EL ÁCIDO CAFEICO FENETIL ÉSTER (CAPE), DERIVADO DE UNA ABEJA PROPÓLEO PRODUCTO, PRESENTA UNA DIVERSIDAD DE EFECTOS ANTITUMORALES EN MODELOS PRECLÍNICOS DE CÁNCER DE MAMA HUMANO

Jing Wu , Coral Omene ,  Jerzy Karkoszka ,  Maarten Bosland , Jonathan Eckard , Catalina B. Klein , y Krystyna Frenkel 

INTRODUCCIÓN

Hasta el 80% de los pacientes con cáncer usan la medicina complementaria o alternativa , mientras que al menos un tercio de ellos utilizan medicinas alternativas en combinación con el tratamiento alopático . Más a menudo que no, los pacientes con cáncer utilizan estos suplementos a pesar de las recomendaciones de sus médicos no utilizarlos. Aún más preocupante es el hecho de que muchos pacientes de cáncer no dan a conocer el uso de estas terapias alternativas, teniendo agentes hormonales o quimioterapéuticos tradicionales. Estos sentimientos siguen siendo difíciles de cambiar a pesar del hecho de que la mayoría de los oncólogos no recomendamos el uso de tales agentes debido a la falta de pruebas que demuestren el beneficio, la ausencia de datos científicos de apoyo y la preocupación por las drogas: las interacciones entre medicamentos. El cáncer de mama (BC) de los pacientes, en particular, han llegado a ser muy enamorados con el uso de remedios alternativos y naturales para su cáncer de más de pacientes con otros tumores malignos . Más específicamente, hasta un 63% – 83% de los pacientes con CM utilizar al menos un tipo de medicina alternativa y el 25% – 63% toma remedios con hierbas y vitaminas.

Éster de ácido cafeico fenetilo (CAPE)es uno de los principales componentes medicinales de propóleos. El propóleo es una formulación naturopática recogido por las abejas de las yemas y exudados de árboles de coníferas y plantas. Es utilizado por las abejas como una barrera protectora en la colmena. Lo más importante, se ha utilizado de forma segura desde la antigüedad en la medicina popular por sus propiedades farmacéuticas . Hay diferentes tipos de propóleos en base a la geografía, incluyendo Europa, Nueva Zelanda, Brasil, China y contiene una variedad de compuestos químicos tales como flavonoides, ácidos fenólicos y sus ésteres, terpenos, esteroides y aminoácidos . CAPE se sintetizó en 1988 en la Universidad de Columbia  y más tarde se encontró que un ingrediente anticancerígeno potente en propolis . CAPE posee una gran cantidad de actividades biológicas importantes, incluyendo antibacteriano, antiviral, antioxidante, anti-inflamatorio y anti-cáncer . CAPE es un inhibidor bien conocido y bien documentado del factor de transcripción factor nuclear kappa B (NF-kB) , así como un inductor de la apoptosis. La apoptosis mediada por CAPE se acompaña de la activación de la caspasa-3, la baja regulación de Bcl-2, y sobre regulación de Bax en leucemia humana HL-60 células,. En dosis bajas, CAPE también suprime la peroxidación lipídica y muestra actividad antioxidante .

CAPE mata a varios tipos de células cancerosas, pero es inocuo para las células normales. Hay varios estudios que informan de la in vitro y in vivo los efectos inhibidores de CAPE en varios modelos de cáncer, como el cáncer de colon, cáncer de pulmón , melanoma , glioma , cáncer de páncreas , cáncer gástrico , colangiocarcinoma , carcinoma hepatocelular , y nuestros datos en el cáncer de mama . El papel de CAPE como un inhibidor de la angiogénesis, metástasis tumoral y la invasión se ha demostrado en varios modelos de angiogénesis, tanto in vitro  y in vivo en células de cáncer de colon . Otro factor de crecimiento clave en la tumorigénesis es el receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR) o de la familia ErbB de receptores tirosina quinasas. De hecho, ErbB2 es una importante diana terapéutica en tumores de mama que sobreexpresan el receptor HER2 / neu , mientras que EGFR (ErbB1 / HER1) es operativo en forma de cáncer.

El cáncer de mama es una enfermedad heterogénea con un número de subtipos biológicos reconocidos, incluyendo el cáncer de mama triple negativo (forma de cáncer). Esta forma de cáncer es significativamente más agresivos que los tumores de mama de otros subtipos moleculares y aunque chemosensitiive, hay más temprano y recidivas frecuentes. Por lo tanto, la mortalidad de los pacientes TNBC es significativamente mayor que para los pacientes con receptores de estrógenos alfa (ER α) y del receptor de progesterona (PR) BC positivo . Las tasas de respuesta en pacientes con cáncer de mama metastásico disminuyen progresivamente con el avance de las líneas de tratamiento , posiblemente debido a que el tumor se vuelva resistente a una amplia variedad de terapias contra el cáncer. Aunque las terapias contra el cáncer específicas, tales como trastuzumab, bevacizumab y lapatinib han mejorado los resultados en pacientes con cáncer de mama metastásico, estos agentes también están sujetas a los mecanismos implicados en la resistencia del cáncer . Desafortunadamente, se estima que la resistencia a fármacos a todas las formas de tratamiento sistémico (hormonal, quimioterapia y agentes dirigidos) para hacer que los tumores sólidos letal en más de 90% de los pacientes con enfermedad metastásica . Por lo tanto, hay una gran necesidad de nuevos agentes que aumentan la supervivencia de los pacientes BC avanzada y reducir la toxicidad del tratamiento.

En este estudio, se investigó el efecto del Cabo en un modelo de cáncer de mama, incluyendo el crecimiento del tumor tanto in vitro e in vivo y se analizaron los efectos sobre el ciclo celular, la apoptosis y la angiogénesis en la negativa de los receptores hormonales (HR) MDA-231 y receptores hormonales positivos (HR +) líneas celulares de cáncer de mama MCF-7.

DISCUSIÓN

CAPE es conocido para inhibir el crecimiento de diferentes tipos de células cancerosas y aquí se muestra que también inhibe el crecimiento de células de cáncer de mama, tanto el receptor de estrógeno positivo, así como la (TNBC) subtipos de receptor de estrógeno negativo. En contraste, la exposición a CAPE no tuvo ningún efecto citotóxico significativo sobre inmortalizado, pero las células de cáncer de mama no tumorigénicos que sirve como los controles . Esta in vitro efecto inhibidor se recapitula en el in vivo modelo pre-clínico en el que se demostró que el plazo de 3-4 semanas, CAPE disminuye el volumen de los tumores de xenoinjertos de ratón en alrededor de 40% y más de 60% para MDA-231 y MCF-7 xenoinjertos , respectivamente . Curiosamente, el fenotipo más agresivo, MDA-231 (TNBC) xenoinjertos fueron más sensibles a CAPE que requiere sólo 10 nmol CAPE / ratón / día para alcanzar este grado de reducción de volumen del tumor en comparación con 50 nmol CAPE / ratón / día requerido para MCF-7 xenoinjertos. Además, ambos modelos de xenoinjerto apoyan la observación de que las dosis bajas de resultado CAPE en mayores efectos en la inhibición del crecimiento tumoral como se muestra por 10 nmol CAPE producir los efectos más inhibidores sobre MDA-231 en comparación con 50 nmol y 250 nmol, así como en MCF 7 xenoinjertos, donde 250 nmol CABO no causó ninguna nueva disminución en el crecimiento tumoral en comparación con 50 nmol .

Análisis de citometría de flujo muestra que CAPE induce una detención del ciclo celular en fase S como se evidencia por la acumulación de las células MCF-7 y las células MDA-231 en la fase S, de 34,5% (sin CAPE) a 53,7% (a 20 mM CAPE) en las células MCF-7 y de 18,7% (sin CAPE) a 68,6% (a 20 mM CAPE) en células MDA-231, respectivamente, con una disminución concomitante en la acumulación de células en la fase G0 / G1 del ciclo celular y la eliminación completa de la G2 / M fases . La validez de estos hallazgos es apoyado por el aumento de la expresión de la proteína de p21 y p27 y el gen de la baja regulación de Rb, TP53, ciclinas G1, D1, E1 y C, y CDK2, cuando el efecto combinado de estos factores reguladores de producir un resultado neto de la detención del ciclo celular.

