MELITINA, UN COMPONENTE PEPTÍDICO PRINCIPAL DEL VENENO DE ABEJA, Y SUS CONJUGADOS EN LA TERAPIA CONTRA EL CÁNCER

Islam Rady ,  Imtiaz A. Siddiqui ,Mohamad Rady ,  y Hasan Mukhtar 

Abstracto

La melitina (MEL), un componente peptídico principal del veneno de abeja, es un candidato atractivo para la terapia contra el cáncer. Este agente ha demostrado una variedad de efectos anticancerígenos en el cultivo de células preclínicas y en los sistemas de modelos animales. A pesar de los convincentes datos de eficacia contra la variedad de cánceres, su aplicabilidad a los seres humanos ha enfrentado desafíos debido a varios problemas, incluida su citotoxicidad no específica, degradación y actividad hemolítica. Varios enfoques de optimización que incluyen la utilización de la entrega de MEL basada en nanopartículas se han utilizado para eludir los problemas. Aquí, resumimos la comprensión actual de los efectos anticancerígenos del veneno de abeja y MEL en diferentes tipos de cáncer. Además, también presentamos la información disponible para el posible mecanismo de acción del veneno de abeja y / o MEL.

El cáncer es una de las principales dolencias que afecta a la humanidad y sigue siendo una de las principales causas de mortalidad en todo el mundo. Los datos actuales disponibles sugieren que más de 10 millones de nuevos pacientes son diagnosticados con la enfermedad cada año y más de 6 millones de muertes se asocian a ella, lo que representa aproximadamente el 12% de las muertes en todo el mundo. Se prevé que en el año 2020 se diagnosticarán 15 millones de nuevos casos de cáncer que potencialmente aumentarán a más de 20 millones en 2025 y más en los próximos años. También se anticipa que el crecimiento y el envejecimiento de la población pueden aumentar los nuevos casos de cáncer a 21,7 millones, con alrededor de 13 millones de muertes por cáncer para el año 2030.

El desarrollo y progreso del cáncer son procesos multifactoriales , ya sean factores externos como el tabaco, organismos infecciosos, contaminantes ambientales y una dieta no saludable o factores internos como mutaciones genéticas hereditarias, hormonas y condiciones inmunológicas que pueden actuar juntos o en conjunto para causar inicio de esta enfermedad. Dado que el cáncer se asocia con una morbilidad y mortalidad tan alta en todo el mundo, existe una necesidad urgente de determinar formas de tratamiento de esta dolencia. Las modalidades de tratamiento actuales se componen principalmente de cirugía, terapia basada en radiación, quimioterapia, terapia génica y / o terapia hormonal] Todos estos procedimientos utilizados en la medicina convencional casi siempre están asociados con efectos imprevistos significativos que suponen un desafío en su manejo. Ha habido una intensa prisa por idear enfoques terapéuticos alternativos que tienen el potencial de eludir los efectos secundarios habituales asociados con los medicamentos convencionales. Se ha  sugerido un concepto de intervención dietética que ha ganado popularidad y amplia aceptación. Otro enfoque que ha adquirido importancia es el uso de biotoxinas, como los venenos animales, como agentes terapéuticos contra el cáncer Estas biotoxinas son producidas por organismos vivos como un mecanismo de defensa contra los depredadores y se sabe que tienen efectos tanto toxicológicos como farmacológicos. Los datos actuales sugieren que la toxina del veneno de abeja (BV) tiene potencial como agente antitumoral. Por otro lado, la apiterapia, los usos médicos de los productos de abejas melíferas van desde la jalea real hasta del BV, se ha introducido como una terapéutica natural en la quimioterapia del cáncer .

El BV es una biotoxina o api-toxina sintetizada y secretada por una glándula que está presente en la cavidad abdominal de la abeja y está compuesta de una mezcla compleja de varios péptidos biológicamente activos que incluyen melitina (MEL), enzimas, aminas bioactivas y componentes no péptidos ( Tabla 1 ) que tiene una variedad de propiedades farmacéuticas. La terapia con veneno de abeja (BVT) se ha utilizado en la medicina tradicional para tratar enfermedades como la artritis, el reumatismo, el dolor, los tumores y las enfermedades de la piel. Los estudios han relacionado el BV con diversos efectos en el tratamiento del cáncer, incluida la inducción de apoptosis, necrosis, citotoxicidad e inhibición de la proliferación en diversos tipos de cáncer de células cancerosas, como próstata, mama, pulmón, hígado y vejiga. En general, El BV y sus componentes se consideran agentes prometedores para el tratamiento del cáncer. Además, El BV también se ha relacionado con el tratamiento de los efectos secundarios de la quimioterapia contra el cáncer, incluido un estudio en el que se utilizó la farmacoterapia con BV o MEL como terapia de control de síntomas para la neuropatía periférica inducida por quimioterapia.

tabla 1

Composición de veneno de abeja seca.

