اثرات مقایسه‎ای نانونیوزوم کورکومین و کورکومین آزاد بر روی آپوپتوز، ROS درون‌سلولی و مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB در رده سلولی سرطانی ریه A549

نوع مقاله : علوم پایه (بیوشیمی، آناتومی، جنین، بافت شناسی و فیزیولوژی)

نویسندگان

1 گروه میکروبیولوژی، دانشکده پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی آجا، تهران، ایران

2 مرکز تحقیقات نانوبیوتکنولوژی، دانشگاه علوم پزشکی بقیه‎اله، تهران، ایران

3 مرکز تحقیقات علوم اعصاب، دانشگاه علوم پزشکی مشهد، مشهد، ایران

4 گروه نانوفناوری مواد غذایی، موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی، مشهد، ایران

5 گروه پاتوبیولوژی، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

6 گروه علوم پایه، دانشکده دامپزشکی، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

زمینه مطالعه: نیوزوم‎ها حامل‎های زیست‌تخریب‎پذیر و زیست‌سازگار از سرهای آب‎دوست و دم‎های چربی‌دوست تشکیل شده‎اند که قابلیت حمل عوامل درمانی آبگریز و آب‎دوست را دارند. با استفاده از نانوتکنولوژی و بارگذاری کورکومین در نانونیوزوم‌ها، می‌توان از خواص متنوع ضد‌سرطانی کورکومین از‌طریق تحویل هدفمند آن به بافت مورد‌نظر بهره برد.
هدف: ارزیابی اثرات نانوذرات نیوزومی بارگذاری‌شده با کورکومین (CM-NP) و کورکومین آزاد (CM) بر روی آپوپتوز، ROS درون‌سلولی و مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB در رده سلولی سرطانی ریه A549.
روش‎کار: سلول‌های A549 در مواجهه با CM-NP و CM قرار گرفتند و آپوپتوز، ROS درون‌سلولی و مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB توسط کیت‌های تجاری ارزیابی شدند.
نتایج: مواجهه با CM-NP در مقایسه با CM به‌طور معنی‌داری موجب افزایش درصد سلول‌های A549 آپوپتوز اولیه و تأخیری شد (001/0>P). داده‌های به‌دست‌آمده از گروه‌های CM و CM-NP در غلظت‌های IC50 نشان داد CM-NP در مقایسه با CM موجب افزایش معنی‌داری در تولید ROS می‌شود (001/0>P). همچنین مواجهه با CM و CM-NP به کاهش معنی‌دار سطح بیان STAT3 و NF-kB در مقایسه با سلول‌های مواجه‌نشده منجر شد (001/0>P). بیان NF-kB و STAT3 در سلول‌های A549 مواجه‌شده با CM-NP به‌طور معنی‌داری کمتر از گروه CM بود (05/0>P).
نتیجه­گیری نهایی: نانونیوزوم کورکومین در سطح بالاتری از فرم آزاد کورکومین از‌طریق وابسته به استرس اکسیداتیو و افزایش ROS درون‌سلولی و مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB، آپوپتوز را در سلول‌های سرطانی ریه A549 القا می‌کند. این نتایج پتانسیل نانونیوزوم کورکومین را به‌عنوان یک روش امیدوارکننده برای درمان سرطان ریه نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Comparative Effects of Curcumin Nano-Niosomes and Free Curcumin on Apoptosis, Intracellular ROS, and STAT3/NF-κB Signaling Pathway in A549 Lung Cancer Cells

نویسندگان [English]

  • Gholamhossein Tondro 1
  • Mohammad Hasan Darvishi 2
  • Sajad Sahab-Negah 3
  • Ghadir Rajabzadeh 4
  • Ali Mohammadi 5
  • Zabihollah Khaksar 6
  • Hamid Reza Moradi 6
1 Department of Microbiology, Faculty of Medicine, AJA University of Medical Sciences, Tehran, Iran
2 Nanobiotechnology Research Center, Baqiyatallah University of Medical Sciences, Tehran, Iran
3 Department of Neuroscience, Faculty of Medicine, Mashhad University of Medical Sciences, Mashhad, Iran
4 Department of Food Nanotechnology, Research Institute of Food Science and Technology, Mashhad, Iran
5 Department of Pathobiology, Faculty of Veterinary Medicine, Shiraz University, Shiraz, Iran
6 Department of Basic Sciences, Faculty of Veterinary Medicine, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

