Effetti antitumorali dell’aloe-emodina

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L’aloe-emodina (1,8-diidrossi-3-idrossimetil-antrachinone), derivata da alcune erbe medicinali commestibili cinesi ,  esercita una potenziale attività antitumorale su diverse cellule tumorali, rendendola un farmaco candidato per la terapia del cancro.

Può essere utile integrare la dieta con nutraceutici contenenti livelli concentrati di nutrienti bioattivi, invece di ottenere tali nutrienti esclusivamente dal cibo. Alcuni antrachinoni, come l’aloe-emodina e il rhein (Figura 1), sono sostanze fitochimiche che possono essere utilizzate per ripristinare la salute compromessa [3].

L’aloe-emodina è uno dei tanti componenti bioattivi antrachinici dell’aloe vera (Aloe barbadensis miller), una pianta perenne simile al cactus che si trova nei climi tropicali di tutto il mondo. L’aloe è stata utilizzata come rimedio tradizionale in molte culture per secoli e continua ad essere estremamente popolare sia tra i malati di cancro che tra quelli non affetti da cancro [4].

L’aloe-emodina possiede numerose proprietà biochimiche benefiche. Il composto è stato utilizzato come agente antinfiammatorio, immunomodulatore e mediatore della guarigione delle ferite [5]. L’effetto più notevole è quello di un agente antineoplastico.

Figura 1
Struttura chimica dell’aloe-emodina e degli antrachinoni strutturalmente correlati affrontati in questo documento.

In sintesi, l’aloe-emodina mostra una serie di effetti antitumorali in varie linee cellulari tumorali, tra cui l’induzione dell’apoptosi, l’arresto del ciclo cellulare, la modulazione della segnalazione immunitaria e le alterazioni della mobilità cellulare. L’aloe-emodina riduce la vitalità delle cellule tumorali attraverso percorsi di apoptosi estrinseci (TNF-a e FASL) e intrinseci (citocromo c/caspasi 9), che coincidono con effetti deleteri sulla permeabilità della membrana mitocondriale e/o sullo stress ossidativo attraverso l’esacerbazione della produzione di ROS.

I percorsi apoptotici sono illustrati in (Figura 2) Aloe-e-modin provoca inoltre l’arresto del ciclo cellulare attraverso la downregulation della chinasi ciclina e dipendente dalla ciclina. I percorsi del ciclo cellulare e i regolatori molecolari sono rappresentati in (Figura 3) Al-oe-emodina ha anche diminuito l’attività del fattore di trascrizione e ha alterato l’espressione trascrizionale e/o i livelli proteici di numerose proteine ​​di segnalazione cellulare importanti nella proliferazione e nel metabolismo.

In alcune linee cellulari tumorali, l’aloe-emodina ha indotto la segnalazione immunitaria sovraregolando, attivando e/o rilasciando interleuchine, GM-CSF, NF-KB e fattori di crescita. Infine, alterando la migrazione cellulare, l’invasione e l’adesione, l’aloe-emodina ha influenzato negativamente la propensione alla crescita delle cellule tumorali.

Figura 2.
Percorsi apoptotici e loro regolazione. Adattato da: http://www.nature.com/nrm/journal/v6/n4/images/nrm1618-i2.jpg
Figura 3.
Il ciclo cellulare ei suoi fattori regolatori. Adattato da: http://www.nature.com/nrn/journal/v8/n5/box/nrn2124_BX1.html.

La piroptosi, una morte cellulare regolata recentemente riconosciuta (RCD), è caratterizzata da gonfiore cellulare e morfologia simile a una bolla, che è diversa dall’apoptosi (Fang et al., 2020). La piroptosi è stata inizialmente riconosciuta nelle cellule immunitarie come una risposta infiammatoria generale contro l’infezione batterica nel campo delle malattie infiammatorie (Bergsbaken et al., 2009).

In questo caso, il gasdermin D (GSDMD) è stato scisso dalla caspasi-1/4/5/11 e il suo frammento N-terminale prodotto media la formazione dei pori sulla membrana plasmatica (Shi et al., 2015; Man et al ., 2017). L’attivazione della caspasi-3 da parte del farmaco chemioterapico potrebbe anche indurre la piroptosi mediante scissione di gasdermin E (GSDME).

