Implications of dibenzyl trisulphide for disease treatment based on its mode of action / Implicaciones del trisulfuro de dibencilo para el tratamiento de enfermedades a partir de su modo de acción

Studies conducted on the secondary metabolite (natural product), dibenzyl trisulphide (DTS), which was isolated from the sub-tropical shrub Petiveria alliacea (guinea hen weed, anamu) [Phytolaccaceae] have shown tremendous pharmaceutical promise as a drug prototype. This is now reflected in the development of the broad spectrum anti-cancer molecule, fluorapacin (bis(4-fluorobenzyl) trisulphide) which has an excellent safety profile. The mode of action elucidated for DTS is the mitogen activated protein extracellular regulated kinases 1 and 2 (MAPKinases ERK 1 and ERK 2). The MAPKinase signal transduction biochemical pathways are important in the regulation of a wide range of cellular processes which are important in disease establishment. These processes include: cancer cell proliferation, nerve repair, memory enhancement, autoimmune diseases, which are linked to thymic cell involution and bone marrow functions, cerebrovascular and cardiovascular diseases. In addition to the MAPkinase signal transduction mode of action, DTS also prevents the denaturation of serum albumin which is a feature of nonsteroidal anti-inflammatory drugs, thus supporting the molecule's possible role in the treatment of inflammatory ageing diseases.

Los estudios realizados sobre el metabolito secundario (producto natural), trisulfuro de dibencilo (TSD), que fue aislado del arbusto subtropical Petiveria alliacea (hierba de guinea, anamú) [Phytolaccaceae] muestran que se trata de una tremenda promesa farmacéutica como prototipo de droga. Esto se refleja actualmente en el desarrollo de la molécula anticancerígena de amplio espectro, la fluorapacina (bis (4-fluorobencilo) trisulfuro) que posee un excelente perfil de seguridad. El modo de acción para el TSD se explica partiendo de las proteínas quinasas 1 y 2 activadas por mitógenos y reguladas por señales extracelulares (Quinasas MAP ERK 1 y ERK 2). Las vías bioquímicas de transducción de la señal de la quinasa MAP, son importantes en la regulación de una amplia variedad de procesos celulares, importantes a la hora de determinar una enfermedad. Dichos procesos comprenden: la proliferación de la célula cancerosa, la reparación de nervios, el mejoramiento de la memoria, y las enfermedades autoinmunes, vinculadas con la involución tímica y las funciones de la médula, las enfermedades cerebrovasculares y cardiovasculares. Además del modo de acción de las transducción de señales de la quinasa MAP, el TSD previene también la desnaturalización de la albúmina sérica, lo cual constituye una característica de las drogas anti-inflamatorias no esferoidales, apoyando así el posible papel de las moléculas en el tratamiento de las enfermedades inflamatorias en el proceso de envejecimiento.

The in vitro anti-denaturation effects induced by natural products and non-steroidal compounds in heat treated (immunogenic) bovine serum albumin is proposed as a screening assay for the detection of anti-inflammatory compounds, without the use of animals, in the early stages of the drug discovery process / Los efectos de la anti-desnaturalización in vitro inducida por productos naturales y compuestos no esteroidales en la albúmina sérica bovina (inmunogénica) tratada con calor, se proponen aquí como ensayo de pesquizaje para la detección de compuestos inflamatorios sin el uso de animales en las etapas tempranas del proceso de descubrimiento del medicamento

There are emerging ethical issues with regards to the use of animals in the early stages of drug discovery for anti-inflammatory and degenerative diseases from natural products using the activity-directed isolation pathways when many compounds (eg > 100) are present in the crude extract or fraction and are to be tested. The above-mentioned is the main reason for proposing the use of the in vitro anti-denaturation (stabilization) effects of heat treated (immunogenic) bovine serum albumin (BSA) as an assay. Current methods used for detecting and isolating a wide range of anti-inflammatory compounds in the early stages of the drug discovery process utilize a large number of animals. When BSA is heated and is undergoing denaturation, it expresses antigens associated to Type III hyper-sensitive reaction and which are related to diseases such as serum sickness, glomerulonephritis, rheumatoid arthritis and systemic lupus erythematosus. Thus, the assay that is being proposed should be applicable to the discovery of drugs for treating the above mentioned diseases and others, once the compounds stabilize the denaturation process.

