5-Fluorourasil (5-FU) ve C60 Nanopartikülünün Meme Kanseri (MCF-7) Hücre Hattı Üzerine Sitotoksik ve Apoptotik Etkilerinin Araştırılması

Abstract

Meme kanseri dünyanın hemen her bölgesinde kadınlar arasında en sık görülen kanser türüdür. Kansere bağlı ölümlerde akciğer kanserinden sonra ikinci sırada yer almaktadır. 5-Fluorourasil (5-FU) urasil ile aynı taşıma mekanizmasını kullanarak hücrelere girmeyi hedefleyen, hidrojenin yerine C-5 pozisyonunda bir flor atomu olan bir pirimidin analoğudur. C60 fulleren, antioksidan ve antitümör potansiyeli olan bir nanopartiküldür ve 5-FU’ya hücre tepkilerini modüle etmede faydalı olabilir. p53 proteini tümör gelişimini baskılayan bir transkripsiyon faktörü, TIGAR esas olarak glukoz metabolizmasının düzenleyicisi olarak işlev görür. Bu çalışmada 5-FU, C60 ve 5-FU+C60 kombinasyonunun MCF-7 insan meme kanseri hücreleri üzerindeki sitotoksik etkileri WST-1 analizi ile gerçekleştirildi. Ek olarak, DCFDA kullanılarak reaktif oksijen türleri düzeylerinin tespiti araştırıldı. Çalışmamızda zamana ve konsantrasyona bağlı olarak 5-FU’nun MCF-7 hücre canlılığını inhibe ettiği, C60 nanopartikülünün MCF-7 hücreleri üzerine tek başına uygulanması sonucunda anlamlı bir etkinin olmadığı görüldü. 5-FU+C60’ın birlikte kullanımının ise hücreler üzerinde sitotoksik etkisinin olduğu gösterildi. Öte yandan hücreler üzerine 5-FU, C60 ve 5-FU+C60 uygulamalarının ROS düzeylerinde anlamlı bir fark (artma ya da azalma) oluşturmadıkları belirlendi. İlaveten p53 ve TIGAR proteinlerinin ekspresyon düzeyleri Western Blot yöntemi ile incelenerek hücreler üzerindeki apoptotik etkileri araştırıldı. 5-FU ve 5-FU+C60 gruplarında p53 gen ekspresyonunun arttığı görüldü. 5-FU+C60 kombinasyonunun TIGAR ifadesini indükleyerek hücrelerin apoptoza gitmesine yardımcı olduğu gözlendi.

Keywords

• Meme kanser,
• 5-FU
• C60
• ROS
• apoptosis

References

1. [1] Majumder R, Parida P, Paul S, Basak P. In vitro and in silico study of aloe vera leaf extract against human breast cancer. Natural Product Research. 2020;34(16):2363-2366.
2. [2] Bozorgi A, Khazaei M, Khazaei MR. New findings on breast cancer stem cells: A review. Journal of Breast Cancer. 2015;18(4):303-312.
3. [3] Kutluk T, Kars A. Kanser Konusunda Genel Bilgiler. T.C. Sağlık Bakanlığı Kanser ve Savaş Daire Başkanlığı Yayınları (http://sbv.saglik.gov.tr/Ekutuphaane/kitaplar/kanser.pdf). 1. Baskı: Ankara; 2001.
4. [4] Longley DB, Harkin DP, Johnston PG. 5-Fluorouracil: Mechanisms of Action and Clinical Strategies. Nature Reviews Cancer. 2003;3(5):330-338.
5. [5] Correia A, Silva D, Correia A, Vilanova M, Gärtner F, Vale N. Study of New Therapeutic Strategies to Combat Breast Cancer Using Drug Combinations. Biomolecules. 2018; 8(4):175.
6. [6] Li Z, Pan LL, Zhang FL, Wang Z, Shen YY, Zhang ZZ. Preparation and characterization of fullerene (C60) amino acid nanoparticles for liver cancer cell treatment. Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2014;14 (6):4513-4518.
7. [7] Harhaji L, Isakovic A, Raicevic N, Markovic Z, Todorovic-Markovic B, Nikolic N, et al. Multiple mechanisms underlying the anticancer action of nanocrystalline fullerene. European Journal of Pharmacology. 2007;568(1-3):89-98.
8. [8] Green DR, Chipuk JE. p53 and metabolism: Inside the TIGAR. Cell. 2006;126(1): 30-32.

