Volume 25, Issue 3 (October 2018)
J Birjand Univ Med Sci. 2018, 25(3): 203-212 |
Back to browse issues page
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Khorsandi K, Hosseinzadeh R, Khatibi Shahidi F, Chamani E. Comparison on Anticancer Effects of phenolic Compounds, Gallic Acid and Para Coumaric Acid on Human Breast Cancer Cells. J Birjand Univ Med Sci. 2018; 25 (3) :203-212
URL: http://journal.bums.ac.ir/article-1-2486-en.html
URL: http://journal.bums.ac.ir/article-1-2486-en.html
1- Photodynamic Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran. , biochem.kh@gmail.com
2- Laser in Medicine Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran.
3- Photodynamic Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran.
4- Department of Biochemistry, Faculty of Medicine, Birjand University of Medical Sciences, Birjand, Iran.
2- Laser in Medicine Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran.
3- Photodynamic Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran.
4- Department of Biochemistry, Faculty of Medicine, Birjand University of Medical Sciences, Birjand, Iran.
Keywords: Phenolic Compounds, Gallic Acid, Para-Coumaric Acid, Human Breast Cancer Cells, Cell Viability
Full-Text [PDF 654 kb]
(1815 Downloads)
| Abstract (HTML) (8603 Views)
اثر سمیت سلولی پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231:
برای بررسی اثر پاراکوماریک‌اسید بر تکثیر و بقای سلول‌های سرطان سینه انسان، در آزمایشی مشابه سلول‌ها به‌مدت 24ساعت در معرض غلظت‌های مختلف از پاراکوماریک‌اسید شامل: 0، 10، 25، 50 و 100 میگروگرم بر میلی‌لیتر قرار گرفتند. شکل 2-ب پاسخ سلول‌های سرطانی MDA-MB-231 به ترکیب پاراکوماریک‌اسید را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل 2-ب مشاهده می‌شود، تیمار سلول‌ها با پاراکوماریک‌اسید تغییر محسوسی در بقای سلول در مقایسه با گروه کنترل ایجاد نکرد. اثر مهاری پاراکوماریک‌اسید بر روی بقای سلول‌ها در غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر، در حدود 16درصد (میزان بقای سلولی حدود 83درصد) بود.
با توجه به نتایج به‌دست آمده، به‌منظور مشاهده اثر سمّیت سلولی ناشی از گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسانی، سلول‌ها با غظت‌های متفاوت از ترکیبات (100، 50 ، 25 ،10، 0 میکروگرم در میلی‌لیتر) به‌مدت 24ساعت تیمار شدند؛ سپس سلول‌ها با میکروسکوپ اینورت نوری و بزرگ‌نماییx 40 مورد مطالعه قرار گرفتند. همانطور که در شکل 3 مشاهده می‌شود، قسمت A وB و Cبه‌ترتیب نشان‌دهنده سلول‌های سرطانی سینه انسانی با غلظت صفر میکروگرم بر میلی‌لیتر (کنترل)، سلول‌های سرطانی سینه انسانی در معرض غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید می‌باشد (شکل 3). همانطور که مشاهده می‌شود، در حضور گالیک‌اسید نسبت به حالت کنترل، از تعداد سلول‌های سرطانی کاسته شده و مورفولوژی سلول‌ها از حالت دوکی‌شکل به حالت گرد و کوچک‌شده تغییر شکل یافت؛ این در حالی است که در مورفولوژی سلول‌های در معرض پاراکوماریک‌اسید نسبت به حالت کنترل تفاوتی دیده نشد.
شکل 3- مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسان رده MDA-MB-231 (بزرگ‌نمایی x40) در (A) نمونه کنترل و نمونه در معرض غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر از گالیک‌اسید (B) و پاراکوماریک‌اسید (C). با توجه به نتایج به‌دست آمده، می‌توان پیشنهاد داد که اثر بازدارنده اسید گالیک نسبت به اسید کوماریک در غلظت مشابه در سلول‌های سرطانی پستان MDA-MB-231 به‌عنوان یک مدل از سلول‌های سرطانی سینه انسانی بیشتر می‌باشد.
بحث
به‌دلیل مقاومت سلول‌های سرطانی به شیمی‌درمانی، توسعه داروهای جدید ضدّ سرطان یک موضوع کلیدی برای درمان سرطان به‌شمار می‌رود. از این رو محققین در تلاش هستند تا با استفاده از گیاهان دارویی به‌عنوان مکمل داروهای شیمی‌درمانی، میزان استفاده از داروهای شیمی‌درمانی و درنتیجه عوارض ناشی از آنها را کاهش دهند. بنابراین مطالعه و بررسی عواملی با منشأ طبیعی مانند: ترکیبات به‌دست آمده از گیاهان که اثرات جانبی کمتری دارند، یکی از مهمترین اهداف تحقیق در حوزه درمان سرطان است. برای این منظور مطالعات گسترده‌ای بر روی گیاهان مختلف صورت گرفته و اثرات ضدّ سرطانی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. امروزه درصد زیادی از ترکیبات ضدّ سرطانی که برای درمان بیماران سرطانی کاربرد دارد، از منابع گیاهی، دریایی و میکروارگانیسم‌ها به‌دست می‌آیند. متابولیت‌های ثانویه در گیاهان، دارای اثرات بیولوژیکی متعدد از جمله: اثرات ضدّ التهابی، ضدّ سرطانی و ضدّ درد هستند (14، 15).
پلی‌فنول‌ها گروه مهمی از فیتوکمیکال‌ها را تشکیل می‌دهند که توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده‌اند؛ زیرا مشخص شده است که می‌توانند بر رشد سلول‌های سرطانی تأثیر بگذارند. علاوه بر آن شواهد اولیه از مطالعات اپیدمیولوژیک نشان داده است که رژیم غذایی حاوی مصرف منظم میوه‌ها و سبزیجات (غنی از پلی‌فنول‌ها)، به‌طور قابل توجهی خطر ابتلا به بسیاری از سرطان‌ها را کاهش می‌دهد (16). اثرات ضدّ سرطانی ترکیبات پلی‌فنولی به‌طور عمده به‌دلیل توانایی در: 1) ایجاد توقف در چرخه سلولی؛ 2) مهار کانال‌های سیگنال انکوژنیک کنترل‌کننده تکثیر سلولی، آنژیوژنز و آپوپتوز؛ 3) مدولاسیون سطوح ROS؛ 4) تقویت پروتئین‌های سرکوب‌کننده تومور مانند p53 و 5) افزایش تمایز و تغییر شکل در سلول‌های طبیعی می‌باشد (شکل 4). اگر چه ترکیبات فنولیک فعالیت ضدّ سرطانی را نشان می‌دهند، به‌علت تغییرات ساختارها و همچنین اهداف مولکولی آنها، اثرات آنها از یک ترکیب به دیگری متفاوت است (17).
شکل 4- تصویر شماتیک برخی از اثرات ضدّ سرطانی پلی‌فنول‌های موجود در رژیم غذایی (14)
مطالعات مربوط به ارتباط بین اثرات ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی با ساختار آنها که حاوی گروه‌های عملکردی است، نشان می‌دهد که ترکیبات با تعداد بیشتری از گروه‌های هیدروکسیل، عملکرد ضدّ سرطانی بهتری در مقایسه با گروه‌های بدون هیدروکسیل یا ترکیبات دارای گروه-OCH3 دارند (18، 19)؛ برای مثال، انتظار می‌رود گالیک‌اسید حاوی سه گروه هیدروکسیل، در مقایسه با اسیددی‌هیدروکسی‌بنزوئیک یا مونوهیدروکسی‌بنزوئیک‌اسید مؤثّرتر باشد. علاوه بر گروه‌های هیدروکسیل و ساختار حلقه کاتکول، حضور یک زنجیره جانبی اسید چرب کم‌چرب غیراشباع نیز می‌تواند ترکیبات فنولی را قوی‌تر کند؛ به‌عنوان مثال، مطالعه Lee و همکاران که به‌منظور بررسی اثربخشی بنزوئیک‌اسید برای مهار رشد سلول‌های سرطانی انجام شد، نشان داد که سینامیک‌اسیدهایی که حاوی یک زنجیره جانبی پپروپیونیک‌اسید غیر اشباع هستند، عوامل ضدّ سرطان بهتری می‌باشند (19). بنابراین فنولیک‌اسیدهای مشتقات بنزوئیک و سینامیک اسید، با جایگزینی هیدروکسیل بالاتر می‌تواند به‌عنوان کاندیدای بالقوه برای جلوگیری از تکثیر سلول‌های سرطانی مورد توجه قرار گیرد.