Il frammento N-terminale prodotto di GSDME provoca la piroptosi traslocando nella membrana plasmatica (Jiang et al., 2020). Il knock-out di Gsdme ha causato resistenza ai farmaci chemioterapici in specifiche cellule tumorali e ha ridotto il danno tissutale indotto dalla chemioterapia nei topi (Wang et al., 2017).

Come i farmaci chemioterapici, i prodotti naturali delle piante medicinali cinesi possiedono una potente attività antitumorale, aumentano la sensibilità alla chemioterapia e ne riducono gli effetti avversi, integrando i tradizionali farmaci antitumorali chemioterapici (Talib et al., 2021). La funzione antitumorale della piroptosi da parte dei farmaci chemioterapici è piuttosto ben segnalata, ma gli effetti del principio attivo dei medicinali erboristici cinesi sulla pirotosi sono in gran parte sconosciuti.

L’aloe-emodina (AE) è uno dei composti antrachinonici derivati ​​da piante medicinali tradizionali cinesi, come Rheum palmatum L., Aloe vera (L.) Burm. f., e Polygonum cuspidatum Willd. ex Spreng. (Wang et al., 2008; Mandrioli et al., 2011; Wu Z. et al., 2019).

Studi emergenti si stanno concentrando sulle proprietà antitumorali di questo composto. L’AE induce l’arresto del ciclo cellulare e innesca la morte cellulare in varie cellule tumorali e aumenta anche la sensibilità cellulare agli agenti chemioterapici (Chen et al., 2004; Chihara et al., 2015; Sanders et al., 2018). L’attivazione della caspasi può anche portare a piroptosi mediata da GSDM. Tuttavia, gli effetti dell’aloe vera o dell’AE sulla piroptosi nelle cellule tumorali non sono stati riportati.

Qui, abbiamo dimostrato che l’aloe-emodina innesca la morte cellulare attraverso la piroptosi dipendente da GSDME nelle cellule HeLa. Il trattamento con AE induce disfunzione mitocondriale, che porta alla produzione di ROS, al rilascio di citosol del citocromo c, alla traslocazione mitocondriale di Bax e AIF, all’attivazione della caspasi-9 e alla scissione del GSDME da parte della caspasi-3 attiva.

Inoltre, le analisi trascrittomiche mostrano i potenziali percorsi cellulari dopo il trattamento con AE. Pertanto, il nostro studio rivela un nuovo ruolo dell’AE nella morte piroptotica delle cellule tumorali e fornisce un’analisi sistematicamente trascrizionale dei percorsi e delle risposte cellulari nelle cellule HeLa. Collettivamente, i nostri dati forniscono una base teorica per l’applicazione dei derivati ​​dell’antrachinone nel trattamento dei tumori che esprimono GSDME.

L’aloe-emodina mostra un ampio spettro di benefici farmacologici, come attività antitumorali, antinfiammatorie, antivirus e antibatteriche (Dong et al., 2020). Di maggiore importanza, l’AE mostra notevoli effetti antitumorali nelle cellule tumorali del polmone, della mammella, del colon e del pancreas inducendo l’apoptosi e inibendo la proliferazione delle cellule tumorali (Sanders et al., 2018).

Meccanicamente, l’AE influenza il percorso MAPKs, PKC, Ras/ERK, ROS-JNK, PI3K/Akt/mTOR (Acevedo-Duncan et al., 2004; Tu et al., 2016; Tseng et al., 2017; Dou et al. ., 2019; Shen et al., 2020), e regola l’espressione di un insieme di geni, come la caseina chinasi II, ALP, c-Myc, ERα, NAT e NF-κB (Chen et al., 2014 ; Dong et al., 2020).

A nostra conoscenza, abbiamo scoperto per la prima volta che l’AE potrebbe innescare la piroptosi inducendo la disfunzione mitocondriale e attivando il percorso Bax/caspase9/caspase3/GSDME nelle cellule HeLa (Figura 7). Inoltre, forniamo un’analisi sistematicamente trascrizionale dei percorsi e dell’espressione genica nelle cellule trattate con AE.

FIGURA 7
Un diagramma schematico di questo lavoro. L’aloe-emodina può indurre l’attivazione della caspasi-8, la scissione dell’offerta, la traslocazione BAX per permeabilizzare la membrana mitocondriale e rilasciare il citocromo c nel citosol. Il citocromo c attiva quindi la caspasi-9 e la successiva caspasi-3. La caspasi-3 attiva media la scissione di GSDME e GSDME-N potrebbe oligomerizzare direttamente e causare la lisi della membrana plasmatica che causerà caratteristiche di piroptosi, incluso il rilascio di LDH e la formazione di bolle di membrana plasmatica.

