Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Anticancer activities of bixanthones from usnea aciculifera on human colorectal cancer cells
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
วัชรี ลิมปนสิทธิกุล
Second Advisor
ปิยนุช วงศ์อนันต์
Faculty/College
Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เภสัชวิทยา
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.1485
Abstract
ไบแซนโทน (Bixanthones) เป็นกลุ่มสารชีวสังเคราะห์ที่มีโครงสร้างทางเคมีหลักเป็น xanthone ซึ่งเกิดจาก xanthone monomer สองโมเลกุลมาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะแบบต่างๆแล้วเกิดเป็นสารไบแซนโทนขึ้นหลากหลายชนิดและสามารถพบได้ในแหล่งธรรมชาติ ได้แก่ พืช เชื้อรา และไลเคน ฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาหลักของสารกลุ่มนี้ที่พบ ได้แก่ ฤทธิ์ต้านจุลชีพ ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และฤทธิ์ต้านมะเร็ง จากการศึกษาที่ผ่านมาพบว่า สารไบแซนโทนที่สกัดได้จากพืชและเชื้อราหลายชนิดมีฤทธิ์ในการต้านเซลล์มะเร็งต่างๆ ได้ เช่น เซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาว (P388) เซลล์มะเร็งปอด (LL2 และ H520) เซลล์มะเร็งเต้านม (MCF-7) เซลล์มะเร็งหลอดอาหาร (TE1 และ KYSE-150) และเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมาก (DU-145) เป็นต้น แต่อย่างไรก็ตามยังไม่เคยมีรายงานการศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็งและกลไกการออกฤทธิ์ของสารไบแซนโทนที่สกัดได้จากไลเคนในเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักมาก่อน ในงานวิจัยนี้จึงสนใจที่จะศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็งของสารไบแซนโทนทั้ง 8 ชนิดที่สกัดได้จากไลเคน Usnea aciculifera ในเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนัก ได้แก่ เซลล์ HT-29 ผลการศึกษาพบว่า สารไบแซนโทนสองชนิด ได้แก่ TT-03 และ TT-08 สามารถยับยั้งการรอดชีวิตและมีความเป็นพิษต่อเซลล์มะเร็ง HT-29 มากที่สุด โดยพบว่า สารไบแซนโทน TT-08 มีความเป็นพิษต่อเซลล์ปกติ PCS201-010 น้อยกว่าสารไบแซนโทน TT-03 และมีค่าดัชนีความจำเพาะ (selectivity index) ของเซลล์ลำไส้ปกติ CRL-1790 ต่อเซลล์มะเร็ง HT-29 เท่ากับ 1.95 ดังนั้นผู้วิจัยจึงเลือกสารไบแซนโทน TT-08 มาทำการศึกษาต่อไป จากการศึกษาต่อในระดับเซลล์และโมเลกุล พบว่า สารไบแซนโทน TT-08 มีความเป็นพิษต่อเซลล์มะเร็ง HT-29 แปรผันตามความเข้มข้นและระยะเวลาที่ใช้ทดสอบโดยมีค่าความเข้มข้นที่ทำให้เซลล์ตายร้อยละ 50 เท่ากับ 3.87± 0.13, 2.05 ± 0.06 และ 1.51± 0.11 ไมโครโมลาร์ หลังจากได้รับสารนาน 24, 48 และ 72 ชั่วโมง และสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์มะเร็งผ่านการชักนำให้เกิดการหยุดของวัฏจักรเซลล์ที่ระยะ S มีผลไปลดการแสดงออกของ cyclin A และเพิ่มการแสดงออกของยีนและโปรตีน p21 และเหนี่ยวนำให้เซลล์มะเร็ง HT-29 เกิดการตายแบบอะพอพโทซิสผ่านการเพิ่มการแสดงออกของ BAK และ BAD และลดการแสดงออกของ Bcl-2 และ Bcl-XL ได้ทั้งในระดับยีนและโปรตีน นอกจากนี้สารไบแซนโทน TT-08 ยังมีผลไปกระตุ้นการเกิด phosphorylation ของ ERK1/2, AKT และ p38 ได้ในเซลล์มะเร็ง HT-29 จากผลการศึกษาทั้งหมดแสดงให้เห็นว่า สารไบแซนโทน TT-08 มีความเป็นพิษต่อเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักชนิด HT-29 ผ่านการยับยั้งวัฏจักรเซลล์ เหนี่ยวนำให้เซลล์มะเร็งเกิดการตายแบบอะพอพโทซิสซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนที่ควบคุมวัฏจักรเซลล์ ความสมดุลของยีนและโปรตีนในกลุ่ม Bcl-2 family และมีผลไปปรับเปลี่ยนวิถีสัญญาณ MAPK/ERK, PI3K/AKT และ p38 MAPK ดังนั้นการศึกษาในครั้งนี้จึงเป็นพื้นฐานเพื่ออาจสามารถพัฒนาสารไบแซนโทน TT-08 ไปเป็นยาต้านมะเร็งในเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักต่อไปได้ในอนาคต
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Bixanthones are natural biosynthetic compounds found in plants, fungi and lichens. Their core structures are xanthone dimers composed of two xanthones with a variety of linkages. Previous studies demonstrated several pharmacological activities of bixanthones including antimicrobial, antioxidant and anticancer activities. Many bixanthones from plants and fungi have been reported to have anticancer activities against many cancer cells such as leukemia (P388), lung cancer (LL2 and H520), breast cancer (MCF-7), prostatic cancer (DU-145) and esophageal cancer (TE1 and KYSE-150). However, the anticancer activities of bixanthones isolated from lichen on colorectal cancer cells have not been reported. This study aimed to evaluate the cytotoxic activities of eight novel bixanthones from lichen U. aciculifera and the underlying machanisms in human colorectal cancer HT-29 cells. The present study demonstrated that two bixanthones, TT-03 and TT-08 inhibited the viability and displayed the highest cytotoxicity in HT-29 cells. TT-08 was less toxic to PCS201-010 normal cells than TT-03. TT-08 showed the highest selectivity against HT-29 cells with selectivity index (SI) values on CRL-1790 normal colon cell toward cancer cells were 1.95. TT-08 was chosen for further study. Cellular and molecular studies demonstrated that bixanthone TT-08 significantly decreased the viability of HT-29 cells in a concentration and time dependent manner with their IC50 values were 3.87± 0.13 µM, 2.05 ± 0.06 µM and 1.51± 0.11 µM at 24, 48 and 72h, respectively. TT-08 induced cell cycle arrest at S phase in HT-29 cells, downregulated cyclin A expression and upregulated p21 gene and protein expression. Additionally, qRT-PCR and western blot analysis revealed that TT-08 induced apoptosis through increased the expression of pro-apoptotic BAK and BAD while decreased the expression of anti-apoptotic Bcl-2 and Bcl-XL. Moreover, TT-08 activated the phosphorylation of ERK1/2, AKT and p38 in HT-29 cells. Taken together, the results from this study first revealed that bixanthone TT-08 from lichen had cytotoxic activity mediated through induction of cell cycle arrest and apoptosis, changes in the expression of cell cycle control genes and the alteration in the balance of Bcl-2 family protein and modulation of MAPK/ERK, PI3K/AKT and p38 MAPK signaling pathways in HT-29 cells. These results provide the fundamental knowledge of bixanthone TT-08 which could be a candidate anticancer agent for colorectal cancer.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
เมฆสุกใส, ณัฏธิดา, "ฤทธิ์การต้านมะเร็งของสารไบแซนโทนจากไลเคน Usnea aciculifera ต่อเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่และทวารหนักของมนุษย์" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 75586.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/75586