Acción de los compuestos bioactivos del café durante la carcinogénesis de colon en modelos in vitro e in vivo

Abstract

El cáncer colorrectal (CCR) ocupa la tercera posición en el ranking de las neoplasias más mortales en todo el mundo. La incidencia está aumentando constantemente especialmente en países en desarrollo debido a la forma de vida “occidental”. Según el informe estadístico más reciente, más de 1.9 millones de nuevos casos y 935 mil muertes fueran identificados en el año 2020 en todo el mundo. Actualmente, las opciones antitumorales y/o citotóxicas disponibles en la terapia del cáncer de colon poseen una eficacia alrededor del 50% y un modesto impacto en la supervivencia, debido a la resistencia primaria o adquirida a los fármacos convencionales, por o que casi la mitad de los pacientes recaen con metástasis. La dieta es un factor importante en el desarrollo de CCR, en las últimas décadas amplios estudios epidemiológicos y experimentales han vinculado los hábitos alimenticios a la prevención y baja tasa de riesgo. El café está incluido en la dieta diaria en casi todo el mundo cuyos beneficios fueron evidenciados a través de estudios epidemiológicos y experimentales. La actividad antitumoral relacionada al consumo de café cursa con varios mecanismos moleculares que están siendo elucidados gradualmente. Los tres principales compuestos bioactivos del café son los alcaloides cafeína y trigonelina, y el polifenol ácido clorogénico. Nuestro trabajo pretende aportar información que aun no ha sido explorada acerca de los compuestos mayoritarios del café tanto aislados como combinados frente al CCR. Por lo tanto, el objetivo principal de ese trabajo ha sido demostrar la acción de los compuestos mayoritarios del café frente a modelos experimentales del CCR in vitro e in vivo, además de evaluar si eses efectos actúan sobre la subpoblación quiescente de células madre cancerígenas. Para ello hemos usado in vitro líneas celulares tumorales procedentes de adenocarcinoma de colon humano (HCT-116 y HT-29) crecidas en monocapa y crecidas en colonoesferas, así como modelos experimentales in vivo de inducción química de carcinogénesis en ratones Swiss Webster e injertos xenográficos en ratones NSG. Tras el tratamiento con los compuestos del café hemos evaluado su citotoxicidad, efectos antitumorales y sus mecanismos moleculares, a través de estudios histológicos y de la modulación de algunas dianas involucradas en los “hallmarks” del CCR. Nuestros resultados muestran propriedades quimiopreventivas de los compuestos del café (cafeína y ácido clorogénico) frente al modelo de carcinogénesis de colon inducido por DMH/DCA en ratones, a través de la modulación de importantes citocinas (IL-6, TNF-α e IL-17), además de tener acción antiproliferativa por la disminución de la expresión de la proteína ki-67 y regulación negativa de un biomarcador crucial en el CCR, el oncomir miR-21. Del mismo modo fueron observados efectos antiproliferativos en células cancerígenas de colon (HCT-116 y HT-29) cultivadas en monocapa, por parte de los compuestos del café cafeína y ácido clorogénico, mientras el compuesto trigonelina no produjo ningún efecto significativo. Además, las colonosferas secundarias enriquecidas en células madre cancerígenas (CMC) formadas con las mismas líneas celulares presentaron sensibilidad significativa a los compuestos aislados o combinados durante su exposición con 72 horas de manera dosis-dependiente, con excepción de la trigonelina que no presentó ningún efecto sobre dichas subpoblaciones. Diferentes interacciones antitumorales fueron observadas entre los dos compuestos cafeína y ácido clorogénico; dicha mezcla presentó un fuerte efecto antagónico sobre colonoesferas enriquecidas en CMC procedentes de la línea HCT-116, mientras que dicho efecto fue diferente en las colonoesferas enriquecidas en CMC procedentes de la línea HT-29, que dependió de la concentración elegida, observándose con la IC90 un fuerte efecto antagónico, con la IC50 un ligero efecto aditivo y con la IC10 un fuerte efecto sinérgico. Los marcadores de células madre cancerígenas fueran drásticamente reducidos (CD44 y CD326), así como la actividad de la enzima ALDH tras el tratamiento. Hubo un aumento en la retención del Hoescht 33342 que indicó también la reducción de las subpoblaciones de CMC tras la exposición a los compuestos del café. Además, hemos realizado dos protocolos de inoculación de colonoesferas en ratones, uno de pre-tratamiento oral con los compuestos del café más efectivos aislados o combinados y otra aproximación pos-tratamiento de la misma forma, teniendo en cuenta. que las dosis se basaron en el la concentración del consumo humano del café extrapolado a ratones. Los tumores procedentes de las CMC mostraron una significativa disminución en el grupo de ratones que recibió el pre-tratamiento en comparación con el grupo control al igual que ocurrió en el grupo de pos-tratamiento. Nuestros resultados demuestran, por tanto, que las proporciones de los mencionados compuestos del café correspondiente a una cantidad media del alto consumo humano pueden presentar propiedades preventivas o incluso terapéuticas respecto al desarrollo del CCR, abriendo una nueva aproximación para futuras investigaciones.