9. [9] Bensaad K, Tsuruta A, Selak MA, Vidal MNC, Nakano K, Bartrons R, et al. TIGAR, a p53-Inducible Regulator of Glycolysis and Apoptosis. Cell. 2006;126(1):107-120.
10. [10] Pfeffer CM, Singh ATK. Apoptosis: A Target for anticancer therapy. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(2): 448.
11. [11] Temel Y, Taysi MŞ. The Effect of Mercury Chloride and Boric Acid on Rat Erythrocyte Enzymes. Biol Trace Elem Res. 2018:177-182.
12. [12] Temel Y, Koçyigit UM, Taysi MS, et al. Purification of glutathione S-transferase enzyme from quail liver tissue and inhibition effects of (3aR,4S,7R,7aS)-2-(4-((E)-3 (aryl)acryloyl)phenyl)-3a,4,7,7a-tetrahydro-1H-4,7-methanoisoindole-1,3(2H)-dione derivatives on the enzyme activity. J Biochem Mol Toxicol. 2018; 32(3):e22034.
13. [13] Aybek H, Temel Y, Ahmed BM, Ağca CA, Çiftci M. Deciphering of the effect of chemotherapeutic agents on human glutathione S-transferase enzyme and MCF-7 cell line. Protein Pept. Lett. 2020;27:1-7.
14. [14] Liou GY, Storz P. Reactive oxygen species in cancer. Free Radical Research. 2010;44 (5):479-496.
15. [15] Yip NC, Fombon IS, Liu P, Brown S, Kannappan V, Armesilla AL, et al. Disulfiram modulated ROS–MAPK and NFκB pathways and targeted breast cancer cells with cancer stem cell-like properties. British Journal of Cancer. 2011;104(10):1564-1574.
16. [16] Schilsky RL. Biochemical and Clinical Pharmacology of 5-Fluorouracil. Oncolgy. 1998;12(10):13-18.
17. [17] Cai J, Chen S, Zhang W, Wei Y, Lu J, Xing J, et al. Proteomic analysis of differentially expressed proteins in 5-fluorouracil-treated human breast cancer MCF-7 cells. Clinical and Translational Oncology. 2014;16 (7):650-659.
18. [18] Ge ZH, Wang ZX, Yu TL, Yang N, Sun Y, Hao CL, et al. Morphine improved the antitumor effects on Mcf-7 cells in combination with 5-fluorouracil. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2014;68(3):299-305.
19. [19] Wang F, Jin C, Liang H, Tang Y, Zhang H, Yang Y. Effects of Fullerene C60 Nanoparticles on A549 Cells. Environmental Toxicology and Pharmacology. 2014;37(2):656-661.
20. [20] Lynchak OV, Prylutskyy YI, Rybalchenko VK, Kyzyma OA, Soloviov D, Kostjukov VV, et al. Comparative analysis of the antineoplastic activity of C60 fullerene with 5-fluorouracil and pyrrole derivative in vivo. Nanoscale Research Letters. 2017;12(1):1-6.
21. [21] Raza K, Thotakura N, Kumar P, Joshi M, Bhushan S, Bhatia A, et al. C60-Fullerenes for delivery of docetaxel to breast cancer cells: A promising approach for enhanced efficacy and better pharmacokinetic profile. International Journal of Pharmaceutics. 2015;495(1):551-559.
22. [22] Hecht F, Pessoa CF, Gentile LB, Rosenthal D, Carvalho DP, Fortunato RS. The role of oxidative stress on breast cancer development and therapy. Tumor Biology. 2016;37(4):4281-4291.
23. [23] Valko M, Rhodes C, Moncol J, Izakovic MM, Mazur M. Free radicals, metals and antioxidants in oxidative stress-induced cancer. Chemico-Biological Interactions. 2006;160(1):1-40.
24. [24] Focaccetti C, Bruno A, Magnani E, Bartolini D, Principi E, Dallaglio K, et al. Effects of 5-fluorouracil on morphology, cell cycle, proliferation, apoptosis, autophagy and ROS production in endothelial cells and cardiomyocytes. PLoS One. 2015;10(2):e0115686.
25. [25] Suzuki S, Okada M, Shibuya K, Seino M, Sato A, Takeda H, et al. JNK suppression of chemotherapeutic agents-ınduced ROS confers chemoresistance on pancreatic cancer stem cells. Oncotarget. 2015;6(1):458-470.
26. [26] Darsigny M, Babeu JP, Seidman EG, Gendron FP, Levy E, Carrier J, et al. Hepatocyte nuclear factor-4α promotes gut neoplasia in mice and protects against the production of reactive oxygen species. Cancer Research. 2010;70(22):9423-9433.
27. [27] Elmore S. Apoptosis: A review of programmed cell death. Toxicologic Pathology. 2007;3 (4):495-516.
28. [28] Caglayan C, Temel Y, Kandemir FM, Yildirim S, Kucukler S. Naringin protects against cyclophosphamide-induced hepatotoxicity and nephrotoxicity through modulation of oxidative stress, inflammation, apoptosis, autophagy, and DNA damage. Environ Sci Pollut Res. 2018;25(21):20968-20984.
29. [29] Kandemir FM, Kucukler S, Eldutar E, Caglayan C. Chrysin Protects Rat Kidney from Paracetamol-Induced Oxidative Stress, Inflammation, Apoptosis, and Autophagy : A Multi-Biomarker Approach. Sci. Pharm.2017;85(4):1-12.
30. [30] Chen J. The cell-cycle arrest and apoptotic functions of p53 in tumor initiation and progression. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2016;6 (3):a026104.
31. [31] Kumar B, Iqbal MA, Singh RK, Bamezai RNK. Resveratrol inhibits TIGAR to promote ROS induced apoptosis and autophagy. Biochimie. 2015;118:26-35.