BACKGROUND: Niosomes are biodegradable and biocompatible carriers that have a hydrophilic head and a lipophilic tail and can encapsulate both hydrophobic and hydrophilic drugs. By nanotechnology and curcumin-loaded nano-niosomes, it is possible to exploit the diverse anticancer properties of curcumin via targeted delivery to the desired tissue.
OBJECTIVES: The present study aims to evaluate the effects of curcumin-loaded niosome nanoparticles (CM-NP) and free curcumin (CM) on apoptosis, intracellular reactive oxygen species (ROS), and STAT3/NF-kB signaling pathway in A549 lung cancer cell line.
METHODS: The A549 cells were first exposed to CM-NP and CM. Then, the apoptosis, intracellular ROS, and STAT3/NF-κB signaling pathways were evaluated using commercial kits.
RESULTS: Exposure to CM-NP significantly increased the early and late apoptotic A549 cells compared to CM (P<0.001). Based on the half-maximal inhibitory concentration values, the CM-NP caused a significant increase in ROS production compared to CM (P<0.001). In addition, exposure to CM and CM-NP led to a significant decrease in the expression levels of STAT3 and NF-κB compared to non-exposed cells (P<0.001). The expression levels of NF-κB and STAT3 in A549 cells exposed to CM-NP were significantly lower than those in the CM group (P<0.05).
CONCLUSIONS: The curcumin nano-niosomes induces apoptosis in A549 lung cancer cells more than the free form of curcumin, in an oxidative stress-dependent manner and by increasing intracellular ROS and by STAT3/NF-κB signaling pathways. These results demonstrate the potential of the curcumin nano-niosomes as a promising method for lung cancer treatment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Apoptosis
  • A549 Cell Line
  • Curcumin nano-niosomes
  • Lung cancer
  • Nanocarriers

اصل مقاله

مقدمه

مطالعات اخیر بر طراحی انواع مختلف نانوفرمولاسیون­ها به‌منظور تحویل هدفمند و غلبه بر حلالیت کم عوامل درمانی در آب، افزایش فراهمی زیستی آن‌ها در بافت مورد‌نظر، کاهش دُز تجویز‌شده و کاهش عوارض جانبی دارو بر روی سلول­های سالم تمرکز دارد (1، 2). نانوحامل­های نیوزوم یکی از انواع نانوحامل­ها با شکل کروی می‌باشند که از یک سورفکتانت غیریونی دولایه ساخته می­شوند. نیوزوم­ها حامل­های زیست‌تخریب­پذیر و زیست‌سازگار، از سرهای آب­دوست و دم­های چربی‌دوست تشکیل شده­اند که قابلیت حمل هم‌زمان عوامل درمانی آبگریز و آب­دوست را دارند (3، 4). کورکومین به‌عنوان یک ترکیب مؤثر گیاهی دارای خواص ضد‌سرطانی و عوارض جانبی کم نسبت به داروهای سنتی شناخته‌شده است (5، 6). علی­رغم این خواص دارویی شناخته‌شده از کورکومین، استفاده درمانی کورکومین به دلایل پاک‌سازی سریع سیستمی، جذب محدود سلولی، حلالیت ضعیف در آب و متابولیسم سریع به‌علت فراهمی زیستی پایین با محدودیت­هایی مواجه است (7، 8). روش عمده مورد‌استفاده برای درمان موارد تشخیص داده‌شده سرطان ریه شامل ترکیبی از شیمی‌درمانی، رادیوتراپی یا ایمونوتراپی با جراحی است. در بین روش‌های مختلف درمانی، شیمی‌درمانی به‌دلیل تأثیر آن در پیشگیری از عود سرطان و متاستاز ارجحیت دارد. با‌این‌حال، بیشتر عوامل شیمی‌درمانی ترکیبات آبگریز می‌باشند که نمی­توانند به محل مورد‌نظر خود برسند (9-11). بر‌این‌اساس، معرفی روش‌های جدیدی که می‌توانند اثربخشی درمان را افزایش دهند، مهم است. درنتیجه، با کمک نانوتکنولوژی و بارگذاری کورکومین در نانونیوزوم می­توان تا حدی این محدودیت­ها را به حداقل رساند و از خواص متنوع و ضد‌سرطان کورکومین از‌طریق حمل هدفمند به بافت مدنظر به نحو بهتری بهره برد. گزارش شده است نانونیوزوم کورکومین (CM-NP) می­تواند به‌طور معنی­داری خواص ضد‌سرطانی کورکومین را درمقابل سلول­های سرطانی مانند گلیوبلاستوما ارتقا دهد (12). بنابراین هدف از مطالعه حاضر، ارزیابی بیشتر بالقوه CM-NP به‌عنوان یک سیستم تحویل دارو در مقایسه با کورکومین آزاد بر روی مسیر آپوپتوز، ROS درون‌سلولی و مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB در رده سلولی سرطانی ریه A549 بود.