Grupo molecular Componente MW Porcentaje en
veneno seco
Enzimas Fosfolipasa A2 19,000 10-12
Fosfolipasa B 1
Hialuronidasa 38,000 1.5-2
Fosfomonoesterasa ácida 55,000 1
α-glucosidasa 170,000 0.6
Fosfatasa 1
Lisofosfolipasa 1
Péptidos Melittin 2840 40-50
Apamine 2036 2-3
MCD 2588 2-3
Secapina 3000 0.5-2
Pamine 1-3
Minimine 6000 2-3
Adolapine 11,500 1
Procamina A, B 600 1.4
Inhibidor de proteasa 9000 <0.8
Tertiapina 2500 0.1
Cardiopep 2500 <0.7
Melittin F 0.01
Fosfolípidos 700 1-3
Aminas Histamina 307.14 1.5
Dopamina 189.64 0.13-1
Noradrenalina 169.18 0.1-0.7
Neurotransmisores 0.1-1
Aminoácidos ácido γ-aminobutírico 189.64 0.13-1
α-aminoácidos 169.18 0.1-0.7
Hidratos de carbono Glucosa 180 2-4
Fructosa
Feromonas Acetato de iso-pentilo;acetato de n-butilo; 200 4-8
iso-pentanol; n-hexil acetato;
n -octil acetato; 2-nonanol;
n -acetato dedecilo;acetato de bencilo;
alcohol de bencilo; (2) -11-eicosen-1-ol

MEL es el principal componente farmacológico activo de BV, que representa el 40-50% de su peso seco total. Es un péptido hidrofílico, lineal, catiónico, hemolítico y anfipático con una ponderación de 2840 Da  y que consta de 26 aminoácidos ( Fig. 1 ) con una fórmula química C 131 H 229 N 39 O 31 , la región N-terminal es principalmente hidrofóbico debido a las cargas de +4 mientras que la región C-terminal es hidrofílica debido a las cargas de +2, por lo tanto, el total es de +6 cargas a pH fisiológico .

Un archivo externo que contiene una imagen, ilustración, etc. El nombre del objeto es nihms915401f1.jpg

Figura 1

Composición química de melitina

Estudios previos sugirieron los efectos biológicos de la MEL como antivirales, antibacterianos, antifúngicos, antiparasitarios y antitumorales y propusieron la base de la acción de MEL como un péptido citolítico no selectivo que altera física y químicamente todas las membranas celulares procariotas y eucarióticas. La MEL se une a la superficie de la membrana con carga negativa ( Fig. 2 ) y luego altera la integridad de las bicapas de fosfolípidos por formación de poros acompañada por la fuga de iones atómicos y moléculas y la mejora de la permeabilidad que finalmente conduce a la lisis celular La MEL fue considerada un candidato atractivo para la quimioterapia del cáncer que causa más daño a las membranas de las células tumorales ya que su potencial de membrana es mayor y es menos probable que las células desarrollen resistencia a la formación de poros de la membrana. Aunque la potencial aplicabilidad de la MEL como agente quimioterapéutico para el cáncer se ha reconocido durante mucho tiempo, su rápida degradación en la sangre y su actividad lítica celular inespecífica plantea desafíos significativos. La MEL cuando se inyecta por vía intravenosa causa reacciones tóxicas graves, como la hemólisis, que es un factor limitante para su uso generalizado para la terapia contra el cáncer. Recientemente, se ha aclarado que La MEL y / o sus conjugados pueden funcionar junto con receptores hormonales, terapia génica o como nanopartículas para terapias dirigidas de algunos tipos de cáncer.

           Un archivo externo que contiene una imagen, ilustración, etc. El nombre del objeto es nihms915401f2.jpg

Figura 2

Dibujo esquemático del mecanismo lítico para la melitina

Esta revisión resume la literatura disponible actual sobre la aplicación reciente del BV, La MEL y diferentes conjugados de MEL contra varios cánceres tanto in vitro como in vivo ( Tabla 2 ).

Tabla 2

Efectos anticáncer de la MEL, el BV y sus conjugados.

Efectos sobre la apoptosis

La apoptosis es un proceso celular ordenado y orquestado que se produce en condiciones fisiológicas y patológicas. Es el evento principal que se sabe que regula la aparición y / o propagación del cáncer. Varios estudios han sugerido que el BV tiene efectos anticancerígenos potenciales contra cánceres de la mama, el carcinoma hepatocelular (HCC) , el ovario , la próstata , el melanoma, el pulmón , la leucemia  y cervical . Se ha sugerido que el BV inhibe la proliferación de las células cancerosas por inducción de apoptosis a través de múltiples mecanismos investigados. En HCC, se demostró que el BV inducía potencial citotóxico, genotóxico y mutagénico contra las células HepG2 en tres horas, sin embargo, no afectaba la mutagenicidad inducida por el metanosulfonato de metilo. En otro estudio, se probaron in vitro los posibles efectos inhibidores del crecimiento del BV aplicado solo o en combinación con un fármaco citotóxico bleomicina en células HeLa y V79. Se presumió que la apoptosis, la necrosis y la lisis eran posibles mecanismos por los cuales el BV inhibía el crecimiento y la clonogenicidad de las células V79. Las células HeLa, por otro lado, mostraron una mayor resistencia al BV. Otro estudio investigó los mecanismos por los que el BV inhibe células de melanoma K1735M2 in vitro y melanoma B16 en ratones C57BL / 6, in vivo . Se sugirió apoptosis como el posible mecanismo por el cual el BV inhibió la proliferación celular e indujo la diferenciación de células K1735M2. Los resultados in vivo mostraron que la administración sistémica de BV dio como resultado una inhibición significativa del crecimiento del melanoma B16 con la inhibición relativa del tumor de 20 y 53%, respectivamente. En otro estudio, se demostró que las células de cáncer de pulmón NCI-H1299 tratadas con BV presentan varias características de apoptosis. Además, la expresión de ARNm de COX-2 y la síntesis de PGE2 fueron inhibidas por el BV.