مشتقات اسید بنزوییک مانند اسید گالیک که معمولاً در طبیعت یافت می‌شوند، به‌دلیل خواص دارویی بهتر، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند (20)؛ به‌عنوان مثال در مطالعه Kassi و همکاران بیان شده است، هیدروکسی‌بنزوئیک‌اسیدها و پروتوکاتچوئیک‌اسید سمیّت سلولی وابسته به دوز بر سلول‌های سرطانی پروستات
(PC-3) و پستان (MCF-7) نشان می‌دهند (21). این ترکیبات باعث ایجاد آپوپتوز و افزایش سطح لاکتات‌دهیدروژناز و کاهش پتانسیل غشای میتوکندری می‌شوند؛ علاوه بر آن، این ترکیبات باعث تخریب DNA در سلول‌های سرطانی، ریه، کبد و پروستات می‌شوند (22). به‌طور مشابه، اسید گالیک با تولید گونه‌های اکسیژن واکنشی و توقف سلول‌ها در مرحله G2/M، مانع تکثیر سلول‌های سرطانی می‌شود (20). پاراکوماریک‌اسید، یک ایزومر فراوان از اسید سینامیک، با افزایش سطح ROS، کاهش پتانسیل غشای میتوکندری و مهار چرخه سلولی در فاز G1، سلول‌های سرطان روده را مهار می‌کند (12). بسیاری از مطالعات، اثربخشی ترکیبات فنولی را در کاهش تکثیر سلول‌های سرطانی نشان داده‌اند؛ به‌عنوان مثال، پاراکوماریک‌اسید باعث کاهش بقای سلول‌های HCT-15 و HT-29 در غلظت μmol/L1400 و μmol/L1600 می‌شود (12). مطالعه Zhao و همکاران نشان داد که گالیک‌اسید، سلول‌های سرطان دهانه رحم HeLa و HTB-35 را مهار می‌کند (23). مطالعه Shin و همکاران در رابطه با غلظت IC50 گالیک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه ردهMDA-MB-231 ، مقدار µg/mL80 را نشان داد (24)؛ در حالی که در مطالعه ما این غظت در حدود µg/mL40 گزارش شد که این اختلاف می‌تواند به‌دلیل شرایط متفاوت دو آزمایش باشد. بررسی‌ها مشخص نموده است که افزایش سطحROS در درمان با ترکیبات فنولی، استراتژی قابل توجه برای کنترل تکثیر سلول‌های سرطانی است (25)؛ علاوه بر آن هم سینامیک‌اسید و هم مشتقات‌بنزوئیک‌اسید می‌توانند با القای ژن‌های سرکوب‌کننده تومور، باعث توقف چرخه سلولی شوند و از این طریق مانع از تکثیر سلول‌های تومور گردند (24).
نتیجه‌گیری
در این مطالعه، مقایسه اثر ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 انجام شد. بین فعالیت ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی با ساختاری که حاوی گروه‌های عامل مثل حلقه‌های آروماتیک و گروه‌های هیدروکسیلیک می‌باشد، ارتباط وجود دارد؛ به‌طوری که ترکیبات با تعداد بیشتری از گروه‌های هیدروکسیل عملکرد ضدّ سرطانی بهتری در مقایسه با گروه‌های بدون هیدروکسیل یا ترکیبات دارای گروه-OCH3 نشان می‌دهند. همانطور که مورد انتظار بود، با توجه به وجود گروه‌های هیدروکسیل بیشتر در گالیک‌اسید، اثرات ضد سرطانی و اثر کاهش بقای سلولی در مورد گالیک‌اسید، بیشتر از پاراکوماریک‌اسید می‌باشد؛ به‌طوری که در غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر از گالیک‌اسید، بقای سلولی حدود 16درصد و در مورد پاراکوماریک‌اسید با غلظت مشابه در حدود 83درصد می‌باشد.
همچنین در مطالعه حاضر، تغییرات مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231، نتایج به‌دست آمده از تست بقای سلولی را تأیید می‌نماید؛ همچنین نتایج این مطالعه اثرات مثبت گالیک‌اسید نسبت به پاراکوماریک‌اسید در غلظت مشابه بر مرگ و میر سلول‌های سرطانی سینه رده MDA-MB-231 را تأیید می‌کند؛ اما انجام مطالعات بیشتر برای نشان‌دادن کارآیی و ایمنی آنها در درمان سرطان ضروری است. مطالعات پایه و بالینی در مورد ترکیبات پلی‌فنولی می‌تواند نقشه راهی برای کاربرد آنها در زمینه پیشگیری و درمان انواع سرطان‌ها ارائه دهد.
تقدیر و تشکر
نویسندگان از همه افرادی که در انجام این پژوهش کمک کردند، تشکر و قدرانی می‌نمایند.
منابع:
1- Jemal A, Center MM, DeSantis C, Ward EM. Global patterns of cancer incidence and mortality rates and trends. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2010; 19(8): 1893-907. Epub 2010 Jul 20.
2- Sher DJ. Cost-effectiveness studies in radiation therapy. Expert Rev Pharmacoecon Outcomes Res. 2010; 10(5): 567-82.
3- Key TJ, Schatzkin A, Willett WC, Allen NE, Spencer EA, Travis RC. Diet, nutrition and the prevention of cancer. Public Health Nutr. 2004; 7(1A): 187-200.
4- Dapkevicius A. Isolation, identification and evaluation of natural antioxidants from aromatic herbs cultivated in Lithuania [Dissertation on Internet]. Wageningen (NL): Wageningen University, Laboratory for Organic Chemistry; 2002.
5- Manach C, Scalbert A, Morand C, Rémésy C, Jiménez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr. 2004; 79(5): 727-47.
6- Abbas M, Saeed F, Anjum FM, Afzaal M, Tufail T, Bashir MS, et al. Natural polyphenols: An overview. Int J Food Prop. 2017; 20(8): 1689-99.
7- El Gharras H. Polyphenols: food sources, properties and applications – a review. Int J Food Sci Technol. 2009; 44(12): 2512-8.
8- Badhani B, Sharma N, Kakkar R. Gallic acid: a versatile antioxidant with promising therapeutic and industrial applications. RSC Adv. 2015; 5(35): 27540–57.
9- Verma S, Singh A, Mishra A. Gallic acid: Molecular rival of cancer. Environ Toxicol Pharmacol. 2013; 35(3): 473-85.
10- Russell Jr LH, Mazzio E, Badisa RB, Zhu ZP, Agharahimi M, Oriaku ET, et al. Autoxidation of Gallic acid Induces ROS-dependant Death in Human Prostate Cancer LNCaP Cells. Anticancer Res. 2012; 32(5): 1595-602.
11- You BR, Park WH. Gallic acid-induced lung cancer cell death is related to glutathione depletion as well as reactive oxygen species increase. Toxicol Vitro. 2010; 24(5): 1356-62.
12- Jaganathan SK, Supriyanto E, Mandal M. Events associated with apoptotic effect of p-Coumaric acid in HCT-15 colon cancer cells. World J Gastroenterol. 2013; 19(43): 7726-34.
13- Kolahi M, Tabandeh MR, Saremy S, Hosseini SA, Hashemitabar M. The Study of Apoptotic Effect of p-Coumaric Acid on Breast Cancer Cells MCF-7. J Shahid Sadoughi Univ Med Sci. 2016; 24(3): 211–21. [Persian]
14- Russo GL, Tedesco I, Spagnuolo C, Russo M. Antioxidant polyphenols in cancer treatment: Friend, foe or foil? Semin Cancer Biol. 2017; 46: 1-13.
15- Wintola OA, Afolayan AJ. Phytochemical constituents and antioxidant activities of the whole leaf extract of Aloe ferox Mill. Pharmacogn Mag. 2011;7(28): 325-33.
16- Lefranc F, Tabanca N, Kiss R. Assessing the anticancer effects associated with food products and/or nutraceuticals using in vitro and in vivo preclinical development-related pharmacological tests. Semin Cancer Biol. 2017; 46: 14-32.
