Quero Bellido, Luis Javier
Rodríguez Yoldi, María Jesús (dir.) ; Cerrada Lamuela, Elena (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2023
Abstract: En los últimos años la incidencia del cáncer se ha disparado y se prevé que estas cifras sigan aumentando a lo largo de las próximas décadas. Además, se trata de enfermedades muy agresivas que, en muchos casos, no cuentan con un tratamiento adecuado que permita eliminar las células tumorales con los menos efectos secundarios posibles. En concreto, el cáncer colorrectal no solo es uno de los más diagnosticados, con cerca de 2.000.000 de nuevos casos al año, sino que además presenta una alta tasa de mortalidad (la supervivencia general a 5 años es de en torno al 60%). Por lo tanto, es necesario encontrar nuevas terapias que permitan aumentar esa tasa de supervivencia.
En la presente tesis se ha estudiado el potencial de diversos tipos de complejos de oro como
potenciales fármacos frente al cáncer de colon, así como la influencia que los diferentes ligandos pueden tener en la actividad anticancerígena de los mismos. En una segunda vertiente del estudio, se ha querido explorar las posibilidades de extractos vegetales ricos en compuestos polifenólicos como terapias anticancerígenas y como solución a un problema medioambiental de acumulación de residuos.
En cuanto a los complejos de oro, se ha observado que complejos de oro(III) con ligandos tiolato
y ditiocarbamato exhiben poder antiproliferativo frente a células de cáncer de colon humanas (Caco-2). Por otro lado, una nueva familia de complejos de oro(I) con ligandos 1,3,5-Triaza-7- fosfaadamantano (PTA) alquiladas también presentaron poder citotóxico frente a células Caco- 2. Además, se observó que cuando las células incubadas con los complejos eran sometidas a un leve aumento de temperatura (hipertermia – 40 oC –) esta capacidad citotóxica se veía incrementada. Por último, se estudió la influencia de la coordinación de ligandos derivados de sulfonamidas a oro(I) en forma de ligandos del tipo ditiocarbamato, obteniendo de nuevo complejos metálicos con la capacidad de inhibir el crecimiento de las células Caco-2.
Para analizar en profundidad la citotoxicidad de los complejos de oro se realizaron diversos estudios por citometría de flujo, obteniendo en todos los casos resultados similares. El tratamiento de células Caco-2 con los complejos lleva a la parada del ciclo celular y la despolarización de la membrana mitocondrial, lo que conduce en última instancia a la muerte
celular por apoptosis.
Además, el estudio de las posibles dianas intracelulares mostró que la mayoría de los complejos de oro analizados son capaces de inhibir la enzima tiorredoxina reductasa in vitro. Sin embargo,
en el caso de los complejos de oro(III) con ligandos ditiocarbamato, la tiorredoxina reductasa no
se veía afectada a nivel celular, siendo en estos casos la actividad del proteasoma la que se ve comprometida tras el tratamiento con dichos complejos. Por último, los complejos de oro(I) con ligandos ditiocarbamato derivados de bencenosulfonamidas mostraron la capacidad de inhibir la actividad de la anhidrasa carbónica IX purificada, además de la tiorredoxina reductasa.
Con respecto a los extractos vegetales ricos en polifenoles, el estudio de un extracto de raspones de uva arrojó resultados prometedores como agente antiproliferativo frente a células humanas de cáncer colon (Caco-2) y de mama (MCF-7 y MDA-MB-231). En el caso de las tres líneas celulares el extracto rico en polifenoles es capaz de alterar el potencial de membrana y conducir a la apoptosis. Además, se observó que a concentraciones citotóxicas el extracto de raspones es
capaz de aumentar el estrés oxidativo de las células cancerosas y modificar la actividad del proteasoma y la tiorredoxina reductasa.
