ฤทธิ์ของสารสกัดด้วยเฮกเซนของสาหร่ายลิ้นมังกรในการกระตุ้นการตายของเซลล์มะเร็งสมองชนิดกลัยโอบลาสโตมา ทั้งแบบ apoptosis และ autophagy: การศึกษาในหลอดทดลองและทางคอมพิวเตอร์

Highlight

สารสกัดสาหร่ายลิ้นมังกรมีศักยภาพในการชะลอการเจริญของเซลล์มะเร็งสมองชนิดกลัยโอบลาสโตมา (A172) และกระตุ้นกระบวนการตายของเซลล์แบบ apoptosis รวมถึงยังสามารถเพิ่มอนุมูลอิสระและกระตุ้นกระบวนการตายแบบ autophagy ผลการศึกษาเพิ่มเติมยังพบว่า กรดไขมันปาลมิติก ซึ่งองค์ประกอบหลักในสารสกัด สามารถทำปฏิกิริยาโดยจับกับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสารสกัดสาหร่ายลิ้นมังกร อาจเป็นทางเลือกในการรักษา GBM โดยกระตุ้นกระบวนการตายของเซลล์ทั้งแบบ apoptosis และ autophagy

ที่มาและความสำคัญ

กลัยโอบลาสโตมา เป็นมะเร็งสมองชนิดรุนแรงที่พบมากในผู้ใหญ่และมีอัตราการเสียชีวิตสูง ซึ่งเป็นผลจากการดื้อยาจากการรักษาทางเคมีบำบัด โดยสารสกัดจากธรรมชาติรวมถึงจากสาหร่ายทะเลมีฤทธิ์หลากหลายรวมถึงฤทธิ์การต้านเซลล์มะเร็ง จึงนำมาสู่งานวิจัยครั้งนี้เพื่อศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรในการลดการแบ่งเซลล์และกระตุ้นกระบวนการตายของเซลล์ ในเซลล์เซลล์มะเร็งสมองชนิดกลัยโอบลาสโตมา (A172)

Abstract

Glioblastoma (GBM) considered as aggressive brain cancer with high mortality rate in patients even after surgical resection. Resistant to chemotherapy is the major problem in GBM therapy. Discovery of novel bioactive compounds from algae is being investigated as alternative sources for potential treatment as well as prevention in glioblastoma. This study revealed the effects of marine red algae extract from hexane solvent fraction of Halymenia durvillei (HDHE) on proliferation and cell death in A172 human GBM cells. HDHE decreased proliferation and promoted cell cycle arrest at G2/M phase. HDHE induced apoptotic cell death in A172 cells through mitochondrial membrane dysfunction, the decrease of anti-apoptotic Bcl-2 protein expression, and activation of caspase 3/7. Moreover, HDHE increased intracellular reactive oxygen species (ROS) production and accumulation of LC3-II, an autophagic marker. The docked conformation of palmitic acid, a major component of HDHE, showed a high affinity binding to TP53 and Beclin-1 as cell death-related target molecules. This research conclusively demonstrated that HDHE might serve as a potent anticancer agent against glioblastoma by promoting apoptotic and autophagic cell death in A172 human GBM cells.

KEYWORDS: Halymenia durvillei, Glioblastoma, Apoptosis, Autophagy, Macroalgae

Citation: Vivithanaporn, P. ., Siangcham, T. ., Tanawoot, V. ., Settacomkul, R. ., Pranweerapaiboon, K., Meemon, K. ., Niamnont, N. ., Tamtin, M. ., Sobhon, P. ., & Sangpairoj, K. (2023). Apoptotic and Autophagic Cell Death Effects of the Hexane Extract of Tropical Marine Algae Halymenia durvillei against Human Glioblastoma Cells: In vitro and in silico Studies. Trends in Sciences, 21(2), 7157. https://doi.org/10.48048/tis.2024.7157

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
แหล่งทุนวิจัย: Agricultural Research Development Agency (Public Organization), Thailand
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

ฤทธิ์ของสารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรในการต้านเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ โดยการกระตุ้นการตายของเซลล์แบบ apoptosis และ autophagy

Highlight

การศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกร Halymenia durvillei (HD) ในการต้านมะเร็งลำไส้ใหญ่ พบว่าสารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรในชั้น ethyl acetate สามารถฆ่าเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่ (HT-29) ยับยั้งการแบ่งเซลล์กระตุ้นกระบวนการตายของเซลล์แบบ apoptosis และ autophagy รวมถึงการยับยั้งการแสดงออกของยีนในกลไก PI3K, AKT และ mTOR ได้ จึงสามารถสรุปได้ว่าสารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรในชั้น ethyl acetate สามารถต้านมะเร็งลำไส้ใหญ่โดยผ่านทางกลไก PI3K/AKT/mTOR ได้

ที่มาและความสำคัญ

มะเร็งลำไส้ใหญ่เป็นมะเร็งที่พบได้บ่อย ซึ่งถึงแม้จะมีแนวทางการรักษาในปัจจุบันทั้งโดยการผ่าตัดและการฉายรังสีที่ได้ผลเป็นอย่างดี แต่ก็มีผลข้างเคียงจากการรักษา รวมถึงการเกิดการดื้อยาขึ้น ดังนั้นจึงนำไปสู่การค้นหาแนวทางการรักษาใหม่ที่สามารถลดผลข้างเคียงที่เกิดขึ้น โดยศึกษาจากสารสกัดจากธรรมชาติ โดยเฉพาะจากสาหร่ายทะเลในการออกฤทธิ์ต้านเซลล์มะเร็ง เพื่อให้มีการรักษาที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น

