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Previous issue date: 2016-11-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Cancer is a leading cause of death, according to World Health Organization, preceding
diseases as diabetes and tuberculosis, conditions as malnutrition and even though interpersonal
violence. Many types of cancer are also correlated to major risk factors associated to mortality
and morbidity, such as obesity, alcohol abuse and smoking. In 2012 14.1 millions of new cases
of cancer arisen with 8.2 million of deaths worldwide. Ginger rhizome (Zingiber officinale
Roscoe) is word know use as spice on cooking and widely use as medicinal herb in preparations.
Several studies describe its anti-inflammatory, antimicrobial, antioxidant and anti-emetic
activities. Much of the ginger bioactivity is due to its phenolic compounds [6], [8], and [10]-
gingerol, which have anti-proliferative and antiangiogenic action on tumor cells, as
demonstrated by several in vivo and in vitro studies. Several studies have revealed advantages
of three-dimensional culture techniques (3D) over traditional two-dimensional monolayer
cultures (2D). 3D cultures better mimic the tumor microenvironment found in vivo, as well as
the interaction of cells with the extracellular matrix (ECM). Three-dimensional culture has
produced different responses compared to those found in 2D cultures, such as increased
resistance of tumor cells to various drugs, and increased selective sensitivity to tumor cells in
relation to normal cells. On this work, techniques for three-dimensional culture were used to
test the effects of [10]-gingerol on breast tumor cells. The aim of this study was to evaluate the
effects of [10]-gingerol in different hallmarks of malignancy correlated with metastatic process,
such as adhesion, proliferation, migration, invasion and also its effects on apoptosis, both in 2D
and 3D. Results demonstrated that [10]-gingerol changes the morphology of MDA-MB-231
malignant cells in lower concentrations and shorter times when compared to nonmalignant
MCF-10A cells, suggesting an specific and concentration-dependent action for [10]-gingerol
on malignant cells. [10]-gingerol was also able to inhibit migration and invasion of MDA-MB-
231 cells at low concentrations and to induce apoptosis at higher concentrations. We observed
that [10]-gingerol presented higher IC50 in proliferation assays with MCF-10A non tumor cells
compared to tumor cells. The compound also inhibited migration of non-tumor cell lines at
higher concentrations compared to tumor cells. Moreover, [10]-gingerol inhibited MDA-MB-
231 cell adhesion to different ECM components, such as laminin, fibronectin and vitronectin,
even at low concentrations. Western blotting and real time quantitative PCR assays suggested
that [10]-gingerol was able to act by the intrinsic pathway of apoptosis, increasing Bax/Bcl-2
ratio and caspase-9 and caspase-3 mRNA and protein levels in MDA-MB-231 cells. On 3D
assays the results showed selectivity of [10]-gingerol against the malignant T4-2 lineage. The
compound was also able to revert the malignant phenotype and to induce apoptosis in this cell
line. These results suggest that [10]-gingerol has potential to be a new anticancer drug in the
future. / O câncer é uma das principais causas de morte no mundo, segundo dados da Organização
Mundial da Saúde, estando à frente de doenças como o diabetes e a tuberculose, de condições
como a desnutrição e até mesmo da violência interpessoal. Diversos tipos de câncer estão ainda
relacionados aos principais fatores de risco associados à mortalidade e morbidade no mundo,
tais como a obesidade, o consumo excessivo de álcool e o tabagismo. Em 2012 foram 14,1
milhões de casos novos de câncer com 8,2 milhões de mortes no mundo. O rizoma do gengibre
(Zingiber officinale Roscoe) é utilizado no mundo todo como especiaria culinária e como erva
medicinal em diversas preparações. Existem muitas pesquisas descrevendo suas propriedades
antieméticas, antimicrobianas, anti-inflamatórias, antioxidantes e antitumorais. Os compostos
farmacologicamente ativos do gengibre são os compostos fenólicos pungentes [6]-gingerol, [8]-
gingerol e [10]-gingerol, os principais componentes do seu extrato bruto. Tais compostos são
os responsáveis pela bioatividade do gengibre e por seus efeitos sobre células tumorais,
demonstrados em diversos modelos de câncer, em estudos in vivo e in vitro. Muitas pesquisas
revelam vantagens das técnicas de cultura tridimensional (3D) sobre as culturas tradicionais em
monocamada. Culturas em 3D mimetizam melhor o microambiente tumoral encontrado in vivo,
bem como a interação das células com a matriz extracelular (MEC). Em culturas 3D já foram
observadas respostas diferentes das encontradas em culturas bidimensionais (2D), como a
maior resistência de células tumorais a diversas drogas, além de sensibilidade seletiva
aumentada para células tumorais em relação às células normais. Neste trabalho, técnicas de
cultura tridimensional foram aplicadas em testes utilizando a molécula de [10]-gingerol em
células tumorais de mama. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos do [10]-gingerol em
diferentes marcadores de malignidade, importantes no processo metastático, como adesão,
proliferação, migração, invasão, bem como seus efeitos sobre a apoptose, tanto em cultura 2D,
quanto 3D. Os resultados mostraram que o [10]-gingerol altera a morfologia de células tumorais
da linhagem MDA-MB-231 em concentrações e tempos menores que a de células não tumorais
de mama da linhagem MCF-10A, o que sugere uma ação seletiva do [10]-gingerol dependente
de concentração e tempo de tratamento. O [10]-gingerol também inibiu a migração e a invasão
das células da linhagem MDA-MB-231 em baixas concentrações e induziu apoptose em
concentrações mais altas. Observamos que o [10]-gingerol apresentou, em ensaios de
proliferação com células não tumorais da linhagem MCF-10A, um IC50 maior comparado com
as células tumorais. O composto também inibiu a migração das células não tumorais em
concentrações maiores comparado às células tumorais. Além disso, o [10]-gingerol diminuiu a
capacidade de adesão das células MDA-MB-231 a diferentes componentes da MEC, como
laminina, fibronectina e vitronectina mesmo em baixas concentrações. Ainda, confirmamos sua
capacidade de causar danos ao DNA e induzir apoptose. Ensaios de western blotting e qPCR
sugerem que o [10]-gingerol atua pela via intrínseca da apoptose, aumentando a razão Bax/Bcl-
2 e ativando as caspases-9 e -3. Com relação aos ensaios em 3D, os resultados demonstraram
que o composto [10]-gingerol age seletivamente sobre células tumorais, sendo capaz de reverter
o fenótipo maligno e induzir apoptose nas células da linhagem T4-2. Estes resultados sugerem
que o [10]-gingerol tem potencial para futuramente se tornar uma nova droga antitumoral. / FAPESP: 2012/18908-6 / FAPESP: 2015/08146-0
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8761 |
| Date | 07 November 2016 |
| Creators | Fuzer, Angelina Maria |
| Contributors | Cominetti, Márcia Regina |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciências Fisiológicas, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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