Characterization of the antitumoral activity of portuguese propolis

Abstract

Over the years, interest in natural products has increased because they are a promising source of new pharmaceutical agents. Propolis is a natural resinous product, collected from several plants by honeybees, which is composed by beeswax, resin and volatile compounds. Propolis has several biological properties that have been widely investigated. In the last years, a number of studies have demonstrated the antitumoral activity of many propolis samples; however, studies with Portuguese propolis are scarce, especially regarding this activity. Taking that into account, we aimed to characterize the chemical composition and the antitumoral activity of a Portuguese propolis sample that was harvested in 2010 in the district of Guarda. The chemical profiling of an ethanol extract of Pereiro propolis (P10.EE) was done by HPLCMS and it allowed confirming that the composition of the studied sample is generally similar to other poplar propolis type. Relatively to the antitumoral activity, we first observed that P10.EE affects the cell viability of different tumor cell lines: breast, prostate and brain, being the MDAMB- 231 (breast) and DU145 (prostate) two of the most sensitive ones after 48 hours of treatment (IC50 = 0.015 and 0.007 mg/ml respectively). The effect of P10.EE on cancer cell proliferation, cell cycle, cell death, migration, metabolism and angiogenesis was assessed on these two sensitive cell lines. A drug combinatory study with paclitaxel was also performed. Cell proliferation and migration of both cell lines decreased significantly after 24 and 48 hours, with alterations in the cell cycle and increase in cell death in both cell lines. We also observed a significant increase of glucose consumption and lactate production, which is explained, in the MDA-MB-231 cells, by the increased expression of hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α), pyruvate dehydrogenase kinase (PDK), glucose transporter 1 (GLUT1), lactate dehydrogenase (LDH) and carbonic anhydrase (CAIX). Regarding the antiangiogenic activity, P10.EE induced a decrease in total biomass and proliferation of HBMEC cells and appears to affect the natural occurring neovascularization from existing vessels in chicken chorioallantoic membrane (CAM). The drug combinatory study allowed to uncover the conditions of treatment and concentrations of P10.EE that potentiate the effect of paclitaxel in MDA-MB-231 and DU145 cell viability. In conclusion, apart from the increase in glycolytic metabolism, P10.EE appears to be a good candidate for cancer drug development since it decreases important characteristics that dictate tumorigenesis, such as cell proliferation, migration and angiogenesis and also increases cell death.

Ao longo dos anos, o interesse em produtos naturais tem aumentado uma vez que são uma fonte promissora de novos fármacos. O própolis é um produto natural resinoso, obtido pelas abelhas a partir das plantas, que é composto por cera das abelhas, resinas e compostos voláteis, e possui diversas propriedades biológicas que têm sido investigadas. Nos últimos anos, vários estudos têm demonstrado a atividade antitumoral de diferentes amostras de propolis, no entanto, estudos com amostras Portuguesas são escassos, sobretudo em relação a esta atividade. Assim, este estudo teve como objetivo caraterizar a composição química e a atividade antitumoral de uma amostra de própolis Português, obtida em 2010 no distrito de Guarda. A caraterização química de um extrato etanólico do própolis do Pereiro (P10.EE) realizada por HPLC-MS permitiu confirmar que, em geral a nossa amostra é semelhante a amostras de propolis denominadas “poplar propolis type”. Quanto à atividade antitumoral, observou-se pela primeira vez que P10.EE afeta a viabilidade celular de diferentes linhas tumorais de mama, próstata e cérebro, sendo que as linhas MDA-MB-231 (mama) e DU145 (próstata) são das mais sensíveis após 48 horas de tratamento (IC50 = 0,015 e 0,007 mg/ml, respetivamente). Neste estudo, foi avaliado o efeito do P10.EE sobre a proliferação, ciclo celular, morte, migração, metabolismo e angiogénese nestas duas linhas celulares. Foi também realizado um estudo de combinação de fármacos. Após 24 e 48 horas, P10.EE diminuiu a proliferação e a migração em ambas as linhas celulares, provocou alterações no ciclo celular e aumento da morte. Quanto ao metabolismo, foi observado um aumento significativo do consumo de glucose e produção de lactato. Isto é explicado na linha celular MDA-MB-231 com o aumento da expressão do “hypoxia inducible factor-1α” (HIF-1α), piruvato desidrogenase quinase (PDK), transportador de glucose 1 (GLUT1), lactato desidrogenase (LDH) e anidrase carbónica IX (CAIX). Observamos ainda que P10.EE induz uma diminuição da viabilidade e proliferação da linha endotelial HBMEC e parece afetar a neovascularização natural que ocorre a partir de vasos existentes na “chicken chorioallantoic membrane” (CAM). A combinação de fármacos permitiu revelar as condições de tratamento e as concentrações de paclitaxel e P10.EE que potenciam a redução da viabilidade em ambas as linhas celulares. Em conclusão, apesar do aumento do metabolismo glicolítico, P10.EE parece ser um bom candidato para o desenvolvimento de agentes anticancerígenos, visto que diminui caraterísticas importantes que determinam a tumorigénese, como sejam a proliferação celular, migração e angiogénese e aumento da morte celular.