مواد و روش کار

آماده­سازی نانونیوزوم کورکومین: به‌منظور سنتز فرمول نیوزوم، از توئین-60 و کلسترول با روش هیدراتاسیون فیلم نازک استفاده شد (12). به‌طور خلاصه، اسپن 60، توئین 60 (نسبت 2:1 مولار)، کلسترول و دی ستیل فسفات (سیگما، آمریکا) وزن شد و در 10 میلی‌لیتر از مخلوط اتانول‌ـ‌کلروفرم (2:1 v/v) حل گردید. سپس، کورکومین (100 میکرومولار؛ سیگما، آمریکا) در مخلوط حل شد. پس از تبخیر حلال آلی در یک اواپراتور دوار (Rotavapor® R-114، BUCHI، آلمان) در دمای 60 درجه سانتی­گراد، یک فیلم لایه نازک در فلاسک ته‌گرد تشکیل شد که با بافر فسفات سالین (PBS) با 4/7=pH آبرسانی مجدد شد. سپس یک نیوزوم همگن توسط سونیکاسیون نیوزوم هیدراته (Sonopuls HD-3200، Bandelin، آلمان) در دامنه 90 درصد، توان 150 وات و فرکانس 20 کیلوهرتز به‌مدت 5 دقیقه (30 ثانیه روشن و 10 ثانیه خاموش) به دست آمد. کورکومین نانونیوزوم آماده‌شده به­منظور ارزیابی بر روی سلول­ها در دمای 4 درجه سانتی‌گراد نگهداری شد. ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی نانونیوزوم کورکومین، مانند میانگین اندازه و ضریب پراکندگی، راندمان به دام انداختن و الگوی رهایش دارو در مطالعه Sahab-Negah و همکاران در سال 2020 (12) ارائه شده است. همچنین غلظت­های IC50 برای CM-NP و CM به‌ترتیب 2/107 میکرو­گرم/ میلی­لیتر و 48/39 میکرو­گرم/ میلی­لیتر به دست آمدند و در ادامه مطالعه استفاده شدند.

کشت سلول A549: سلول­های A549 از بانک سلولی انستیتو پاستور ایران (تهران، ایران) خریداری شدند. این سلول­ها در شرایط انکوباتور 37 درجه سانتی­گراد با 5 درصد Co2 و محیط کشت DMEM حاوی 10 درصد سرم جنین گاوی (FBS)، 1 درصد پنی‌سیلین/ استرپتومایسین و 1/0 درصد آمفوتریسین B کشت داده شدند. سلول­ها در یک شبانه­روز انکوبه شدند و با غلظت­های IC50 از CM-NP (2/107 میکرو­گرم/ میلی­لیتر) و CM (48/39 میکرو­گرم/ میلی­لیتر) در مدت‌زمان­های مختلف برای ارزیابی­های مدنظر شامل آپوپتوز / نکروز، تولید گونه­های اکسیژن فعال (ROS) درون‌سلولی و مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB مواجهه شدند. سلول­های A549 در گروه کنترل نیز هیچ‌گونه دارویی دریافت نکردند و تنها حجم برابری از محیط کشت را دریافت کردند.

ارزیابی آپوپتوز / نکروز سلولی با استفاده از رنگ‌آمیزی انکسین V/PI: آپوپتوز/ نکروز سلولی A549 در مواجهه با CM و CM-NP با استفاده از کیت تشخیص آپوپتوز Annexin V/PI (Mab Tag، آلمان) اندازه‌گیری شد. سلول‌های سرطانی A549 (106×1 سلول/چاهک) در مواجهه با غلظت 2/107 میکرو­گرم/ میلی­لیتر CM-NP و غلظت 48/39 میکرو­گرم/ میلی­لیتر از CM در پلیت 6 خانه به‌مدت 24 ساعت در شرایط انکوباتور 37 درجه سانتی­گراد با 5 درصد Co2 کشت داده شدند. سلول­ها پس از شست‌وشو توسط 100 میکرولیتر محیط کشت (1X)، به‌مدت 5 دقیقه در دور g400 سانتریفیوژ شدند. سلول­ها در 90 میکرولیتر از بافر اتصالیAnnexin-V  (1X) مجدداً محلول شدند و 5 میکرولیتر از Annexin V-FITC کونژوگه و 5 میکرولیتر محلول پروپیدیوم یدید به سلول­ها اضافه شدند. سلول­ها 20 دقیقه انکوبه و در دمای اتاق و در تاریکی نگهداری شدند. پس از آن، هر چاهک در معرض 400 میکرولیتر بافر اتصالیAnnexin-V  (1X) قرار گرفت و به‌مدت 5 دقیقه در دور g400 سانتریفیوژ شد. سلول­ها در بافر اتصالیAnnexin-V  (1X) مجدداً محلول شدند. برای ارزیابی تعداد سلول‌های آپوپتوز اولیه و دیررس و نیز سلول‌های نکروز و زنده، از دستگاه فلوسیتومتر BD FACSCALIBURTM FLOW CYTOMETER استفاده شد. داده­ها با استفاده از برنامه FlowJo V10 (FlowJo، آمریکا) تجزیه‌و‌تحلیل شدند.

