Estudio del efecto de la baicalina contra el cáncer colorrectal en células HCT116 basado en la vía de señalización de Hippo
El cáncer colorrectal (CCR) es un tumor maligno frecuente del tubo digestivo. Las últimas estadísticas sobre el cáncer muestran que la prevalencia y la tasa de mortalidad del CCR han aumentado rápidamente en el mundo debido al envejecimiento, los cambios en los hábitos alimentarios, la obesidad, el tabaquismo y otros factores, ocupando el tercer y segundo lugar respectivamente. La tasa de incidencia del CCR en los países desarrollados es unas cuatro veces superior a la de los países en desarrollo. Aunque en los últimos años el CCR ha experimentado importantes avances en las técnicas de diagnóstico y los métodos de tratamiento, su tasa de supervivencia a cinco años sigue siendo inferior a 10%. La quimioterapia es la piedra angular del tratamiento antitumoral. El 5-fluorouracilo, el oxaliplatino, el irinotecán y otros fármacos de uso común para el tratamiento del CCR suelen tener una aplicación clínica limitada debido a efectos secundarios tóxicos como la mucositis, la supresión de la médula ósea y la deshidratación. Por lo tanto, la exploración de la patogénesis del CCR y la búsqueda de fármacos terapéuticos de baja toxicidad y fuerte capacidad de acción siguen siendo el centro de atención de la investigación actual sobre el CCR.
La práctica ha demostrado que la medicina tradicional china tiene múltiples ventajas en el tratamiento antitumoral. No sólo puede mejorar la eficacia de los fármacos quimioterapéuticos, reducir las reacciones adversas y revertir la resistencia a los medicamentos, sino también mejorar el pronóstico y la calidad de vida de los pacientes. Además, la medicina tradicional china contiene diversos principios activos, y la investigación ha demostrado que muchos de ellos pueden ejercer efectos antitumorales al afectar a la migración celular, la invasión y la apoptosis. Por lo tanto, la medicina tradicional china y sus principios activos tienen buenas perspectivas de desarrollo para el tratamiento de tumores. La escutelarina (SCU), un compuesto flavonoide derivado principalmente de la medicina tradicional china Scutellaria baicalensis, tiene diversos efectos farmacológicos, como antiinflamatorio, antioxidante, antifibrótico, neuroprotector y protector cardiovascular y cerebrovascular. Estudios recientes han descubierto que la SCU también tiene una amplia actividad antitumoral, que puede inhibir la aparición y el desarrollo de diversos tumores malignos como el cáncer colorrectal, el cáncer de hígado, el cáncer de pulmón, el carcinoma esofágico de células escamosas, etc. Se trata de un fármaco antitumoral potencial.
La vía de señalización Hippo ha sido ampliamente estudiada en el campo de la investigación del cáncer durante la última década. La investigación ha confirmado que el bloqueo anormal de la vía de señalización Hippo está estrechamente relacionado con la supervivencia, proliferación, invasión y desarrollo de resistencia a los fármacos en las células tumorales. Cuando se inhibe la vía de señalización Hippo, los principales factores efectores de la vía, la proteína asociada a Yes (YAP)/coactivador de la transcripción con motivo de unión a PDZ (TAZ) 3, sufren translocación nuclear y se agregan en el núcleo, uniéndose a los factores de transcripción TEA 1-4 y promoviendo la transcripción de genes diana corriente abajo, como el regulador del ciclo celular ciclina E1 y el oncogén c-Myc. La vía de señalización Hippo desempeña un papel importante en el mantenimiento de la homeostasis intestinal normal y en la reparación y regeneración de tejidos dañados. Una actividad elevada de YAP/TAZ suele ser un predictor independiente de mal pronóstico en el CCR, y se correlaciona positivamente con la estadificación del tumor, el estado de los ganglios linfáticos y la metástasis. Además, la activación anormal de YAP/TAZ se asocia a la ausencia de factores reguladores aguas arriba en la vía de señalización de Hippo. La ausencia de mammalian sterol 20 like kinase 1/2 (MST1/2) o de large tumor suppressor 1/2 (LATS1/2) puede conducir a diversos grados de activación de YAP/TAZ.