Abstract (other lang.): Incidence of cancer has growth alarmingly in the last decades and is expected to continue, or even increase this tendency in the following years. In addition, cancer is a very aggressive condition with inappropriate treatments, which hardly achieve cancer total regression or lead to several side effects. Colorectal carcinoma is specifically one of the most diagnosed cancers, with around 2.000.000 new cases every year. Moreover, survival rate in 5 years is lower than desired (near to 60%), which suggests the emergency of finding new therapies that allow to decrease that mortality. Within this thesis the anticarcinogenic effect of gold complexes against colon cancer has been studied, as well as the influence of different ligands on their anticancer properties. Secondly, the potential of polifenolic-riched plant extracts in cancer treatment was explored. The use of plant extracts would allow overcoming with a major environmental problem such as waste accumulation. Regarding gold complexes, new mixed thiolate-dithiocarbamate gold(III) derivatives displayed high antiproliferative effect against human colon cancer cells (Caco-2). On the other hand, a new family gold(I) complexes bearing alkylated 1,3,5-Triaza-7-phosphaadamantane ligands also proved cytotoxicity against Caco-2 cells. Moreover, this cytotoxic effect was enhanced by slightly increased temperature (hyperthermia - 40 oC). Finally, the influence of coordinating sulfonamide-derived dithiocarbamate ligands to gold(I) was analyzed. As previous gold derivatives, these complexes compromise Caco-2 cells survival, inhibiting normal cell proliferation. Deeper analysis of gold complexes cytotoxicity was carried by flow cytometry, which threw similar results for every studied complex. The treatment of Caco-2 cell with gold derivatives drives to cell cycle arrest and mitochondrial depolarization, which finally leads to apoptosis cell death. In addition, the study of potential intracellular targets showed that most analyzed gold complex inhibit thioredoxin reductase activity in vitro. However, gold(III) complexes bearing dithiocarbamate ligands do not compromise thioredoxin reductase activity in cells, whereas proteasome activity is inhibited. Finally, gold(I) complexes with sulfonamide-derived ligands exhibited the capacity to inhibit carbonic anhydrase IX activity, in addition to thioredoxin reductase. In relation to phenolic-rich plant extracts, the study of grape stem extracts exhibited promising results as antiproliferative agent against human colon (Caco-2) and breast (MCF-7 and MDA-MB-231) cells. In three tested cell lines, treatment with the extract rich in polyphenols disrupt mitochondrial membrane potential and lead to apoptosis. In addition, cytotoxic concentrations of grape stem extracts increase oxidative stress in cancerous cells and alter proteasome and thioredoxin reductase activities.
En la presente tesis se ha estudiado el potencial de diversos tipos de complejos de oro como
potenciales fármacos frente al cáncer de colon, así como la influencia que los diferentes ligandos pueden tener en la actividad anticancerígena de los mismos. En una segunda vertiente del estudio, se ha querido explorar las posibilidades de extractos vegetales ricos en compuestos polifenólicos como terapias anticancerígenas y como solución a un problema medioambiental de acumulación de residuos.
En cuanto a los complejos de oro, se ha observado que complejos de oro(III) con ligandos tiolato
y ditiocarbamato exhiben poder antiproliferativo frente a células de cáncer de colon humanas (Caco-2). Por otro lado, una nueva familia de complejos de oro(I) con ligandos 1,3,5-Triaza-7- fosfaadamantano (PTA) alquiladas también presentaron poder citotóxico frente a células Caco- 2. Además, se observó que cuando las células incubadas con los complejos eran sometidas a un leve aumento de temperatura (hipertermia – 40 oC –) esta capacidad citotóxica se veía incrementada. Por último, se estudió la influencia de la coordinación de ligandos derivados de sulfonamidas a oro(I) en forma de ligandos del tipo ditiocarbamato, obteniendo de nuevo complejos metálicos con la capacidad de inhibir el crecimiento de las células Caco-2.
Para analizar en profundidad la citotoxicidad de los complejos de oro se realizaron diversos estudios por citometría de flujo, obteniendo en todos los casos resultados similares. El tratamiento de células Caco-2 con los complejos lleva a la parada del ciclo celular y la despolarización de la membrana mitocondrial, lo que conduce en última instancia a la muerte
celular por apoptosis.
