Atividade citotóxica e antiangiogênica de Punica granatum L., Punicaceae

Cytotoxic and antiangiogenic activities of Punica granatum L., Punicaceae

ARTIGO

Atividade citotóxica e antiangiogênica de Punica granatum L., Punicaceae

Cytotoxic and antiangiogenic activities of Punica granatum L., Punicaceae

Ligianne P. Oliveira^I; Renata C. Pinheiro^I; Marcelo S. Vieira^I; José Realino Paula^II; Maria Teresa F. Bara^II; Marize C. Valadares^*,I

^ILaboratório de Farmacologia e Toxicologia Celular, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Goiás, Praça Universitária, 1166-Setor Universitário, 74605-220 Goiânia-GO, Brasil

^IILaboratório de Pesquisa em Produtos Naturais, Faculdade de Farmácia, Universidade Federal de Goiás, Praça Universitária, 1166-Setor Universitário, 74605-220 Goiânia-GO, Brasil

RESUMO

Punica granatum L., Punicaceae, amplamente usada no Brasil, foi avaliada quanto ao seu potencial antitumoral in vitroe in vivo. Investigou-se in vitro a citotoxicidade do extrato etanólico do fruto e folha da P. granatumutilizando células K-562 e células do Tumor Ascítico de Ehrlich (TAE), pelos métodos de redução do MTT e exclusão do azul de tripano. Nos estudos in vivoavaliou-se o aumento da sobrevida de animais portadores do TAE e tratados, por via oral, com diferentes doses dos extratos etanólicos da P. granatum(12,5; 25; 50 e 100 mg/kg) por dez dias consecutivos. Além disso, nestes animais analisou-se o potencial de inibição tumoral e a atividade antiangiogênica da P. granatum. Os resultados dos estudos in vitrodemonstraram uma redução na viabilidade das células K-562 e do TAE, concentração-dependente, nos métodos investigados. Os resultados in vivo demonstraram aumento da sobrevida dos animais portadores do TAE tratados, de forma dose-dependente. Em paralelo, observou-se diminuição do número de células tumorais na cavidade peritoneal dos animais portadores e tratados. Além disto, os tratamentos empregados reduziram o padrão de vascularização da parede abdominal. Dessa forma, os dados apresentados revelaram que o extrato de P. granatumpossui atividade antitumoral in vitroe in vivo em paralelo a redução da angiogênese peritoneal.

Unitermos: Punica granatum,Punicaceae, atividade antitumoral, citotoxicidade, angiogênese, tumor ascítico de Ehrlich.

ABSTRACT

Punica granatum L., a plant widely used in Brazil, was tested for its antitumor and antiangiogenic activities in vitroand in vivo. In this work, the in vitrocytotoxicity was evaluated using the K-562 cell line and Ehrlich ascites tumour cells, by MTT tetrazolium reduction test and the trypan blue exclusion test. In vivostudies investigated the increase in the survival time of Ehrlich tumour-bearing mice after treatment with different doses of Punica granatumL. ethanol extract (12.5; 25; 50 e and 100 mg/kg), by gavages, for ten consecutive days. In addition, we also investigated the tumour inhibition potential and antiangiogenic activity of this plant. In vitroresults demonstrated a decrease of K-562 and Ehrlich ascites tumour cells viability, with both methods used, in a dependent-manner concentration. In vivoresults showed a significant antitumor activity against Ehrlich ascites tumour growth, increasing survival time. In parallel, we detected a significant inhibition of the tumour growth, along with a decrease in the vascular pattern of the peritoneal wall. Thus, the data presented herein clearly showed that Punica granatum L. has antitumor and antiangiogenic activities.

Keywords: Punica granatum L., Punicaceae, cytotoxicity, angiogenesis, Ehrlich ascites tumor.

INTRODUÇÃO

O câncer é um grande problema de saúde pública em todo o mundo. No Brasil, as estimativas para o ano de 2010, apontam que ocorrerão aproximadamente 490 mil casos novos de câncer, número válido também para 2011. Os tipos mais incidentes, à exceção do câncer de pele do tipo não-melanoma, serão os cânceres de próstata e de pulmão em homens e, os cânceres de mama e de colo do útero em mulheres (INC, 2009).