ارزیابی مسیر سیگنالینگ  STAT3/NF-kBتوسط Real time PCR کمی: بیان ژن­های STAT3 و NF-kB سلولی A549 در مواجهه با CM و CM-NP با استفاده از کیت RNeasy® mini ارزیابی شدند. به‌منظور استخراج RNA از سلول­های A549، سلول­ها با تراکم 105×7 سلول/ چاهک در یک پلیت 6 خانه (100 میکرولیتر محیط کشت DMEM حاوی 10 درصد FBS و 1 درصد آنتی­بیوتیک پنی­سیلین و استرپتومایسین) کشت شدند و با غلظت­های 48/39 میکروگرم/ میلی­لیتر کورکومین و 2/107 میکروگرم/ میلی‌لیتر نانونیوزوم کورکومین به‌مدت 24 ساعت انکوباسیون (دمای 37 درجه سانتی­گراد و 5 درصد Co2) گردیدند. یک اسپکتروفتومتر NanoDrop برای تعیین کمیت و کنترل RNA جداشده با 3 تکرار استفاده شد.  RNAبا استفاده از RevertAid First Strand cDNA Synthesis رونویسی معکوس شد. RealQ Plus 2X MasterMix Green بدون RoxTM برای انجام ارزیابی­های کمی RT-PCR استفاده شد. پرایمرهای اختصاصی برای فاکتور هسته­ای کاپا B (NF-κB) و مبدل سیگنال و فعال‌کننده رونویسی 3 (STAT3) برای RT-PCR کمی استفاده شد.  CDNAبا استفاده از سیستم PCR بلادرنگ Roche Applied Science Light-Cycler 96 تکثیر شد و β-اکتین 2 برای نرمال­سازی داده­های بیان ژن استفاده گردید. برای بررسی بیان نسبی ژن­های مورد‌نظر از روش  استفاده شد. جدول 1، توالی آغازگر رو به جلو و معکوس بیان ژن‌ها را نشان می­دهد.

ارزیابی ROS درون‌سلولی: مقدار گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) تولید‌شده توسط سلول‌های A549 در مواجهه با CM و CM-NP با استفاده از کیت سنجش فلورومتری ROS (کیازیست، ایران) ارزیابی شد. سلول­های A549 (103 × 25 سلول/چاهک) در پلیت­های 96 خانه تیره کشت و پس از 24 ساعت، سلول­ها با بافر 1X شست‌وشو داده شدند و با 100 میکرولیتر (به‌مدت 45 دقیقه در تاریکی) محلول کشت H2DCFDA (25 مولار) تیمار شدند. پس از شست‌وشو با PBS، سلول­ها به‌مدت 6 ساعت با CM-NP و CM (غلظت IC50) تیمار گردیدند. میانگین شدت فلورسانس تولید‌شده توسط اکسیداسیون H2DCFDA با استفاده از پلیت­ریدر Victor X5 Multipliable در 485 نانومتر برای برانگیختگی و 535 نانومتر برای انتشار اندازه‌گیری شد.

تجزیه‌وتحلیل آماری داده­ها: داده­های به‌دست‌آمده با استفاده از نرم‌افزارGraphPad Prism software   ویرایش 8، مورد تجزیه‌و‌تحلیل آماری قرار گرفتند. برای مقایسه میانگین­ها در گروه‌های مختلف از آنالیز واریانس یک‌طرفه (ANOVA) و پس‌آزمون Tukey استفاده شد. نهایتاً، داده­ها به‌صورت میانگین±انحراف‌معیار (SD) با سطح معنی­داری 05/0P≤ ارائه شدند.