O câncer colorretal (CCR) ocupa a terceira posição no ranking das neoplasias mais mortíferas do mundo. A incidência está aumentando constantemente, especialmente nos países em desenvolvimento, devido ao modo de vida "ocidental". De acordo com o relatório estatístico mais recente, mais de 1,9 milhão de novos casos e 935 mil mortes foram identificados no ano de 2020 em todo o mundo. Atualmente, as opções antitumorais e/ou citotóxicas disponíveis na terapia do câncer de cólon são cerca de 50% eficazes e têm um impacto modesto na sobrevida, devido à resistência primária ou adquirida aos medicamentos convencionais, para os quais quase metade dos pacientes recai com metástases. A dieta é um fator importante no desenvolvimento do CCR, nas últimas décadas extensos estudos epidemiológicos e experimentais associaram hábitos alimentares à prevenção e baixo índice de risco. O café está incluído na dieta diária de quase todas as pessoas cujos benefícios foram evidenciados na literatura. A atividade antitumoral relacionada ao consumo de café segue vários mecanismos moleculares que estão sendo gradualmente elucidados. Os três principais compostos bioativos do café são os alcalóides cafeína e trigonelina, e o polifenol ácido clorogênico. Nosso trabalho visa fornecer informações ainda não exploradas sobre estes compostos, isolados ou combinados, contra o CCR. Portanto, o objetivo principal deste trabalho foi demonstrar a ação dos principais compostos do café contra modelos experimentais de CCR in vitro e in vivo, além de avaliar se esses efeitos atuam na subpopulação quiescente de células-tronco cancerígenas. Para isso foram utilizadas linhagens de células tumorais de adenocarcinoma de cólon humano (HCT-116 e HT-29) cultivadas em monocamada e em colonoesferas, bem como modelos experimentais in vivo de indução química de carcinogênese em camundongos Swiss Webster e enxertos xenográficos com camundongos NSG. Após o tratamento com compostos de café, avaliamos sua citotoxicidade e seus mecanismos moleculares, por meio de estudos histológicos e da modulação de alguns alvos envolvidos em marcadores de CRC. Nossos resultados mostram propriedades quimiopreventivas de compostos de café (cafeína e ácido clorogênico) contra o modelo de carcinogênese de cólon induzida por DMH/DCA em camundongos, através da modulação de importantes citocinas (IL-6, TNF-α e IL-17). Também foi observada a ação antiproliferativa com a diminuição da expressão da proteína ki-67 e regulação negativa de um biomarcador crucial no CCR, oncomir miR-21. Da mesma forma, efeitos antiproliferativos foram observados em células de câncer de cólon (HCT-116 e HT-29) cultivadas em monocamada, enquanto o composto trigonelina não produziu nenhum efeito significativo. As colonosferas secundárias enriquecidas em células-tronco cancerígenas (CSC) formadas com as mesmas linhagens celulares mostraram sensibilidade significativa aos compostos isolados ou combinados durante sua exposição com 72 horas de forma dose-dependente. Diferentes interações antitumorais foram observadas entre os dois compostos cafeína e ácido clorogênico; esta mistura apresentou um forte efeito antagônico nas colonosferas enriquecidas em CSCs da linha HCT-116, enquanto tal efeito foi diferente nas colonosferas enriquecidas em CSCs da linha HT-29, que dependia da concentração escolhida, observado com o IC90 um forte efeito antagônico, com IC50 um leve efeito aditivo e com IC10 um forte efeito sinérgico. Os marcadores de células-tronco do câncer foram drasticamente reduzidos (CD44 e CD326), assim como a atividade da enzima ALDH após o tratamento. Houve um aumento na retenção de Hoescht 33342 que também indicou a redução das subpopulações de CSCs após exposição aos compostos do café. Realizamos dois protocolos de inoculação de colonosfera em camundongos, um de pré-tratamento oral com os compostos de café mais eficazes isolados ou combinados e outro de abordagem de pós-tratamento da mesma forma, levando em consideração que as doses foram baseadas no consumo médio humano de café. Os tumores de CSCs mostraram uma diminuição significativa no grupo de camundongos que recebeu o prétratamento em comparação ao grupo controle, bem como no grupo pós-tratamento. Nossos resultados, portanto, mostram que as proporções dos compostos de café acima mencionados baseado no consumo humano médio alto podem ter propriedades preventivas ou mesmo terapêuticas quanto ao desenvolvimento do CCR, abrindo uma nova abordagem para pesquisas futuras.