Citotoxicidad del butirato en combinación con el péptido antimicrobiano ϒ-tionina de chile habanero (Capsicum chinense) sobre líneas celulares de cáncer de colon

Abstract

Butyrate is a short chain fatty acid that is produced naturally in the colon and has the ability to induce apoptosis and inhibit proliferation of cancer cells. During colorectal carcinogenesis, intestinal butyrate production decreases, which favors the tumor development. Therefore, the use of molecules that help to restore the activity of butyrate or increase its cytotoxic effect is an attractive alternative against the colon cancer. On the other hand, some antimicrobial peptides (AMP) have shown selective cytotoxicity towards cancer cells and their use in combination with other anticancer agents has shown favorable results. The aim of this study was to evaluate the cytotoxicity of the AMP ?-thionin from habanero chilli (Capsicum chinense) in combination with butyrate against colon cancer cell lines (Caco-2 and HCT116) and determine its mechanism of action. The results showed that treatment of cells for 24 h with 3.5 ?M ?-thionin and subsequent co-treatment with ?-thionin and butyrate for 24 or 48 h (50 mM of butyrate in Caco-2 cells and 5 mM in HCT116 cells), increased cell death compared to individual treatments in both cell lines. The increase in cell death due to the combination in Caco-2 cells resulted from the additive apoptotic effect of ?-thionin and butyrate, which was preceded by ROS production. In addition, in this cell line, the combination induced cell cycle arrest in the G1 phase. On the other hand, the AMP ?-thionin sensitized HCT116 cells to butyrate-induced cell death, but the increase in cell death did not result from increased apoptosis or necrosis.

El butirato es un ácido graso de cadena corta que se produce de manera natural en el colon y que tiene la capacidad de inducir apoptosis e inhibir la proliferación de las células cancerosas. Sin embargo, durante la carcinogénesis colorrectal su producción intestinal disminuye, por lo que el empleo de moléculas que contribuyan a restablecer o incrementar su actividad, es una alternativa atractiva para combatir el cáncer de colon. Por otro lado, algunos péptidos antimicrobianos (AMP) han mostrado citotoxicidad selectiva hacia células cancerosas y su empleo en combinación con otros agentes anticancerosos ha mostrado resultados favorables. En el presente trabajo se evaluó la citotoxicidad inducida por el AMP ?-tionina de chile habanero (Capsicum chinense) en combinación con el butirato sobre líneas celulares de cáncer de colon (Caco-2 y HCT116) y su mecanismo de acción. Los resultados mostraron que el tratamiento de las células durante 24 h con 3.5 ?M de ?-tionina y posterior cotratamiento con ?-tionina y butirato durante 24 o 48 h (50 mM de butirato en las células Caco-2 y 5 mM en las células HCT116), incrementó la muerte celular en comparación con los tratamientos individuales en ambas líneas celulares. El incremento en la muerte celular por efecto de la combinación en las células Caco-2 derivó del efecto apoptótico aditivo de ?-tionina y butirato, el cual fue precedido por la producción de ROS. Además, en esta línea celular, la combinación indujo arresto en la fase G1 del ciclo celular. Por otro lado, el AMP ?-tionina sensibilizó a las células HCT116 hacia la muerte celular inducida por el butirato, pero el incremento en la muerte celular no derivó de un incremento en apoptosis ni necrosis.