Entrambe le attivazioni di GSDMD e GSDME potrebbero indurre la morte cellulare piroptotica. Tuttavia, sembra che GSDME, piuttosto che GSDMD, abbia contribuito alla piroptosi indotta da AE perché la cellula SW480, che ha un alto livello di GSDMD ma senza espressione di GSDME, era refrattaria alla piroptosi causata da AE.

Al contrario, nelle cellule che esprimono GSDME come le cellule A375 e MCF7, GSDME è stato scisso dalle scissioni della caspasi-3 e l’abilità di formazione dei pori dell’N-terminale è stata rilasciata. Pertanto, l’AE può innescare la piroptosi nelle cellule ad alta espressione di GSDME ma l’apoptosi nelle cellule carenti di GSDME.

L’aloe-emodina potrebbe indurre l’attivazione della caspasi attraverso la via del recettore della morte (attivazione della caspasi-8) e la via mitocondriale (attivazione della caspasi-9) (Figura 2E). La soppressione della caspasi-8 ha inibito l’AE indotta dal rilascio di cyto c e dall’attivazione della caspasi-9 (Lin et al., 2010), indicando che la via del recettore della morte controllava la disfunzione mitocondriale indotta dall’AE.

Coerentemente con ciò, abbiamo anche osservato che la scissione dell’offerta indotta da AE (Figura 5F). Poiché l’attivazione della caspasi-8 nella via del recettore della morte provoca la scissione di Bid e la traslocazione di Bid attivata attiva la via dei mitocondri (Yin, 2000; Kim et al., 2017), la disfunzione mitocondriale indotta da AE viene successivamente collegata tramite la scissione di Offerta per il percorso del recettore della morte (Figura 7).

La chemioterapia convenzionale inibisce efficacemente la crescita del tumore, ma il tumore diventa insensibile alla chemioterapia nella fase successiva e molti pazienti ricadono nel tempo (Norden et al., 2008). La resistenza alla chemioterapia è uno dei problemi significativi per una terapia clinica efficace. Nelle cellule di melanoma resistenti all’etoposide, la perdita di GSDME ha ridotto la risposta cellulare all’etoposide.

Al contrario, la sovraespressione di GSDME ha aumentato la sensibilità cellulare all’etoposide, suggerendo che l’aumento dell’attivazione di GSDME è correlato alla ridotta resistenza all’etoposide (Lage et al., 2001). È interessante notare che una combinazione di AE o estratto di Aloe vera ha aumentato la sensibilità cellulare agli agenti chemioterapici ed è stata più efficace nell’uccidere le cellule tumorali (Luo et al., 2014).

Tuttavia, il meccanismo di questa azione è in gran parte sconosciuto. I nostri risultati hanno mostrato che AE attiva l’asse caspase-9/caspase-3/GSDME. Tuttavia, vale la pena notare che la capacità di AE di indurre la piroptosi è molto inferiore a quella del DDP, poiché la piroptosi indotta da AE può richiedere una maggiore concentrazione o più tempo di trattamento (Figura 3D).

Coerentemente con ciò, l’inibitore PLK1 BI2536 può aumentare la chemiosensibilità al cisplatino accelerando la piroptosi mediata da GSMDE, ma il solo trattamento con BI2536 causa l’attivazione di GSMDE solo in misura molto minore (Wu M. et al., 2019). Pertanto, questi risultati possono spiegare i potenziali ruoli nell’invertire la resistenza alla chemioterapia nelle cellule tumorali espresse da GSDME.

Diversi derivati ​​degli antrachinoni si trovano nelle famose erbe medicinali cinesi e sono stati sviluppati come strumenti e farmaci farmacologici (Malik e Müller, 2016; Diaz-Munoz et al., 2018). Oltre all’AE, abbiamo scoperto che il trattamento con emodina potrebbe anche innescare la scissione di GSDME. Con un confronto preliminare delle strutture chimiche dei sei antrachinoni in questo studio, abbiamo scoperto che AE ed emodina condividono gruppi idrossilici liberi simili nelle posizioni 1 e 3 (Figura 4), che potrebbero essere la ragione della scissione di GSDME.