Apesar dos variados esforços desprendidos na busca de terapias mais eficazes para o tratamento do câncer, o sucesso nos tratamentos medicamentosos tem se mostrado discreto, não somente pelo grau de agressividade da doença ou pelos mecanismos de escape das células neoplásicas, mas também pela toxicidade medular exercida pelos agentes antineoplásicos clássicos (Rafferty et al., 1996; Newmann, 2003).

O modelo experimental do Tumor Ascítico de Ehrlich (TAE) tem sido amplamente empregado como ferramenta em estudos que buscam a elucidação de mecanismos de ação antitumoral de novas substâncias. Este modelo é de fácil manejo, facilmente transplantável e permiti o crescimento tumoral na forma sólida, subcutâneo, e ascítica na cavidade peritoneal dos animais (Chen & Watkins, 1970).

Punica granatumL., Punicaceae, conhecida popularmente como romanzeira, romeira e granado, é amplamente distribuída por todo Brasil sendo originária da Ásia (Braga, 1961). Dentre os fitoconstituintes presentes na planta, destacam-se flavonóides (apigenina e narigenina), antocianinas, taninos (ácidos gálico e elágico), alcalóides, ácido ascórbico, ácidos graxos conjugados (ácido púnico) e o ácido ursólico (Lansky & Newmann, 2007).

A romanzeira é popularmente usada para o tratamento de um grande número de doenças inflamatórias e infecciosas, incluindo lesões e abscessos de pele e mucosas, amidalites, faringites, estomatites, gengivite, glossite, afecções febris, diarréias de origem bacteriana e parasitária, cólicas, hemorróidas, infecções de vias urinárias e genitais, viroses em geral, infecções por fungos, conjuntivites e doenças respiratórios, como bronquites (Jimenez et al., 1979; Sivarajan & Balachandran, 1994; Zhang et al., 1995; Longuefosse & Nossin, 1996; Navarro et al., 1996, Fengchun et al., 1997; Jassim, 1998; Holetz et al., 2002).

Recentemente, estudos têm mostrado atividade citotóxica de extratos de diferentes partes de P. granatumem uma série de subtipos de células tumorais (Jeune et al., 2005). Alguns dos trabalhos demonstraram que o suco do fruto da P. granatumalém de retardar a oxidação e a síntese de prostaglandinas, pode inibir a proliferação de células tumorais, reduzir a invasão tumoral, promover a apoptose e ainda inibir a formação de vasos no modelo in vitroda membrana corioalantóide (Toi et al., 2003).

A angiogênese é definida como a formação de novos vasos sangüíneos a partir de vasos preexistentes (González, 2000). O crescimento tumoral demanda grande aporte nutricional sendo crucial o aumento da angiogênese local (Haubner et al., 1997; Nicolaou, 1998). Desta forma, a angiogênese é um ponto chave de uma série de eventos fisiológicos e patológicos para o crescimento tumoral e disseminação metastásica, o que faz de todos os mecanismos que participam da angiogênese alvos promissores para a terapêutica antitumoral (González, 2000). Neste cenário, diante de evidências da literatura de efeitos antiangiogênicos da P. granatum, fez-se importante investigar os potenciais efeitos desta planta sobre o crescimento e angiogênese tumoral (Lansky & Newmann, 2007).

Diante dos dados acima, o presente estudo investigou a atividade antitumoral do extrato etanólico do fruto e das folhas de P. granatum in vitroe in vivo. Os efeitos citotóxicos foram avaliados in vitroem linhagens leucêmicas de células K-562 e células ascíticas do TAE. A atividade antitumoral in vivofoi avaliada em camundongos portadores do TAE e tratados com diferentes doses dos extratos. Em adição, a capacidade de inibir o crescimento do TAE e o efeito antiangiogênico in vivotambém foram analisados.

METODOLOGIA

Extrato etanólico de Punica granatum

O material botânico (folha e fruto) de P. granatum foi colhido em junho de 2005, em Goiânia-GO (768 m de altitude; 16º40'33,3" S e 49º14'39,5" O). O material foi identificado pelo Professor Associado da disciplina de Farmacognosia da Faculdade de Farmácia-Universidade Federal de Goiás, Dr. José Realino de Paula. Exsicata foi depositada com a identificação UFG-41497.