Choi et al.  informaron en un estudio que el BV induce la muerte celular apoptótica en células de cáncer de pulmón A549 y NCI-H460 a través de la mejora de la expresión del receptor de muerte 3 (DR3) y la inhibición de la vía de NF-κB. Un tratamiento combinado de inductor débil de tipo TNF de apoptosis, docetaxel y cisplatino, con BV inhibió sinérgicamente el crecimiento de células de cáncer de pulmón A549 y NCI-H460 con unaregulación adicional de la actividad de NF-κB. En un estudio paralelo, los autores usaron células NK-92MI tratadas con BV para cocultivar con células de NSCLC y encontraron que hay una disminución adicional en la viabilidad celular de hasta 70 y 75% en líneas celulares A549 y NCI-H460, respectivamente. Además, la actividad de unión al ADN y la actividad de la luciferasa de NF-κB también se inhibieron después del cocultivo con líneas celulares NK-92MI tratadas con BV.Se observaron efectos similares de la actividad del BV mediada por el receptor de la muerte por Jo et al. , donde sugirieron que el BV y la MEL inducen muerte celular apoptótica en células de cáncer de ovario SKOV3 y PA-1 a través de la inducción de receptores de muerte y la inhibición de la vía JAK2 / STAT3.

Un estudio informó que el BV induce la apoptosis en células leucémicas U937 a través de la regulación a la baja de ERK y Akt vía de señalización. Además, PD98059 (un inhibidor de ERK) o LY294002 (un inhibidor de Akt) disminuyó significativamente la viabilidad celular y aumentó la liberación de LDH. En otro estudio se observó que el  BV induce apoptosis en células de melanoma A2058 pero no en fibroblastos de piel normales Detroit 551 y que la apoptosis se indujo a través de una ruta independiente de la caspasa. En este estudio, los autores observaron que JNK y ERK se activaron rápidamente después de una incubación de 5 minutos con BV, mientras que p38 y AKT se inactivaron después de 30 minutos de administración del BV.

Se ha observado que el BV ha inhibido el cáncer de próstata en condiciones in vitro e in vivo y se sugirió que estos efectos están mediados por la activación de la caspasa a través de la inactivación de la ruta de NF-κB. En este estudio, tanto el BV como la MEL inhibieron el crecimiento de células cancerosas a través de la inducción de muerte celular apoptótica en células de carcinoma de próstata humano LNCaP, DU145 y PC-3. Estos efectos fueron mediados por la supresión de NF-κB activado constitutivamente. Además, la administración de BV a ratones atímicos implantados con células PC-3 dio como resultado la inhibición del crecimiento tumoral y la actividad del NF-κB acompañada de muerte celular apoptótica. Se observaron efectos similares sobre el BV en células de cáncer de colon donde se observó que la activación de los receptores de la muerte y la inhibición del factor nuclear kappa B regulaban la muerte por cáncer. El estudio demostró que el BV inhibía el crecimiento de células de cáncer de colon mediante la inducción de apoptosis sin ningún efecto sobre las células normales epiteliales de colon FHC. La expresión del receptor de muerte (DR) 4, DR5, p53, p21, Bax, caspasa-3 escindida, caspasa-8 escindida y caspasa-9 escindida se incrementaron mediante tratamiento con BV de una manera dependiente de la dosis. Además, la actividad de unión al ADN del factor nuclear kappa B (NF-κB) también se inhibió por el tratamiento con BV. Además, el BV suprimió significativamente el crecimiento tumoral in vivo .

Efectos sobre invasión, migración y metástasis

El cáncer comienza como una enfermedad localizada; sin embargo, a medida que avanza, las células tumorales comienzan a invadir los tejidos circundantes y finalmente a otros órganos como metástasis a distancia. La invasión y la metástasis gobiernan, en gran medida, la gravedad de la enfermedad y se consideran un objetivo apremiante en el tratamiento de la enfermedad. Los agentes que podrían inducir efectos sobre uno o ambos de estos factores podrían dar como resultado una terapia efectiva de cáncer (es) humano (s). En un estudio, se estudiaron posibles efectos inhibidores del crecimiento tumoral y la metástasis del  BV en ratones y en cultivos de células tumorales. Los datos recogidos sugieren que la administración intravenosa de BV a los ratones reduce significativamente el número de metástasis de células de carcinoma de mama al pulmón Además, el estudio propuso que el BV tiene un mecanismo indirecto de inhibición del crecimiento tumoral y promoción del rechazo tumoral que se basa en la estimulación de las respuestas inmunitarias celulares locales en los ganglios linfáticos.

