Strategia per migliorare l'efficacia della doxorubicina nelle cellule tumorali solide mediante metile

Scientific Reports volume 5, numero articolo: 11853 (2015) Citare questo articolo

4555 accessi

102 citazioni

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

La doxorubicina (DOX) è uno dei farmaci preferiti per il trattamento dei tumori al seno e al fegato. Tuttavia, la sua applicazione clinica è limitata a causa dei gravi effetti collaterali e della conseguente resistenza ai farmaci. In questo contesto, abbiamo studiato l'effetto sull'efficacia terapeutica della DOX da parte dell'agente che riduce il colesterolo metil-β-ciclodestrina (MCD) ed esplorato il coinvolgimento di p53. L'MCD sensibilizza le cellule MCF-7 e Hepa1–6 alla DOX, la combinazione di MCD e la dose marginale di DOX riduce la vitalità cellulare e promuove l'apoptosi attraverso l'induzione della proteina pro-apoptotica, Bax, l'attivazione della caspasi-8 e della caspasi-7, la downregulation della proteina anti-apoptotica Bcl-2 e infine promuovendo la scissione di PARP. Meccanicamente, la sensibilizzazione alla DOX da parte di MCD era dovuta all'induzione della via FasR/FasL attraverso l'attivazione di p53. Inoltre, l'inibizione di p53 da parte dell'inibitore farmacologico pifithrin-α (PFT-α) o il suo specifico siRNA ha attenuato la funzione di p53 e ha down-regolato FasR/FasL, prevenendo così la morte cellulare. Gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti utilizzando topi C57BL/6J isotrapiantati con cellule Hepa1–6. La crescita del tumore è stata ritardata e la sopravvivenza è aumentata nei topi a cui è stato somministrato MCD insieme a DOX rispetto a entrambi gli agenti da soli. Collettivamente, questi risultati suggeriscono che la MCD aumenta la sensibilità alla DOX per la quale p53 di tipo selvaggio è un importante determinante.

Il carcinoma mammario e quello epatocellulare (HCC) sono rispettivamente il secondo e il quinto tumore più diffuso e le principali cause di decessi associati al cancro in tutto il mondo1,2,3. Sebbene la rimozione chirurgica del tumore sia ancora il trattamento primario di scelta, a parte la chirurgia o la radioterapia, la chemioterapia resta il modo più efficace per prevenire la crescita delle cellule tumorali e le metastasi, migliorando così la sopravvivenza dei pazienti affetti da cancro4. Uno dei limiti principali dei farmaci chemioterapici è la tossicità dovuta al regime di dosaggio elevato o all'efficacia impropria dei farmaci nei confronti delle cellule tumorali5. Pertanto, sono urgentemente auspicabili nuove strategie per ottenere una risposta favorevole alla chemioterapia per il miglioramento della prognosi del cancro al seno e al fegato.

La doxorubicina (DOX), un antibiotico antraciclinico, è uno degli agenti chemioterapici più efficaci e ampiamente utilizzati negli ultimi vent'anni per il trattamento di varie neoplasie maligne, tra cui mammella e fegato6. Tuttavia, gli inconvenienti comuni nell’uso clinico della DOX sono la cardiotossicità e la depressione del midollo osseo a dosi più elevate7. DOX induce l'apoptosi nelle cellule tumorali mediante danno al DNA, generazione di specie reattive dell'ossigeno, arresto del ciclo cellulare e attivazione di p538,9,10,11,12. Vari studi hanno dimostrato che l'espressione di p53 wild-type è essenziale per la risposta citotossica agli agenti chemioterapici. In quanto guardiano del genoma, il soppressore tumorale p53 viene attivato durante il trattamento DOX e funziona come fattore di trascrizione regolando così i geni bersaglio a valle come BAX, PUMA e MDM213,14,15. In questo contesto, un paio di nuovi regimi di combinazione si sono rivelati più adatti per il trattamento dei tumori senza indurre effetti collaterali sui tessuti normali16,17. Sono stati fatti tentativi per identificare agenti chemiosensibilizzanti che potrebbero aumentare l'efficacia della DOX e quindi ridurre le dosi di DOX. Vari agenti come la curcumina, l'IFN-α, la quercetina, la selenocistina e l'ocotillolo sono stati studiati per potenziare l'attività antitumorale della DOX attraverso l'attivazione di p5318,19,20,21,22.

Negli ultimi anni le tecniche di somministrazione di farmaci specifiche per le cellule tumorali hanno ricevuto notevole attenzione. In questo studio abbiamo utilizzato la ciclodestrina (CD) prodotta dall'amido attraverso una reazione enzimatica. Tra tutti i tipi di ciclodestrina, la metil β-ciclodestrina (MCD) è un eptasaccaride ciclico costituito da cavità idrofile esterne e idrofobiche interne23,24. L'MCD è più accessibile e ampiamente utilizzato nelle industrie farmaceutiche e nelle ricerche biologiche perché aumenta la solubilità, il rilascio e la biodisponibilità di molte molecole, compresi i farmaci. È l'agente più efficace per la rimozione del colesterolo dalla membrana plasmatica grazie alla sua elevata affinità nei suoi confronti25. Abbiamo precedentemente riportato che la MCD aumenta l'efficacia terapeutica del 5-flurouracil, del carboplatino e del tamoxifene26,27. Inoltre, anche altri studi hanno riportato che la MCD o le sue forme modificate possono aumentare l’effetto citotossico di vari farmaci28,29. In questo studio, abbiamo esaminato la capacità dell'MCD di migliorare l'efficacia terapeutica della DOX nelle cellule di cancro al seno e al fegato sia mediante studi in vitro che in vivo. I nostri risultati dimostrano che la combinazione di MCD e DOX riduce la proliferazione cellulare promuovendo l'apoptosi. Meccanicamente l'MCD agisce come un potenziale chemosensibilizzatore migliorando la morte cellulare indotta da DOX attraverso l'attivazione di p53 e l'induzione della via FasR/FasL.