As folhas da planta foram secas em estufa a 40 ºC, pulverizadas e maceradas em álcool etílico 95%. O material resultante foi filtrado e rotaevaporado a pressão reduzida, a 40 ºC. Para maior remoção do solvente, o extrato foi levado à estufa a 40 ºC por cerca de 10 h. O extrato do fruto foi preparado seguindo o mesmo procedimento para a preparação do extrato da folha, exceto que o fruto foi triturado antes da extração com o álcool etílico 95%.

Linhagem celular

As células K-562 foram cultivadas em meio RPMI 1640 medium (Gibco BRL Co., Grand Island, NY) com 10% de soro bovino fetal inativado, 100 mg/mL de estreptomicina, 100 U/mL de penicilina G e 2mM de L-glutamina, em estufa úmida, com 5% de CO₂ e temperatura de 37 ºC. As células foram repassadas duas vezes na semana e utilizadas na fase exponencial de crescimento. A viabilidade celular foi determinada pelo método de exclusão de azul de tripano e de redução do MTT (brometo de [3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-2,5-difeniltetrazólio]).

Animais

Foram utilizados camundongos Swiss com idade entre 6 e 8 semanas, fornecidos pela Indústria Química do Estado de Goiás. Os animais foram agrupados ao acaso em caixas de polipropileno, em sala climatizada sob temperatura constante de 26±2 ºC, com ciclo claro-escuro de 12 h. O regime alimentar foi o clássico, com ração comercial padrão e água fornecidos ad libitum.O protocolo experimental foi aprovado pelo Comitê de Ética desta Universidade (CEPMHA/HC/UFG n°: 162/06).

Tumor ascítico de Ehrlich

O TAE foi mantido em camundongos Swiss por meio de passagens sucessivas intraperitoneais. A suspensão de células tumorais foi preparada com uma solução salina balanceada com pH 7,4, até a obtenção final de uma concentração de 2x10⁶ células viáveis/mL. Camundongos foram inoculados por via intraperitoneal no dia 0 com 6x10⁸ células tumorais/mL, em um volume de 0,2 mL. A viabilidade das células foi determinada pelo método de exclusão por azul de tripano. As culturas de células derivadas do TAE foram coletadas por lavagem peritoneal em camundongos, 8 a 10 dias após o transplante tumoral.

Ensaio in vitro

Avaliação de citotoxicidade

As células K -562 e TAE foram semeadas (2x 10⁶ cels/mL; 100 µL/poço), em triplicata, em microplaca de 96 poços (Corning, USA), em meio de cultura RPMI 1640, suplementadas com 10% de soro bovino fetal e expostas a diferentes concentrações (0,062 a 2 mg/mL) do extrato de P. granatumda folha e do fruto, por 24 h. Foram adicionados 10 µL da solução de 5 mg/mL do corante MTT em cada poço. Após exposição por 4 h, o meio de cultura foi removido e 80 µL de dimetilsulfóxido (DMSO, Merck, Alemanha) foram adicionados a cada poço, para solubilização dos cristais de formazam. As placas foram agitadas cuidadosamente por 10 min e em seguida a absorbância foi medida no aparelho de ELISA a 570 nm.

O crescimento e a viabilidade das células do TAE também foram avaliados pelo método de exclusão do azul de tripano. Após o período de exposição (24 h) uma alíquota de 20 µL da suspensão de células foi retirada e diluída em 180 µL de azul de tripano (0,2%, Sigma^®). As células foram observadas por suas alterações morfológicas e contadas em câmara de Newbauer. As células viáveis, que excluíram este corante, possuíam um aspecto translúcido e as células mortas apresentavam coloração azulada.

Ensaios in vivo

Avaliação da sobrevida

Os extratos de do fruto e da folha P. granatumforam diluídos em salina com 5% de Tween 80 e usados imediatamente após do preparo. Os camundongos portadores do TAE receberam 0,2 mL por via oral, as seguintes doses: 12,5; 25; 50 e 100 mg/kg/dia do extrato de P. granatum,por dez dias consecutivos. O tratamento iniciou-se 24 h após a inoculação do tumor. O grupo controle portador do tumor recebeu apenas 0,2 mL do solvente do extrato. A atividade antitumoral in vivofoi determinada pelo aumento do tempo de sobrevida dos animais tratados (n=9 por grupo) comparados com os animais controle portadores do TAE não-tratado.