Otro estudio evaluó el efecto citotóxico del BV solo y sus efectos citológicos sinérgicos en combinación con cisplatino en células A2780cp resistentes a cisplatino cancerosas ováricas. Los resultados sugieren claramente que el BV ejerce un efecto antitumoral sobre el cáncer de ovario humano y tiene el potencial de mejorar el efecto citotóxico de cisplatino. Mientras que, en otro estudio, se observó que el BV inhibía la expresión y actividad de MMP-9 inducida por PMA mediante la inhibición de NF-κB a través de las vías de señalización p38 MAPK y JNK en células MCF-7. Además, también se probó la inhibición de MMP-9 por MEL, apamina y fosfolipasa A2 (PLA2), componente (s) del BV. La actividad de MMP-9 inducida por PMA disminuyó significativamente por la MEL, pero no por la apamina y PLA2. En otro estudio, los efectos inhibidores del BV y sus componentes MEL y apamina se confirmaron en la invasión y migración de células de cáncer de mama inducidas por EGF. Además, la MEL inhibió la expresión de MMP-9 inducida por EGF mediante el bloqueo de la ruta de NF-κB y PI3K / Akt / mTOR en estas células. Además, la MEL suprimió significativamente la fosforilación FAK inducida por EGF a través de la inhibición de la vía mTOR / p70S6K / 4E-BP1.

Melitina efectos anticancerígenos

Dos melitinas (MEL) isoformas ( Fig. 1 ) se han demostrado que presentan efectos anti-cáncer, 1) MEL derivada del BV de Apis melliferay 2) MEL derivada del BV de Apis cerana (MEL-N). MEL de A. mellifera es el más utilizado en la investigación del cáncer como péptido farmacológico que produce actividades anticancerígenas más fuertes que MEL-N con solo un estudio que demuestra la citotoxicidad MEL-N y la inhibición de la proliferación celular en SKOV-3 y cáncer de ovario humano PA-1 células. La literatura actual disponible que involucra tanto in vitro como in vivo Los estudios sugieren que la MEL afecta la transducción de señales y las vías regulatorias que conducen a múltiples mecanismos de muerte por cáncer incluyendo inhibición de la proliferación, inducción de apoptosis, inhibición de la angiogénesis, detención del ciclo celular e inhibición de la motilidad, migración, metástasis e invasión del cáncer, etc..

Efectos sobre la apoptosis

La MEL se ha estudiado ampliamente por sus efectos sobre la regulación de la apoptosis y los diferentes factores que regulan la inducción de la apoptosis en diversos tipos de cáncer. Se observó que la MEL activaba caspasas en diferentes tipos de cáncer, como la leucemia U937 y Jurkat, melanoma A2058 ,células HCC (SMMC-7721, Hep3B, HepG2 y BEL-7402), PC de próstata. 3, LNCaP y DU-145  y células cervicales HeLa. De forma similar, la MEL demostró activar una vía de muerte celular apoptótica inducida por el receptor de la muerte en células de cáncer de ovario SKOV3 y PA-1 a través de la potenciación de la expresión de DR3, DR4 y DR6 y la inhibición de la vía JAK2 / STAT3 .Otro estudio informó que la MEL induce la apoptosis en células leucémicas U937 a través de la desregulación de las vías de señal de Akt. Además, en este estudio, la apoptosis inducida por la MEL también se acompañó de regulación negativa de Bcl-2, activación de caspasa-3, regulación negativa del inhibidor de proteínas de la familia de proteínas de apoptosis. El tratamiento de células U937 con el inhibidor de caspasa-3, z-DEVD-fmk, fue capaz de restablecer significativamente la viabilidad celular en células tratadas con MEL. Además, la respuesta apoptótica mediada por caspasa-3 se atenuó significativamente en células U937 que sobreexpresan Bcl-2 tratadas con MEL. En general, los resultados de este estudio indicaron que los reguladores clave en la apoptosis inducida por MEL en las células U937 leucémicas humanas incluyen Bcl-2 y caspasa-3, que se controlan a través de la vía de señalización de Akt .

Otro estudio informó que la MEL puede inducir la apoptosis de células HCC mediante la activación de la proteína quinasa dependiente de Ca2 + / calmodulina, la transformación de la quinasa 1 activada por el factor de crecimiento beta (TAK1) y la MAPK JNK / p38. La apoptosis inducida por la MEL fue inhibida por el quelante de calcio, por los inhibidores de la proteína quinasa dependiente de Ca2 + / calmodulina, JNK y p38, y por la TAK1 negativa dominante. Además, en presencia de MEL, la apoptosis inducida por TRAIL aumentó significativamente en células de HCC resistentes a TRAIL. En general, los datos sugirieron que la MEL puede sinergizar con TRAIL en la inducción de apoptosis de células HCC mediante la activación de la vía TAK1-JNK / p38 pero inhibiendo la vía IκBα-quinasa-NFκB. Otro estudio evaluó la eficacia de la MEL en cáncer gástrico y observó que el agente induce apoptosis en células SGC-7901. Los datos acumulados sugieren que la MEL induce apoptosis temprana, induce niveles de ROS e induce la actividad de caspasa-3. Además, con la adición del inhibidor de caspasa-3, la actividad de caspasa-3 disminuyó significativamente en comparación con el grupo de control. La expresión de las proteínas Cyt C, Endo G y AIF en células SGC-7901 fue significativamente mayor que en el control, mientras que la expresión de la proteína Smac / Diablo fue significativamente menor.