Actualmente surgen problemas éticos en relación con el uso de animales en las etapas tempranas del descubrimiento de medicamentos anti-inflamatorios y contra enfermedades degenerativas, a partir de productos naturales, usando vías de aislamiento dirigido por actividad, cuando muchos compuestos están presentes (p.ej. > 100) en la fracción o extracto crudo, y deben ser probados. Lo anterior representa la razón principal para proponer el uso de los efectos de la anti-desnaturalización (estabilización) in vitro de la albúmina sérica bovina (inmunogénica) tratada con calor (ASB) como ensayo. Los métodos corrientes usados para detectar y aislar una amplia gama de compuestos anti-inflamatorios en las etapas tempranas del proceso de descubrimiento del medicamento, utilizan un gran número de animales. Cuando la ASB es calentada y sometida a un proceso de desnaturalización, expresa antígenos en relación con la reacción hipersensitiva de tipo III, relacionada a su vez con enfermedades tales como la enfermedad del suero, la glomerulonefritis, la artritis reumatoide, y el lupus sistémico y eritematoso. De este modo, el ensayo que aquí proponemos debe ser aplicable al descubrimiento de medicamentos para el tratamiento de las enfermedades anteriormente mencionadas y otras, una vez que los compuestos estabilicen el proceso de desnaturalización.

A critical review of the therapeutic potential of dibenzyl trisulphide isolated from Petiveria alliacea L (guinea hen weed, anamu) / Un estudio crítico del potencial terapéutico del trisulfuro de dibencilo aislado a partir de petiveria alliacea l (yerba de guinea, anamú)

The data compiled in the present review on dibenzyl trisulphide (DTS) isolated from Petiveria alliacea L (the guinea hen weed or anamu) revealed that the compound and its derivatives could be of tremendous pharmaceutical interest. The mode of action elucidated for DTS revealed that it is a mitogen activated protein extracellular regulated kinases 1 and 2 (MAPKinases erk1 and erk 2) signal transduction molecule. Dibenzyl trisulphide caused hyper-phosphorylation of growth factor induced MAPKinases (erk 1 and erk 2) phosphorylation, a process critical for the improvement of long term memory, and is implicated in neuronal growth. Dibenzyl trisulphide and its derivatives exhibited potent anti-proliferation/cytotoxic activity on a wide range of cancer cell lines. The cytotoxic activity of DTS was increased by 70-1000 fold when bound to albumin in vitro. Dibenzyl trisulphide seems to have a cytokine switching mechanism in which it down regulates cytokines from the Type I helper cells (Th -1 cell) pathway which contained several pro-inflammatory cytokines and up-regulates those on the Type 2 helper cells (Th-2) pathway. The trisulphide up-regulates some reticuloendothelial system parameters eg granulocyte counts and increased thymic and Peyer's patches masses via cell proliferation processes which are known to be regulated via the MAPKinase signal transduction pathway. When the zygotes ofAsternia pectinifera (Starfish) were exposed to DTS at concentration of 10 mM, a dose lethal to all cancer cells tested, it was observed that the sensitive process of protein biosynthesis was not affected Similarly, the proliferation of the HOFA human fibroblast, a noncancerous cell line, was not severely affected by DTS at 8.9 microM over seven days, a concentration also lethal to most cancer cell lines tested The implications of the findings will be highlighted in the present review.

