Оценка цитотоксического эффекта и индукции апоптоза экстракта Cuscuta epithymum при плоскоклеточном раке пищевода

Актуальность. Рак пищевода занимает 8-е место среди всех онкологических заболеваний в мире. В статье продемонстрированы противоопухолевые свойства лекарственных растений в отношении плоскоклеточного рака пищевода. Цель исследования – оценка in vitro влияния экстракта Cuscuta epithymum на выживаемость и апоптоз клеток рака пищевода. Материал и методы. В исследовании оценивался водно-спиртовой экстракт Сокслета, приготовленный из растения C. epithymum. Жизнеспособность клеток рака пищевода KYSE-30 исследовалась с помощью МТТ-теста после 24-часовой обработки экстрактом в концентрации 50, 100, 200, 400, 600, 800 и 1000 мкг/мл. Оценка апоптотического эффекта экстракта проводилась методом проточной цитометрии с окрашиванием клеток йодидом-пропидия и анализа пика sub-G1, а также с помощью окрашивания аннексином V-FITC/PI в клетках, обработанных экстрактом в концентрации 125, 250, 500 и 750 мкг/мл. Результаты. Водно-спиртовой экстракт C. epithymum снижает жизнеспособность клеток KYSE-30 в зависимости от дозы с IC50=646 мкг/мл за 24 ч. Значительное увеличение наблюдалось в процентном соотношении суб-G1 фазы в клетках, обработанных экстрактом C. epithymum в концентрации 500, 750 и 1000 мкг/мл в течение 24 ч, по сравнению с контрольной группой (p<0,01 и p<0,001). Показано значительное увеличение доли первичных и вторичных апоптотических клеток по сравнению с необработанными клетками. При концентрациях 250, 500 и 750 мкг/мл приблизительно 17, 33 и 45 % клеток были апоптотическими. Наличие апоптотических и некротических клеток после обработки 250 и 500 мкг/мл экстракта также подтверждено методом флуоресцентной микроскопии. Заключение. Водно-спиртовой экстракт C. epithymum оказывает апоптотический эффект на клетки KYSE-30 in vitro. Необходимо дальнейшее исследование влияния экстракта C. epithymum на гены, вовлеченные в апоптоз, а также механизма его действия.

1. Liu C.Q., Ma Y.L., Qin Q., Wang P.H., Luo Y., Xu P.F., Cui Y. Epidemiology of esophageal cancer in 2020 and projections to 2030 and 2040. Thorac Cancer. 2023; 14(1): 3–11. doi: 10.1111/1759-7714.14745.

2. Uhlenhopp D.J., Then E.O., Sunkara T., Gaduputi V. Epidemiology of esophageal cancer: update in global trends, etiology and risk factors. Clin J Gastroenterol. 2020; 13(6): 1010–21. doi: 10.1007/s12328-020-01237-x.

3. Yang J., Liu X., Cao S., Dong X., Rao S., Cai K. Understanding Esophageal Cancer: The Challenges and Opportunities for the Next Decade. Front Oncol. 2020; 10. doi: 10.3389/fonc.2020.01727.

4. Zhang Y. Epidemiology of esophageal cancer. World J Gastroenterol. 2013; 19(34): 5598–606. doi: 10.3748/wjg.v19.i34.5598.

5. Li J., Xu J., Zheng Y., Gao Y., He S., Li H., Zou K., Li N., Tian J., Chen W., He J. Esophageal cancer: Epidemiology, risk factors and screening. Chin J Cancer Res. 2021; 33(5): 535–47. doi: 10.21147/j.issn.1000-9604.2021.05.01.

6. Wang Q.L., Xie S.H., Wahlin K., Lagergren J. Global time trends in the incidence of esophageal squamous cell carcinoma. Clin Epidemiol. 2018; 10: 717–28. doi: 10.2147/CLEP.S166078.

7. Sheikh M., Roshandel G., McCormack V., Malekzadeh R. Current Status and Future Prospects for Esophageal Cancer. Cancers (Basel). 2023; 15(3): 765. doi: 10.3390/cancers15030765.

8. Yang Y.M., Hong P., Xu W. W., He Q.Y., Li B. Advances in targeted therapy for esophageal cancer. Signal Transduc Target Ther. 2020; 5(1). doi: 10.1038/s41392-020-00323-3.

9. Bollschweiler E., Plum P., Mönig S.P., Hölscher A.H. Current and future treatment options for esophageal cancer in the elderly. Expert Opin Pharmacother. 2017; 18(10): 1001–10. doi: 10.1080/14656566.2017.1334764.

10. Abbas G., Krasna M. Overview of esophageal cancer. Ann Cardiothorac Surg. 2017; 6(2): 131–6. doi: 10.21037/acs.2017.03.03.

11. Borggreve A.S., Kingma B.F., Domrachev S.A., Koshkin M.A., Ruurda J.P., van Hillegersberg R., Takeda F.R., Goense L. Surgical treatment of esophageal cancer in the era of multimodality management. Ann N Y Acad Sci. 2018; 1434(1): 192–209. doi: 10.1111/nyas.13677.

12. Ying J., Zhang M., Qiu X., Lu Y. The potential of herb medicines in the treatment of esophageal cancer. Biomed Pharmacother. 2018; 103: 381–90. doi: 10.1016/j.biopha.2018.04.088.