نتایج

ویژگی­های نانونیوزوم کورکومین: روش هیدراتاسیون فیلم نازک برای ایجاد نانوذرات نیوزوم بارگذاری‌شده با کورکومین با هدف ایجاد یک سیستم مؤثر برای تجویز کورکومین استفاده شد. خصوصیات نانونیوزوم کورکومین توسط  Sahab-Negah و همکاران در سال 2020 ارائه شده است (12).

القای آپوپتوز و نکروز سلولی A549 توسط نانونیوزوم کورکومین: رنگ‌آمیزی PI و رنگ‌آمیزی Annexin V-FITC افزایش معنی­دار درصد آپوپتوز و نکروز سلول‌های A549 در مواجهه با CM-NP و CM را نشان داد. سلول­های آپوپتوز 7/4 درصد از تعداد کل سلول­ها در گروه کنترل را شامل شدند (تصویر 1). پس از 24 ساعت قرار گرفتن در مواجهه با CM-NP و CM، افزایش معنی­دار در تعداد سلول‌های Annexin V-FITC مثبت در مقایسه با گروه کنترل مشاهده شد (001/0>P). در مواجهه با CM در غلظت 48/39 میکروگرم بر میلی­لیتر، 37 درصد سلول­های A549 در فاز اولیه و دیررس آپوپتوز مشاهده شدند. تعداد سلول‌های نکروز در گروه CM-NP به‌طور معنی­داری بیشتر از گروه CM بود.

همان‌طور که ارزیابی فلوسایتومتری نشان داد، پس از مواجهه با CM-NP در غلظت 2/107 میکروگرم بر میلی­لیتر، 92 درصد از سلول­های A549 در فاز اولیه و دیررس آپوپتوز مشاهده شدند (تصویر 1). در‌نتیجه، از‌لحاظ آماری افزایش تعداد سلول­های A549 نکروز و آپوپتوز در مواجهه با CM-NP در مقایسه با CM به‌صورت معنی­دار دیده شد (001/0>P).

افزایش تولید ROS درون‌سلولی A549 توسط نانونیوزوم کورکومین: همان‌طور که در تصویر 2 مشاهده می­شود، CM و CM-NP موجب القای تولید ROS در سلول­های A549 در طول مدت 1 ساعت شدند. داده‌های به‌دست‌آمده از گروه­های CM و CM-NP در غلظت­های IC50 نشان داد CM-NP‌ در مقایسه با CM موجب افزایش معنی­داری در تولید ROS می‌شود (001/0>P) (تصویر 2).

مهار بیان STAT3 و NF-kB در سلول­های A549 توسط نانونیوزوم کورکومین: مواجهه با CM و CM-NP به کاهش معنی­دار سطح بیان STAT3 و NF-kB در مقایسه با نمونه‌های مواجه‌نشده منجر شد (001/0>P). همچنین، بیان NF-kB در سلول‎های A549 مواجه‌شده با CM-NP به‌طور معنی­داری کمتر از گروه CM بود (01/0>P). علاوه‌بر‌این بیان STAT3 در سلول­های A549 مواجه‌شده با CM-NP به‌طور معنی­داری در مقایسه با سلول­های مواجه‌شده با CM کاهش نشان داد (05/0>‌P) (تصویر 3).

