferrer Pastor, Paula

Director

Estrela Arigüel, José

Date of defense

2008-06-02

ISBN

9788437071749

Legal Deposit

V-1364-2009



Department/Institute

Universitat de València. Departament de Fisiologia

Abstract

La inhibición del crecimiento tumoral sobre el melanoma B16-F10, trans-resveratrol (t-<br/>RESV), un estilbeno natural, está limitada por su baja biodisponibilidad (Asensi y cols.,<br/>2002). La biodispoponibilidad de cualquier sustancia depende entre otros factores, de su<br/>estructura química. El t-RESV en su estructura química posee tres grupos hidroxilo,<br/>susceptibles de sufrir reacciones de conjugación y por tanto, de sufrir una rápida eliminación.<br/>Modificamos su estructura química para aumentar su concentración plasmática a lo largo del<br/>tiempo. Ello se ha de realizar teniendo en cuenta que el grupo hidroxilo en posición 4' y su<br/>configuración trans son condiciones indispensables para ejercer sus actividades en<br/>concreto, la actividad anticancerosa. Por tanto, nos quedan dos grupos hidroxilo en posición<br/>3 y 5 que cambiamos por grupos metoxilo pudiendo disminuir así el grado de metabolización<br/>hepática. Con estas modificaciones llegamos hasta una estructura polifenólica que coincide<br/>con un estilbeno natural, el trans-pterostilbeno (t-PTER). Este compuesto presentaba<br/>actividad anticancerosa y antidiabética entre otras.<br/>La quercetina (QUER) es un flavonoide que se introdujo en nuestros ensayos porque podía<br/>aumentar la biodisponibilidad de t-PTER ya que se había demostrado que competía con el t-<br/>RESV por el metabolismo hepático y porque podía ejercer una sinergia antitumoral, ya que<br/>presentaba propiedades anticancerosas.<br/>Sintetizamos en el laboratorio, el t-PTER y realizamos los ensayos oportunos junto con la<br/>QUER.<br/>Primero se realizaron estudios de biodisponibilidad. Las concentraciones plasmáticas de<br/>ambos polifenoles tras la administración de 20mg de t-PTER y QUER /kg de peso de ratón<br/>vía oral fueron bajas, lo que no ocurrió tras la administración i.v., con las que obtuvimos las<br/>concentraciones plasmáticas medias de los obtenidas tras su administración. Estas fueron<br/>40 y 20 uM para el t-PTER y la QUER, respectivamente. Concentraciones que se utilizaron<br/>en los ensayos in vitro aplicados durante una hora, cada día. Además la semivida biológica<br/>del t-PTER fue 78 min muy superior de la del t-RESV (14 min).<br/>En segundo lugar, se estudió la actividad antitumoral de estos polifenoles a concentraciones<br/>biodisponibles. Tras los ensayos de actividad antitumoral in vitro e in vivo, se demostró que<br/>el t-PTER actuaba impidiendo la adhesión de las células tumorales (B16M-F10) al endotelio<br/>sinusoidal hepático (HSE) por inhibición de la expresión de VCAM-1 en el endotelio. El t-<br/>PTER y la QUER principalmente, actuaban aumentando la toxicidad de las células B16MF10<br/>adheridas por aumento de la expresión de genes proapoptóticos (BAX, BAD, BAK y<br/>BID) y disminución de la expresión de genes antiapoptóticos (bcl-2, bcl-xL, bcl-w). Ambos<br/>disminuyeron la metástasis tumoral in vivo en un 73% y duplicaron los días de supervivencia<br/>de los animales enfermos. Tratando a los ratones con 20mg de t-PTER y QUER/ kg de peso,<br/>por vía i.v cada día.<br/>En tercer lugar, estudiamos el mecanismo por el cual, ambos polifenoles aumentaban la<br/>citotoxicidad de las células tumorales. Para ello, nos centramos en la producción de óxido<br/>nítrico (NO) por parte de las B16M-F10 y el HSE (durante su interacción con las células<br/>tumorales). Comprobamos que t-PTER y QUER, actuaban sobre las células tumorales, en<br/>situación previa a su interacción con el endotelio, inhibiendo la expresión de iNOS,<br/>reduciendo el nivel de NO por la células tumorales, ello provocó la disminución de la<br/>expresión del gen bcl-2 vía inhibición de la fosforilación de el factor de transcripción CREB<br/>conduciendo de esta manera a la apoptosis celular. Por otro lado, t-PTER y QUER, actúan<br/>durante la interacción de las células B16M-F10 al HSE, aumentando la expresión de eNOS,<br/>de esta forma el endotelio produce más NO que provoca un daño celular directo y la<br/>apoptosis de la célula tumoral vía activación de la esfingomielinasa neutra dependiente de<br/>Mg y aumento de ceramida.


Intravenous administration to mice of trans-pterostilbene (t-PTER; 3,5-<br/>dimethoxy-4-hydroxystilbene) and quercetin (QUER; 3,3,4,5,6-<br/>pentahydroxyflavone), two structurally related and naturally occurring small<br/>polyphenols decreases the adhesion of highly malignant B16 melanoma F10<br/>(B16M-F10) cells to vascular endothelium and inhibits metastatic growth<br/>inhibiting bcl-2 expression in metastatic cells, which sensitizes them to vascular<br/>endothelium-induced cytotoxicity. The molecular mechanism linking polyphenol<br/>signaling and bcl-2 expression is known. NO is a potential bioregulator of<br/>apoptosis with controversial effects on Bcl-2 regulation. Polyphenols may affect<br/>NO generation. Short-term exposure (60 min/day) to t-PTER (40 µM) and<br/>QUER (20 µM) (approximate mean values of the plasma concentrations<br/>measured within the first hour after intravenous administration of 20mg of each<br/>polyphenol/kg) down-regulated inducible NO synthetase in B16M-F10 cells and<br/>up-regulated endothelial NO synthetase in the vascular endothelium and<br/>thereby facilitated endothelium-induced tumor cytotoxicity. Very low and high<br/>NO levels down-regulated bcl-2 expression in B16M-F10 cells. t-PTER and<br/>QUER induced a NO shortage-dependent decrease in cAMP-response<br/>element-binding protein phosphorylation, a positive regulator of bcl-2<br/>expression, in B16M-F10 cells. On the other hand, during cancer and<br/>endothelial cell interaction, t-PTER- and QUER-induced NO release from the<br/>vascular endothelium up-regulated neutral sphingomyelinase activity and<br/>ceramide generation in B16MF10 cells. Direct NO-induced cytotoxicity and<br/>ceramide-induced mitochondrial permeability transition and apoptosis activation<br/>can explain the increased endothelium-induced death of Bcl-2-depleted B16MF10<br/>cells.

Subjects

612 - Physiology. Human and comparative physiology

Knowledge Area

Facultat de Medicina i Odontologia

Documents

FERRER.pdf

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