Hemos examinado el papel de la apoptosis en la inhibición de tumores inducidos por CABO. En las células MDA-231, nos dimos cuenta de un pequeño (del 19 al 28%), pero significativo incremento en la tinción con anexina V en 0 y las células M-40 CABO tratos, respectivamente . Aunque pequeño, este efecto es significativo dado que las células MDA-231 son conocidos por ser resistentes a la apoptosis, en particular, la apoptosis inducida por FAS (FAS anticuerpo de control no indujo apoptosis en las células MDA-231, los datos no mostrados). Del mismo modo, se observó un modesto aumento en Anexina V-células positivas en células MCF-7 de 44% (sin CAPE) a 66% (20 mM CAPE); concentraciones más altas de CAPE no dio lugar a aumentos adicionales de la apoptosis. En conjunto, estos resultados sugieren que la inhibición del crecimiento tumoral inducida por CAPE es debido en parte a tanto la detención del ciclo celular y la apoptosis como se ha demostrado por otros pero, en nuestro sistema de modelo de cáncer de mama, la detención del ciclo celular parece estar jugando un más Papel significativo.

La angiogénesis, o crecimiento de nuevos vasos sanguíneos, se define como un proceso en el que una red de nuevos vasos sanguíneos a partir de vasos preexistentes emerge . Se ha demostrado que el crecimiento tumoral exponencial durante unos pocos mm 3 en tamaño depende de la contratación de su propia alimentación y el suministro de oxígeno por la angiogénesis . Los componentes de propóleos se han estudiado en este sentido y Cabo fue demostrado tener significativamente fuertes efectos anti-angiogénicos en la formación del tubo y el crecimiento de las células endoteliales de la vena umbilical humana (HUVEC) . Hemos tratado de determinar si el tumor efectos inhibitorios de CAPE también podría ser una consecuencia de la inhibición de la angiogénesis en el cáncer de mama. Hemos sido capaces de recapitular en nuestro laboratorio el efecto anti-angiogénico del Cabo en nuestro sistema de modelo de cáncer de mama en primer lugar en la formación de tubos por células bovinas capilares endoteliales  a continuación, sobre las células endoteliales mamarias humanas (HMECs) donde CAPE a dosis bajas desde 0 a 5-mu M HMECs efectivamente inhibe en una forma dependiente de la dosis (datos no mostrados). Cuando probamos para el efecto del Cabo el VEGF en las células MDA-231, se observó una inhibición dependiente de la dosis de la secreción de VEGF . (MCF-7 células no secretan cualquier niveles significativos de VEGF, que se verificó (datos no mostrados).

La vía de transducción de señales NF-kB está desregulado en una variedad de cánceres humanos . NF-kB juega un papel regulador crítico en la expresión de numerosos genes diana que controlan la muerte celular, la proliferación, la diferenciación, y las respuestas inmunes e inflamatorias . En la mayoría de tipos de células cancerosas, NF-kB es constitutivamente activo. . Sin embargo, en las células del cáncer de mama, de alto nivel de la activación de NF-kB se encuentra en el 86% de los cánceres HER2 positivos, pero ER-negativos, 33% de los cánceres de tipo basal (HER2 negativo y ER-negativo, y sólo débilmente en ER -positivos cánceres . La ausencia de la activación constitutiva de NF-kB en los cánceres ER-positivo es notable, y probablemente explica por diafonía inhibidora específica entre NF-kB y ER señalización .

El bloqueo de NF-kB se ha demostrado que impedir que las células tumorales de proliferación, a morir, o para ser más sensibles a la acción de agentes antitumorales, especialmente antioxidantes . La inhibición de la activación de NF-kappa B produce un aumento correspondiente en la apoptosis, lo que indica que el equilibrio de la viabilidad celular frente a la muerte celular se conserva por el grado de activación de NF-kB . Por lo tanto, agentes capaces de abajo de modulación de la activación de NF-kappa B tienen un potencial para su uso en intervenciones terapéuticas. CABO inhibe NF-kB 1 y 2 en MDA-231 células de cáncer de mama. Además, p-I? B-α, una forma activada (fosforilada) de I? B-α, y I? B-β, los inhibidores de NF-κB1 y 2, respectivamente, se redujeron por el cabo a aproximadamente el mismo grado ( es decir , ~ 44% en 20 mM CAPE) . Por lo tanto, las dosis bajas de CAPE disminuye la activación de NF-KB y podrían llegar a ser un agente que es útil para la intervención terapéutica. Esto es particularmente cierto en las células que sobreexpresan EGFR TNBC, una característica molecular importante en su tumorigénesis y que actúa sobre la activación de NF-kappa B aguas abajo. La capacidad de inhibir el EGFR CABO a presta también apoyo a su potencial terapéutico, dado el número de agentes terapéuticos dirigidos contra el EGFR disponible en oncología clínica hoy para tumores malignos, incluyendo cáncer de cabeza y cuello, cáncer de pulmón y cáncer de colon, por nombrar algunos .

