OLIVEIRA, Jefferson Soares de. Caracterização bioquímica e atividade citotóxica in vitro e antitumoral in vivo de proteínas do látex de Calotropis procera. 2011. 149 f. : Tese (Doutorado em Bioquímica) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2011. / Submitted by Eric Santiago (erichhcl@gmail.com) on 2016-07-20T14:23:08Z No. of bitstreams: 1 2011_tese_jsoliveira.pdf: 3281739 bytes, checksum: 7e9d2e21ed1c7ab719fb84e18c80c57c (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-08-02T20:35:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_tese_jsoliveira.pdf: 3281739 bytes, checksum: 7e9d2e21ed1c7ab719fb84e18c80c57c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T20:35:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_tese_jsoliveira.pdf: 3281739 bytes, checksum: 7e9d2e21ed1c7ab719fb84e18c80c57c (MD5) Previous issue date: 2011 / Latex of Calotropis procera was described as a source of pharmacologically active proteins such as anti-inflammatory and analgesic activities. This study evaluated the cytotoxic activity in vitro of proteins (LP) recovered from the latex of the medicinal plant C. procera against human cancer cells and the in vivo growth inhibition of Sarcoma 180. LP exhibited significant cytotoxicity for cell lines with IC50 values ranging from 0.11 to 1.36 µg/ml for tested cell lines (HL-60, SF295, HCT-8 and MDA-MB-435). There were no visible effects on the viability or morphology of healthy mononuclear cells exposed to PL (10 µg / ml) for 72 h, showing that PL was selective for malignant cells. Fractionation of PL by ion exchange chromatography (pH 5.0) gave rise to three new protein fractions (PI, PII and PIII) and almost all cytotoxicity present in PL was retained in fraction PI. The cytotoxic effects of PL and PI were diminished when pre-treated with pronase or 2-mercaptoethanol, reinforcing the protein nature of active molecules. PI was absent on cysteine protease activity, indicating that this enzyme abundantly found in PL is not involved in cytotoxicity. Mechanistic studies of LP cytotoxicity using HL-60 cells revealed that PL induces apoptosis probably due to changes in DNA topology since PL interfered in the activity of topoisomerase I. The cytotoxic activity present in PI seems to be performed by the synergic action of different proteins. This hypothesis is suggested since PI subjected to gel filtration chromatography produced distinct protein peaks that shared cytotoxic activity, although with lower extent than PI. Studies on growth inhibition of Sarcoma 180 showed that animals treated with PL by oral (10 or 20 mg/kg) or intraperitoneal (2 or 5 mg/kg) rout reduced tumor growth significantly (up 51.83%, po) and increased life span of transplanted animals for up to four days. The inhibitory activity of tumor growth was lost when the LP was subjected to proteolysis, acidic treatment or collected in iodoacetamide. On the other hand, LP maintained its in vivo activity after heat treatment, suggesting that thermo stable proteins are involved in the suppression of tumor growth. Biochemical parameters such as the enzymatic activity of aspartate aminotransferase (AST) and alanine aminotransferase (ALT) and the content of urea in serum were not affected in animals treated with LP. Treatment of animals with LP induced increasing of leukocyte numbers and protected from leukopenia induced by 5-FU administration. In addition, no significant changes in the histopathology of liver of animals treated with oral LP were seen. In vivo antitumor activity was retained in the PII and this activity was observed even when animals received a single dose of PII. It seems that the in vivo action of latex proteins is related to an immunestimulant event and not to the cytotoxic action of protein on cells Sarcoma 180. PII-3, recovered after PII fractionation on ion exchange column at pH 6.0, retained the tumor growth inhibition activity found in PII. PII-3 was shown to possess cysteine proteinase and papain inhibitor activities; however is not completely clear weather this molecules are involved in the antitumor activity. This study confirms the pharmacological potential of latex proteins from C. procera to control the development of tumor cells. / O látex de Calotropis procera foi descrito como uma fonte de proteínas farmacologicamente ativas como atividade antiinflamatória e analgésica. O presente trabalho avaliou a atividade citotóxica in vitro das proteínas (PL) recuperadas do látex da planta medicinal C. procera contra células de câncer humano e a inibição do crescimento do Sarcoma 180 transplantado em camundongos. PL apresentou significante citotoxicidade para as linhagens celulares com valores de IC50 variando entre 0,11 a 1,36 µg/ml para as linhagens celulares testadas (HL-60, SF295, HCT-8 e MDA-MB-435). Não foram observados efeitos visíveis sobre a viabilidade ou a morfologia de células mononucleares saudáveis expostas a PL (10 µg / ml) por 72 h, mostrando que PL apresentou seletividade para células tumorais. O fracionamento de PL por cromatografia de troca iônica (pH 5,0) deu origem a três novas frações (PI, PII e PIII) e quase toda citotoxicidade presente em PL ficou retida na fração PI. Os efeitos citotóxicos de PL e PI foram diminuídos quando previamente tratados com pronase, ou 2-mercaptoetanol, sugerindo uma natureza protéica de moléculas ativas. PI não apresentou atividade de proteinase cisteínica, indicando que esta enzima, encontrada em abundância em PL, não está envolvida na citotoxicidade. Estudos do mecanismo da ação citotóxica de PL utilizando células HL-60 revelou que PL induz apoptose celular provavelmente devido a alterações na topologia de DNA, já que PL interferiu na atividade de topoisomerase I. A atividade citotóxica presente em PI parece ser desempenhada pela ação combinada de diferentes proteínas uma vez que PI submetida à cromatografia de filtração em gel gerou picos protéicos distintos que compartilharam atividade citotóxica, embora com menor potência que PI. Estudo de inibição do crescimento do Sarcoma 180 revelou que animais tratados com PL por via oral (10 or 20 mg/kg) ou intraperitoneal (2 or 5 mg/kg) reduziram de modo significativo o crescimento do tumor (em até 51,83%; v.o.) e prolongou o tempo de sobrevivência dos animais transplantados por até quatro dias. A atividade inibitória do crescimento do tumor foi perdida quando a fração PL foi submetida à proteólise, tratamento ácido ou com iodoacetamida. No entanto, PL conservou a sua atividade in vivo após o tratamento térmico, sugerindo que proteínas termoestáveis estão envolvidas na supressão do crescimento tumoral. Os parâmetros bioquímicos, como a atividade enzimática da aspartato aminotransferase (AST) e alanina aminotransferase (ALT) e o teor de uréia no soro, não foram afetados nos animais tratados com PL. PL induziu aumento no número de leucócitos de animais tratados e ainda eliminou completamente a leucopenia induzida pela administração do 5-FU. Em adição, não foram observadas mudanças na histopatologia do fígado de animais tratados com PL por via oral. Atividade antitumoral in vivo ficou retida no PII e esta atividade foi observada mesmo quando animais transplantados receberam uma única dose de PII sugerindo que a ação in vivo de proteínas do látex está relacionada a um evento imunoestimunate de proteínas e não à ação citotóxica sobre as células do Sarcoma 180. PII-3, obtido após fracionamento de PII em coluna de troca iônica em pH 6,0 reteve a atividade de inibição do crescimento tumoral de PII. Esta fração possui atividade de proteinase cisteínica e atividade de inibidor de papaína, porém não é completamente claro o envolvimento dessas moléculas na atividade in vivo. Este estudo confirma o potencial farmacológico das proteínas do látex de C. procera para controlar o desenvolvimento de células tumorais.