Tuttavia, deve essere confermato utilizzando più derivati. Pertanto, è interessante indagare se anche altri derivati ​​dell’antrachinone inducano la piroptosi e scoprire quali antrachinoni hanno gli effetti più potenti o se/come potrebbero interagire tra loro. Pertanto, questo studio rivela una nuova caratteristica farmacologica dei derivati ​​dell’antrachinone, che fornisce preziose informazioni per l’uso potenziale di erbe cinesi contenenti antrachinone.

Abbiamo qui dimostrato che l’AE potrebbe uccidere le cellule tumorali espresse da GSDME mediante la morte cellulare piroptotica, rendendola un potente agente antitumorale. Inoltre, la piroptosi mediata da GSDME delle cellule tumorali migliora la fagocitosi it da parte dei macrofagi associati al tumore e innesca il reclutamento di cellule immunitarie per indurre risposte infiammatorie antitumorali (Zhang et al., 2020; Li et al., 2021).

Tuttavia, va notato che GSDME è espresso in vari tessuti normali, comprese le cellule del sistema immunitario (www.biogps.org). Pertanto, la piroptosi mediata da AE può indurre tossicità e causare disturbi nel sistema immunitario in alcune cellule umane normali. Sono stati segnalati effetti negativi sugli eventi avversi, come epatotossicità e nefrotossicità (Zhu et al., 2012; Dong et al., 2017; Dong et al., 2020).

Inoltre, poiché l’AE è difficile da assorbire dall’intestino tenue e ha una breve emivita (Yu et al., 2016), non è stato ampiamente utilizzato clinicamente. Pertanto, le ricerche sono sollecitate a migliorare la sua biodisponibilità orale, migliorare la proprietà di targeting del tumore e ridurre la tossicità per le cellule normali (Şeker Karatoprak et al., 2022).

Uno studio in vitro ha riportato che il carico di AE in SBA-15 ha dimostrato una migliore solubilità in acqua e ha mostrato particolare tossicità sulle cellule HeLa e scarso effetto sulle normali cellule cervicali (Jangra et al., 2021), ma sono necessarie ampie ricerche in vivo prima sue implicazioni cliniche.

Presi insieme, qui abbiamo scoperto che AE induce disfunzione mitocondriale e attiva l’asse Bax-caspase9-caspase3-GSDME. AE esercita la piroptosi nelle cellule tumorali espresse da GSDME. Inoltre, il trattamento di AE provoca ampi cambiamenti nelle espressioni geniche e nei percorsi cellulari. Questi risultati di questo studio suggeriscono un nuovo meccanismo per i derivati ​​dell’antrachinone nel trattamento delle cellule tumorali.

1. Cancro alla vescica
Nelle cellule tumorali della vescica (T24), l’aloe-emodina ha indotto l’apoptosi dipendente dal tempo e dalla dose [7]. L’induzione della morte cellulare è stata accompagnata da perturbazione del potenziale di membrana mitocondriale e livelli ridotti di chinasi ciclina-dipendente (CDK) 1, ciclina B1 e BCL-2 dopo il trattamento con aloe-emodina.

2. Cancro cervicale
Le cellule tumorali cervicali (HeLa) sono state trattate con aloe-emodina, che ha causato l’arresto del ciclo cellulare nella fase G2/M. Le cellule hanno mostrato una diminuzione della ciclina A e CDK2, che riduce la capacità cellulare di proliferare, e la soppressione della proteina chinasi Ca (PKCa) e c-MYC, a significare che la proliferazione e la differenziazione sono state soppresse [8]. Sono stati osservati aumenti dell’attività della ciclina B1, CDK1 e della fosfatasi alcalina (ALP) insieme all’inibizione dell’antigene nucleare delle cellule proliferanti (PCNA), mostrando una diminuzione della proliferazione.

