Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / 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 Âg/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 Âg / 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 lÃtex de Calotropis procera foi descrito como uma fonte de proteÃnas farmacologicamente ativas como atividade antiinflamatÃria e analgÃsica. O presente trabalho avaliou a atividade citotÃxica in vitro das proteÃnas (PL) recuperadas do lÃtex da planta medicinal C. procera contra cÃlulas de cÃncer humano e a inibiÃÃo 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 Âg/ml para as linhagens celulares testadas (HL-60, SF295, HCT-8 e MDA-MB-435). NÃo foram observados efeitos visÃveis sobre a viabilidade ou a morfologia de cÃlulas mononucleares saudÃveis expostas a PL (10 Âg / ml) por 72 h, mostrando que PL apresentou seletividade para cÃlulas tumorais. O fracionamento de PL por cromatografia de troca iÃnica (pH 5,0) deu origem a trÃs novas fraÃÃes (PI, PII e PIII) e quase toda citotoxicidade presente em PL ficou retida na fraÃÃo PI. Os efeitos citotÃxicos de PL e PI foram diminuÃdos quando previamente tratados com pronase, ou 2-mercaptoetanol, sugerindo uma natureza protÃica de molÃculas ativas. PI nÃo apresentou atividade de proteinase cisteÃnica, indicando que esta enzima, encontrada em abundÃncia em PL, nÃo està envolvida na citotoxicidade. Estudos do mecanismo da aÃÃo citotÃxica de PL utilizando cÃlulas HL-60 revelou que PL induz apoptose celular provavelmente devido a alteraÃÃes na topologia de DNA, jà que PL interferiu na atividade de topoisomerase I. A atividade citotÃxica presente em PI parece ser desempenhada pela aÃÃo combinada de diferentes proteÃnas uma vez que PI submetida à cromatografia de filtraÃÃo em gel gerou picos protÃicos distintos que compartilharam atividade citotÃxica, embora com menor potÃncia que PI. Estudo de inibiÃÃo 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 atà 51,83%; v.o.) e prolongou o tempo de sobrevivÃncia dos animais transplantados por atà quatro dias. A atividade inibitÃria do crescimento do tumor foi perdida quando a fraÃÃo PL foi submetida à proteÃlise, tratamento Ãcido ou com iodoacetamida. No entanto, PL conservou a sua atividade in vivo apÃs o tratamento tÃrmico, sugerindo que proteÃnas termoestÃveis estÃo envolvidas na supressÃo do crescimento tumoral. Os parÃmetros bioquÃmicos, como a atividade enzimÃtica da aspartato aminotransferase (AST) e alanina aminotransferase (ALT) e o teor de urÃia no soro, nÃo foram afetados nos animais tratados com PL. PL induziu aumento no nÃmero de leucÃcitos de animais tratados e ainda eliminou completamente a leucopenia induzida pela administraÃÃo do 5-FU. Em adiÃÃo, nÃo foram observadas mudanÃas na histopatologia do fÃgado 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 Ãnica dose de PII sugerindo que a aÃÃo in vivo de proteÃnas do lÃtex està relacionada a um evento imunoestimunate de proteÃnas e nÃo à aÃÃo citotÃxica sobre as cÃlulas do Sarcoma 180. PII-3, obtido apÃs fracionamento de PII em coluna de troca iÃnica em pH 6,0 reteve a atividade de inibiÃÃo do crescimento tumoral de PII. Esta fraÃÃo possui atividade de proteinase cisteÃnica e atividade de inibidor de papaÃna, porÃm nÃo à completamente claro o envolvimento dessas molÃculas na atividade in vivo. Este estudo confirma o potencial farmacolÃgico das proteÃnas do lÃtex de C. procera para controlar o desenvolvimento de cÃlulas tumorais.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:4065 |
| Date | 15 February 2011 |
| Creators | Jefferson Soares de Oliveira |
| Contributors | MÃrcio Viana Ramos |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em BioquÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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