Además, el estudio de las posibles dianas intracelulares mostró que la mayoría de los complejos de oro analizados son capaces de inhibir la enzima tiorredoxina reductasa in vitro. Sin embargo,
en el caso de los complejos de oro(III) con ligandos ditiocarbamato, la tiorredoxina reductasa no
se veía afectada a nivel celular, siendo en estos casos la actividad del proteasoma la que se ve comprometida tras el tratamiento con dichos complejos. Por último, los complejos de oro(I) con ligandos ditiocarbamato derivados de bencenosulfonamidas mostraron la capacidad de inhibir la actividad de la anhidrasa carbónica IX purificada, además de la tiorredoxina reductasa.
Con respecto a los extractos vegetales ricos en polifenoles, el estudio de un extracto de raspones de uva arrojó resultados prometedores como agente antiproliferativo frente a células humanas de cáncer colon (Caco-2) y de mama (MCF-7 y MDA-MB-231). En el caso de las tres líneas celulares el extracto rico en polifenoles es capaz de alterar el potencial de membrana y conducir a la apoptosis. Además, se observó que a concentraciones citotóxicas el extracto de raspones es
capaz de aumentar el estrés oxidativo de las células cancerosas y modificar la actividad del proteasoma y la tiorredoxina reductasa.
Abstract (other lang.): Incidence of cancer has growth alarmingly in the last decades and is expected to continue, or even increase this tendency in the following years. In addition, cancer is a very aggressive condition with inappropriate treatments, which hardly achieve cancer total regression or lead to several side effects. Colorectal carcinoma is specifically one of the most diagnosed cancers, with around 2.000.000 new cases every year. Moreover, survival rate in 5 years is lower than desired (near to 60%), which suggests the emergency of finding new therapies that allow to decrease that mortality. Within this thesis the anticarcinogenic effect of gold complexes against colon cancer has been studied, as well as the influence of different ligands on their anticancer properties. Secondly, the potential of polifenolic-riched plant extracts in cancer treatment was explored. The use of plant extracts would allow overcoming with a major environmental problem such as waste accumulation. Regarding gold complexes, new mixed thiolate-dithiocarbamate gold(III) derivatives displayed high antiproliferative effect against human colon cancer cells (Caco-2). On the other hand, a new family gold(I) complexes bearing alkylated 1,3,5-Triaza-7-phosphaadamantane ligands also proved cytotoxicity against Caco-2 cells. Moreover, this cytotoxic effect was enhanced by slightly increased temperature (hyperthermia - 40 oC). Finally, the influence of coordinating sulfonamide-derived dithiocarbamate ligands to gold(I) was analyzed. As previous gold derivatives, these complexes compromise Caco-2 cells survival, inhibiting normal cell proliferation. Deeper analysis of gold complexes cytotoxicity was carried by flow cytometry, which threw similar results for every studied complex. The treatment of Caco-2 cell with gold derivatives drives to cell cycle arrest and mitochondrial depolarization, which finally leads to apoptosis cell death. In addition, the study of potential intracellular targets showed that most analyzed gold complex inhibit thioredoxin reductase activity in vitro. However, gold(III) complexes bearing dithiocarbamate ligands do not compromise thioredoxin reductase activity in cells, whereas proteasome activity is inhibited. Finally, gold(I) complexes with sulfonamide-derived ligands exhibited the capacity to inhibit carbonic anhydrase IX activity, in addition to thioredoxin reductase. In relation to phenolic-rich plant extracts, the study of grape stem extracts exhibited promising results as antiproliferative agent against human colon (Caco-2) and breast (MCF-7 and MDA-MB-231) cells. In three tested cell lines, treatment with the extract rich in polyphenols disrupt mitochondrial membrane potential and lead to apoptosis. In addition, cytotoxic concentrations of grape stem extracts increase oxidative stress in cancerous cells and alter proteasome and thioredoxin reductase activities.
Pal. clave: farmacología molecular ; diseño síntesis y estudio de nuevos fármacos ; mecanismos de acción de los fármacos
Titulación: Programa de Doctorado en Ciencias Biomédicas y Biotecnológicas
Plan(es): Plan 495
Knowledge area: Ciencias de la Salud
Nota: Presentado: 31 03 2023
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2023
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Record created 2023-07-28, last modified 2023-07-28