3. Cancro al colon
È stato precedentemente dimostrato che i lassativi 1,8-diidrossiantra-chinone (DHA) sono associati allo sviluppo del cancro del colon [9]. Le cellule di carcinoma SW480, le cellule di adenoma VACO235 e il normale epitelio del colon sono state trattate con vari lassativi DHA per determinarne gli effetti. Le cellule di carcinoma SW480 hanno mostrato un aumento dose-dipendente della secrezione di urochinasi (un enzima che digerisce la matrice extracellulare, che potrebbe aumentare la migrazione e la metastasi delle cellule tumorali, ma causa anche la lisi cellulare) che ha causato una riduzione del numero di cellule da parte dei coni DHA-agly . Rhein e aloe-emodina (tipi di lassativi DHA) hanno aumentato il BrdU (5-bromo-2′-desossiuridina; un marcatore della proliferazione cellulare) rispettivamente del 37% e del 50%. Al contrario, le cellule di adenoma VACO235 pre-maligne non hanno mostrato un aumento della secrezione di urochinasi da parte della senidina A/B e dell’aloe-emodina. Tuttavia, la crescita cellulare e la sintesi del DNA sono aumentate come riflesso dall’elevata colorazione di BrdU. I lassativi DHA non hanno avuto alcun effetto sul normale epitelio colorettale [9]. L’effetto anti-proliferativo dell’aloe-emodina nelle cellule WiDr (tipo di cellula tumorale del colon) è stato dimostrato dalla soppressione del forbolo-12-miristil-13-acetato (PMA), che induce la migrazione e l’invasione del tumore [10]. L’aloe-emodina ha downregolato l’espressione dell’RNA messaggero e il promotore/attività gelatinolitica della metalloproteinasi della matrice (MMP)-2/9 e ha diminuito l’espressione del membro della famiglia del gene omologo di Ras B (RHOB). La traslocazione nucleare e il legame del DNA da parte di NF-KB sono stati soppressi insieme al fattore di crescita endoteliale vascolare (VEGF), dimostrando che l’aloe-emodina prende di mira più molecole necessarie per la tumorigenesi. L’arresto del ciclo cellulare nelle cellule WiDr si è verificato nella fase G2/M con inibizione della ciclina B1.

4. Cancro gastrico
Le cellule di carcinoma gastrico (AGS, NCI-N87) trattate con aloe-emodina hanno dimostrato il rilascio mitocondriale del fattore che induce l’apoptosi (AIF) e l’attivazione mediata dal citocromo c della caspasi-3[12]. Le cellule AGS hanno mostrato una maggiore sensibilità all’al-oe-emodina rispetto alle cellule NCI-N87. Un altro studio ha mostrato che la crescita delle cellule MKN45 era sostanzialmente inibita sia dall’aloe-emodina che dall’emodina, ma ancora di più dall’emodina [13]. Queste cellule sono state arrestate nella fase G0/G1 e G2/M rispettivamente da aloe-emodina ed emodina. L’inibizione dipendente dal tempo e dalla dose è stata dimostrata nelle cellule MGC-803, con un aumento della fase S e una diminuzione dell’attività ALP [8]. Un altro studio ha mostrato un effetto citostatico nelle cellule MGC-803 e SGC-7901, con una significativa diminuzione della migrazione cellulare [14]. Le cellule SGC-7901 sono state arrestate nella fase G2/M in modo dipendente dal tempo e dalla dose,

5. Leucemia
Le cellule di leucemia monoblastica (U937) sono state trattate con aloe¬emodina, con conseguente riduzione del tasso di proliferazione. Anche le specie reattive dell’ossigeno (ROS) e la produzione di NO, la fagocitosi e l’acidità intracellulare sono aumentate [15], il cui significato è attualmente sfuggente.

6. Cancro al polmone
I ricercatori in uno studio sul carcinoma non a piccole cellule del polmone umano (H460) hanno trattato le cellule con aloe-emodina ed esaminato le cellule con l’elettroforesi 2D. Hanno trovato una riduzione dipendente dal tempo dell’ATP, una minore espressione di ATP sintasi e un aumento del danno mitocondriale con livelli di lattato deidrogenasi (LDH) inalterati, suggerendo l’induzione dell’apoptosi. HSP60, HSP70 e la proteina disolfuro isomerasi sono aumentate, che si ipotizza causino l’apoptosi aumentando lo stress del reticolo endoplasmatico [16].

Un’altra serie di cinque diversi studi di Lee et al. ha valutato l’aloe-emodina e l’emodina nel carcinoma polmonare squamoso (CH27) e nel carcinoma polmonare non a piccole cellule (H460). Il primo studio ha dimostrato i cambiamenti apoptotici attraverso il cambiamento morfologico nucleare, la frammentazione del DNA, l’aumento dell’abbondanza relativa dei livelli di citocromo c, l’attivazione della caspasi-3 e la diminuzione dei livelli degli isoenzimi PKC in generale [17]. Il secondo studio ha mostrato che le cellule CH27 subivano la morte cellulare per apoptosi in modo irreversibile dipendente dalla dose e dal tempo, che coincideva con la frammentazione del DNA. BAK, BAX e citocromo c erano elevati nel citosol, coerentemente con la via intrinseca dell’apoptosi [18].