13. An J., An S., Choi M., Jung J.H., Kim B. Natural Products for Esophageal Cancer Therapy: From Traditional Medicine to Modern Drug Discovery. Int J Mol Sci. 2022; 23(21). doi: 10.3390/ijms232113558.

14. Noureen S., Noreen S., Ghumman S.A., Batool F., Bukhari S.N.A. The genus Cuscuta (Convolvolaceac): An updated review on indigenous uses, phytochemistry, and pharmacology. Iran J Basic Med Sci. 2019; 22(11): 1225–52. doi: 10.22038/ijbms.2019.35296.8407.

15. Ahmad A., Tandon S., Xuan T.D., Nooreen Z. A Review on Phytoconstituents and Biological activities of Cuscuta species. Biomed Pharmacother. 2017; 92: 772–95. doi: 10.1016/j.biopha.2017.05.124.

16. Pourhadi M., Niknam Z., Ghasemi R., Zomorrod M. S., Niazi V., Faizi M., Zali H., Mojab F. Cuscuta epithymum Murr. crude extract pre-conditioning inhibits cell apoptosis in glutamate-induced cytotoxic condition. 2022. doi: 10.21203/rs.3.rs-1950388/v1.

17. Abedini M. R., Paki S., Mohammadifard M., Foadoddini M., Vazifeshenas-Darmiyan K., Hosseini M. Evaluation of the in vivo and in vitro safety profile of Cuscuta epithymum ethanolic extract. Avicenna J Phytomed. 2021; 11(6): 645–56. doi: 10.22038/AJP.2021.18529.

18. Chabra A., Monadi T., Azadbakht M., Haerizadeh S.I. Ethnopharmacology of Cuscuta epithymum: A comprehensive review on ethnobotany, phytochemistry, pharmacology and toxicity. J Ethnopharmacol. 2019; 231: 555–69. doi: 10.1016/j.jep.2018.10.016.

19. Mishra S., Alhodieb F.S., Barkat M.A., Hassan M.Z., Barkat H.A., Ali R., Alam P., Alam O. Antitumor and hepatoprotective effect of Cuscuta reflexa Roxb. in a murine model of colon cancer. J Ethnopharmacol. 2022; 282. doi: 10.1016/j.jep.2021.114597.

20. Katiyar N.S. A Study on Hepatoprotective and Anti-Inflammatory Activities of Stem Extracts of Cuscuta Reflexa (Roxb) in Rats. Rajiv Gandhi University of Health Sciences. India, 2010.

21. Sylvester P.W. Optimization of the tetrazolium dye (MTT) colorimetric assay for cellular growth and viability. Methods Mol Biol. 2011; 716: 157–68. doi: 10.1007/978-1-61779-012-6_9.

22. Nair A., Manohar S.M. A flow cytometric journey into cell cycle analysis. Bioanalysis. 2021; 13(21): 1627–44. doi: 10.4155/bio-2021-0071.

23. Rajagopal A., Rajakannu S. Cassia auriculata Linn. extracts induce apoptosis and cell cycle arrest of A549 lung cancer cell lines: An in vitro approach. South African Journal of Botany. 2022; 147: 275–85. doi: 10.1016/j.sajb.2022.01.020.

24. van Wyk A.S., Prinsloo G. Health, safety and quality concerns of plant-based traditional medicines and herbal remedies. South African Journal of Botany. 2020; 133: 54–62.

25. Welz A.N., Emberger-Klein A., Menrad K. Why people use herbal medicine: insights from a focus-group study in Germany. BMC Complement Altern Med. 2018; 18(1): 92. doi: 10.1186/s12906-018-2160-6.

26. Ghazanfari T., Naseri M., Shams J., Rahmati B. Cytotoxic effects of Cuscuta extract on human cancer cell lines. Food Agric Immunol. 2013; 24(1): 87–94. doi: 10.1080/09540105.2011.648608.

27. Jafarian A., Ghannadi A., Mohebi B. Cytotoxic effects of chloroform and hydroalcoholic extracts of aerial parts of Cuscuta chinensis and Cuscuta epithymum on Hela, HT29 and MDA-MB-468 tumor cells. Res Pharm Sci. 2014; 9(2): 115–22.

28. Moradzadeh M., Hosseini A., Rakhshandeh H., Aghaei A., Sadeghnia H.R. Cuscuta campestris induces apoptosis by increasing reactive oxygen species generation in human leukemic cells. Avicenna J Phytomed. 2018; 8(3): 237–45.

29. Firoozan J., Khodaie L., Mohammadi A., Fazljou S. M., Torbati M., Mohammadi Q., Mansoori B., Moghadam S.B.,, Baradaran B. Dichloromethane EXTRACT of Cuscuta epithymum inhibits triple-negative breast cancer development via inducing apoptosis and suppression of migration. J Biochem Tech. 2020; 11(1): 92–9.

30. Bhagat M., Arora J.S., Saxena A.K. In vitro and in vivo antiproliferative potential of Cuscuta reflexa Roxb. J Pharm Res. 2013; 6(7): 690–5. doi: 10.1016/j.jopr.2013.06.005.

31. Behbahani M. Evaluation of in vitro anticancer activity of Ocimum basilicum, Alhagi maurorum, Calendula officinalis and their parasite Cuscuta campestris. PLoS One. 2014; 9(12). doi: 10.1371/journal.pone.0116049.