Mecanismos de citotoxicidad de péptidos antimicrobianos de origen vegetal contra la línea celular de leucemia mieloide crónica K562

Abstract

Cancer worldwide caused 8.8 million deaths in 2015, being leukemia one of the ten most important cancer due to the high number of deaths. The conventional treatments against cancer are surgery, radiotherapy and chemotherapy. However, these have several drawbacks such as low specificity, development of tolerance mechanisms and side effects in patients. These limitations have led to the search for new alternative therapies such as vaccines, nanotechnology and natural products such as antimicrobial peptides (AMP's). AMP's represent a new family of anti-cancer agents that reduce the limitations of conventional treatments. So far more than 3000 AMP’s have been described, of which 217 have anticancer activity. Of the 12 families of plant AMP’s, 3 of them have cytotoxic and anticancer activity: defensins, thionins and cyclotides. However, the mechanisms of cytotoxicity are poorly known. In this work, the cytotoxicity of plant defensins PaDef (Persea americana var. drymifolia) and γ-thionin (Capsicum chinense) against the human chronic myeloid leukemia cell line K562 was evaluated and their mechanisms of action were analyzed. The PaDef and γ-thionin AMP’s inhibited the viability of K562 cells in a concentrationdependent manner, with an IC50 = 97.3 μg/ml and 290 μg/ml, respectively. Both AMP’s showed no cytotoxic activity on peripheral blood mononuclear cells (PBMC). To establish the cytotoxic mechanism of defensins PaDef and γ- thionin, damage to the cellular membrane was evaluated, which was not affected by both defensins.

El cáncer a nivel mundial causó 8.8 millones de muertes en el 2015, siendo la leucemia uno de los diez tipos de cáncer más importantes por el alto número de muertes que genera. Los tratamientos convencionales contra el cáncer son la cirugía, radioterapia y quimioterapia. Sin embargo, estos tienen varios inconvenientes como su baja especificidad, el desarrollo de mecanismos de tolerancia y los efectos secundarios en el paciente. Estas limitaciones han llevado a la búsqueda de nuevas terapias alternativas como las vacunas, nanotecnología y productos naturales como los péptidos antimicrobianos (PA’s). Los PA’s representan una nueva familia de agentes anticancerosos que disminuyen las limitaciones de los tratamientos convencionales. Hasta el momento se han descrito más de 3000 PA’s, de los cuales 217 poseen actividad anticancerosa. De las 12 familias de PA’s de plantas, 3 de ellas tienen actividad citotóxica y anticancerosa: las defensinas, tioninas y ciclótidos. Sin embargo, los mecanismos de citotoxicidad no se conocen a detalle. En este trabajo se evaluó la citotoxicidad de las defensinas de plantas PaDef (Persea americana var. drymifolia) y γ-tionina (Capsicum chinense) contra la línea celular de leucemia mieloide crónica humana K562 y se analizó su mecanismo de acción. Los PA’s PaDef y γ-tionina inhibieron la viabilidad de las células K562 de una manera dependiente de la concentración, con una IC50= 97.3 μg/ml y 290 μg/ml, respectivamente. Ambos péptidos antimicrobianos no mostraron actividad citotóxica sobre las células mononucleares de sangre periférica humana (CMSP) de un paciente sano. Para definir el mecanismo de muerte celular de las defensinas PaDef y γ-tionina primero se evaluó el daño a la membrana celular, la cual no se afectó por ninguna de las defensinas.