17- Fresco P1, Borges F, Marques MP, Diniz C. The anticancer properties of dietary polyphenols and its relation with apoptosis. Curr Pharm Des. 2010; 16(1): 114-34.
18- Chen M, Meng H, Zhao Y, Chen F, Yu S. Antioxidant and in vitro anticancer activities of phenolics isolated from sugar beet molasses. BMC Complement Altern Med. 2015; 15: 313.
19- Lee YJ, Liao PH, Chen WK, Yang CC. Preferential cytotoxicity of caffeic acid phenethyl ester analogues on oral cancer cells. Cancer Lett; 2000; 153(1-2): 51-6.
20- Shahrzad S, Aoyagi K, Winter A, Koyama A, Bitsch I. Pharmacokinetics of gallic acid and its relative bioavailability from tea in healthy humans. J Nutr. 2001; 131(4): 1207-10.
21- Kassi E, Chinou I, Spilioti E, Tsiapara A, Graikou K, Karabournioti S, et al. A monoterpene, unique component of thyme honeys, induces apoptosis in prostate cancer cells via inhibition of NF-κB activity and IL-6 secretion. Phytomedicine. 2014; 21(11): 1483-9.
22- Yin MC, Lin CC, Wu HC, Tsao SM, Hsu CK. Apoptotic effects of protocatechuic acid in human breast, lung, liver, cervix, and prostate cancer cells: potential mechanisms of action. J Agric Food Chem. 2009; 57(14): 6468-73.
23- Zhao B, Hu M. Gallic acid reduces cell viability, proliferation, invasion and angiogenesis in human cervical cancer cells. Oncol Lett. 2013; 6(6): 1749-55.
24- Shin SY, Yoon H, Ahn S, Kim DW, Bae DH, Koh D, et al. Structural properties of polyphenols causing cell cycle arrest at g1 phase in HCT116 human colorectal cancer cell lines. Int J Mol Sci. 2013; 14(8): 16970-85.
25- Mileo AM, Miccadei S. Polyphenols as Modulator of Oxidative Stress in Cancer Disease: New Therapeutic Strategies. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: ID 6475624.
Full-Text: (1452 Views)
Abstract Original Article
Comparison on Anticancer Effects of phenolic Compounds, Gallic Acid and Para Coumaric Acid on
Khatereh Khorsandi[1], Reza Hosseinzadeh[2], Fedora Khatibi Shahidi[3], Elham Chamani[4]
Background and Aim: Phenolic compounds form an important category of antioxidants that have important biological activities, such as anticancer, antifungal, antibacterial and antiviral effects. In this study, the anticancer effects of Gallic acid and P-Coumaric acid were studied on MDA-MB-231 human breast cancer cell line.
Materials and Methods: In this experimental study, human breast cancer cells of MDA-MB-231 (104 cells) were treated with Gallic acid, P-Coumaric Acid in different concentrations (0, 10, 25, 50 and 100 μg / ml) for 24 hours. The cell viability of treated cells was determined using MTT assay and invert light microscopy.
Results: The cell viability of treated cell with 100 μg/ml Gallic cell is about 16%, and in the case of para-coumaric acid at the similar concentration, the cell viability is about 83%. The morphological study confirmed the results of MTT using an inverted light microscope.
Conclusion: The inhibitory effect of Gallic acid in MDA-MB-231 human breast cancer cells is higher in comparison to P-Coumaric acid at the similar concentration. According to the study, this effect could be due to the difference in the number of hydroxyl groups on these compounds.
Key Words: Phenolic Compounds; Gallic Acid; Para-Coumaric Acid; Human Breast Cancer Cells; Cell Viability
Journal of Birjand University of Medical Sciences. 2018; 25 (3): 203-212.
Received: May 5, 2018 Accepted: June 12, 2018
مقایسه اثر ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و
خاطره خرسندی[5]، رضا حسین‌زاده[6]، فدورا خطیبی شهیدی[7]، الهام چمنی[8]
چکیده
زمینه و هدف: ترکیبات فنولی، دسته مهمی از آنتی‌اکسیدان‌ها را تشکیل می‌دهد که دارای فعالیت‌های بیولوژیکی مهمی مانند: اثرات ضدّ سرطانی، ضدّ قارچی، ضدّ باکتریایی و ضدّ ویروسی هستند. در این مطالعه، اثر ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه رده MDA-MB-231 بررسی شد.
روش تحقیق: در این مطالعه تجربی سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 (104 سلول) به‌مدت 24ساعت با کوماریک‌اسید و گالیک‌اسید در غلظت‌های مختلف (0، 10، 25، 50 و 100 میکروگرم در میلی‌لیتر) تحت تیمار قرار گرفتند. بقای سلول‌ها با استفاده از تست MTT و میکروسکوپ اینورت نوری بررسی شد.
یافته‌ها: بقای سلولی در غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر از گالیک‌اسید و پاراکوماریک اسید به‌ترتیب حدود 16درصد و 83درصد می‌باشد. نتایج بررسی مورفولوژی با استفاده از میکروسکوپ اینورت نوری، یافته‌های حاصل از MTT را تأیید نمود.
نتیجه‌گیری: اثر بازدارنده گالیک‌اسید نسبت به کوماریک‌اسید در غلظت مشابه در سلول‌های سرطانی سینه MDA-MB-231 به‌عنوان یک مدل از سلول‌های سرطانی انسانی، بیشتر می‌باشد. طبق بررسی انجام‌شده، این اثر می‌تواند مربوط به تفاوت در تعداد گروه‌های هیدروکسیلی بر روی این ترکیبات باشد.
واژه‌های کلیدی: ترکیبات فنولی؛ گالیک‌اسید؛ پاراکوماریک‌اسید، سلول‌های سرطانی سینه انسانی؛ بقای سلولی
مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. 1397؛ 25 (3): 203-212.
دریافت: 15/02/1397 پذیرش: 22/03/1397
Comparison on Anticancer Effects of phenolic Compounds, Gallic Acid and Para Coumaric Acid on
Human Breast Cancer Cells
Khatereh Khorsandi[1], Reza Hosseinzadeh[2], Fedora Khatibi Shahidi[3], Elham Chamani[4]Background and Aim: Phenolic compounds form an important category of antioxidants that have important biological activities, such as anticancer, antifungal, antibacterial and antiviral effects. In this study, the anticancer effects of Gallic acid and P-Coumaric acid were studied on MDA-MB-231 human breast cancer cell line.
Materials and Methods: In this experimental study, human breast cancer cells of MDA-MB-231 (104 cells) were treated with Gallic acid, P-Coumaric Acid in different concentrations (0, 10, 25, 50 and 100 μg / ml) for 24 hours. The cell viability of treated cells was determined using MTT assay and invert light microscopy.
Results: The cell viability of treated cell with 100 μg/ml Gallic cell is about 16%, and in the case of para-coumaric acid at the similar concentration, the cell viability is about 83%. The morphological study confirmed the results of MTT using an inverted light microscope.
Conclusion: The inhibitory effect of Gallic acid in MDA-MB-231 human breast cancer cells is higher in comparison to P-Coumaric acid at the similar concentration. According to the study, this effect could be due to the difference in the number of hydroxyl groups on these compounds.
Key Words: Phenolic Compounds; Gallic Acid; Para-Coumaric Acid; Human Breast Cancer Cells; Cell Viability
Journal of Birjand University of Medical Sciences. 2018; 25 (3): 203-212.
Received: May 5, 2018 Accepted: June 12, 2018
مقاله اصیل پژوهشی
مقایسه اثر ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و
پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی
رده MDA-MB-231
خاطره خرسندی[5]، رضا حسین‌زاده[6]، فدورا خطیبی شهیدی[7]، الهام چمنی[8]چکیده
زمینه و هدف: ترکیبات فنولی، دسته مهمی از آنتی‌اکسیدان‌ها را تشکیل می‌دهد که دارای فعالیت‌های بیولوژیکی مهمی مانند: اثرات ضدّ سرطانی، ضدّ قارچی، ضدّ باکتریایی و ضدّ ویروسی هستند. در این مطالعه، اثر ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه رده MDA-MB-231 بررسی شد.
روش تحقیق: در این مطالعه تجربی سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 (104 سلول) به‌مدت 24ساعت با کوماریک‌اسید و گالیک‌اسید در غلظت‌های مختلف (0، 10، 25، 50 و 100 میکروگرم در میلی‌لیتر) تحت تیمار قرار گرفتند. بقای سلول‌ها با استفاده از تست MTT و میکروسکوپ اینورت نوری بررسی شد.
