Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
A combination of Lactobacillus rhamnosus GG and curcumin inhibits viability and induces apoptosis in oral squamous cell carcinoma cells
Year (A.D.)
2022
Document Type
Thesis
First Advisor
ปาหนัน รัฐวงศ์จิรกุล
Faculty/College
Faculty of Allied Health Sciences (คณะสหเวชศาสตร์)
Department (if any)
Department of Transfusion Medicine and Clinical Microbiology (ภาควิชาเวชศาสตร์การธนาคารเลือดและจุลชีววิทยาคลินิก)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิทยาศาสตร์ระดับโมเลกุลทางจุลชีววิทยาทางการแพทย์และวิทยาภูมิคุ้มกัน
DOI
10.58837/CHULA.THE.2022.1097
Abstract
มะเร็งช่องปากชนิดสความัสเซลล์คาร์ซิโนมา (Oral squamous cell carcinoma, OSCC) จัดเป็นมะเร็งที่พบได้บ่อยที่สุดของ มะเร็งศรีษะและลำคอ เคอคิวมินเป็นสารออกฤทธิ์หลักซึ่งพบได้ในขมิ้นชันและถูกใช้เป็นสมุนไพรสำหรับการรักษาโรคต่าง ๆ หลายชนิด รวมทั้ง ได้รับการพิสูจน์ในห้องปฏิบัติการแล้วว่ามีคุณสมบัติในการยับยั้งเซลล์มะเร็งได้หลากหลายประเภท ในขณะที่โพรไบโอติกแบคทีเรีย Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) ได้รับการพิสูจน์ในห้องปฏิบัติการถึงคุณสมบัติในการยับยั้งเซลล์มะเร็งได้หลากหลายชนิดเช่นกัน และ มีรายงานถึงการนำ LGG ไปใช้ร่วมกับสารผลิตภัณฑ์ธรรมชาติชนิดอื่น ๆ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสารธรรมชาตินั้นอีกด้วย ดังนั้นวัตถุประสงค์ ของการศึกษาในครั้งนี้คือ เพื่อศึกษาผลของการใช้เคอคิวมินร่วมกับน้ำเลี้ยงส่วนใสของแบคทีเรีย LGG (LGG cell-free supernatant, LGG CFS) ในการยับยั้งการมีชีวิตและกระตุ้นให้เซลล์มะเร็งช่องปากชนิด OSCC (SCC-9 cells) เกิดการตายแบบอะพอพโตซิส ผลการศึกษาพบว่า เคอคิวมินและ LGG CFS มีคุณสมบัติในการยับยั้งการมีชีวิตของเซลล์มะเร็งช่องปาก SCC-9 cells โดยขึ้นอยู่กับความเข้มข้นที่ใช้ การใช้เคอคิว มินและ LGG CFS ที่ความเข้มข้นสูง (Curcumin 40 µg/ml และ 25% (volume/volume) LGG CFS ที่ความเข้มข้น 108 CFU/ml หรือความ เข้มเข้นเริ่มต้น (undiluted condition)) ในรูปแบบการใช้สารเดี่ยวหรือสารผสมร่วมกัน ส่งผลยับยั้งการมีชีวิตของทั้งเซลล์มะเร็งช่องปาก SCC9 cells และเซลล์เนื้อเยื่อเหงือก (human gingival fibroblast, HGF cells) เมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะควบคุม (p<0.0001 สำหรับการใช้สาร เดี่ยวในเซลล์มะเร็งช่องปาก SCC-9 และการใช้สารเดี ่ยวและสารผสมในเซลล์เนื ้อเยื ่อเหงือก HGF และ p=0.02 สำหรับการใช้สารผสมใน เซลล์มะเร็งช่องปาก SCC-9) ในขณะที ่การใช้เคอคิวมินและ LGG CFS ในรูปแบบของสารผสมร่วมกันที ่ระดับความเข้มข้นต่ำ (Curcumin 5 µg/ml และ 25% (v/v) LGG CFS ความเข้มข้น 1:100 เท่าจากระดับความเข้มข้นเริ ่มต้น) สามารถยับยั ้งการมีชีวิตของเซลล์มะเร็งช่องปาก SCC-9 ได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อเปรียบเทียบกับสภาวะการใช้สารเดี่ยวของเคอคิวมินและ LGG CFS ที่ระดับความเข้มข้นต่ำ และสภาวะควบคุม (p<0.0001, p=0.002 และ p=0.02 ตามลำดับ) และไม่ส่งผลต่อการมีชีวิตของเซลล์เนื้อเยื่อเหงือก HGF เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม (p=0.14) ผลการวิเคราะห์ Flow analysis พบว่าสภาวะการใช้เคอคิวมินและ LGG CFS ร่วมกันที่ระดับความเข้มข้นต่ำ สามารถเหนี่ยวนำให้ เซลล์มะเร็ง SCC-9 เกิดการตายแบบอะพอพโตซิสได้มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเปรียบเทียบกับการใช้สารเดี่ยวและสภาวะควบคุม (p<0.0001 ในทุกสภาวะ) นอกจากนั้นสภาวะการใช้เคอคิวมินและ LGG CFS ร่วมกันที่ระดับความเข้มข้นต่ำ สามารถเหนี่ยวนำให้เซลล์มะเร็ง SCC-9 มีระดับการแสดงออกของ Bax/Bcl-2 ratio ที่สูงขึ้น ซึ่งมีผลให้ให้เซลล์มะเร็งเกิดการตายแบบอะพอพโตซิสต่อไป อย่างไรก็ตามสภาวะ เคอคิวมินและ LGG CFS ร่วมกันที่ระดับความเข้มข้นต่ำ ส่งผลต่อระดับการแสดงออกของโปรตีน caspase-3 ที ่สูงขึ้นอย่างไม่มีนัยสำคัญ (p=0.12) แต่ไม่มีผลต่อระอัตราส่วนการแสดงออกของโปรตีน Bcl-xL/Bak และโปรตีน Mcl-1/Bak เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม (p=0.53 และ p=0.34 ตามลำดับ) การวิเคราะห์ LGG CFS ที่ความเข้มข้น 1:100 เท่าจากระดับความเข้มข้นเริ่มต้น ด้วยเทคนิค LC-MS/MS พบสารประเภท โปรตีนทั้งหมด 30 ชนิด ได้แก่ metabolic enzyme and protein จำนวน 26 ชนิด และ surface layer protein จำนวน 4 ชนิด การใช้สาร เคอคิวมินและ LGG CFS ร่วมกันที่ระดับความเข้มข้นต่ำ น่าจะมีผลในการยับยั้งเซลล์มะเร็งช่องปากชนิด SCC-9 แต่ไม่มีผลกระทบต่อเซลล์ เหงือก HGF ผลการศึกษาในครั้งนี้อาจนำไปสู่การพัฒนาวิธีป้องกันหรือรักษามะเร็งช่องปากชนิด OSCC รูปแบบใหม่ได้ในอนาคต
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is one of the most common head and neck cancer types globally. Curcumin, a principal constituent of turmeric Curcuma longa, has been used as a traditional Thai medicine and exhibits many pharmaceutical properties, including an inhibitory impact on oral cancer. Recently, Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) has been proven for anti-cancer effects and shown to enhance the pharmacological impact of several biological products when used in a combination regimen. Therefore, this study aimed to evaluate the effect of curcumin combined with LGG cell-free supernatant (LGG CSF) to inhibit viability and induce apoptosis of SCC-9 OSCC cells. Curcumin and LGG CSF had an inhibitory effect on SCC-9 viability in a dose-dependent manner. Curcumin (40 µg/ml) and (25% v/v LGG CFS 108 CFU/ml (undiluted condition)), either in a single regimen or in a combination regimen, significantly decreased the viability of SCC-9 cancer cells and human gingival fibroblast (HGF) normal cells (p<0.0001 for the single regimen in SCC-9 cells and for the single and combination regimens in HGF cells, and p=0.02 for the combination regimen in SCC-9 cells). Interestingly, the combination of a low dose of curcumin (5 µg/ml) and LGG CFS (25% v/v LGG CFS 1:100 concentration from undiluted condition) had no impact on the HGF cells (p=0.14) but significantly inhibited the viability of the SCC-9 cells (p<0.0001, p=0.002 and p=0.02 compared to curcumin and LGG CFS low dose single regimen, and control condition, respectively). Flow cytometric analysis revealed that SCC-9 cells treated with the combined low dose of curcumin and LGG CFS had a higher apoptotic rate than cells in the control group and their single treatments (p<0.0001 for all conditions). The combined low dose of curcumin and LGG CFS also significantly increased mRNA expression of Bax/Bcl2 ratio in SCC-9 cells but not in HGF cells, indicating an underlying mechanism of the combination regimen. The combination of low dose regimen could insignificantly increase the caspase-3 protein expression in SCC-9 cells compared to the control group and single regimen (p=0.12). However, there was no statistical difference in Bcl-xL/Bak and Mcl-1/Bak ratios between the treatment and control groups in SCC-9 cells (p=0.53 and p=0.34, respectively). These findings suggested that the coadministration of curcumin and LGG could exhibit anti-cancer effects in SCC-9 cells without cytotoxicity in normal fibroblast cells, providing a potential application of this combination against OSCC in future
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
อุดมพัฒนากร, ชัชพันธุ์, "ผลของ Lactobacillus rhamnosus GG ร่วมกับสารเคอคิวมินต่อการยับยั้งการมีชีวิตและกระตุ้นการตายแบบอะพอพโตซิสของเซลล์มะเร็งช่องปากชนิดสความัสเซลล์คาร์ซิโนมา" (2022). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 10753.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/10753