Inibição tumoral e da angiogênese

Para o estudo da inibição tumoral e potencial antiangiogênico, os animais receberam o mesmo protocolo de tratamento da avaliação da sobrevida, contendo quatro grupos tratados, conforme descrito acima e um grupo controle (n=6 por grupo). Os animais foram submetidos à eutanásia, 24 h após a administração da última dose, e o fluido ascítico foi isolado por lavagem da cavidade peritoneal. O número total de células tumorais foi contado pelo método de exclusão por azul de tripano. Avaliou-se a inibição ou não do tumor nos grupos tratados em relação ao controle. Retirou-se também a pele de toda a região abdominal, as quais foram fotografadas e analisadas quanto ao aumento no número e calibre dos vasos sanguíneos presente nesta região.

Análise estatística

Os resultados da citotoxicidade foram transformados em porcentagem em relação ao controle e a CI₅₀ (concentração que produz 50% de efeito inibitório nos parâmetros avaliados) foi graficamente obtida da curva de concentração-resposta. Os resultados foram expressos considerando o desvio padrão (±DP) da triplicata. A curva de sobrevida dos animais portadores do tumor tratados com extratos de P. granatumfoi calculada através do teste de Kaplan-Maier e a diferença entre os grupos foi comparada usando o teste Long-Rank (p<0,05).

RESULTADOS

Atividade antitumoral in vitro

As viabilidades das células K-562 e do TAE, avaliadas após 24 h de exposição a diferentes concentrações dos extratos de P. granatumpelo método de redução do corante MTT, estão apresentadas nas Figuras 1 e 2, respectivamente. O emprego deste método demonstrou que ambos os extratos, folha e fruto, produziram um efeito citotóxico concentração-dependente. Os valores de CI₅₀ da folha e do fruto foram respectivamente 1,0 e 1,2 mg/mL para células K-562, e 0,8 e 0,7 mg/mL para células do TAE. Resultado semelhante foi observado com o método de exclusão do azul de tripano (Figura 3). Os valores de CI₅₀ da folha e do fruto foram 0,65 e 0,76 mg/mL.

Atividade antitumoral in vivo

Os efeitos do tratamento com os extratos da folha e do fruto de P. granatumsobre a sobrevida dos animais portadores do TAE estão apresentados nas Figuras 4 e 5, respectivamente. O estudo mostrou que a dose de 50 mg/kg de extrato da folha de P. granatumproduziu de forma significativa (p<0,05; Teste de Long-Rank) um aumento na sobrevida dos animais portadores de 44,5%, quando comparados ao controle. O mesmo foi observado no tratamento com o extrato do fruto de P. granatum, no qual a dose de 50 mg/kg também apresentou o maior aumento da sobrevida, com aumento de 64,7% em relação ao controle.

Conforme apresentado nas Figuras 6 e 7 a administração dos extratos da folha e do fruto de P. granatumpromoveu uma inibição significativa (p<0,05) do crescimento das células do TAE na cavidade abdominal. As doses de 50 e 100 mg/kg da folha apresentaram maior porcentagem de inibição de células tumorais, com 31,2% e 45,1%, respectivamente. A inibição com as doses do fruto foi maior, sendo 93,9% na dose de 25 mg/kg, e 94,1% na dose de 50 mg/kg.

As Figuras 8 e 9 apresentam os dados referentes aos efeitos dos extratos sobre a vascularização da parede abdominal dos camundongos. Os resultados demonstraram redução significativa do padrão de vascularização, reduzindo o número e o calibre dos vasos, quando comparado ao grupo controle.

DISCUSSÃO

Estima-se que 80% da população mundial utiliza plantas medicinais como recurso principal no atendimento básico a saúde. Os medicamentos fitoterápicos são reconhecidos oficialmente como importantes fontes de recurso terapêutico desde 1978 pela Organização Mundial de Saúde (Gasparri, 2005).

Estudos na literatura estabeleceram a importância da atividade quimiopreventiva da P. granatum contra a incidência e a multiplicação tumoral (Kim et al., 2002; Hora et al., 2003).

A citotoxicidade é um indicativo inicial da atividade antitumoral presente na maioria dos quimioterápicos. Atualmente, os agentes antitumorais usados clinicamente, na sua grande maioria, possuem marcada atividade citotóxica (Ajith & Janardthanan, 2003). O método de redução do MTT fornece informações sobre a função mitocondrial através da avaliação da atividade da succinato desidrogenase (Mosmann, 1983), enquanto que, o método de exclusão por azul de tripano permite avaliar a integridade estrutural da membrana celular. O ensaio do MTT com o extrato da folha de P. granatummostrou que 1,0 mg/mL e menos de 0,8 mg/mL deste extrato diminuiu em 50% a viabilidade das células K-562 e das células ascíticas, respectivamente. Já com o extrato do fruto a viabilidade dessas células foi reduzida a 50% pelas concentrações de 1,2 e 0,7 mg/mL. Através do método de exclusão por azul de tripano, a CI₅₀ foi 0,65 mg/mL para o extrato da folha e 0,76 mg/mL para o do fruto quando utilizadas as células ascíticas.

Em consonância com estes resultados in vitro, os dados in vivomostraram que o extrato de P. granatum apresenta eficácia contra o crescimento do TAE, proporcionando aumento do tempo de sobrevida dos animais. As melhores respostas foram verificadas com a dose de 50 mg/kg, com aumento de 44,5% na sobrevida de animais tratados com o extrato da folha e, 64,7% nos animais tratados com o fruto. Os ensaios também mostraram claramente inibição do crescimento das células tumorais na cavidade abdominal.

Inúmeros trabalhos estudaram a ação de P. granatumsobre vários indicadores de atividade antitumoral. Nestes trabalhos, os resultados tanto da fração lipídica quanto da aquosa do extrato de P. granatum sugerem potencial apoptótico seletivo contra diferentes linhagem de células cancerígenas, incluindo aquelas hormônio-dependente (Kim et al., 2002; Albrecht et al., 2004; Johar et al., 2004; Seeram et al., 2005). Estudos acerca do potencial terapêutico do extrato da casca de P. granatumtêm demonstrado retardar a proliferação tumoral em diferentes linhagens de células cancerígenas (Lansky et al., 2007).

Sabe-se que aproximadamente 90% de todas as mortes por câncer advêm do desenvolvimento de metástase de tumores primários. De todos os processos que envolvem a carcinogênese, o local de invasão e a formação de nova vascularização são clinicamente relevantes, porém são pouco entendidos. Recente pesquisa indica que a P. granatumparece conter componentes capazes de suprimir a invasão de células tumorais (Kim et al., 2002; Lansky et al., 2005 a,b). Existem fortes evidências de que a angiogênese esteja relacionada não apenas ao crescimento tumoral, mas desempenha ainda uma importante ação no processo de formação e desenvolvimento de metástases (Pinho, 2005). Neste contexto, estudo da literatura aponta para propriedades anti-angiogênica da P. granatum(Lansky et al., 2007).

Neste sentido, o presente estudo agrega evidencias aos dados da literatura que demonstraram efeito antiangiogênico de P. granatum.Observamos uma modificação do padrão de vascularização da parede peritoneal no animal portador do TAE, com redução da vascularização da parede abdominal, tanto no número quanto no calibre dos vasos, quando comparado ao grupo controle.

Em conclusão, os dados apresentados neste trabalho sugerem que os extratos de P. granatum, tanto da folha quanto do fruto, relevante atividade antitumoral in vitro e in vivo. Desta forma, P. granatumpode ser um grande projeto farmacêutico, com inúmeras possibilidades, entre as quais o tratamento do câncer.

AGRADECIMENTOS

Este estudo recebeu apoio financeiro das seguintes instituições: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Fundação de Apoio à Pesquisa (FUNAPE)-UFG, Goiânia-GO, Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).

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Received 26 August 2008; Accepted 10 September 2009

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  11 Jun 2010
• Data do Fascículo
  Maio 2010

Histórico

• Recebido
  26 Ago 2008
• Aceito
  10 Set 2009