یافته‌ها: بقای سلولی در غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر از گالیک‌اسید و پاراکوماریک اسید به‌ترتیب حدود 16درصد و 83درصد می‌باشد. نتایج بررسی مورفولوژی با استفاده از میکروسکوپ اینورت نوری، یافته‌های حاصل از MTT را تأیید نمود.
نتیجه‌گیری: اثر بازدارنده گالیک‌اسید نسبت به کوماریک‌اسید در غلظت مشابه در سلول‌های سرطانی سینه MDA-MB-231 به‌عنوان یک مدل از سلول‌های سرطانی انسانی، بیشتر می‌باشد. طبق بررسی انجام‌شده، این اثر می‌تواند مربوط به تفاوت در تعداد گروه‌های هیدروکسیلی بر روی این ترکیبات باشد.
واژه‌های کلیدی: ترکیبات فنولی؛ گالیک‌اسید؛ پاراکوماریک‌اسید، سلول‌های سرطانی سینه انسانی؛ بقای سلولی
مجله علمی دانشگاه علوم پزشکی بیرجند. 1397؛ 25 (3): 203-212.
دریافت: 15/02/1397 پذیرش: 22/03/1397
مقدمه
سرطان، پرهزینه‌ترین بیماری جهان و مهمترین عامل مرگ و میر در کشورهای توسعه‌یافته و یا در حال توسعه به‌شمار می‌رود. بیماری‌های مزمن مانند: سرطان، بیماری‌های قلبی و دیابت نزدیک به 60درصد از مرگ و میرها در جهان را شامل می‌شوند (1). با وجود هزینه‌های بالای درمان‌های متداول سرطان (شیمی‌درمانی و پرتودرمانی)، پاسخ به درمان ایده‌آل نبوده و به‌دلیل تحت تأثیر قرارگرفتن سلول‌های سالم و بروز عوارض درمان، نیاز به کاهش دوز درمان و به دنبال آن کاهش پاسخ به درمان وجود دارد (2)؛ بنابراین توجه به راهکارهای مفید در درمان این نوع سرطان ضروری به نظر می‌رسد.
در سال‌های اخیر، برخی مطالعات گزارش کرده‌اند که رژیم غذایی نقش مهمی در علت سرطان دارد. شواهد اپیدمیولوژیک نشان می‌دهد که رژیم‌های غذایی غنی از میوه‌ها و سبزیجات حاوی مقادیر بالایی از ترکیبات فیتوشیمیایی، می‌تواند به کاهش خطر ابتلا به سرطان‌ها کمک کنند (3). با توجه به این موضوع، یکی از راهکارهای مهم در پیشگیری و درمان انواع سرطان‌ها، استفاده از ترکیبات گیاهی است.
ترکیبات فعال زیستی، جزء مواد تشکیل‌دهنده رژیم غذایی هستند که به‌طور معمول در غذاها به مقدار کم وجود دارند. اثرات آنها بر روی سلامتی مورد مطالعه قرار گرفته است (4). انواعی از ترکیبات زیست‌فعال کشف شده است. این ترکیبات در ساختار شیمیایی و عملکرد متفاوت بوده و بر این اساس گروه‌بندی می‌شوند. گزارش شده است که انواع مختلفی از ترکیبات فعال زیستی به‌خصوص ترکیبات فنولی، دارای خواص زیستی مهم مانند: اثرات ضدّ سرطانی، ضدّ ویروسی، آنتی‌اکسیدانی و ضدّ التهابی می‌باشند (5).
پلی‌فنول‌ها که جزء ترکیبات موجود در گیاهان می‌باشند، در طیف گسترده‌ای از مواد غذایی گیاهی مانند: میوه‌ها، سبزیجات، غلات، حبوبات و نوشیدنی‌ها یافت می‌شوند. عملکرد اصلی اسید فنولیک در گیاهان تولید رنگدانه، رشد، تولید مثل و مقاومت به بیماری‌هاست (6). علاوه بر آن ترکیبات فنولی دسته مهمی از آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی را تشکیل می‌دهد که دارای فعالیت‌های بیولوژیکی مانند: اثرات ضدّ سرطان، ضدّ قارچی، ضدّ باکتری، ضدّ ویروسی، ضدّ انعقاد خون و ضدّ کلسترول هستند. این ترکیبات در دو گروه در اسید فنولیک و فلاونوئیدها طبقه‌بندی می‌شوند (7). اسیدهای فنولیک را می‌توان به دو گروه اصلی شامل: مشتقات اسیدهای هیدروکسی بنزوئیک و مشتقات اسیدهای هیدروکسی سینامیک تقسیم کرد (شکل 1).
سرطان، پرهزینه‌ترین بیماری جهان و مهمترین عامل مرگ و میر در کشورهای توسعه‌یافته و یا در حال توسعه به‌شمار می‌رود. بیماری‌های مزمن مانند: سرطان، بیماری‌های قلبی و دیابت نزدیک به 60درصد از مرگ و میرها در جهان را شامل می‌شوند (1). با وجود هزینه‌های بالای درمان‌های متداول سرطان (شیمی‌درمانی و پرتودرمانی)، پاسخ به درمان ایده‌آل نبوده و به‌دلیل تحت تأثیر قرارگرفتن سلول‌های سالم و بروز عوارض درمان، نیاز به کاهش دوز درمان و به دنبال آن کاهش پاسخ به درمان وجود دارد (2)؛ بنابراین توجه به راهکارهای مفید در درمان این نوع سرطان ضروری به نظر می‌رسد.
در سال‌های اخیر، برخی مطالعات گزارش کرده‌اند که رژیم غذایی نقش مهمی در علت سرطان دارد. شواهد اپیدمیولوژیک نشان می‌دهد که رژیم‌های غذایی غنی از میوه‌ها و سبزیجات حاوی مقادیر بالایی از ترکیبات فیتوشیمیایی، می‌تواند به کاهش خطر ابتلا به سرطان‌ها کمک کنند (3). با توجه به این موضوع، یکی از راهکارهای مهم در پیشگیری و درمان انواع سرطان‌ها، استفاده از ترکیبات گیاهی است.
ترکیبات فعال زیستی، جزء مواد تشکیل‌دهنده رژیم غذایی هستند که به‌طور معمول در غذاها به مقدار کم وجود دارند. اثرات آنها بر روی سلامتی مورد مطالعه قرار گرفته است (4). انواعی از ترکیبات زیست‌فعال کشف شده است. این ترکیبات در ساختار شیمیایی و عملکرد متفاوت بوده و بر این اساس گروه‌بندی می‌شوند. گزارش شده است که انواع مختلفی از ترکیبات فعال زیستی به‌خصوص ترکیبات فنولی، دارای خواص زیستی مهم مانند: اثرات ضدّ سرطانی، ضدّ ویروسی، آنتی‌اکسیدانی و ضدّ التهابی می‌باشند (5).
پلی‌فنول‌ها که جزء ترکیبات موجود در گیاهان می‌باشند، در طیف گسترده‌ای از مواد غذایی گیاهی مانند: میوه‌ها، سبزیجات، غلات، حبوبات و نوشیدنی‌ها یافت می‌شوند. عملکرد اصلی اسید فنولیک در گیاهان تولید رنگدانه، رشد، تولید مثل و مقاومت به بیماری‌هاست (6). علاوه بر آن ترکیبات فنولی دسته مهمی از آنتی‌اکسیدان‌های طبیعی را تشکیل می‌دهد که دارای فعالیت‌های بیولوژیکی مانند: اثرات ضدّ سرطان، ضدّ قارچی، ضدّ باکتری، ضدّ ویروسی، ضدّ انعقاد خون و ضدّ کلسترول هستند. این ترکیبات در دو گروه در اسید فنولیک و فلاونوئیدها طبقه‌بندی می‌شوند (7). اسیدهای فنولیک را می‌توان به دو گروه اصلی شامل: مشتقات اسیدهای هیدروکسی بنزوئیک و مشتقات اسیدهای هیدروکسی سینامیک تقسیم کرد (شکل 1).