Nel terzo studio, il trattamento con aloe-emodina è stato associato a un aumento del rilascio di nucleophos-min nel citoplasma, ma nessun cambiamento nella sua espressione genica [19]. La nucleofosmina è una fosfoproteina nucleolare che si iperaccumula nel nucleoplasma delle cellule maligne e diminuisce con l’apoptosi indotta da farmaci. Questo studio ha mostrato che i livelli della proteina nucleofosmina erano aumentati, ma che la proteina si localizzava prevalentemente nel citoplasma nella sua proforma (inattiva).

Si è concluso che questo potrebbe essere un possibile meccanismo nell’apoptosi indotta da aloe-emodina nelle cellule tumorali. Nel quarto studio, l’aloe-emodina ha causato rotture del DNA a singolo filamento e una diminuzione dei livelli degli enzimi di riparazione del DNA [20]. Lo studio finale ha supportato la morte cellulare programmata tramite anoikis e l’apoptosi delle cellule H460 tramite aloe-emodina fotoattivata [21]. Anoikis è una forma di morte cellulare programmata per cui la cellula si separa dal suo ambiente e alla fine muore perché non riceve più nutrienti dall’ambiente circostante. Nell’apoptosi, segnali cellulari specifici vengono dati alla cellula intatta per spegnersi. È stata osservata una maggiore espressione proteica di a-actinina e membri della chinasi della proteina mi-togen-activated (MAP) e l’apoptosi è stata mediata attraverso percorsi intrinseci ed estrinseci dipendenti dalla caspasi.

In un altro studio, il trattamento con aloe-emodina ha provocato la morte cellulare irreversibile dipendente dal tempo e dalla dose del carcinoma non a piccole cellule del polmone umano (H460) [22]. L’aloe-emodina ha diminuito il BCL-2, che ha abrogato l’inibizione delle proteine ​​pro-apoptotiche (come BAK e BAX) e ha aumentato l’espressione genica dell’attività p38 e della caspasi-3, esacerbando l’apoptosi.

7. Cancro al fegato
L’aloe-emodina ha inibito la crescita cellulare e ha indotto l’apoptosi nelle cellule dell’epatoma (Huh-7) in modo dipendente dal tempo e dalla dose [23]. La frammentazione del DNA e i livelli di ROS sono aumentati con una riduzione di CAPN2 (calpaina-2) e UBE3A (ubiquitina proteina ligasi E3A). Queste due proteine ​​sono coinvolte nella degradazione proteica attraverso l’elaborazione proteasomica, che consente il mantenimento della normale attività cellulare. Con la loro diminuzione, le cellule non sono in grado di funzionare e vanno incontro ad apoptosi. Un altro studio ha dimostrato che le cellule di carcinoma epatocellulare (HepG2) trattate con aloe-emodina subivano l’apoptosi attraverso un percorso cas-pase-dipendente con scissione e attivazione delle caspasi-3/9 e scissione di PARP [24]. L’esecuzione dell’apoptosi intrinseca è stata supportata dalla traslocazione del citocromo c. Le cellule di carcinoma epatocellulare (HCCM e Hep3B) sono state sottoposte ad apoptosi tramite caspasi-3/9 e PARP. L’attivazione di p38 non è stata influenzata in tutte e tre le linee cellulari. L’apoptosi indotta da aloe-emodina è stata osservata attraverso lo stress ossidativo e l’attivazione prolungata della chinasi N-terminale (JNK) di c-JUN.

8. Cancro nasofaringeo
Due studi di Lin et al. ha mostrato gli effetti dell’aloe-emodina nelle cellule di carcinoma nasofaringeo (NPC). Il primo studio ha dimostrato che l’aloe-emodina induce l’apoptosi tramite l’attivazione della caspasi-3 con frammentazione del DNA [25]. L’arresto del ciclo cellulare nella fase G2/M è stato associato all’aumento della formazione del complesso ciclina B1-CDC2. La metalloproteinasi-2 della matrice era significativamente ridotta, con un aumento dei ROS e del calcio citosolico. Il secondo studio ha dimostrato che l’aloe-emodina ha inibito significativamente la crescita cellulare senza influire sulla vitalità [26]. È stato indotto il legame della ciclina B1 al CDK1 e l’aloe-emodina ha attivato l’arresto del ciclo cellulare nelle fasi S e G2/M.

