Flavonoids from the Brazilian plant Croton betulaster inhibit the growth of human glioblastoma cells and induce apoptosis

Abstract This study investigated the effects of the flavonoids 5-hydroxy-7,4′-dimethoxyflavone, casticin, and penduletin, isolated from Croton betulaster Müll Arg., Euphorbiaceae, a plant utilized in popular medicine in Brazil, on the growth and viability of the human glioblastoma cell line GL-15. We observed that 5-hydroxy-7,4′-dimethoxyflavone and casticin were not toxic to GL-15 cells after 24 h of exposure. However, casticin and penduletin inhibited the metabolic activity of glioblastoma cells significantly at a concentration of 10 µM (p ≤ 0.05). Flavonoids casticin and penduletin also induced a significant and dose-dependent growth inhibition beginning at 24 h of exposure, and the most potent flavonoid was penduletin. It was also observed that penduletin and casticin induced an enlargement of the cell body and a reduction of cellular processes, accompanied by changes in the pattern of expression of the cytoskeletal protein vimentin. Signs of apoptosis, such as the externalization of membrane phosphatidyl serine residues, nuclear condensation, and fragmentation, were also detected in cells treated with 50–100 µM flavonoids. Our results indicate that flavonoids extracted from C. betulaster present antitumoral activity to glioblastoma cells, with penduletin proving to be the most potent of the tested flavonoids. Our results also suggest that these molecules may be promising supplementary drugs for glioblastoma treatment.

Investigation of toxic factors affecting cells of rat brains exposed to 3-methylcatechol

The aim of this work was to study the effects of 3MC on the peroxidation of biomolecules in nuclear fractions and nonsynaptic mitochondrial respiration in organelles obtained from rat brains. The cytotoxicity towards rat primary astrocytes in vitro was also tested. 3MC at 1mM oxidized consuming oxygen at a rate of 1.98 ± 0.19 µM.min-1 and formed reactive quinones. At the same concentration, 3MC induced peroxidation of biomolecules in nuclear fractions obtained from rat brain homogenates and inhibited state 2 FADH2-linked respiration in nonsynaptic mitochondria. Furthermore, 3MC oxidized in the culture medium, leading to the formation of quinones. This toluene metabolite was cytotoxic to rat primary astrocytes. The concentration that killed 50 percent of cells after 72 h was 107 mM. The results of the study indicated a direct relationship between cytotoxicity and 3MC oxidation.

O 3-metilcatecol (3MC) é um metabólito do tolueno. Para esclarecer se o 3MC seria tóxico para o sistema nervoso central, examinou-se seus efeitos sobre a peroxidação de biomoléculas em frações nucleares e a respiração mitocondrial em organelas obtidas de cérebros de ratos. Também se testou a citotoxicidade para astrócitos primários de ratos. O 3MC a 1mM oxida-se consumindo oxigênio a uma taxa de 1,98 ± 0,19 mM.min-1, formando quinonas reativas. Nessa mesma concentração o 3MC peroxidou biomoléculas nas frações nucleares. Esse composto também inibiu o estado 2 da respiração mitocondrial associada ao FADH2. Além disso, o 3MC também se oxida em meio de cultura levando à formação de quinonas. Esse metabólito do tolueno foi citotóxico para astrócitos de ratos. A concentração que matou 50 por cento das células após 72 horas foi 107 mM. Os resultados desse estudo indicam uma relação direta entre a citotoxicidade e a oxidação do 3MC.

Cytotoxicity effect of alkaloidal extract from Prosopis juliflora Sw. D.C. (Algaroba) pods on glial cells

Prosopis juliflora is largely used for feeding cattle and humans. Neurological signals have been reported in cattle due to intoxication with this plant. In this study, an alkaloidal fraction (AF) obtained from P. juliflora pods was tested on astrocyte primary cultures. Astrocytes display physiological functions essential to development, homeostasis and detoxification in the central nervous system (CNS). These cells are known for their role on energetic support and immune response in the CNS. Concentrations between 0.03 to 30 µg/ml AF were assayed for 24 - 72 h. The mitochondrial activity, assayed by MTT test, showed cytotoxicity at 30 µg/ml AF after 24 h. At concentrations ranging between 0.3 - 3 µg/ ml, the AF induced an increase on mitochondrial activity, indicating cell reactivity. lmmunocytochemistry assay for GFAP cytoskeletal protein, revealed alterations on cell morphology after treatment with 0.3 - 3 µg/ ml AF for 72 h. This result corroborates with western blot analysis when ceUs treated with 0.3 - 3 I-µg/ml AF for 72 h showed GFAP upregulation. The vimentin expression was not significantly altered in all tested concentrations. These results suggest that alkaloids induce astrocyte reactivity and might be involved in the neurotoxic effects induced by P. juliflora consumption.

