Evaluation of the interaction between melatonin and rapamycin for head and neck cancer therapy
Metadata
Show full item recordAuthor
Shen, Ying-QiangEditorial
Universidad de Granada
Director
Escames Rosa, GermaineDepartamento
Universidad de Granada. Instituto de BiotecnologíaMateria
Cáncer Células escamosas Terapéutica Melatonina Rapamicina Membranas mitocondriales Receptores celulares Radicales libres (Química)
Materia UDC
61 616 615.28 3201 320101 3207
Date
2018Fecha lectura
2018-02-09Referencia bibliográfica
Shen, Y.-Q. Evaluation of the interaction between melatonin and rapamycin for head and neck cancer therapy. Granada: Universidad de Granada, 2018. [http://hdl.handle.net/10481/49724]
Sponsorship
Tesis Univ. Granada. Programa Oficial de Doctorado en: Biomedicina; China Scholarship Council (CSC) program.; Proyecto "Un gel de melatonina que previene y cura la mucositis: evaluación de su interacción con los efectos citotóxicos de la radio y de la quimioterapia", financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. Referencia del Proyecto: SAF2013-49019.Abstract
Melatonin (N-acetyl-5-methoxytryptamine) is a potent free radical scavenger
with anti-oxidant and anti-inflammatory properties, which has well-known functions
in immune system regulation, modulation of mitochondrial activity, and regulation of
cell death and autophagy. Moreover, melatonin has attracted attention as a natural
oncostatic agent that can suppress neoplastic growth in a variety of tumours. Possible
mechanisms of melatonin oncostasis induce direct and indirect antioxidant effects,
regulation of metabolism, anti-angiogenic and antimetastatic effects, the capacity to
decrease telomerase activity and the ability to regulate the immune system. Notably,
melatonin also induces downregulation of the phosphorylation of mTOR and Akt in
various cancers. Melatonin shows synergistic anticancer activity and amelioration of
the side effects of several chemotherapies and thus is a potential adjuvant in
chemotherapy, with the ability to protect normal cells from a variety of insults. In
light of these properties, melatonin seems potentially useful as a combined anti-cancer
agent to enhance the therapeutic effect of rapamycin and to minimize the toxic side
effects of this drug in HNSCC. mTOR inhibitor treatment is associated with a number
of adverse events in cancer patients, being mucositis the most frequent adverse effect
leading to dose reduction or interruption of therapy. We recently demonstrated that a
melatonin gel prevents mucosal disruption and ulcer formation associated with oral
mucositis.
In the present study, we aimed to elucidate the effects of melatonin on
rapamycin-induced HNSCC cell death, and to identify potential cross-talk pathways.
We analyzed the dose-dependent effects of melatonin in rapamycin-treated HNSCC cell lines (Cal-27 and SCC-9). These cells were treated with 0.1, 0.5, or 1 mM
melatonin combined with 20 nM rapamycin. We further examined the potential
synergistic effects of melatonin with rapamycin in Cal-27 xenograft mice.
Relationships between inhibition of the mTOR pathway, reactive oxygen species
(ROS), and apoptosis and mitophagy reportedly increased the cytotoxic effects of
rapamycin in HNSCC. La melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) es un potente depurador de radicales
libres con propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, con funciones en la
regulación del sistema inmunitario, en la modulación de la actividad mitocondrial y
en la regulación de la muerte celular y autofagia. Además, la melatonina destaca como
un agente oncostático natural que puede suprimir el crecimiento neoplásico en una
gran variedad de tumores. Los posibles mecanismos oncostáticos de la melatonina
incluyen efectos antioxidantes directos e indirectos, regulación del metabolismo,
efectos antiangiogénicos y antimetastásicos, capacidad de disminuir la actividad de la
telomerasa y capacidad de regular el sistema inmunológico. En particular, la
melatonina también inhibe la fosforilación de mTOR y de Akt en diferentes tipos de
tumores. La melatonina muestra actividad anticancerígena sinérgica con otros
tratamientos de quimioterapia y mejora los efectos secundarios. Por tanto, es un
posible coadyuvante en la quimioterapia, con la capacidad de proteger a las células
normales de una gran variedad de daños. A la luz de estas propiedades, la melatonina
parece ser potencialmente útil como agente antitumoral combinado con otros
tratamientos para potenciar el efecto terapéutico de la rapamicina y minimizar los
efectos secundarios tóxicos de esta droga en HNSCC. El tratamiento con un inhibidor mTOR se asocia con una serie de efectos adversos en pacientes con cáncer, siendo la
mucositis el efecto adverso más frecuente que conduce a la reducción de la dosis o la
interrupción del tratamiento. Recientemente demostramos que un gel de melatonina
previene la disrupción de la mucosa y la formación de úlceras asociadas con la
mucositis oral.
En el presente estudio, el objetivo ha sido dilucidar los efectos de la melatonina
en la muerte celular inducida por rapamicina en HNSCC, e identificar posibles vías de
intercomunicación. Analizamos los efectos dosis dependientes de la melatonina en
líneas celulares HNSCC tratadas con rapamicina (Cal-27 y SCC-9). Estas células se
trataron con melatonina 0,1, 0,5 o 1 mM más rapamicina 20 nM. Además,
examinamos los posibles efectos sinérgicos de la melatonina con la rapamicina en
ratones con xenoinjerto de Cal-27. Las relaciones entre la inhibición de la vía mTOR,
las especies reactivas de oxígeno (ROS) y la apoptosis y mitofagia aumentaron los
efectos citotóxicos de la rapamicina en HNSCC.