Arrays de genes mostraron que CABO provoca grandes cambios en la expresión génica en ambos ER + y ER- tipos de células de cáncer de mama. El hemo oxigenasa 1, una proteína de estrés inducible que protege contra el daño oxidativo, se incrementó tanto en MDA-231 y MCF-7 células . Las reguladas por los genes en las dos líneas celulares incluyen daño inducibles ADN los genes, las proteínas de choque térmico, chaperonins, PCNA, la topoisomerasa I, y NF-κB1 (p105). CAPE adicionales reguladas por los genes en células MCF-7 incluyen ER, RAR, el citocromo P-450s, y glutatión reductasa. En las células MDA-231, reguladas por los genes son inflamatorias citocinas, ciclinas, RXR, ATM, BCL2-como, athanogene BCL-2 asociada (una proteína anti-apoptótica), varios oncogenes, mostrando así una disminución en el estrés oxidativo y la proliferación celular, y un aumento de un potencial pro-apoptótica. Es importante destacar que, CABO inhibe la expresión de RFIG tipo 1 y 2. La mayoría de los datos preclínicos demuestran que el receptor del factor de crecimiento tipo insulina de activación (IGFR1) refuerza y amplifica potencialmente los efectos biológicos de la activación de ER en el cáncer de mama . Los estudios que demuestran anti-estrógenos, como tamoxifeno, pueden inhibir el crecimiento IGF mediada  y el hallazgo de que las estrategias anti-IGF pueden inhibir el crecimiento mediada por estrógenos han llevado a muchos a sugerir que IGFs son parcialmente responsables de la señalización mediada por estrógenos. Sin embargo, también hay evidencia de un papel para IGFR1 en esta forma de cáncer. IGFR1 se amplifica en forma de cáncer y los estudios han demostrado que el tratamiento con la terapia contra el IGF1 en combinación con quimioterapia en un tumorgraft humano primario forma de cáncer con altos niveles de expresión y actividad de IGF-IR, mostró inhibición significativa del crecimiento .

Es importante destacar que se encontró que CAPE también inhibe la expresión de la mdr-1 de genes  se sabe que confieren resistencia a fármacos quimioterapéuticos en las células cancerosas. Por lo tanto, es probable que esta disminución en los niveles de genes de resistencia a múltiples fármacos (~ 4 veces) es la razón de una fuerte inhibición del crecimiento y la detención del ciclo celular por un tratamiento simultáneo de CAPE y Taxol in vitro y in vivo cuando cada se utiliza a dosis subóptimas (37, Omene C et al, manuscrito en preparación). Una disminución de este gen debe disminuir no sólo el riesgo de resistencia a los medicamentos, pero también permitir el uso de dosis más bajas de agentes terapéuticos, por ejemplo , el paclitaxel (Taxol), con una mayor eficacia y menos efectos secundarios. Estos resultados sugieren que CAPE podría ser utilizado en la capacidad adyuvante a los fármacos quimioterapéuticos estándar también.

En general, nuestros resultados sugieren fuertemente que inhibe CAPE MDA-231 y el crecimiento de células de cáncer de mama humano MCF-7 debido a su citotoxicidad en el tumor, pero no las células normales y sus efectos en la apoptosis, ciclo celular, NF-kB y la angiogénesis. Proponemos que CAPE es un candidato viable como un nuevo agente terapéutico por sí mismo, así como un adyuvante para fármacos quimioterapéuticos estándar; la investigación en curso debe definir con mayor precisión el mecanismo (s) de los efectos del Cabo el cáncer de mama.