9. Cancro neuroectodermico
Uno studio ha dimostrato la citotossicità dose-dipendente dell’aloe-emodina nelle cellule di neuroblastoma (SJ-N-KP wild-type p53 e SK-N-Be(2c) mutante p53 type) [27]. Le cellule SK-N-Be(2c) mancano di attività trascrizionale dei geni mirati a p53, che ha consentito di studiare l’effetto dell’aloe-emodina in termini di apoptosi. L’espressione dell’mRNA di p53 è aumentata in entrambe le linee cellulari, ma solo le cellule SJ-N-KP hanno mostrato un aumento dell’mRNA di p21, BCL-2, BAX e CD95 a causa della perdita della funzione di p53 nelle cellule SK-N-Be(2c) . Entrambe le linee cellulari hanno avuto un aumento dipendente dal tempo dei livelli di p53, con induzione dell’espressione della proteina p21 e CD95 nelle cellule SJ-N-KP.

Nell’affrontare i tumori gliali, un gruppo di ricercatori ha trattato una linea cellulare della glia trasformata (SVG) e una linea cellulare di glioma U-373MG con aloe-emodina, che ha ritardato il numero di cellule che entrano ed escono dalla fase S, indicando l’inibizione della fase S progressione [28]. Un altro studio ha mostrato l’apoptosi indotta da aloe-emodina delle cellule di glioma maligno U87 attraverso l’interruzione del potenziale della membrana mitocondriale, l’arresto del ciclo cellulare nella fase S e la frammentazione del DNA in modo dipendente dal tempo con necrosi minima [29].

10. Cancro orale Un’inibizione
tempo e dose-dipendente della crescita cellulare è stata riscontrata nelle cellule di cancro orale (KB) trattate con aloe-emodina, con arresto del ciclo cellulare nella fase G2/M e diminuzione nella fase S [30]. L’attività dell’ALP è aumentata e non è stata osservata alcuna frammentazione del DNA.

11. Cancro Ovarico
Le cellule di carcinoma ovarico HO-8910M sono state valutate per la migrazione e l’invasione [31]. La migrazione, l’invasione e l’adesione sono state significativamente inibite dall’aloe-emodina, con una corrispondente diminuzione dell’espressione proteica della chinasi di adesione focale (FAK; coinvolta nella mobilità cellulare e, in questo caso, nella metastasi) e nei livelli di mRNA. L’uso di aloe-emodina in queste cellule ha attestato il suo potenziale antimetastatico.

12. Cancro alla prostata
La soppressione della crescita del tumore è stata osservata nelle cellule del cancro alla prostata (PC3) trattate con aloe-emodina. La normale crescita delle cellule della prostata avviene attraverso mTORC2 e i suoi effetti a valle. Dopo il trattamento con aloe-emodina, gli enzimi a valle di mTORC2, AKT e PKCa, sono stati inibiti e quindi hanno mostrato una ridotta attività di fosforilazione in modo dose-dipendente [32]. L’aloe-emodina non ha influenzato MAPK, p38 o c-JNK o la fosforilazione di ERK. La proliferazione delle cellule PC3 è stata inibita come risultato del legame di aloe-emodina a mTORC2, con inibizione dell’attività della chinasi mTORC2.

13. Cancro della pelle
L’aloe-emodina ha avuto un maggiore effetto citotossico nelle cellule tumorali non mela¬noma (cellule di carcinoma epidermoide (A431) e cellule di carcinoma a cellule squamose della testa e del collo (SCC25)) rispetto alle cellule della pelle non cancerose (cellule HaCaT cheratinocitiche pre-maligne e cellule Hs68 fibroblasti) [33]. Ciò si è verificato attraverso la sovraregolazione del fattore di necrosi tumorale-a (TNF-a), del ligando FAS e dei domini di morte associati per TNF-R1 e FAS. Aloe-e-modin ha attivato le caspasi-3/7/8/9 e p53 sovraregolato, citocromo c e BAX. Il ROS intracellulare è aumentato, mentre il glutatione ridotto intracellulare (GSH) è stato esaurito e la BCL-2 (proteina anti-apoptotica) è stata sottoregolata. Inoltre, l’al-oe-emodina ha inibito l’attività dell’enzima citosolico N-acetiltransferasi 1 (NAT1) e l’espressione dell’mRNA nelle cellule di melanoma maligno A375.S2 in modo dose-dipendente [34]. NAT1, espresso in molte linee cellulari tumorali umane,