Hasta ahora, el efecto anti-CCR de SCU se ha confirmado en múltiples aspectos. Los estudios han demostrado que SCU puede ejercer sus efectos a través de diversas vías de señalización, incluyendo Hedgehog, Wnt/β - catenina, y otros. Sin embargo, actualmente no hay ningún informe de investigación sobre el efecto anti-CCR de SCU mediante la regulación de la vía de señalización Hippo. Por lo tanto, este estudio utiliza principalmente células de cáncer colorrectal HCT116 como modelo in vitro para investigar los efectos de SCU en la proliferación, migración y apoptosis de células tumorales colorrectales, y explorar su mecanismo de acción, proporcionando referencia y base experimental para el desarrollo de fármacos terapéuticos para el CCR.

 

Cada vez hay más pruebas de que la SCU puede inhibir la aparición y el desarrollo de tumores a través de diversas vías, y tiene potencial para convertirse en fármacos antitumorales. Sun et al. descubrieron que el SCU puede inhibir significativamente la proliferación de las células PC-9 y H1975 de cáncer de pulmón de células no pequeñas. Los resultados de la investigación de Han et al. también indican que el SCU puede inhibir significativamente la proliferación de las células de osteosarcoma humano 143B y U2OS de forma dependiente de la concentración. En este estudio, el SCU redujo significativamente la actividad de las células del tumor colorrectal HCT116, inhibió la clonación celular e impidió su proliferación, lo que concuerda con la conclusión anterior.
En el cáncer, las células cancerosas adquieren a menudo la capacidad de proliferar e invadir a través de la transición epitelial mesenquimal. En el carcinoma hepatocelular, Liu et al. descubrieron que el SCU puede inhibir la transición epitelial mesenquimal de las células cancerosas del hígado y reducir su capacidad de invasión y metástasis mediante la regulación a la baja de la actividad de la vía de señalización Janus quinasa 2 (JAK2)/transductor de señales y activador de la transcripción 3 (STAT3). Li et al. descubrieron que en el cáncer gástrico, SCU puede regular la actividad de la vía de señalización PTEN/PI3K, regular a la baja los niveles de expresión de E-cadherina en las células de cáncer gástrico MGC-803 y AGS, regular al alza los niveles de expresión de vimentina y N-cadherina, e inhibir la transición epitelial mesenquimal de las células de cáncer gástrico. En este estudio, los resultados del ensayo de rascado celular mostraron que, en comparación con el grupo de control en blanco, la tasa de migración de las células HCT116 en el grupo tratado con SCU se redujo significativamente de forma dependiente de la concentración, lo que indica que el SCU tiene un efecto inhibidor sobre la capacidad de migración de las células tumorales colorrectales, lo que concuerda con los resultados de investigaciones anteriores.
En la actualidad, está ampliamente aceptado que la apoptosis celular insuficiente es una causa importante de la aparición y el desarrollo de tumores. Por lo tanto, inducir la apoptosis de las células tumorales se considera un medio eficaz para el tratamiento de tumores. El estudio de Cao et al. confirmó que la SCU puede bloquear las células del adenocarcinoma pulmonar A549 resistentes al cisplatino en la fase G0/G1 e inducir la apoptosis mediante la inhibición de las vías AKT/mTOR/4EBP1 y STAT3. En el cáncer de hígado, Xu et al. descubrieron que la SCU puede reducir la actividad de la vía de señalización STAT3 mediante la inhibición de la producción de especies reactivas del oxígeno (ROS) en las células de cáncer de hígado HepG2, regulando así a la baja los niveles de expresión de las proteínas diana BCL-XL y MCL-1 e induciendo la apoptosis celular. Del mismo modo, en este estudio, descubrimos mediante tinción doble Hoechst 33342/PI y detección por citometría de flujo que SCU puede inducir la apoptosis celular y aumentar significativamente la tasa de apoptosis de las células HCT116. Sin embargo, el mecanismo regulador específico de SCU aún no está claro, por lo que se ha llevado a cabo una mayor exploración en estudios posteriores.