En células osteosarcoma MG63, la MEL indujo un aumento de [Ca (2 +)] (i) al causar la entrada de Ca (2+) a través de canales de Ca (2+) de tipo L de una manera independiente de la proteína quinasa C y la fosfolipasa A ( 2) actividad; y este [Ca (2 +)] (i) aumento en consecuencia causó apoptosis . Otro estudio exploró los efectos dela MEL sobre la apoptosisen el osteosarcoma y las células de osteoblastos fetales y también se exploró el mecanismo que indujo el crecimiento celular de MG63. Los resultados indicaron que la expresión o incubación de la MEL en las células MG63 desencadenó la apoptosis y la inhibición de su proliferación. Una proteína de la ruta de respuesta de proteína desplegada de estrés ER, IRE-α, participó en la apoptosis inducida por la MEL en células MG63. Se observó que la MEL estaba sirviendo como un factor eficaz que inhibe la proliferación de células MG63 mediante la activación de la vía de apoptosis mediada por estrés ER. Además, esta activación fue desencadenada por la ruta IRE-α mediada por la expresión de la proteína CHOP.

Efectos sobre la regulación del ciclo celular

El ciclo celular es el proceso por el cual las células progresan y se dividen, y normalmente está regulado por una serie de vías de señalización mediante las cuales una célula crece, replica su ADN y se divide. Este proceso también incluye mecanismos para asegurar que los errores se corrijan, y si no, las células se someten a apoptosis. En el cáncer, sin embargo, este proceso regulador funciona mal, lo que da como resultado la proliferación incontrolada de células y, en última instancia, el crecimiento y la progresión del tumor. Algunas evidencias disponibles han demostrado que la MEL regula la maquinaria del ciclo celular. La MEL inhibió la proliferación de células HCC SMMC-7721 mediante la regulación negativa de MeCP2 in vitro mediante el bloqueo de la vía de señalización Shh y la inducción de detención del ciclo celular G0 / G1. La supresión de la vía dependiente de Rac1 por la MEL fue demostrada en siete células de HCC que conducen a la prevención de metástasis enmodelos de ratón desnudo a través de la reducción de la motilidad y la migración. Por otro lado, Jeong et al.  demostraronlos efectos inhibidores de la MEL contra dos líneas celulares de cáncer de mama MDA-MB-231 y MCF-7. Los autores sugirieron que la MEL inhibía la expresión de MMP-9 inducida por EGF mediante el bloqueo de la ruta NF-κB y PI3K / Akt / mTOR. También afirmaron que la MEL suprimía significativamente la fosforilación FAK inducida por EGF a través de la inhibición de la vía mTOR / p70S6K / 4E-BP1. Los datos presentados sugieren claramente que los efectos inhibidores de la MEL en la motilidad y la migración del cáncer de mama pueden estar relacionados con la inhibición de la vía mTOR .

Otro estudio encontró que la MEL inhibe la proliferación celular in vitroy regula significativamente negativamente las expresiones de CyclinD1 y CDK4. Además, la MEL también fue capaz de regular positivamente la expresión de PTEN y atenuar la expresión de HDAC2. Además, el tratamiento con la MEL provocó una regulación a la baja de la fosforilación de Akt, mientras que la sobreexpresión de HDAC2 promovió la fosforilación de Akt. Estos hallazgos sugieren que la inhibición del crecimiento celular por la MEL podría estar liderada por la regulación positiva de PTEN mediada por HDAC2, la inactivación de Akt y la inhibición de las vías de señalización de PI3K / Akt.

Efectos sobre la angiogénesis, invasión y necrosis

La MEL ha demostrado la eficacia potencial en la inhibición de la angiogénesis y losmarcadores de invasión en una variedad de cánceres humanos probados en sistemas modelopreclínicos. Se observó que la MEL suprimía la expresión de HIF-1α / VEGF a través de la inhibición de la vía ERK y mTOR / p70S6K en células CaSki de carcinoma de cuello uterino humano . Se encontró que la MEL disminuía la proteína HIF-1α inducida por EGF y regulaba significativamente la angiogénesis y la progresión tumoral. Además, se pensó que la inhibición del nivel de proteína HIF-1α se debía a la semivida acortada por la  MEL. La MEL inhibió específicamente la expresión de HIF-1α inducida por EGF mediante la supresión de la fosforilación de ERK, mTOR y p70S6K y también bloqueó la actividad de unión de ADN inducida por EGF de HIF-1α y la secreción de VEGF. En un estudio posterior, Yang et al.  sugirieronquelaMEL mejora la radiosensibilidad del carcinoma hipóxico de células escamosas de cabeza y cuello mediante la supresión de HIF-1α.

Se determinó que la MEL aislada del veneno de abeja melífera iraní usando HPLC de fase inversa exhibia toxicidad en células AGS con cáncer gástrico. Se observó que la MEL inducía necrosis en estas células según lo determinado por la evaluación morfológica, el ensayo de fragmentación de ADN y el análisis de citometría de flujo. Se realizaron observaciones similares en células HCC N1S1, BEL-740261 y McA-RH7777 donde la MEL aumentó la actividad de calpaína y la necrosis celular. Además, la necrosis celular inducida por la MEL fue mejorada por un inhibidor de la proteasa calpaína.