Los datos compilados en el presente estudio sobre el trisulfuro de dibencilo (TSD) aislado a partir de Petiveria alliacea L (yerba de Guinea, ó anamú) revelaron que el compuesto y sus derivados podrían tener extraordinario interés farmacéutico. El modo de acción esclarecido en el TSD, reveló que se trata de una molécula de transducción de señales de proteínas kinasas 1 y 2 (MAP quinasas ERk 1 y 2) reguladas extracelularmente y activadas por mitógenos. El trisulfuro de dibencilo causó hiperfosforilación de la fosforilación de las quinasas MAP (Erk 1 y 2) inducidas mediante factor de crecimiento, un proceso crítico para el mejoramiento de la memoria a largo plazo, y que está implicado en el crecimiento neuronal. El trisulfuro de dibencilo y sus derivados mostraron una poderosa actividad citotóxica y antiproliferativa en una amplia gama de líneas celulares de cáncer. La actividad citotóxica del TSD se incrementaba de 70 á 1000 veces, cuando se vinculaba a la albúmin in vitro. El trisulfuro de dibencilo parece poseer un mecanismo conmutador citoquínico que regula por decremento las citoquinas provenientes de la vía de las células auxiliares de tipo 1 (células Th-1), que contiene varias citoquinas pro-inflamatorias y regula por incremento las de la vía de las células auxiliares de tipo 2 (Th-2). El trisulfuro regula por incremento los parámetros del sistema reticuloendotelial, p.ej. los conteos de granulocitos y el aumento tanto de las masas tímicas como de las masas de placas de Peyer, a través de los procesos de proliferación celular, de los cuales se sabe que son regulados mediante la vía de la transducción de señales de la quinasa MAP. Cuando los cigotos de Asternia pectinifera (estrella de mar) fueron expuestos al TSD a una concentración de 10 mM ­ una dosis letal para todas las células cancerosas sometidas a prueba ­ se observó que el proceso sensible de biosíntesis de la proteína no era afectado. De modo similar, la proliferación del fibroblasto humano HOFA ­ una línea celular no cancerosa ­ no fue afectada severamente por el TSD a 8.9 µM en siete días ­ una concentración letal para la mayoría de las líneas celulares cancerosas sometidas a prueba. Las implicaciones de los hallazgos se pondrán de relieve en el presente estudio

In vitro anti-proliferation/cytotoxic activity of epingaione and its derivatives on the human SH-SY5Y neuroblastoma and TE-671 sarcoma cells / Actividad citotóxica antiproliferativa in vitro de la epingaiona y sus derivados, sobre el neuroblastoma humano sh-sy5y y las células del sarcoma te-671

Epingaione (4-Methyl-1-(5-methyl-2, 3,4,5-tetrahydro-[2,3']bifuranyl-5-yl)-pentan-2-one) was isolated as one of the major lipophilic secondary metabolites from the leaves and stems of Bontia daphnoides L. The compound gave 79.24and 50.83anti-proliferation/cytotoxic activity on the human SH-SY5Y neuroblastoma and TE-671 sarcoma cells in vitro at 50 pg/mL, respectively. Epingaione was transformed into eleven derivatives under laboratory conditions using ethanol, some gave greater anti-proliferation/cytotoxic activity on the cancer cell lines tested. One of the derivatives (compound 2) with enhanced cytotoxic activity was elucidated as 5'-Ethoxy-5-methyl-5-(4-methyl-2-oxo-pentyl)-2,3,4,5-tetrahydro-5'H-[2,3']bifuranyl-2'-one. Both epingaione and compound 2 caused an accumulation of arrested or dead SH-SY5Y neuroblastoma in the m-phase of the cell cycle as revealed by the m-phase specific marker KE 67.