بحث

مطالعه حاضر نشان داد کورکومین پس از بارگذاری با نانوذرات نیوزوم به‌طور قابل‌توجهی موجب افزایش مهار سلول‌های سرطانی A549 می­شود. نتایج مطالعه حاضر نشان داد نانونیوزوم کورکومین در مقایسه با کورکومین به افزایش معنی­دار آپوپتوز و نکروز سلول‌های A549 منجر می­شود. علاوه‌بر‌این، در مقایسه با کورکومین آزاد، CM-NP به‌طور قابل‌توجهی از‌طریق مهار بیان STAT3 و NF-kB و مهار رشد تومور با تولید بالای ROS از تهاجم سلولی A549 جلوگیری کرد. سرطان­زایی چند‌مرحله­ای در سرطان ریه به کاهش سطح ROS نسبت داده می­شود که به تحریک بقا و تکثیر سلولی و نیز فعال شدن NF-kB منجر می­شود. افزایش تولید ROS از‌طریق ارتقای آپوپتوز موجب اعمال اثرات ضد‌سرطانی می­‌شود (13-15) که همسو با نتایج مطالعه حاضر تحت تأثیر CM-NP می­باشد. استرس اکسیداتیو یک حالت فیزیولوژیکی در بدن است و هنگامی که بدن از انواع تحریکات مضر رنج می­برد، مولکول­های بسیار واکنش­پذیر، مانند ROS و رادیکال­های آزاد نیتروژن فعال در مقادیر زیاد تولید می­شوند و تعادل ردوکس شکسته می­شود. این تغییرات موجب ایجاد آپوپتوز و حتی آسیب بافتی از‌طریق مسیر سیگنالینگ میتوکندری، مسیر استرس شبکه آندوپلاسمی و مسیر گیرنده مرگ می­شود (16). نشان داده شده است نانونیوزوم کورکومین از‌طریق مکانیسم‌های مولکولی متعدد، از‌جمله القای توقف چرخه سلولی، آپوپتوز و تولید ROS، زنده‌مانی، تکثیر و مهاجرت سلول­های بنیادی گلیوما را به‌طور مؤثرتری نسبت به کورکومین هدف قرار می‌دهد (12). Akbarzadeh و همکاران در سال 2021 در مطالعه دیگری نشان دادند نانونیوزوم کورکومین با سلول‌های سالم پستان زیست‌سازگاری فوق‌العاده‌ای دارد؛ در‌حالی‌که سمیت سلولی قابل‌توجهی را نسبت به سلول‌های سرطانی پستان (SKBR3 و MD-MB-231) از‌طریق افزایش بیان ژن­های مختلف آپوپتوزی و کاهش بیان ژن­های مختلف ضد‌آپوپتوزی (Bcl-2، cyclin D، cyclin E، Bax، P53، کاسپاز-3 و کاسپاز-9) اعمال می‎کند (17). Tondro و همکاران در سال 2022 گزارش دادند نانونیوزوم کورکومین در مقایسه با کورکومین آزاد موجب مهار و کاهش تولید سیتوکاین­های التهابی اینترلوکین 6 (IL6) و فاکتور نکروز توموری آلفا (TNF-α) در سلول­های سرطانی گلیوبلاستوما می‌شود (18). بنابراین تفسیر نتایج بیان ژن در مطالعه حاضر نشان داد کورکومین آزاد و نانونیوزوم کورکومین با مهار بیان NF-kB، احتمالاً از‌طریق کاهش القاکننده‌های NF-kB مانند TNFα و IL-1β موجب مهار سلول‌های سرطانی ریه A549 می­شوند. آپوپتوز نقش مهمی در تکثیر، مقاومت دارویی و متاستاز تومورها دارد. نشان داده شده است NF-kB از‌طریق مسیر آپوپتوز و نکروز به‌شدت به مرگ برنامه‌ریزی‌شده سلولی کمک می­کند (19، 20). Zhi و همکاران در سال 2022 گزارش کردند که اثرات ضد‌سرطانی سلولی افزایش‌یافته ناشی از کورکومین از‌طریق مهار عملکردهای NF-kB و STAT3 حاصل می­شود (21) که همسو با نتایج مطالعه حاضر ناشی از اثرات بیشتر ضد‌سرطانی  CM-NP نسبت به CM بر روی سلول­های A549 بود. در مطالعه حاضر، CM-NP به‌طور قابل‌توجهی بیان ژن STAT3 را نسبت به کورکومین آزاد در سلول­های A549 کاهش داد. واضح است که STAT3 نقش مهمی در فرایندهای سلولی مختلف ایفا می­کند و تقریباً در تمام رده­های سلولی سرطان ریه به‌طور قابل‌توجهی بیان می­شود. همچنین، STAT3 تأثیر قابل‌توجهی بر تهاجم سلولی، رگ­زایی، تکثیر سلولی، مقاومت به آپوپتوز و سرطان متاستاتیک در طیف گسترده­ای از تومورها دارد (21). بنابراین می­توان گفت مهار سلول­های سرطانی تهاجمی A549 تحت تأثیر نانونیوزوم کورکومین احتمالاً با تنظیم مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB همراه با مسیر القای آپوپتوز/ نکروز و افزایش ROS درون‌سلولی اعمال می‌شود. سیستم تحویل کورکومین نانونیوزومی در تحویل دقیق و هدفمند کورکومین در مقایسه با سیستم آزاد که با فرایند انتشار از غشای سلولی عبور می‌کند، کارآمدتر است. نیوزوم­ها به­عنوان نانوحامل­های دارویی منحصربه‌فرد با تغییر توزیع زیستی داروها، غلظت تجمعی دارو را در بافت هدف افزایش می­دهند و از تجمع دارو در بافت­های غیرهدف و سالم جلوگیری می­کنند. بدین‌ترتیب تأثیر درمانی دارو افزایش می­یابد و از طرف دیگر سمیت و عوارض جانبی داروی بارگذاری‌شده را در بافت­های غیرهدف به حداقل می­رساند (22، 23).