El efecto antitumoral de la MEL se comparó con el de NS398, un inhibidor de COX-2, in vivo e in vitro. La MEL suprimió el crecimiento tumoral de cáncer de pulmón de Lewis altamente metastásico transfectado con VEGF-A (VEGF-A-hm LLC). Además, la MEL inhibió significativamente el número de vasos alrededor de las células VEGF-A-hm LLC. Los resultados fueron superiores a los obtenidos en los ratones tratados con NS398. Además, la MEL inhibió de forma dosis-dependiente la proliferación y la formación de tubos en células endoteliales de vena umbilical humana (VEGF-A-HUVEC), sin afectar la viabilidad celular en HUVEC nativas. La MEL también disminuyó la expresión del receptor VEGF-2, COX-2 y prostaglandina E2 en HUVECs transfectadas con VEGF-A. Estos efectos fueron acompañados por una reducción de la fosforilación de quinasa 1/2 regulada por señal extracelular y quinasa N-terminal c-jun, mientras que aumentó la fosforilación de p38 MAPK.

Park et al. , examinaron el efecto inhibidor del BV y sus principales péptidos, la MEL y apamina, en la invasión inducida por PMA inducida por la expresión de MMP-9 en células de cáncer renal Caki-1. El BV y la MEL suprimieron significativamente la invasión inducida por PMA al inhibir la expresión de MMP-9 en células Caki-1. Además, como se evidencia por los ensayos del promotor de MMP-9, la MEL inhibió la expresión del gen MMP-9 bloqueando las activaciones estimuladas por PMA de AP-1 y NF-kappaB. Además, la MEL suprimió las fosforilaciones inducidas por PMA de ERK y JNK. Del mismo modo, también se informó que la MEL inducía la inactivación de NFκB en HCC BEL-7402 y líneas celulares de cáncer de próstata, PC-3, LNCaP y DU-145.

Wang et al.  evaluaron la interacción sinérgica de la MEL y 5-Fu, DDP y TXT en la línea celular de cáncer gástrico humano BGC-823 y profundizaron en su posible mecanismo de acción. Tanto la MEL como los agentes quimioterapéuticos inhibieron el crecimiento de BGC-823 y mostraron sinergismo en las combinaciones. Además, se observó la supresión de la expresión génica de los genes asociados al agente quimioterapéutico tales como la timidilato sintetasa, el gen complementario 1 de reparación de la escisión, el gen 1 de susceptibilidad al cáncer de mama, la beta-tubulina III y la proteína tau asociada a microtúbulos.

Efectos anticancerígenos de los conjugados con MEL

La nanotecnología, la terapia génica y la inmunoconjugación se están utilizando actualmente para mejorar la eficacia, la selectividad y la especificidad a fin de mejorar el resultado de la MEL en la terapia del cáncer en sistemas de modelos in vitro y en animales.

Sun et al.  sintetizó y probó una toxina fusionada, compuesta de desintegrina, enlazador escindible de uPA y MEL. El engarce DLM (disintegrin-linker-Melittin) era escindible en uPA, permitiendo a DLM liberar MEL. El estudio informó que DLM tenía menos actividad de unión que la forma nativa. El tratamiento de tumores que expresan uPA con DLM potencia la destrucción de las células tumorales, así como la reducción de la toxicidad para los eritrocitos y otras células normales no cancerosas. DLM mostró una citotoxicidad dependiente de la dosis frente a las células BT-549, MDA-MB-231, SMMC-7721, MCF-7 y SKOV-3 sin mostrar ninguna citotoxicidad significativa contra las células normales MCF-10, L-02 y HEK293. Los datos revelaron la necrosis de células tumorales como el mecanismo de muerte celular, y la toxina DLM fusionada con un enlazador escindible por uPA mejoró la capacidad de matar y la selectividad tumoral.

Liu et al. produjeron una nueva proteína de fusión (Melittin-mutante interleucina 2, Melittin-MhIL-2) que comprende una interleucina 2 humana mutada genéticamente ligada a MEL. La proteína de fusión inhibió directamente el crecimiento de células SKOV3 de cáncer de ovario humano in vitro e inhibió el crecimiento tumoral en ratones con cáncer de ovario. Más tarde, en un estudio separado, los autores evaluaron la respuesta inmune antitumoral y el efecto antitumoral del conjugado contra cánceres de diferentes orígenes tisulares, tanto in vitro como in vivo . El Melittin-MIL-2 fue muy eficaz en la inducción de citotoxicidad de células T y NK y la proteína de fusión aumentó significativamente la producción de IFN-γ en PBMC. In vitro, las células inmunitarias mediadas por Melittin-MIL-2 mataron o mataron directamente las líneas celulares de cáncer de diferentes orígenes de tejido. In vivo , la proteína de fusión mostró una inhibición más fuerte en el crecimiento de tumores humanos trasplantados en comparación con rIL-2. Además, la proteína de fusión redujo la metástasis pulmonar del cáncer de mama.