شکل 1- ساختار شیمیایی هیدروکسی‌بنزوئیک‌اسیدها (A) و هیدروکسی سینامیک‌اسیدها (B)
 |
در میان ترکیبات فنولی مختلف، اسید گالیک (3،4،5-تری هیدروکسی‌بنزوئیک‌اسید) از ترکیبات فنولیک با وزن مولکولی کم می‌باشد. گالیک‌اسید در نوشیدنی‌ها، آجیل، سماق، برگ چای، پوست درخت بلوط و توت فرنگی، آناناس، موز، لیمو، انگور قرمز، پوست سیب و سایر گیاهان دارویی مختلف یافت می‌شود (8). گالیک‌اسید به‌عنوان یک آنتی‌اکسیدان قوی، به سلول‌های بدن در محافظت از صدمات اکسیداتیو کمک می‌کند. فعالیت‌های بیولوژیکی مختلفی برای گالیک اسید گزارش شده است که خواص ضدّ باکتریایی، ضدّ التهابی و ضدّ ویروسی از آن جمله هستند؛ همچنین گالیک‌اسید به‌عنوان یک ماده القاکننده آپوپتوز شناخته شده است (9). علاقه عمده به گالیک‌اسید مربوط به فعالیت ضدّ توموری آن است. فعالیت ضدّ سرطان گالیک‌اسید در سلول‌های سرطانی مختلف مانند: لوسمی، سرطان پروستات، سرطان ریه، معده، کولون، پستان، سرطان دهانه رحم و مری گزارش شده است (10، 11)؛ علاوه بر آن گالیک‌اسید به‌عنوان یک آنتی‌اکسیدان طبیعی برای به دام‌انداختن [9]ROS شناخته شده است. گالیک‌اسید به‌عنوان یک آنتی‌اکسیدان، یک ترکیب شیمیایی گیاهی مفید برای پیشگیری از سرطان است (8).
کوماریک‌اسید از گروه ترکیبات فنولی و یکی از مشتقات سینامیک‌اسید است که دارای سه ایزومر o--کوماریک‌اسید، m-کوماریک‌اسید و p-کوماریک‌اسید می‌باشد. p-کوماریک‌اسید (پاراکوماریک‌اسید)، فراوان‌ترین ایزومر آن در طبیعت می‌باشد و به‌طور گسترده‌ای در میوه‌ها و سبزی‌هایی مانند: سیب، گلابی، بادام‌زمینی، گوجه‌فرنگی، انگور، جو و چای یافت می‌شود. p-کوماریک‌اسید دارای خواص آنتی‌اکسیدانی می‌باشد و همچنین مطالعات نشان داده است که فعالیت ضدّ توموری آن، خطر سرطان کولون را کاهش می‌دهد (12، 13). هدف از مطالعه حاضر، بررسی اثر ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 بود.
روش تحقیق
کشت سلول
سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231، از مرکز ملی ذخایر ژنتیکی ایران تهیه شدند. سلول‌ها در محیط DMEM به‌همراه 10درصد سرم جنین گاوی، پنی‌سیلین 100واحد بر میلی‌لیتر و استرپتومایسین 100میکروگرم بر میلی‌لیتر، در شرایط دمای 37 درجه سانتی‌گراد، CO2 5درصد و رطوبت 95درصد کشت داده شدند.
تیمار سلول‌ها با ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید:
104سلول از سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231، به‌مدت 24ساعت با اسیدکوماریک‌اسید و گالیک‌اسید (استوک یک‌میلی‌گرم در میلی‌لیتر بافر فسفات‌سالین PBS به‌صورت تازه)، در غلظت‌های مختلف (0، 10، 25، 50 و 100 میکروگرم در میلی‌لیتر) تحت تیمار قرار گرفتند. در رابطه با گروه کنترل از غلظت‌های مشابه بافر PBS استفاده شد. برای تعیین میزان زنده‌بودن سلول، از تست MTT استفاده گردید. تمام آزمایش‌ها در دمای اتاق (25 درجه سانتی‌گراد) انجام گرفت و سه بار تکرار گردید.
بررسی توان زیستی سلول‌ها به روش MTT:
در این مطالعه به‌منظور بررسی توان زیستی سلول‌ها، از روش رنگ‌سنجی MTT استفاده شد. در روش MTT، آنزیم‌های دهیدروژناز در سلول‌های زنده با فعالیت آنزیمی خود منجر به تبدیل‌شدن MTT به رنگ فورمازان می‌شوند؛ بنابراین میزان فورمازان تولیدشده، متناسب با تعداد سلول‌های زنده خواهد بود.
برای انجام تست MTT، به‌منظور بررسی سمّیت سلولی گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید، بعد از طی‌شدن زمان تیمار به‌مدت 24 ساعت، محیط کشت رویی دور ریخته شد و سلول‌ها دو بار با بافر فسفات‌سالین (PBS) شستشو داده شدند؛ سپس به هر چاهک 5/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر MTT اضافه شد و پلیت‌ها در انکوباتور برای مدت 4ساعت قرار گرفتند. پس از طی‌شدن زمان مورد نظر چاهک‌ها تخیله شدند و به هر کدام 100میکرولیتر از محلول دی‌متیل‌سولفاکساید DMSO)) اضافه شد. DMSO به‌عنوان حلال بلورهای فورمازان عمل می‌کند و باعث ایجاد رنگ بنفش با شدت‌های مختلف بسته به زنده‌بودن یا مردن سلول می‌شود.
جذب نوری سلول‌ها در هر چاهک برای بررسی درصد توان زیستی سلول‌ها (بقا سلول‌ها) به‌وسیله دستگاه الایزا ریدر Hyperion, Inc., FL, U.S.A.)) در طول موج 570 نانومتر در مقایسه با جذب نوری گروه کنترل منفی (سلول‌های بدون تیمار) مورد بررسی قرار گرفت. داده‌های به‌دست آمده با نرم‌افزار Origin 2017 تحلیل گردید و بر روی نمودار آورده شد. تمامی آزمایش‌ها سه بار تکرار شدند و داده‌ها به‌صورت μ±SD نشان داده شدند.
بررسی مورفولوژی سلول‌ها میکروسکوپ اینورت نوری
به‌منظور بررسی مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 در معرض تیمار با غلظت‌های متفاوت از گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید به‌مدت 24ساعت انکوبه شدند. پس از طی‌شدن زمان مورد نظر، سلول‌ها با میکروسکوپ اینورت نوری و بزرگ‌نمایی x40 مورد مطالعه قرار گرفتند.
یافته‌ها
اثر سمیت سلولی گالیک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231:
برای بررسی اثر گالیک‌اسید بر تکثیر و بقای سلول‌های سرطان سینه انسان، سلول‌ها به‌مدت 24ساعت در معرض غلظت‌های مختلف از گالیک‌اسید شامل: 0، 10، 25، 50 و 100 میگروگرم بر میلی‌لیتر قرار گرفتند. شکل 2-الف پاسخ سلول‌های سرطانی MDA-MB-231 به ترکیب گالیک‌اسید را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل 2-الف مشاهده می‌شود، اسید گالیک منجر به کاهش بقای سلول در مقایسه با گروه کنترل گردید. سمیت سلولی گالیک‌اسید در غلظت 100میکروگرم در میلی‌لیتر حدود 84درصد (بقای سلولی 16درصد) بود. با توجه به نتایج به‌دست آمده در این آزمایش، غلظت IC50 برای گالیک‌اسید در حدود 40میکروگرم بر میلی‌لیتر بود.
کوماریک‌اسید از گروه ترکیبات فنولی و یکی از مشتقات سینامیک‌اسید است که دارای سه ایزومر o--کوماریک‌اسید، m-کوماریک‌اسید و p-کوماریک‌اسید می‌باشد. p-کوماریک‌اسید (پاراکوماریک‌اسید)، فراوان‌ترین ایزومر آن در طبیعت می‌باشد و به‌طور گسترده‌ای در میوه‌ها و سبزی‌هایی مانند: سیب، گلابی، بادام‌زمینی، گوجه‌فرنگی، انگور، جو و چای یافت می‌شود. p-کوماریک‌اسید دارای خواص آنتی‌اکسیدانی می‌باشد و همچنین مطالعات نشان داده است که فعالیت ضدّ توموری آن، خطر سرطان کولون را کاهش می‌دهد (12، 13). هدف از مطالعه حاضر، بررسی اثر ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 بود.