نتایج مطالعه حاضر نشان داد نانونیوزوم کورکومین در مقایسه با فرم آزاد کورکومین توسط القای مؤثر آپوپتوز وابسته به دُز و زمان، رشد سلول‌های سرطانی A549 را مهار می‌کند. علاوه‌بر‌این، نانونیوزوم کورکومین در سطح بالاتری از فرم آزاد کورکومین از‌طریق وابسته به استرس اکسیداتیو و افزایش ROS درون‌سلولی و مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB، آپوپتوز را در سلول­های A549 القاء می‌کند. این نتایج پتانسیل نانونیوزوم کورکومین را به‌عنوان یک روش امیدوارکننده برای درمان سرطان ریه نشان می­دهد.

نتیجه‌گیری نهایی: نانونیوزوم کورکومین در سطح بالاتری از فرم آزاد کورکومین از‌طریق مسیر وابسته به استرس اکسیداتیو و افزایش ROS درون‌سلولی و نیز مسیر سیگنالینگ STAT3/NF-kB، آپوپتوز را در سلول‌های سرطانی ریه A549 القاء می‌کند. این نتایج پتانسیل نانونیوزوم کورکومین را به‌عنوان یک روش امیدوارکننده برای درمان سرطان ریه نشان داد.

سپاسگزاری

نویسندگان از حمایت مالی شورای پژوهشی دانشگاه شیراز کمال تشکر و قدردانی می‌کنند.

تعارض منافع

بین نویسندگان تعارض در منافع گزارش نشده است.