Un estudio construyó un adenovirus oncolítico selectivo para el cáncer triplemente controlado, QG511-HA-Melittin, portador del gen MEL, en el que se utilizó el promotor del elemento de respuesta a la hipoxia (HRE) -AFP para controlar la expresión viral de E1a dirigida a células cancerosas AFP positivas en la hipoxia microenviroment, y el gen E1b-55 kDa se eliminó en células cancerosas con deficiencia de p53. QG511-HA-Melittin tuvo un fuerte efecto de inhibición en la proliferación celular de carcinoma hepatocelular AFP-positivo, como Hep3B y HepG2, mientras que hubo un efecto de inhibición bajo o nulo de QG511-HA-Melittin en células de cáncer AFP-negativas SMMC-7721 y células normales L-02. En el experimento in vivoQG511-HA-Melittin inhibió significativamente el crecimiento de xenoinjertos de HCC. Wang et al.  generó una proteína que contiene VEGF165 fusionado a MEL. La actividad de la proteína de fusión VEGF165-Melittin se comparó con MEL por su capacidad para suprimir el crecimiento de la línea celular tumoral. La toxina de fusión inhibió selectivamente el crecimiento de la línea celular HepG-2 del carcinoma hepatocelular humano con alta expresión de VEGFR-2. En un experimentoinicialen vivo, la proteína de fusión inhibió el crecimiento tumoral en ensayos de xenoinjertos. Además, la expresión y caracterización exitosas de la proteína de fusión demostraron su eficacia para el uso como una nueva estrategia de tratamiento para el cáncer. En otro estudio, se construyeron adenovirus recombinantes que portan el gen de la MEL y el promotor de alfa-fetoproteína (AFP) (Ad-rAFP-Mel) a través de un sistema bacteriano homólogo recombinante. El ARNm de la MEL se transcribió en células de carcinoma hepatocelular BEL-7402 transducidas por Ad-rAFP-Mel. La eficacia del gen mediado por adenovirus transferido a células BEL-7402 fue del 100% cuando la multiplicidad de infección de Ad-rAFP-Mel fue 10 in vitro , y también fue alta en vivo. Las tasas de inhibición de Ad-rAFP-MEL de adenovirus recombinante para células SMMC7721, células BEL7402 y células L-02 fueron aproximadamente 16,1%, 66,2% y 7,5%, respectivamente, de manera similar, las tasas de inhibición para adenovirus recombinante Ad-CMV-MEL para el mismas células fueron aproximadamente 65.9%, 58.9% y 31.7%, respectivamente mientras que un efecto antineoplásico significativo fue observado in vivo por inyección intratumoral de Ad-rAFP-MEL.

La capacidad de la MEL para matar células HepG2 in vitro se incrementó después de ser incorporada en AM-2  o EGFP. Los resultados de las pruebas de inhibición del crecimiento celular confirmaron que la afinidad de la MEL se incrementó después de ser incorporada en AM-2, y AM-2-Melittin apuntó específicamente y mató a las células HepG2 in vitro .

La nanotecnología y la terapia génica se presentan juntas para proporcionar otra estrategia MEL-conjugada relativamente segura y altamente efectiva en el tratamiento de HCC. Se desarrolló un vector no viral (pSURV-Mel), que codifica el gen de la MEL, para evaluar su efecto antitumoral en líneas celulares de HCC e in vivo en un tumor de xenoinjerto de HCC humano. Los datos acumulados mostraron que el promotor de survivina se activó específicamente en células tumorales, y el plásmido pSURV-Mel expresó MEL selectivamente en células tumorales y también indujo citotoxicidad. La inyección intratumoral de pSURV-Mel suprimió significativamente el crecimiento de tumores de xenoinjerto.

En otro estudio, se construyó una inmunotoxina recombinante mediante la cual la MEL se fusionó con un anticuerpo de fragmento variable de cadena simple (C1) del receptor anti-asialoglicoproteína (ASGPR), y se estudiaron la capacidad de direccionamiento y la eficacia citolítica de la proteína de fusión. Los datos sugirieron que la proteína recombinante C1M se expresó en Escherichia coli como un estilo soluble. También se confirmó la unión de C1M a la superficie de células de carcinoma hepatocelular (HCC). El C1M mantuvo la actividad hemolítica de la MEL y exhibió capacidad citolítica para las células HepG2 y los efectos se inhibieron enormemente por la administración conjunta con asialoorosomucoide, un ligando natural para ASGPR.

Liu et al.  construyeron una nueva proteína de fusión, sTRAIL-Melittin, que contiene una pequeña etiqueta modificadora de ubiquitina (SUMO) y expresaron esta proteína de fusión en E. colipara mejorar la citotoxicidad de la MEL en las células y para potenciar la actividad de TRAIL. Los resultados demostraron que sTRAIL-Melittin tenía actividad citotóxica y apoptótica en células de leucemia K562 y células de carcinoma hepático HepG2, mientras que tenía solo un efecto mínimo sobre los eritrocitos y las células HEK293 normales. Además, sTRAIL-Melittin también mostró actividad antibacteriana para Staphylococcus aureus. Huang et al.  diseñó un péptido citolítico híbrido, α-Melittin, en el que el extremo N-terminal de MEL estaba unido al extremo C de un péptido α-helicoidal anfipático a través de un enlazador GSG y desarrolló sus nanopartículas lipídicas. Los datos recopilados confirmaron que los péptidos de \ alpha – Melittin se liberaron de forma eficaz a partir de las nanopartículas y que eran citotóxicos para las células de melanoma. Además, en condiciones in vivo , el crecimiento de las células de melanoma fue bloqueado por las α-Melittin-NP, con una tasa de inhibición del 82,8% en relación con el grupo de control tratado con PBS.