روش تحقیق
کشت سلول
سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231، از مرکز ملی ذخایر ژنتیکی ایران تهیه شدند. سلول‌ها در محیط DMEM به‌همراه 10درصد سرم جنین گاوی، پنی‌سیلین 100واحد بر میلی‌لیتر و استرپتومایسین 100میکروگرم بر میلی‌لیتر، در شرایط دمای 37 درجه سانتی‌گراد، CO2 5درصد و رطوبت 95درصد کشت داده شدند.
تیمار سلول‌ها با ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید:
104سلول از سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231، به‌مدت 24ساعت با اسیدکوماریک‌اسید و گالیک‌اسید (استوک یک‌میلی‌گرم در میلی‌لیتر بافر فسفات‌سالین PBS به‌صورت تازه)، در غلظت‌های مختلف (0، 10، 25، 50 و 100 میکروگرم در میلی‌لیتر) تحت تیمار قرار گرفتند. در رابطه با گروه کنترل از غلظت‌های مشابه بافر PBS استفاده شد. برای تعیین میزان زنده‌بودن سلول، از تست MTT استفاده گردید. تمام آزمایش‌ها در دمای اتاق (25 درجه سانتی‌گراد) انجام گرفت و سه بار تکرار گردید.
بررسی توان زیستی سلول‌ها به روش MTT:
در این مطالعه به‌منظور بررسی توان زیستی سلول‌ها، از روش رنگ‌سنجی MTT استفاده شد. در روش MTT، آنزیم‌های دهیدروژناز در سلول‌های زنده با فعالیت آنزیمی خود منجر به تبدیل‌شدن MTT به رنگ فورمازان می‌شوند؛ بنابراین میزان فورمازان تولیدشده، متناسب با تعداد سلول‌های زنده خواهد بود.
برای انجام تست MTT، به‌منظور بررسی سمّیت سلولی گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید، بعد از طی‌شدن زمان تیمار به‌مدت 24 ساعت، محیط کشت رویی دور ریخته شد و سلول‌ها دو بار با بافر فسفات‌سالین (PBS) شستشو داده شدند؛ سپس به هر چاهک 5/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر MTT اضافه شد و پلیت‌ها در انکوباتور برای مدت 4ساعت قرار گرفتند. پس از طی‌شدن زمان مورد نظر چاهک‌ها تخیله شدند و به هر کدام 100میکرولیتر از محلول دی‌متیل‌سولفاکساید DMSO)) اضافه شد. DMSO به‌عنوان حلال بلورهای فورمازان عمل می‌کند و باعث ایجاد رنگ بنفش با شدت‌های مختلف بسته به زنده‌بودن یا مردن سلول می‌شود.
جذب نوری سلول‌ها در هر چاهک برای بررسی درصد توان زیستی سلول‌ها (بقا سلول‌ها) به‌وسیله دستگاه الایزا ریدر Hyperion, Inc., FL, U.S.A.)) در طول موج 570 نانومتر در مقایسه با جذب نوری گروه کنترل منفی (سلول‌های بدون تیمار) مورد بررسی قرار گرفت. داده‌های به‌دست آمده با نرم‌افزار Origin 2017 تحلیل گردید و بر روی نمودار آورده شد. تمامی آزمایش‌ها سه بار تکرار شدند و داده‌ها به‌صورت μ±SD نشان داده شدند.
بررسی مورفولوژی سلول‌ها میکروسکوپ اینورت نوری
به‌منظور بررسی مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 در معرض تیمار با غلظت‌های متفاوت از گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید به‌مدت 24ساعت انکوبه شدند. پس از طی‌شدن زمان مورد نظر، سلول‌ها با میکروسکوپ اینورت نوری و بزرگ‌نمایی x40 مورد مطالعه قرار گرفتند.
یافته‌ها
اثر سمیت سلولی گالیک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231:
برای بررسی اثر گالیک‌اسید بر تکثیر و بقای سلول‌های سرطان سینه انسان، سلول‌ها به‌مدت 24ساعت در معرض غلظت‌های مختلف از گالیک‌اسید شامل: 0، 10، 25، 50 و 100 میگروگرم بر میلی‌لیتر قرار گرفتند. شکل 2-الف پاسخ سلول‌های سرطانی MDA-MB-231 به ترکیب گالیک‌اسید را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل 2-الف مشاهده می‌شود، اسید گالیک منجر به کاهش بقای سلول در مقایسه با گروه کنترل گردید. سمیت سلولی گالیک‌اسید در غلظت 100میکروگرم در میلی‌لیتر حدود 84درصد (بقای سلولی 16درصد) بود. با توجه به نتایج به‌دست آمده در این آزمایش، غلظت IC50 برای گالیک‌اسید در حدود 40میکروگرم بر میلی‌لیتر بود.
|
|||
 |
|||
شکل 2- الف) اثر غلظت‌های مختلف گالیک‌اسید بر بقای سلول‌های سرطانی سینه انسانی بعد از 24ساعت تیمار. ب) اثر غلظت‌های مختلف پاراکوماریک‌اسید بر بقای سلول‌های سرطانی سینه انسانی بعد از 24ساعت تیمار.
اثر سمیت سلولی پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231:
برای بررسی اثر پاراکوماریک‌اسید بر تکثیر و بقای سلول‌های سرطان سینه انسان، در آزمایشی مشابه سلول‌ها به‌مدت 24ساعت در معرض غلظت‌های مختلف از پاراکوماریک‌اسید شامل: 0، 10، 25، 50 و 100 میگروگرم بر میلی‌لیتر قرار گرفتند. شکل 2-ب پاسخ سلول‌های سرطانی MDA-MB-231 به ترکیب پاراکوماریک‌اسید را نشان می‌دهد. همانطور که در شکل 2-ب مشاهده می‌شود، تیمار سلول‌ها با پاراکوماریک‌اسید تغییر محسوسی در بقای سلول در مقایسه با گروه کنترل ایجاد نکرد. اثر مهاری پاراکوماریک‌اسید بر روی بقای سلول‌ها در غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر، در حدود 16درصد (میزان بقای سلولی حدود 83درصد) بود.
با توجه به نتایج به‌دست آمده، به‌منظور مشاهده اثر سمّیت سلولی ناشی از گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسانی، سلول‌ها با غظت‌های متفاوت از ترکیبات (100، 50 ، 25 ،10، 0 میکروگرم در میلی‌لیتر) به‌مدت 24ساعت تیمار شدند؛ سپس سلول‌ها با میکروسکوپ اینورت نوری و بزرگ‌نماییx 40 مورد مطالعه قرار گرفتند. همانطور که در شکل 3 مشاهده می‌شود، قسمت A وB و Cبه‌ترتیب نشان‌دهنده سلول‌های سرطانی سینه انسانی با غلظت صفر میکروگرم بر میلی‌لیتر (کنترل)، سلول‌های سرطانی سینه انسانی در معرض غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید می‌باشد (شکل 3). همانطور که مشاهده می‌شود، در حضور گالیک‌اسید نسبت به حالت کنترل، از تعداد سلول‌های سرطانی کاسته شده و مورفولوژی سلول‌ها از حالت دوکی‌شکل به حالت گرد و کوچک‌شده تغییر شکل یافت؛ این در حالی است که در مورفولوژی سلول‌های در معرض پاراکوماریک‌اسید نسبت به حالت کنترل تفاوتی دیده نشد.
 |
شکل 3- مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسان رده MDA-MB-231 (بزرگ‌نمایی x40) در (A) نمونه کنترل و نمونه در معرض غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر از گالیک‌اسید (B) و پاراکوماریک‌اسید (C). با توجه به نتایج به‌دست آمده، می‌توان پیشنهاد داد که اثر بازدارنده اسید گالیک نسبت به اسید کوماریک در غلظت مشابه در سلول‌های سرطانی پستان MDA-MB-231 به‌عنوان یک مدل از سلول‌های سرطانی سینه انسانی بیشتر می‌باشد.