مراجع

  1. Almutairi FM, Abd-Rabou AA, Mohamed MS. Raloxifene-encapsulated hyaluronic acid-decorated chitosan nanoparticles selectively induce apoptosis in lung cancer cells. Bioorg Med Chem. 2019;27(8):1629-38. doi: 10.1016/j.bmc.2019.03.004 PMID: 30879864
  2. Zhu X, Yu Z, Feng L, Deng L, Fang Z, Liu Z, et al. Chitosan-based nanoparticle co-delivery of docetaxel and curcumin ameliorates anti-tumor chemo immunotherapy in lung cancer. Carbohydr Polym. 2021;268:118237. doi: 10.1016/j.carbpol.2021.118237 PMID: 34127219
  3. Saraswathi T, Mothilal M, Jaganathan M. Niosomes as an emerging formulation tool for drug delivery-a review. IJAP. 2019;11(2):7-15. doi: 10.22159/ijap.2019v11i2.30534
  4. Witika BA, Bassey KE, Demana PH, Siwe-Noundou X, Poka MS. Current advances in specialized niosomal drug delivery: Manufacture, characterization and drug delivery applications. Int J Mol Sci. 2022;23(17):9668. doi: 10.3390/ijms23179668 PMID: 36077066
  5. Azarmi S, Talebkhan Garoussi M, Tajik P, Hosseini Pajooh K, Sasani F, Jahanroshan N. The effect of curcumin on the structure of mouse ovary after treatment with goserelin and cyclophosphamide. J Vet Res, 2023;78(2):131-144. doi: 10.22059/jvr.2023.351938.3311
  6. Abdollahi M, Mohammadi H, Jebelli-Javan A, Abdollahi M. The effect of oral administration of turmeric (Curcuma Longa) aqueous extract on abomasal emptying rate in neonatal lambs. J Vet Res, 2020;75(2):185-191. doi: 10.22059/jvr.2018.253109.2768
  7. Ahmad MZ, Alkahtani SA, Akhter S, Ahmad FJ, Ahmad J, Akhtar MS, et al. Progress in nanotechnology-based drug carrier in designing of curcumin nanomedicines for cancer therapy: current state-of-the-art. J Drug Target. 2016;24(4):273-293. doi: 10.3109/1061186X.2015.1055570 PMID: 26066739
  8. Xu YQ, Chen WR, Tsosie JK, Xie X, Li P, Wan JB, et al. Niosome encapsulation of curcumin: characterization and cytotoxic effect on ovarian cancer cells. J Nanomater. 2016;2016. doi: 10.1155/2016/6365295
  9. Lee R, Choi YJ, Jeong MS, Park YI, Motoyama K, Kim MW, et al. Hyaluronic acid-decorated glycol chitosan nanoparticles for pH-sensitive controlled release of doxorubicin and celecoxib in nonsmall cell lung cancer. Bioconjugate Chem. 2020;31(3):923-32. doi: 10.1021/acs.bioconjchem.0c00048
  10. Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209-49. doi: 10.3322/caac.21660 PMID: 33538338
  11. Zarepour A, Egil AC, Cokol Cakmak M, Esmaeili Rad M, Cetin Y, Aydinlik S, et al. Fabrication of a Dual-drug-loaded smart niosome-g-chitosan polymeric platform for lung cancer treatment. Polymers (Basel). 2023;15(2):298. doi: 10.3390/polym15020298 PMID: 36679179
  12. Sahab-Negah S, Ariakia F, Jalili-Nik M, Afshari AR, Salehi S, Samini F, et al. Curcumin loaded in niosomal nanoparticles improved the anti-tumor effects of free curcumin on glioblastoma stem-like cells: an in vitro study. Mol Neurobiol. 2020;57:3391-3411. doi: 10.1007/s12035-020-01922-5 PMID: 32430842
  13. Bandariyan E, Mogheiseh A, Ahmadi A. Study of Body weight and histomorphometry of uterus in experimentally polycystic ovary syndrome induced by dehydroepiandrosterone in mouse models treated with lutein. J Vet Res, 2021;76(2):242-249. doi: 10.22059/jvr.2020.297748.3023
  14. Wang C, Song X, Shang M, Zou W, Zhang M, Wei H, et al. Curcumin exerts cytotoxicity dependent on reactive oxygen species accumulation in non-small-cell lung cancer cells. Future Oncol. 2019;15(11):1243-1253. doi: 10.2217/fon-2018-0708 PMID: 30843426
  15. Yang CL, Ma YG, Xue YX, Liu YY, Xie H, Qiu GR. Curcumin induces small cell lung cancer NCI-H446 cell apoptosis via the reactive oxygen species-mediated mitochondrial pathway and not the cell death receptor pathway. DNA Cell Biol. 2012;31(2):139-150. doi: 10.1089/dna.2011.1300 PMID: 21711158
  16. Yao Q, Lin M, Wang Y, Lai Y, Hu J, Fu T, et al. Curcumin induces the apoptosis of A549 cells via oxidative stress and MAPK signaling pathways. Int J Mol Med. 2015;36(4):1118-1126. doi: 10.3892/ijmm.2015.2327 PMID: 26310655
  17. Akbarzadeh I, Shayan M, Bourbour M, Moghtaderi M, Noorbazargan H, Eshrati Yeganeh F, et al. Preparation, optimization and in-vitro evaluation of curcumin-loaded niosome@calcium alginate nanocarrier as a new approach for breast cancer treatment. Biology. 2021;10(3):173. doi: 10.3390/biology10030173 PMID: 33652630
  18. Tondro G, Rajabzade G, Mohammadi A, Moradi HR, Sahab Negah S. Anti-inflammatory effects of nano- curcumin on a glioblastoma cell line. Shefaye Khatam. 2022;10(3):48-56. doi: 10.52547/shefa.10.3.48
  19. Dutta J, Fan Y, Gupta N, Fan G, Gelinas C. Current insights into the regulation of programmed cell death by NF-κB. Oncogene. 2006;25(51):6800-6816. doi: 10.1038/sj.onc.1209938 PMID: 17072329
  20. Fan Y, Dutta J, Gupta N, Fan G, Gélinas C. Regulation of programmed cell death by NF-κB and its role in tumorigenesis and therapy. Adv Exp Med Biol. 2008;2008:223-2250. doi: 10.1007/978-1-4020-6554-5_11 PMID: 18437897
  21. Zhi TX, Liu KQ, Cai KY, Zhao YC, Li ZW, Wang X, et al. Anti‐lung cancer activities of 1, 2, 3‐triazole curcumin derivatives via regulation of the MAPK/NF‐κB/STAT3 signaling pathways. Chem Med Chem. 2022;17(3):e202100676. doi: 10.1002/cmdc.202100676 PMID: 34773680
  22. Gharbavi M, Amani J, Kheiri-Manjili H, Danafar H, Sharafi A. Niosome: a promising nanocarrier for natural drug delivery through blood-brain barrier. Adv Pharmacol Sci. 2018;2018. doi: 10.1155/2018/6847971 PMID: 30651728
  23. Heydarian S. Drug nanocarriers as a potential therapeutic strategy in glioblastoma multiforme. Shefaye Khatam. 2023;11(3):110-126. doi: 10.61186/shefa.11.3.110
مجله تحقیقات دامپزشکی (Journal of Veterinary Research)
دوره 79، شماره 3
مهر 1403
صفحه 157-165

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار