Dissertation
Avaliação do potencial citotóxico e antitumoral do óleo essencial do rizoma de Cyperus articulatus L. (Cyperaceae) em células de carcinoma hepatocelular humano
Registro en:
NOGUEIRA, Mateus Lima. Avaliação do potencial citotóxico e antitumoral do óleo essencial do rizoma de Cyperus articulatus L. (Cyperaceae) em células de carcinoma hepatocelular humano. 2020. 66 f. Dissertação (Mestrado em Patologia) - Instituto Gonçalo Moniz, Fundação Oswaldo Cruz, Salvador, 2020.
Autor
Nogueira, Mateus Lima
Resumen
INTRODUÇÃO: O câncer é a designação dada a um grupo de doenças de origem multifatorial que representa um importante problema de saúde pública global. Neste grupo, o carcinoma hepatocelular se destaca como um dos mais letais, em consequência do seu desenvolvimento silencioso e tratamento dificultado. Tem-se dado, portanto, um importante destaque ao desenvolvimento de melhorias terapêuticas. Neste cenário, os óleos essenciais têm despertado o interesse científico devido à comprovada atividade citotóxica dos seus constituintes frente a neoplasias e Cyperus articulatus L. (Cyperaceae) demonstrou, dentre seus vários efeitos farmacológicos, potencial atividade anticâncer. No entanto, não há registros sobre seus mecanismos de ação sobre nenhum tipo histológico neoplásico. OBJETIVO: Avaliar a atividade citotóxica in vitro, estudar os mecanismos de ação desempenhados e examinar a ação antitumoral in vivo do óleo essencial do rizoma de C. articulatus sobre células de carcinoma hepatocelular humano HepG2. MÉTODOS: O óleo essencial de C. articulatus foi obtido por hidrodestilação e sua composição avaliada qualitativa e quantitativamente por cromatografia gasosa. A atividade citotóxica foi mensurada frente a diferentes linhagens celulares cancerígenas (B16F10, HCT116, HepG2, HL-60 e MCF-7) e uma linhagem não cancerígena (MRC-5) pelo ensaio de alamar blue, em 72h. A seguir, células HepG2 foram avaliadas após tratamentos por 24, 48 e 72h empregando diferentes concentrações do óleo essencial (12,5, 25 e 50 \03BCg/mL), para mensuração, pelo ensaio de exclusão por azul tripan, das células íntegras, seguido de uma avaliação morfológica. A avaliação do impacto do tratamento com o óleo-teste sobre a evolução do ciclo celular e determinação de células marcadas com anexina V-FITC/iodeto de propídio foram realizados por citometria de fluxo. A eficácia antitumoral e a toxicidade do tratamento foi avaliada em model modelo de xenotransplante heterotópico em camundongos C.B-17 SCID, inoculados com células HepG2. RESULTADOS: O óleo essencial de C. articulatus apresentou composição predominantemente formada por sesquisterpenos, e muscatona, ciclocolorenona, \03B1-pineno, pogostol, \03B1-copaeno e óxido de cariofileno como susbtâncias majoritárias. Foi encontrada atividade citotóxica potente em células HepG2 (IC50 = 28,5 \03BCg/mL), com redução do número de células íntegras, após 48 e 72h de tratamento, e alterações morfológicas consistentes com apoptose. O óleo levou ao aumento significante no número de células em fase G2/M do ciclo celular, seguido de fragmentação internucleossomal do DNA. O tratamento resultou no aumento de células com marcação pela anexina V-FITC, sugerindo morte celular apoptótica. Em modelo in vivo, o óleo resultou em retração no desenvolvimento dos tumores, apresentando índices de até 50% de inibição, com poucos eventos de toxicidade. CONCLUSÕES: O óleo essencial do rizoma de C. articulatus se apresenta como um potencial candidato ao desenvolvimento de uma nova estratégia quimioterápica para o carcinoma hepatocelular, uma vez que induz atividade citotóxica na linhagem HepG2, mediada por parada do ciclo celular em G2/M, fragmentação do conteúdo intranucleossomal de DNA e aumento da externalização da fosfatidilserina, além de inibir o desenvolvimento tumoral em modelo de xenotransplante. INTRODUCTION: Cancer is the designation given to a multifactorial origin group of diseases that represents an important global public health problem. In this group, hepatocellular carcinoma stands out as one of the most lethal, as a result of its silent development and difficult treatment. Therefore, an important emphasis has been given to the development of therapeutic improvements. In this scenario, essential oils have aroused scientific interest due to the proven cytotoxic activity of their constituents against neoplasms and Cyperus articulatus L. (Cyperaceae) demonstrated, among its various pharmacological effects, potential anticancer activity. However, there are no records of its mechanisms of action on any neoplastic histological type. OBJECTIVE: To evaluate the in vitro cytotoxic activity, to elucidate the mechanisms of action performed and to examine the in vivo antitumor action of the essential oil of C. articulatus rhizome on human hepatocellular carcinoma HepG2 cells. METHODS: C. articulatus essential oil was obtained by hydrodistillation and its composition qualitatively and quantitatively evaluated by gas chromatography. Cytotoxic activity was measured against different cancerous cell lines (B16F10, HCT116, HepG2, HL-60 and MCF-7) and one non-cancerous cell line (MRC-5) by the alamar blue assay, at 72h. Next, HepG2 cells were evaluated after treatments for 24, 48 and 72h using different concentrations of the essential oil (12.5, 25 and 50 \03BCg/mL), to measure intact cells, by trypan blue exclusion assay, followed by a morphological evaluation. The evaluation of the oil treatment impact on cell cycle evolution and determination of annexin V-FITC/propidium iodide labeled cells were performed by flow cytometry. The antitumor efficacy and toxicity of the treatment was evaluated in a heterotopic xenograft model in C.B-17 SCID mice, inoculated with HepG2 cells. RESULTS: The essential oil of C. articulatus was predominantly composed of sesquisterpenes, and muskatone, cyclocolorenone, \03B1-pinene, pogostol, \03B1-copaene and caryophyllene oxide as major substances. Potent cytotoxic activity was found in HepG2 cells (IC50 = 28.5 \03BCg/mL), with reduction in the number of intact cells after 48 and 72h of treatment, and morphological changes consistent with apoptosis. The oil led to a significant increase in the number of cells in the G2/M phase of the cell cycle, followed by internucleosomal DNA fragmentation. Treatment resulted in an increase in annexin V-FITC labeled cells, suggesting apoptotic cell death. In an in vivo model, the oil resulted in shrinkage of tumor development, with up to 50% inhibition rates, with few toxicity events. CONCLUSIONS: C. articulatus rhizome essential oil is a potential candidate for the development of a new chemotherapeutic strategy for hepatocellular carcinoma, as it induces cytotoxic activity in the HepG2 cell line, mediated by cell cycle arrest in G2/M, fragmentation of intranucleosomal DNA content and increased externalization of phosphatidylserine, besides inhibiting tumor development in xenograft model.