La epingaiona (4-Metil-1-(5-metil-2,3,4,5-tetrahidro-[2,3']bifuranil-5-il)-pentan-2-uno) fue aislada como uno de los principales metabolitos lipofilicos secundarios de las hojas y tallos de Bontia daphnoides L. El compuesto produjo 79.24 % y 50.83 % de actividad citotóxica/anti-proliferación sobre el neuroblastoma humano SH-SY5Y y las células del sarcoma TE-671 in vitro a 50 µg/mL, respectivamente. La epingaiona fue transformada en once derivados en condiciones de laboratorio, utilizando etanol. Algunos produjeron mayor actividad citotóxica y antiproliferativa sobre las líneas celulares cancerosas sometidas a ensayo. Uno de los derivados (compuesto 2) de elevada actividad citotóxica fue identificado como 5'-Etoxi-5-metil-5-(4-metil-2-oxo-pentil)-2,3,4,5-tetrahidro-5'H- [2,3']bifuranil-2'-uno. Tanto la epingaiona como el compuesto 22 causaron una acumulación de neuroblastomas SH-SY5Y muertos o detenidos en la fase m del ciclo celular, según lo revela el marcador KE 67 específico de la fase m.

In vitro anti-proliferation/cytotoxic activity of sixty natural products on the human SH-SY5Y neuroblastoma cells with specific reference to dibenzyl trisulphide

Sixty natural products belonging to the following structural classes: artemisinins, coumarins, flavonoids, tannins, tetrahydroberberine alkaloids, tetracyclic triterpenes, tetranortriterpenoids and polysulphides were screened against the human SH-SY5Y neuroblastoma cell line revealing differences in their effects on cell morphology and in anti-proliferation/cytotoxic activity. Based on the data obtained, dibenzyl trisulphide is the most effective anti-proliferative/cytotoxic compound. In addition, we hereby propose the human SH-SY5Y cell line as a sensitive and uncomplicated in vitro test system for detecting compounds with potential anti-proliferation/cytotoxic activity

In vitro anti-proliferation/cytotoxic activity of cantharidin (Spanish Fly) and related derivatives

The anti-cancer therapeutic promise of cantharidin is limited because of its high mammalian toxicity. In order to find new anti-cancer lead compounds with reduced toxicity of the cantharidin prototype, the following seven derivatives were screened against the human SH-SY5Y neuroblastoma and MCF-7 breast cancer cells in vitro: 2,3-dimethyl-7-oxabicylo-[2.2.1]heptane-2,3-dicarboxylic anhydride (cantharidin) [1], 1-cyclohexen-1,2-dicarboxylic anhydride [2], cis-4-cyclohexen-1,2-dicarboxylic anhydride [3], cis-1, 2-cyclohexanedicarboxylic anhydride [4], exo-7-oxabicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2-3 dicarboxylic anhydride [5], exo-7-oxabicyclo[2.2.1]heptane-2,3-dicarboxylic anhydride (norcantharidin) [6], and (S)-(-)-O-acetylmalic anhydride [7]. Cantharidin, was found to be the most effective anti-proliferative compound on both cell lines. However, on the human neuroblastoma cells cantharidin was of equal toxicity to compound [6]. Mode of action studies revealed that cantharidin inhibited growth factor-mediated activation of mitogen activated protein kinase (MAPkinase) and attenuated the de-phosphorylation of the extracellular regulated kinases 1 and 2 (erk1 and erk2)

Ultrastructural localization of gangliosides, calcium and a high-affinity Ca(2+)-ATPase in nerve terminals: a contribution to the possible functional role of gangliosides.

By means of newly developed electron microscopical techniques (electron spectroscopic imaging, ESI; electron energy loss spectroscopy, EELS; immunogold labelling) a specific accumulation of endogenous calcium within the synaptic cleft and a distinct localization of a high-affinity Ca(2+)-ATPase at the inner sides of the pre- and postsynaptic membrane of nerve cells from fish brain have been demonstrated. Additionally, a differentiation-dependent expression of polysialoganglioside epitopes on the outer surface of nerve terminals in clustered arrangements was demonstrated using their ultracytochemical detection by means of the monoclonal antibody Q211. These results which are in agreement with parallel biochemical investigations on modulatory effects of exogenous gangliosides on a high-affinity Ca(2+)-ATPase in the CNS of vertebrates support our hypothesis that Ca(2+)-ganglioside complexes act as modulators for the processes of synaptic transmission and long-term neuronal adaptations.