Holle et al.  utilizó un enfoque diferente de adenovirus recombinante con un gen de fusión escindible de MMP2 entre LAP y MEL. Cuando se administró a través de adenovirus recombinante, esta proteína de fusión latente fue capaz de dirigirse específicamente a células tumorales tanto in vitro como in vivo . Los estudios in vitromostraron que el adenovirus MEL-MMP2-LAP recombinante puede ser activado por MMP2 y conduce a la liberación de MEL para lisar las células diana. los estudios in vivo también mostraron una disminución del 70% en el volumen del tumor B16 en ratones tratados con adenovirus recombinante MEL-MMP2-LAP en comparación con los ratones control. Además, no se observó toxicidad sistémica significativa en los ratones tratados.

En otro estudio, se determinó la eficacia de los inmunoconjugados que contienen un análogo sintético de MEL contra el cáncer de próstata humano. En este estudio, los anticuerpos que reconocen células de cáncer de próstata humano, se entrecruzaron con MEL sintético y se probaron en xenoinjertos de tumores. La inyección sistémica o intratumoral de inmunoconjugados inhibió el crecimiento tumoral en ratones en relación con el portador solo, anticuerpos no conjugados y conjugados de anticuerpos no peptídicos inespecíficos y una mejor supervivencia para los ratones tratados.

La aplicabilidad de la biotoxina de fusión que combina la toxina formadora de poros, MEL y gelonina, una proteína inactivadora de ribosomas, para el tratamiento anticanceroso se probó  en ensayos invitro y en estudios en animales en vivo . El conjugado exhibió una captación celular más alta y una actividad citotóxica significativamente mejorada en HeLa, colon CT26 y LS174T y células de cáncer de glioma maligno 9L y U87 sobre cada agente solo o su mezcla física. Además, también mostró una eficacia antitumoral superior en el tumor HeLa implantado en desnudos atímicos.

LeBeau et al.  evaluaron la proteína de activación de fibroblastos (FAP) como una diana específica de tumor construyendo supuestas protoxinas peptídicas de FAP selectivas a través de la modificación del prodominio de la MEL. Se identificaron las protoxinas peptídicas que se activaron eficazmente mediante FAP y selectivamente tóxicas para las líneas celulares que expresan FAP. La inyección intratumoral de estas protoxinas activadas por FAP produjo una lisis e inhibición del crecimiento significativas de los xenoinjertos de cáncer de mama y de próstata humanos con una toxicidad mínima para el animal huésped.

En un estudio Su et al.  se aprovechó de la unión específica del dominio EGF del activador del plasminógeno de la Uroquinasa (uPA) al uPAR y los efectos antitumorales de la MEL para diseñar y expresar la proteína de fusión que contenía aminoácidos uPA y MEL. La proteína de fusión se diseñó para competir con uPA por la unión a uPAR y reducir la toxicidad de la MEL en tejidos normales. La proteína recombinante fue capaz de suprimir el crecimiento, inducir el paro del ciclo celular y la apoptosis en células SKOV3 sin ninguna toxicidad obvia en tejidos normales. En un tipo similar de estudio, estos autores construyeron un vector de expresión eucariótico pPICZαC-ATF-Melittin y la ATF-mellitina recombinante (rATF-MEL) inhibió el crecimiento de las células SKOV3 y no tuvo citotoxicidad en las células normales En otro estudio, se diseñó y probó un conjugado de Melittin / avidina escindible en MMP2 en células de cáncer de próstata y ovario. in vitro, el conjugado de Melitina / avidina demostró una fuerte actividad citolítica contra las células cancerosas con alta actividad de MMP2 a saber. DU 145 y SK-OV-3 mientras exhiben muy poca actividad contra células L normales que muestran MMP2 baja. In vivo, el conjugado Melittin / avidina inhibió el crecimiento del tumor y el tamaño del tumor fue significativamente menor en el grupo inyectado con el complejo. Winder et al. en un estudio sugirieron que la administración mediada por vectores de la MEL a las células tumorales puede ser útil para la terapia génica del cáncer. El estudio utilizó construcciones de expresión portadoras de cecropina o MEL introducidas en una línea celular derivada de carcinoma de vejiga humano y los clones celulares resultantes se analizaron por tumorigenicidad en ratones desnudos. La expresión de cecropina dio como resultado una pérdida completa de tumorigenicidad en algunos clones o tumorigenicidad reducida, medida por la latencia de la formación del tumor.

Conclusiones y perspectivas de futuro

Los datos acumulados hasta ahora sugieren claramente que tanto el BV como sus componentes individuales, especialmente la MEL, tienen potencial para la terapia del cáncer. Las propiedades anticancerígenas de la MEL deben estudiarse y desarrollarse más como un enfoque alternativo de la terapia contra el cáncer. Este enfoque podría ser de gran valor en muchas partes del mundo donde los costosos medicamentos quimioterapéuticos no están disponibles en el sistema de salud. Como lo hacen otros agentes quimioterapéuticos, el BV y la MEL han demostrado una eficacia significativa al inducir apoptosis, necrosis, disrupción mitocondrial, bloqueo de la angiogénesis, detención del ciclo celular e inhibición de metástasis e invasión de células cancerosas ( Fig. 3).) Según los estudios presentados en este artículo de revisión, se han investigado más de 60 células cancerosas diferentes por su respuesta al BV y a la MEL sola.

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Dibujo esquemático del mecanismo de acción de la melitina