بحث
به‌دلیل مقاومت سلول‌های سرطانی به شیمی‌درمانی، توسعه داروهای جدید ضدّ سرطان یک موضوع کلیدی برای درمان سرطان به‌شمار می‌رود. از این رو محققین در تلاش هستند تا با استفاده از گیاهان دارویی به‌عنوان مکمل داروهای شیمی‌درمانی، میزان استفاده از داروهای شیمی‌درمانی و درنتیجه عوارض ناشی از آنها را کاهش دهند. بنابراین مطالعه و بررسی عواملی با منشأ طبیعی مانند: ترکیبات به‌دست آمده از گیاهان که اثرات جانبی کمتری دارند، یکی از مهمترین اهداف تحقیق در حوزه درمان سرطان است. برای این منظور مطالعات گسترده‌ای بر روی گیاهان مختلف صورت گرفته و اثرات ضدّ سرطانی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. امروزه درصد زیادی از ترکیبات ضدّ سرطانی که برای درمان بیماران سرطانی کاربرد دارد، از منابع گیاهی، دریایی و میکروارگانیسم‌ها به‌دست می‌آیند. متابولیت‌های ثانویه در گیاهان، دارای اثرات بیولوژیکی متعدد از جمله: اثرات ضدّ التهابی، ضدّ سرطانی و ضدّ درد هستند (14، 15).پلی‌فنول‌ها گروه مهمی از فیتوکمیکال‌ها را تشکیل می‌دهند که توجه محققین زیادی را به خود جلب کرده‌اند؛ زیرا مشخص شده است که می‌توانند بر رشد سلول‌های سرطانی تأثیر بگذارند. علاوه بر آن شواهد اولیه از مطالعات اپیدمیولوژیک نشان داده است که رژیم غذایی حاوی مصرف منظم میوه‌ها و سبزیجات (غنی از پلی‌فنول‌ها)، به‌طور قابل توجهی خطر ابتلا به بسیاری از سرطان‌ها را کاهش می‌دهد (16). اثرات ضدّ سرطانی ترکیبات پلی‌فنولی به‌طور عمده به‌دلیل توانایی در: 1) ایجاد توقف در چرخه سلولی؛ 2) مهار کانال‌های سیگنال انکوژنیک کنترل‌کننده تکثیر سلولی، آنژیوژنز و آپوپتوز؛ 3) مدولاسیون سطوح ROS؛ 4) تقویت پروتئین‌های سرکوب‌کننده تومور مانند p53 و 5) افزایش تمایز و تغییر شکل در سلول‌های طبیعی می‌باشد (شکل 4). اگر چه ترکیبات فنولیک فعالیت ضدّ سرطانی را نشان می‌دهند، به‌علت تغییرات ساختارها و همچنین اهداف مولکولی آنها، اثرات آنها از یک ترکیب به دیگری متفاوت است (17).
شکل 4- تصویر شماتیک برخی از اثرات ضدّ سرطانی پلی‌فنول‌های موجود در رژیم غذایی (14)
مطالعات مربوط به ارتباط بین اثرات ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی با ساختار آنها که حاوی گروه‌های عملکردی است، نشان می‌دهد که ترکیبات با تعداد بیشتری از گروه‌های هیدروکسیل، عملکرد ضدّ سرطانی بهتری در مقایسه با گروه‌های بدون هیدروکسیل یا ترکیبات دارای گروه-OCH3 دارند (18، 19)؛ برای مثال، انتظار می‌رود گالیک‌اسید حاوی سه گروه هیدروکسیل، در مقایسه با اسیددی‌هیدروکسی‌بنزوئیک یا مونوهیدروکسی‌بنزوئیک‌اسید مؤثّرتر باشد. علاوه بر گروه‌های هیدروکسیل و ساختار حلقه کاتکول، حضور یک زنجیره جانبی اسید چرب کم‌چرب غیراشباع نیز می‌تواند ترکیبات فنولی را قوی‌تر کند؛ به‌عنوان مثال، مطالعه Lee و همکاران که به‌منظور بررسی اثربخشی بنزوئیک‌اسید برای مهار رشد سلول‌های سرطانی انجام شد، نشان داد که سینامیک‌اسیدهایی که حاوی یک زنجیره جانبی پپروپیونیک‌اسید غیر اشباع هستند، عوامل ضدّ سرطان بهتری می‌باشند (19). بنابراین فنولیک‌اسیدهای مشتقات بنزوئیک و سینامیک اسید، با جایگزینی هیدروکسیل بالاتر می‌تواند به‌عنوان کاندیدای بالقوه برای جلوگیری از تکثیر سلول‌های سرطانی مورد توجه قرار گیرد.
مشتقات اسید بنزوییک مانند اسید گالیک که معمولاً در طبیعت یافت می‌شوند، به‌دلیل خواص دارویی بهتر، توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند (20)؛ به‌عنوان مثال در مطالعه Kassi و همکاران بیان شده است، هیدروکسی‌بنزوئیک‌اسیدها و پروتوکاتچوئیک‌اسید سمیّت سلولی وابسته به دوز بر سلول‌های سرطانی پروستات
(PC-3) و پستان (MCF-7) نشان می‌دهند (21). این ترکیبات باعث ایجاد آپوپتوز و افزایش سطح لاکتات‌دهیدروژناز و کاهش پتانسیل غشای میتوکندری می‌شوند؛ علاوه بر آن، این ترکیبات باعث تخریب DNA در سلول‌های سرطانی، ریه، کبد و پروستات می‌شوند (22). به‌طور مشابه، اسید گالیک با تولید گونه‌های اکسیژن واکنشی و توقف سلول‌ها در مرحله G2/M، مانع تکثیر سلول‌های سرطانی می‌شود (20). پاراکوماریک‌اسید، یک ایزومر فراوان از اسید سینامیک، با افزایش سطح ROS، کاهش پتانسیل غشای میتوکندری و مهار چرخه سلولی در فاز G1، سلول‌های سرطان روده را مهار می‌کند (12). بسیاری از مطالعات، اثربخشی ترکیبات فنولی را در کاهش تکثیر سلول‌های سرطانی نشان داده‌اند؛ به‌عنوان مثال، پاراکوماریک‌اسید باعث کاهش بقای سلول‌های HCT-15 و HT-29 در غلظت μmol/L1400 و μmol/L1600 می‌شود (12). مطالعه Zhao و همکاران نشان داد که گالیک‌اسید، سلول‌های سرطان دهانه رحم HeLa و HTB-35 را مهار می‌کند (23). مطالعه Shin و همکاران در رابطه با غلظت IC50 گالیک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه ردهMDA-MB-231 ، مقدار µg/mL80 را نشان داد (24)؛ در حالی که در مطالعه ما این غظت در حدود µg/mL40 گزارش شد که این اختلاف می‌تواند به‌دلیل شرایط متفاوت دو آزمایش باشد. بررسی‌ها مشخص نموده است که افزایش سطحROS در درمان با ترکیبات فنولی، استراتژی قابل توجه برای کنترل تکثیر سلول‌های سرطانی است (25)؛ علاوه بر آن هم سینامیک‌اسید و هم مشتقات‌بنزوئیک‌اسید می‌توانند با القای ژن‌های سرکوب‌کننده تومور، باعث توقف چرخه سلولی شوند و از این طریق مانع از تکثیر سلول‌های تومور گردند (24).
نتیجه‌گیری
در این مطالعه، مقایسه اثر ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی، گالیک‌اسید و پاراکوماریک‌اسید بر سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231 انجام شد. بین فعالیت ضدّ سرطانی ترکیبات فنولی با ساختاری که حاوی گروه‌های عامل مثل حلقه‌های آروماتیک و گروه‌های هیدروکسیلیک می‌باشد، ارتباط وجود دارد؛ به‌طوری که ترکیبات با تعداد بیشتری از گروه‌های هیدروکسیل عملکرد ضدّ سرطانی بهتری در مقایسه با گروه‌های بدون هیدروکسیل یا ترکیبات دارای گروه-OCH3 نشان می‌دهند. همانطور که مورد انتظار بود، با توجه به وجود گروه‌های هیدروکسیل بیشتر در گالیک‌اسید، اثرات ضد سرطانی و اثر کاهش بقای سلولی در مورد گالیک‌اسید، بیشتر از پاراکوماریک‌اسید می‌باشد؛ به‌طوری که در غلظت 100میکروگرم بر میلی‌لیتر از گالیک‌اسید، بقای سلولی حدود 16درصد و در مورد پاراکوماریک‌اسید با غلظت مشابه در حدود 83درصد می‌باشد.
