Μελέτη της αντικαρκινικής δράσης και του μηχανισμού της Σιδερόλης στο γλοιοβλάστωμα

Abstract

Objective: Glioblastoma (GBM) is the most aggressive primary central nervous system (CNS) tumor in adults, with a poor prognosis. When possible, gross total resection is used as a therapeutic intervention, followed by radiotherapy and chemotherapy. Despite treatment, the tumor usually returns within 7-9 months. Recently, research has concentrated on the use of natural substances as a treatment for GBM. In addition, the combination of natural substances with radiotherapy and/or chemotherapy is very important field of research. Siderol is an ent-kaurane diterpenoid, isolated from the genus Sideritis. Sideritis extracts have already been studied for their anti-inflammatory, antioxidant, and anticancer properties. Materials - Methods: In this study we investigated the antitumoral effect of Siderol in GBM T98 and U87 cell lines, as well as the effects of combined treatment with temozolomide (TMZ) and radiotherapy (RT). Cell viability and proliferation were evaluated by the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) assay and trypan blue exclusion assay. Different concentrations of siderol were used in order to calculate the IC50 values at 72 h after treatment. Flow cytometry used for the DNA cell cycle analysis after treatment with siderol in concentrations of IC50 and twice the IC50 values for 72 h. The effect of siderol in cell’s migratory ability was tested using wound healing assay. Furthermore, cell viability and proliferation after combined treatment with siderol and TMZ as well as siderol and RT, also were evaluated with the trypan blue exclusion assay and the effects of the combination treatment were analyzed with CompuSyn software. Also, we investigated the cytotoxicity of Siderol in NIH/3T3 cells. Results: Treatment with siderol significantly reduced cell viability in T98 and U87 cell lines in a dose-dependent manner and IC50 values were calculated, 18 μM and 13 μM, respectively. Moreover, siderol induced G0/G1 cell cycle arrest in a dose-dependent manner and inhibited the migration in both cell lines. Siderol and TMZ have synergistic effect in the majority of tested combinations in T98 and U87 cells. Concerning the combined treatment with siderol and radiation, there is no synergistic effect in the majority of tested combinations. Additionally, administration of increasing concentrations of siderol to NIH/3T3 cell cultures for 72 hours showed a hypotoxic effect at initial dosages of 10μM and 20μM and cell death at a rate of 50% (IC50) at 70μM. Conclusions: In conclusion, siderol may represent an innovative strategy for the treatment of GBM, and further studies are needed on siderol’s efficacy and mode of action.

Αντικείμενο: Το γλοιοβλάστωμα (GBM) είναι ο πιο επιθετικός πρωτοπαθής όγκος του κεντρικού νευρικού συστήματος (ΚΝΣ) σε ενήλικες, με πολύ κακή πρόγνωση. Ως θεραπευτική προσέγγιση χρησιμοποιείται ολική μακροσκοπική εκτομή, όταν αυτό είναι δυνατόν, ακολουθούμενη από ακτινοθεραπεία και χημειοθεραπεία. Παρά την θεραπευτική αντιμετώπιση, ο όγκος συνήθως επανεμφανίζεται εντός 7-9 μηνών. Τα τελευταία χρόνια, οι έρευνες έχουν επικεντρωθεί στη χρήση φυσικών ουσιών ως πιθανή θεραπεία για το GBM. Επιπλέον, ο συνδυασμός αυτών των φυσικών ουσιών με ακτινοθεραπεία ή/και χημειοθεραπεία είναι ένα πολύ σημαντικό πεδίο έρευνας. Η σιδερόλη είναι ένα εντοκαουρανικό διτερπενοειδές, που απομονώνεται από το γένος Sideritis. Τα εκχυλίσματα σιδερίτη έχουν ήδη μελετηθεί για τις αντιφλεγμονώδεις, αντιοξειδωτικές και αντικαρκινικές τους ιδιότητες. Υλικά - Μέθοδοι: Σε αυτή τη μελέτη διερευνήσαμε την αντικαρκινική δράση της σιδερόλης στις κυτταρικές σειρές GBM T98 και U87, καθώς και τις επιδράσεις της συνδυασμένης θεραπείας με τεμοζολομίδη (TMZ) και ακτινοθεραπεία (RT). Η κυτταρική βιωσιμότητα και ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων αξιολογήθηκαν με τη δοκιμασία βρωμιούχου 3-(4,5-διμεθυλοθειαζολ-2-υλ)-2,5-διφαινυλοτετραζολίου (MTT) και τη μέθοδο Trypan Blue. Χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικές συγκεντρώσεις σιδερόλης για τον υπολογισμό των τιμών IC50 στις 72 ώρες μετά τη θεραπεία. Η κυτταρομετρία ροής χρησιμοποιήθηκε για την ανάλυση του κυτταρικού κύκλου του DNA μετά από θεραπεία με σιδερόλη σε συγκεντρώσεις IC50 και διπλάσια τιμή IC50 για 72 ώρες. Η επίδραση της σιδερόλης στην μεταναστευτική ικανότητα των κυττάρων ελέγχθηκε χρησιμοποιώντας την μέθοδο wound healing. Επιπλέον, η κυτταρική βιωσιμότητα και ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων μετά από συνδυασμένη θεραπεία με σιδερόλη και TMZ, καθώς και με σιδερόλη και RT, αξιολογήθηκαν επίσης με τη μέθοδο Trypan blue και οι επιδράσεις της συνδυαστικής θεραπείας αναλύθηκαν με το λογισμικό CompuSyn. Τέλος, διερευνήσαμε την κυτταροτοξικότητα της σιδερόλης στα κύτταρα NIH/3T3. Αποτελέσματα: Η θεραπεία με σιδερόλη μείωσε σημαντικά τη βιωσιμότητα των κυττάρων στις κυτταρικές σειρές T98 και U87 με δοσοεξαρτώμενο τρόπο και οι τιμές IC50 υπολογίστηκαν στα 18 μM και 13 μM, αντίστοιχα. Επιπλέον, η σιδερόλη προκάλεσε αναστολή του κυτταρικού κύκλου στην φάση G0/G1 με δοσοεξαρτώμενο τρόπο και ανέστειλε τη μετανάστευση των κυττάρων και στις δύο κυτταρικές σειρές. Η σιδερόλη και η TMZ έχουν συνεργιστική δράση στην πλειονότητα των συνδυασμών που δοκιμάστηκαν στα T98 και U87 κύτταρα. Όσον αφορά τη συνδυασμένη θεραπεία σιδερόλης και ακτινοβολίας, δεν υπάρχει συνεργιστική δράση στην πλειονότητα των συνδυασμών που δοκιμάστηκαν. Επιπλέον, η χορήγηση αυξανόμενων συγκεντρώσεων σιδερόλης σε κυτταροκαλλιέργειες NIH/3T3 για 72 ώρες έδειξε υποτοξική δράση στις αρχικές δόσεις, 10μM και 20μM, και κυτταρικό θάνατο σε ποσοστό 50% (IC50) στα 70μM. Συμπεράσματα: Συμπερασματικά, η σιδερόλη μπορεί να αποτελέσει μια καινοτόμο στρατηγική για τη θεραπεία του GBM και απαιτούνται περαιτέρω μελέτες σχετικά με την αποτελεσματικότητα και τον τρόπο δράσης της.