L’aloe-emodina sensibilizza anche le cellule tumorali della pelle alla chemioterapia. Una combinazione di aloe-emodina e 5-fluorouracile ha causato un aumento della morte cellulare, così come l’aloe-emodina somministrata per via liposomiale. Un altro studio ha dimostrato che l’aloe-emodina e l’emodina potenziano gli effetti terapeutici del cisplatino, della doxo-rubicina, del 5-fluorouracile e dell’inibitore della tirosina chinasi STI 571 nel carcinoma a cellule di Merkel, noto per essere resistente agli agenti antineoplastici [35]. L’aloe-emodina ha avuto un piccolo vantaggio rispetto all’emodina per quanto riguarda gli effetti antiproliferativi quando combinata con questi farmaci chemioterapici a basse concentrazioni, mentre l’aloina non ha mostrato alcun effetto.

Radović et al. hanno scoperto che l’aloe-emodina ha causato l’apoptosi delle cellule di melanoma A375 accompagnata da downregulation di BCL-2 e apoptosi mediata dalla caspasi [36]. Una scoperta interessante è stata che l’aloe-emodina ha salvato le cellule dalla morte indotta da dox-orubicina o paclitaxel in modo dose-dipendente, esibendo un effetto citoprotettivo. Di conseguenza, è necessaria cautela quando si utilizza l’aloe-emodina con questi farmaci chemioterapici. Infine, l’aloe-emodina ha inibito significativamente la crescita del carcinoma a cellule di Merkel senza alcun effetto da parte dell’aloina [37]. Il fattore di crescita dei fibroblasti di base (bFGF), il fattore di crescita trasformante-p1 (TGFp1), il fattore di crescita nervoso (NGF) e il fattore di crescita epidermico (EGF) non hanno influenzato la proliferazione delle cellule di carcinoma a cellule di Merkel.

14. Cancro alla lingua
Chen e colleghi hanno studiato gli effetti di aloe-emodina, emodina e rhein sul carcinoma a cellule squamose della lingua SCC-4 in due studi. Il primo studio ha rivelato una diminuzione della vitalità in modo dipendente dal tempo e dalla dose, con l’effetto maggiore indotto dall’emodina, seguita dall’aloe-emodina, quindi dalla reina [38]. La migrazione e l’invasione delle cellule SCC-4 è stata inibita, con riduzioni di MMP-2 e NF-KB, a significare una diminuzione della mobilità cellulare. Nel secondo studio, la citotossicità e l’induzione del danno al DNA sono state osservate nello stesso ordine di grandezza per agente anticancerogeno [39]. L’espressione di DNA-PK, BRCA1 e ATM mRNA (tutti gli enzimi di riparazione del DNA) è stata significativamente inibita dall’aloe-emodina, con effetti variabili da emodina e reina. Un altro studio ha dimostrato che l’aloe-emodina ha inibito la vitalità delle cellule SCC-4 in modo dose-dipendente con arresto della fase S e cambiamenti nella morfologia nucleare [40]. I livelli di attività di ROS, calcio e caspasi-3/8/9 sono aumentati in modo dipendente dal tempo, accompagnati da una riduzione del potenziale di membrana mitocondriale.

15. Generale/altro
L’aloe-emodina ha dimostrato l’apoptosi indipendente dalla p53 nelle cellule FaDu (carcinoma a cellule squamose faringee), Hep3B (epatoma) e MG-63 (osteosarcoma) [41]. Ciò ha provocato l’arresto del ciclo cellulare in fase S. L’espressione della proteina RING (CARP) associata alla caspasi-8/10 è stata ridotta dall’aloe-emodina. Quando le CARP erano sovraespresse, l’apoptosi indotta da aloe-emodina era attenuata. Le CARP normalmente interagiscono con la caspasi-8/10 inibendo la loro funzione attraverso la proteolisi mediata dall’ubiquitina. Con livelli ridotti di CARP, l’apoptosi aumenta.


link di riferimento:

  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9157280/
  • https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6426255/#:~:text=Aloe%2Demodin%20reduces%20cancer%20cell,stress%20via%20exacerbated%20ROS%20production.

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