A Prosopis juliflora é amplamente utilizada na alimentação humana e de várias espécies animais, especialmente bovinos. Quadros de intoxicação por esta planta, nesta espécie, têm sido relatados, principalmente quando a mesma é oferecida como única fonte alimentar, desencadeando uma doença de sintomatologia nervosa. Neste estudo, objetivou-se avaliar os efeitos in vitro da fração de alcalóides totais (F A) extraída das vagens da Prosopis juliflora utilizando cultura primária de astrócitos obtidos do córtex cerebral de ratos como modelo de estudo. A avaliação da atividade mitocondrial pelo teste do MTT demonstrou a citotoxicidade em 30 µg/ ml da FA após 24 h. As concentrações de 0,3 e 3 µg/ ml da FA induziram um aumento da atividade mitocondrial, indicando reatividade celular. Testes imunocitoquimicos para a GFAP, principal proteína de citoesqueleto de astrócitos, revelaram alterações morfológicas nas células após tratamento com 0,3 e 3 µg/ml da FA por 72 h. Tais resultados são consoantes à análise desta proteína por westernblot, quando as culturas foram tratadas com 0,3 e 3 µg/ml da FA por 72 h, demonstrando interferências na regulação da expressão da GFAP. A expressão de vimentina não foi significativamente alterada em nenhuma das concentrações testadas. Estes resultados sugerem que os alcalóides da P.juliflora induzem a reatividade astrocitária, o que pode estar envolvido nos efeitos neurotóxicos providos pelo consumo desta planta.

Bases moleculares e efeitos de retinóides em células tumorais / The molecular basis and retinoids effects on tumor cells

Os retinóides são um grupo de substâncias reguladoras do crescimento que incluem o ácido trans-retinóico (tRA), um derivado metabólico natural da vitamina A (retinol), o seu isômero 9-cis (cAR) e uma série de derivados naturais ou sintéticos. O tAR exerce efeitos importantes durante o desenvolvimento embrionário de vertebrados e na vida adulta, e desempenham papéis importantes na modulação do crescimento de células normais e tumorais, através da regulação da diferenciação ou apoptose. As atividades biológicas dos tAR e o cAR são mediadas através da ligação e ativação receptores nucleares específicos (RARá,â,ã) e receptores X de retinóides (RXRá,â,ã). Esses receptores são produtos de genes distintos, pertencem à superfamília de receptores nucleares de hormônios esteróides e atuam como reguladores de transcrição dependente do ligante. Essas moléculas são objeto de vários estudos científicos e clínicos que estão baseados tanto em suas propriedades químicas quanto em seu potencial em induzir apoptose e (ou) diferenciação celular, constituindo, assim, uma alternativa em potencial para o tratamento de diversas formas de câncer. Os avanços no conhecimento sobre a ativação dos RARs e RXRs deu origem uma nova geração de retinóides sintéticos, os quais têm demonstrado igualmente uma ação efetiva contra células cancerígenas de diferentes origens, seja inibindo o crescimento, seja induzindo apoptoses ou diferenciação celular.

Cytotoxicity of catechol towards human glioblastoma cells via superoxide and reactive quinones generation

It is known that the exposure to benzene in the petroleum industry causes lympho-haematopoietic cancer among workers. However, there is little data concerning the toxicity of benzene to the central nervous system. Benzene easily penetrates the brain where it is metabolized to catechol. Since catechol autoxidizes in physiological phosphate buffer, we hypothesized that it could be toxic towards glial cells due to the generation of reactive oxygen species and quinones. In this work we studied the cytotoxic properties of catechol towards human glioblastoma cells. We found that catechol was toxic towards these cells after 72 hours and this toxicity was related to the formation of quinones. Catechol at 230µM killed 50% of cells. The catechol-induced cytotoxicity was prevented by the addition of 100U superoxide dismutase, which also inhibited the formation of quinones. These data suggest that catechol induces cytotoxicity via the extracellular generation of superoxide and quinones.

Sabe-se que a exposição de trabalhadores ao benzeno na indústria petrolífera é uma causa de câncer do sistema linfo-hematopoiético. Pouco se sabe, contudo, a respeito da toxicidade do benzeno no sistema nervoso central. O benzeno penetra facilmente no cérebro, onde é metabolizado a catecol. Como o catecol se auto-oxida em tampão fosfato no pH fisiológico, supôs-se que esse composto poderia ser tóxico para células gliais por gerar espécies reativas do oxigênio e quinonas. Nesse trabalho estudou-se a citotoxicidade do catecol para células de glioblastoma humano. O catecol foi tóxico após 72 horas e essa toxicidade relacionou-se com a formação de quinonas. O catecol a 230mM matou metade das células em cultura. A toxicidade do catecol e a produção de quinonas foram inibidas por 100U de superóxido dismutase. Esses dados sugerem que a toxicidade induzida pelo catecol deve-se à produção extracelular de superóxido e quinonas reativas.

Efeitos in vitro do ácido retinóico em células de glioblastoma / Effects in vitro of the retinoic acid in glioblastoma cells

Os gliomas malignos são tumores muito infiltrantes, cujas células proliferam rapidamente, e apresentam um prognóstico muito reservado. Neste estudo, investigamos o efeito em potencial do ácido retinóico (AR) sobre a linhagem de células de glioblastoma multiforme humano GL-15. A exposição a uma única dose de AR (1-10 mM) inibiu a proliferação celular, induziu uma diferenciação transitória e, finalmente, conduziu estas células à apoptose. Observamos que as células GL-15 expressam os isotipos dos RARs a, b e g, e que as isoformas RARa1/2, RARb2 e RARg2 são induzidas pelo AR. Estes resultados sugerem que a relação entre a expressão das diferentes isoformas de RARs pode ser um elemento fundamental para a indução seja de uma diferenciação completa, seja de apoptose das células de glioblastoma, e que o uso de ligantes específicos a cada isotipo de receptor pode vir a ser um elemento importante para terapias futuras de gliomas.