Abstract

Colorectal cancer is one of the most death-dealing cancers. However, conventional cancer treatments still have side effects. Therefore, novel chemotherapeutic agents with less side effects are still in search. A marine red seaweed, Halymenia durvillei, is recently interested in its anticancer effects. This study investigated the anticancer effect of ethyl acetate extract of H. durvillei (HDEA) on HT-29 colorectal cancer cells in association with the phosphoinositide 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (AKT)/mammalian target of rapamycin (mTOR) signaling pathway. HDEA-treated HT-29 and OUMS-36 cells were used for cell viability tests by 3-(4,5-dimethyl-2-thiazolyl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide assay. The effects of HDEA on apoptosis and cell cycle were evaluated. The nuclear morphology and mitochondrial membrane potential (ΔΨm) were observed by Hoechst 33342 and JC-1 staining, respectively. The gene expression of PI3K, AKT, and mTOR genes was evaluated using a real-time semiquantitative reverse transcription-polymerase chain reaction. The corresponding protein expressions were assessed by western blot analysis. The result revealed that the cell viability of treated HT-29 cells diminished while that of OUMS-36 cells was non-significant. By the down-regulation of cyclin-dependent ki-nase 4 and cyclin D1, HDEA-treated HT-29 cells were arrested in the G0/G1 phase. By the up-regulation of cleaved poly(adenosine diphosphate-ribose) polymerase, caspase-9, caspase-8, caspase-3, and Bax, HDEA-treated HT-29 cells underwent apoptosis, but suppressed Bcl-2, disrupted nuclear morphology and ΔΨm. Furthermore, treated HT-29 cells underwent autophagy by up-regulation of light chain 3-II and beclin-1. Lastly, HDEA suppressed the expression of PI3K, AKT, and mTOR. Therefore, HDEA exerts anticancer effects against HT-29 cells, confirmed by apoptosis, autophagy, and cell cycle arrest induction via regulation of the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway.

KEYWORDS: apoptosis, autophagy, colorectal cancer, H. durvillei, seaweed

Citation: Chantree P, Martviset P, Sornchuer P, Thongsepee N, Sangpairoj K, Meemon K, Niamnont N, Tamtin M, Sobhon P. Ethyl Acetate Extract of Halymenia durvillei Induced Apoptosis, Autophagy, and Cell Cycle Arrest in Colorectal Cancer Cells. Prev Nutr Food Sci. 2023 Mar 31;28(1):69-78. doi: 10.3746/pnf.2023.28.1.69.

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

สารสกัด Hexadecanoic acid จากสาหร่ายลิ้นมังกรสามารถกระตุ้นการตายของเซลล์มะเร็งเต้านมผ่านทาง ER stress

Highlight: สารสกัด hexadecanoic acid จากสาหร่ายลิ้นมังกร สามารถเพิ่มการตายของเซลล์มะเร็งเต้านม MDA-MB-231 ทั้งในรูปแบบ apoptosis และ autophagy และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเยื้อหุ้มไมโตคอนเดรีย การทำลาย DNA และ ER stress

ที่มาและความสำคัญ

สาหร่ายลิ้นมังกรมีสารออกฤทธิ์ทางธรรมชาติมากมายที่เป็นประโยชน์ทางการแพทย์ เช่น carotenoids, flavonoids, sulfated polysaccharides, terpenoids และ fatty acids โดยในการศึกษานี้มีความสนใจในการใช้สารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรในการต้านโรคมะเร็งเต้านมชนิด triple-negative ซึ่งดื้อต่อการรักษาโดยใช้ฮอร์โมนหรือแอนติบอดี และศึกษากลไกในการต้านโรคมะเร็งเต้านมชนิดดังกล่าว

Abstract

Objective

To investigate the effect of the hexane solvent fraction of Halymenia durvillei (HDHE) on triple-negative breast cancer.

Methods

The phytochemical profile of HDHE was investigated by GC-MS. The cytotoxicity of HDHE against MDA-MB-231 cells was determined. The apoptotic and autophagic effects of HDHE were analyzed. The expression of molecular markers controlling apoptosis, autophagy, DNA damage, and endoplasmic reticulum (ER) stress was determined.

Results

HDHE contains a mixture of fatty acids, mainly hexadecanoic acid. HDHE at a cytotoxic concentration induced apoptotic death of MDA-MB-231 cells through mitochondrial membrane dysfunction, and induction of apoptosis markers, and increased the expression of proteins related to DNA damage response. HDHE also induced the expression of LC-3, a marker of autophagic cell death at a cytotoxic concentration. Moreover, HDHE modulated the expression of ER stress genes.

Conclusions

The hexadecanoic acid-enriched extract of Halymenia durvillei promotes apoptosis and autophagy of human triple-negative breast cancer cells. This extract may be further explored as an anticancer agent for triple-negative breast cancer.

KEYWORDS: Apoptosis, Autophagy, Endoplasmic reticulum stress, Halymenia durvillei, Hexadecanoic acid, Red algae, Triple-negative breast cancer

Citation: Sangpairoj K, Settacomkul R, Siangcham T, Meemon K, Niamnont N, Sornkaew N, Tamtin M, Sobhon P, Vivithanaporn P*. Hexadecanoic acid-enriched extract of Halymenia durvillei induces apoptotic and autophagic death of human triple-negative breast cancer cells by upregulating ER stress. Asian Pac J Trop Biomed 2022; 12(3):132-140. DOI: 10.4103/2221-1691.338922

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
Credit ภาพ: Dr. Kant Sangpairoj