همچنین در مطالعه حاضر، تغییرات مورفولوژی سلول‌های سرطانی سینه انسانی رده MDA-MB-231، نتایج به‌دست آمده از تست بقای سلولی را تأیید می‌نماید؛ همچنین نتایج این مطالعه اثرات مثبت گالیک‌اسید نسبت به پاراکوماریک‌اسید در غلظت مشابه بر مرگ و میر سلول‌های سرطانی سینه رده MDA-MB-231 را تأیید می‌کند؛ اما انجام مطالعات بیشتر برای نشان‌دادن کارآیی و ایمنی آنها در درمان سرطان ضروری است. مطالعات پایه و بالینی در مورد ترکیبات پلی‌فنولی می‌تواند نقشه راهی برای کاربرد آنها در زمینه پیشگیری و درمان انواع سرطان‌ها ارائه دهد.
تقدیر و تشکر
نویسندگان از همه افرادی که در انجام این پژوهش کمک کردند، تشکر و قدرانی می‌نمایند.
منابع:
1- Jemal A, Center MM, DeSantis C, Ward EM. Global patterns of cancer incidence and mortality rates and trends. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 2010; 19(8): 1893-907. Epub 2010 Jul 20.
2- Sher DJ. Cost-effectiveness studies in radiation therapy. Expert Rev Pharmacoecon Outcomes Res. 2010; 10(5): 567-82.
3- Key TJ, Schatzkin A, Willett WC, Allen NE, Spencer EA, Travis RC. Diet, nutrition and the prevention of cancer. Public Health Nutr. 2004; 7(1A): 187-200.
4- Dapkevicius A. Isolation, identification and evaluation of natural antioxidants from aromatic herbs cultivated in Lithuania [Dissertation on Internet]. Wageningen (NL): Wageningen University, Laboratory for Organic Chemistry; 2002.
5- Manach C, Scalbert A, Morand C, Rémésy C, Jiménez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr. 2004; 79(5): 727-47.
6- Abbas M, Saeed F, Anjum FM, Afzaal M, Tufail T, Bashir MS, et al. Natural polyphenols: An overview. Int J Food Prop. 2017; 20(8): 1689-99.
7- El Gharras H. Polyphenols: food sources, properties and applications – a review. Int J Food Sci Technol. 2009; 44(12): 2512-8.
8- Badhani B, Sharma N, Kakkar R. Gallic acid: a versatile antioxidant with promising therapeutic and industrial applications. RSC Adv. 2015; 5(35): 27540–57.
9- Verma S, Singh A, Mishra A. Gallic acid: Molecular rival of cancer. Environ Toxicol Pharmacol. 2013; 35(3): 473-85.
10- Russell Jr LH, Mazzio E, Badisa RB, Zhu ZP, Agharahimi M, Oriaku ET, et al. Autoxidation of Gallic acid Induces ROS-dependant Death in Human Prostate Cancer LNCaP Cells. Anticancer Res. 2012; 32(5): 1595-602.
11- You BR, Park WH. Gallic acid-induced lung cancer cell death is related to glutathione depletion as well as reactive oxygen species increase. Toxicol Vitro. 2010; 24(5): 1356-62.
12- Jaganathan SK, Supriyanto E, Mandal M. Events associated with apoptotic effect of p-Coumaric acid in HCT-15 colon cancer cells. World J Gastroenterol. 2013; 19(43): 7726-34.
13- Kolahi M, Tabandeh MR, Saremy S, Hosseini SA, Hashemitabar M. The Study of Apoptotic Effect of p-Coumaric Acid on Breast Cancer Cells MCF-7. J Shahid Sadoughi Univ Med Sci. 2016; 24(3): 211–21. [Persian]
14- Russo GL, Tedesco I, Spagnuolo C, Russo M. Antioxidant polyphenols in cancer treatment: Friend, foe or foil? Semin Cancer Biol. 2017; 46: 1-13.
15- Wintola OA, Afolayan AJ. Phytochemical constituents and antioxidant activities of the whole leaf extract of Aloe ferox Mill. Pharmacogn Mag. 2011;7(28): 325-33.
16- Lefranc F, Tabanca N, Kiss R. Assessing the anticancer effects associated with food products and/or nutraceuticals using in vitro and in vivo preclinical development-related pharmacological tests. Semin Cancer Biol. 2017; 46: 14-32.
17- Fresco P1, Borges F, Marques MP, Diniz C. The anticancer properties of dietary polyphenols and its relation with apoptosis. Curr Pharm Des. 2010; 16(1): 114-34.
18- Chen M, Meng H, Zhao Y, Chen F, Yu S. Antioxidant and in vitro anticancer activities of phenolics isolated from sugar beet molasses. BMC Complement Altern Med. 2015; 15: 313.
19- Lee YJ, Liao PH, Chen WK, Yang CC. Preferential cytotoxicity of caffeic acid phenethyl ester analogues on oral cancer cells. Cancer Lett; 2000; 153(1-2): 51-6.
20- Shahrzad S, Aoyagi K, Winter A, Koyama A, Bitsch I. Pharmacokinetics of gallic acid and its relative bioavailability from tea in healthy humans. J Nutr. 2001; 131(4): 1207-10.
21- Kassi E, Chinou I, Spilioti E, Tsiapara A, Graikou K, Karabournioti S, et al. A monoterpene, unique component of thyme honeys, induces apoptosis in prostate cancer cells via inhibition of NF-κB activity and IL-6 secretion. Phytomedicine. 2014; 21(11): 1483-9.
22- Yin MC, Lin CC, Wu HC, Tsao SM, Hsu CK. Apoptotic effects of protocatechuic acid in human breast, lung, liver, cervix, and prostate cancer cells: potential mechanisms of action. J Agric Food Chem. 2009; 57(14): 6468-73.
23- Zhao B, Hu M. Gallic acid reduces cell viability, proliferation, invasion and angiogenesis in human cervical cancer cells. Oncol Lett. 2013; 6(6): 1749-55.
24- Shin SY, Yoon H, Ahn S, Kim DW, Bae DH, Koh D, et al. Structural properties of polyphenols causing cell cycle arrest at g1 phase in HCT116 human colorectal cancer cell lines. Int J Mol Sci. 2013; 14(8): 16970-85.
25- Mileo AM, Miccadei S. Polyphenols as Modulator of Oxidative Stress in Cancer Disease: New Therapeutic Strategies. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: ID 6475624.
[1] Corresponding Author; Photodynamic Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran.
Email: khorsandi.kh@ut.ac.ir Tel: +982166492572 Fax: +982166492572
Email: khorsandi.kh@ut.ac.ir Tel: +982166492572 Fax: +982166492572
- Laser in Medicine Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran.
- Photodynamic Research Group, Medical Laser Research Center, Tehran, ACECR, Iran.
- Department of Biochemistry, Faculty of Medicine, Birjand University of Medical Sciences, Birjand, Iran.
[5] مرکز تحقیقات لیزر در پزشکی، گروه پژوهشی فتودینامیک، جهاد دانشگاهی واحد علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.
آدرس: تهران- خیابان انقلاب- خیابان ابوریحان- نبش خیابان نظری- پلاک 66- مرکز تحقیقات لیزر در پزشکی- جهاد دانشگاهی واحد علوم پزشکی تهران.
تلفن: 02166492572 نمابر: 02166492572 پست الکترونیکی: khorsandi.kh@ut.ac.ir
آدرس: تهران- خیابان انقلاب- خیابان ابوریحان- نبش خیابان نظری- پلاک 66- مرکز تحقیقات لیزر در پزشکی- جهاد دانشگاهی واحد علوم پزشکی تهران.
تلفن: 02166492572 نمابر: 02166492572 پست الکترونیکی: khorsandi.kh@ut.ac.ir
[6] مرکز تحقیقات لیزر در پزشکی، گروه پژوهشی لیزر در پزشکی، جهاد دانشگاهی واحد علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.
[7] مرکز تحقیقات لیزر در پزشکی، گروه پژوهشی فتودینامیک، جهاد دانشگاهی واحد علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.
[8] گروه بیوشیمی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی بیرجند، بیرجند، ایران.
[9] Reactive Oxygen Species
Type of Study: Original Article |
Subject:
Pharmacology- Medicinal plants
Received: 2018/05/5 | Accepted: 2018/06/12 | ePublished ahead of print: 2018/10/7 | ePublished: 2018/10/7
Received: 2018/05/5 | Accepted: 2018/06/12 | ePublished ahead of print: 2018/10/7 | ePublished: 2018/10/7
Send email to the article author
| Rights and permissions | |
 |
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License. |
Attribution-NoneCommercial CC BY-NC