Los estudios han demostrado que la vía de señalización Hippo puede participar en la regulación de la proliferación celular, y una activación o expresión excesiva de YAP puede conducir a una proliferación celular excesiva en múltiples tejidos como el hígado, el tracto gastrointestinal, la piel y el corazón. Además, YAP y TAZ son inductores activos de la transición epitelio-mesénquima en las células. Una actividad elevada de YAP y TAZ puede inducir la expresión del regulador de transcripción clave ZEB1/2 en la transición epitelial mesenquimal, promoviendo así la transición epitelial mesenquimal. La vía de señalización Hippo también desempeña un importante papel regulador en la apoptosis celular. YAP puede promover la apoptosis celular mediante la regulación de la transcripción de los genes antiapoptóticos aguas abajo, tales como COX-2, Survivor, y Glut1; Por otra parte, YAP sobreexpresado también puede bloquear el factor de necrosis tumoral, FAS, y la apoptosis inducida por la quimioterapia; El estudio de He et al. también confirmó que YAP puede conducir AKT dependiente de la fosforilación de NR4A1 a través de Ser351, aislándolo en el núcleo y el debilitamiento de su papel en la promoción de la apoptosis celular.
Los resultados de este estudio indican que SCU puede aumentar los niveles de expresión de ARNm y proteína de MST1 y LATS1 en células HCT116, disminuir los niveles de expresión de ARNm y proteína de YAP1 y TAZ, promover la fosforilación de YAP y aumentar el nivel de expresión de proteína de p-YAP (Ser127). Por lo tanto, se especula que el papel de SCU puede estar relacionado con la activación de la vía de señalización Hippo. Los resultados de la detección qRT PCR mostraron que el tratamiento con SCU durante 24 horas incrementó de forma efectiva los niveles de expresión mRNA de Bax, caspasa-3 y casepasa-9 en las células HCT116, al tiempo que redujo el nivel de expresión mRNA de Bcl-2; el análisis Western blot también mostró que el SCU incrementó de forma significativa el nivel de expresión de la proteína pro apoptótica Bax y redujo el nivel de expresión de la proteína anti apoptótica Bcl-2 en las células HCT116. Además, los niveles de expresión del ARNm y de la proteína c-Myc se redujeron significativamente tras 24 horas de tratamiento con SCU. Los resultados anteriores sugieren que SCU puede activar la cascada Hippo YAP/TAZ, promover la fosforilación de YAP/TAZ, inhibir su actividad transcripcional, suprimir la expresión del gen diana aguas abajo c-Myc, reducir el nivel de expresión del miembro de la familia de proteínas de la apoptosis Bcl-2, aumentar el nivel de expresión de Bax, y migrar a las mitocondrias para promover la liberación de citocromo C y la formación del complejo de apoptosis, activando así el factor iniciador de la apoptosis caspasa-9 de la familia de las caspasas y el factor ejecutor de la apoptosis caspasa-3, induciendo en última instancia la apoptosis celular a través de la vía mitocondrial, obstaculizando el crecimiento de las células de cáncer colorrectal y ejerciendo efectos contra el cáncer colorrectal.
En resumen, este estudio descubrió que la SCU puede inhibir significativamente la proliferación y migración de las células HCT116 de cáncer colorrectal, e inducir la apoptosis celular. Su mecanismo de acción puede estar relacionado con la activación de la vía de señalización Hippo. Sin embargo, teniendo en cuenta las complejas causas de la formación del cáncer colorrectal y las diferencias entre las líneas celulares tumorales de diferentes fuentes, el efecto anti-cáncer colorrectal de SCU todavía necesita ser validado en otras múltiples líneas celulares de cáncer colorrectal y explorado más exhaustivamente a través de experimentos con animales in vivo. Además, se ha informado de que las vías de señalización Wnt, Notch, Hedgehog y BMP pueden participar en la regulación de la homeostasis intestinal y la regeneración, y los estudios han descubierto que la vía de señalización Hippo puede interactuar con estas vías, dando lugar a una diafonía. Por lo tanto, es necesario explorar más a fondo si SCU ejerce su efecto contra el cáncer colorrectal mediante la regulación integral de la actividad de la vía de señalización Hippo y su vía de crosstalk.