Cytotoxic Effect of Erythroxylum suberosum Combined with Radiotherapy in Head and Neck Cancer Cell Lines

Abstract The mouth and oropharynx cancer is the 6th most common type of cancer in the world. The treatment may involve surgery, chemotherapy and radiotherapy. More than 50% of drugs against cancer were isolated from natural sources, such as Catharanthus roseus and epipodophyllotoxin, isolated from Podophyllum. The biggest challenge is to maximize the control of the disease, while minimizing morbidity and toxicity to the surrounding normal tissues. The Erythroxylum suberosum is a common plant in the Brazilian Cerrado biome and is popularly known as "cabelo-de-negro". The objective of this study was to evaluate the cytotoxic activity of Erythroxylum suberosum plant extracts of the Brazilian Cerrado biome associated with radiotherapy in human cell lines of oral and hypopharynx carcinomas. Cells were treated with aqueous, ethanolic and hexanic extracts of Erythroxylum suberosum and irradiated at 4 Gy, 6 Gy and 8 Gy. Cytotoxicity was evaluated by MTT assay and the absorbance was measured at 570 nm in a Beckman Counter reader. Cisplatin, standard chemotherapy, was used as positive control. The use of Erythroxylum suberosum extracts showed a possible radiosensitizing effect in vitro for head and neck cancer. The cytotoxicity effect in the cell lines was not selective and it is very similar to the effect of standard chemotherapy. The aqueous extract of Erythroxylum suberosum, combined with radiotherapy was the most cytotoxic extract to oral and hypopharynx carcinomas.

Resumo O câncer de boca e de orofaringe emerge como o 6º tipo de câncer mais comum no mundo. O tratamento pode envolver cirurgia, quimioterapia e radioterapia. Mais de 50% das drogas com atividade de combate ao câncer foram isoladas de fontes naturais, tais como a Catharanthus roseus e a epipodofilotoxina, isolada de Podophyllum. O maior desafio é maximizar o controle da doença, enquanto minimiza a morbidade e toxicidade para os tecidos normais circundantes. O Erythroxylum suberosum é uma planta comum no bioma Cerrado brasileiro e é popularmente conhecida como "cabelo-de-negro". O objetivo deste estudo foi avaliar a citotoxicidade dos extratos da planta Erythroxylum suberosum do bioma Cerrado brasileiro, associados à radioterapia em linhagens celulares humanas de carcinomas de língua e de hipofaringe. As células foram tratadas com os extratos aquoso, etanólico e hexânico do Erythroxylum suberosum e irradiadas com 4 Gy, 6 Gy e 8 Gy. A citotoxidade foi avaliada pelo ensaio de MTT e a absorvância foi medida a 570 nm em uma leitora Beckman. A cisplatina, quimioterápico padrão, foi utilizada como controle positivo. O uso de extratos de Erythroxylum suberosum mostrou potencial efeito radiosensibilizante in vitro no câncer de cabeça e pescoço. O efeito da citotoxicidade nas linhagens foi de forma não seletiva e muito semelhante ao efeito da quimioterapia padrão. O extrato aquoso de Erythroxylum suberosum, combinado com radioterapia, foi o extrato mais citotóxico para os carcinomas de língua e hipofaringe, associados à radioterapia.

Cytotoxicity of Universal, Self-Etching and Etch-and-Rinse Adhesive Systems According to the Polymerization Time

This in vitro study evaluated in fibroblast cultures the direct cytotoxicity of universal, self-etching and etch-and-rinse adhesive systems according to the polymerization time. Paper discs were impregnated with adhesives and light-cured (10, 20 or 40 s). The discs were then immersed in culture medium to obtain the eluates for the experimental groups (A1-Single Bond 2; A2-Scotchbond Multi-purpose; A3-Clearfil SE Bond; A4 Scotchbond Universal). As a negative control, paper discs were immersed in culture medium only. After 24 h or 7 days, the eluate obtained was applied on fibroblast culture. Cell viability, cell morphology, membrane damage and the presence of residual monomers were evaluated by MTT assay, SEM, flow cytometry and high-performance liquid chromatography (HPLC), respectively. Data were analyzed by Kruskal-Wallis and Mann-Whitney tests (=0.05). All adhesive systems significantly reduced 33-51% cell metabolism when compared to the negative control, regardless of polymerization time, storage period and adhesive system. Moreover, the adhesives caused intense morphological alterations and cell membrane damage. Toxicity was directly related to the presence of residual monomers in the eluates. Residual monomers and additional components are capable of reducing mitochondrial activity, causing morphological alterations and disruption of the cell membrane in fibroblasts, regardless of the polymerization time. This study highlights that despite the more complex composition of the universal adhesive system, its biological response was not more toxic when compared with other systems, even when the shortest polymerization time was tested in cell culture.

O presente estudo in vitro avaliou a citotoxicidade direta dos sistemas adesivos convencionais, autocondicionantes e universais de acordo com o tempo de polimerização em cultura de fibroblastos. Discos de papel foram impregnados com adesivos e fotoativados (10, 20 e 40 s). Os discos foram posteriormente imersos em meio de cultura para obtenção dos eluatos dos grupos experimentais (A1-Single Bond 2; A2-Scotchbond Multi-purpose; A3-Clearfil SE Bond; A4 Scotchbond Universal). Para o controle negativo, os discos de papel foram imersos somente em meio de cultura. Após 24 h ou 7 dias, o eluato obtido foi aplicado na cultura de fibroblastos. O metabolismo celular, morfologia, dano de membrana e presença de monômeros residuais foram avaliados por teste de MTT, MEV, citometria de fluxo e HPLC, respectivamente. Os dados foram analisados estatisticamente por Kruskal-Wallis e Mann-Whitney. Todos os sistemas adesivos reduziram significativamente o metabolismo celular em 33 a 51% quando comparados ao grupo controle, independente do tempo de polimerização, período de armazenamento e tipo de sistema adesivo. O eluato do adesivos causou ainda intensas alterações morfológicas e danos à membrana celular. A toxicidade foi diretamente relacionada à presença de monômeros residuais nos eluatos experimentais. Monômeros residuais e componentes adicionais dos sistemas adesivos foram capazes de reduzir a atividade mitocondrial, causar alterações morfológicas e danos à membrana citoplasmática de fibroblastos, independente do tempo de polimerização. Esse estudo evidencia que apesar de uma composição mais complexa do sistema adesivo universal, sua resposta biológica não apresentou maior toxicidade quando comparado aos demais sistemas, mesmo no menor tempo de polimerização quando testados em cultura celular.