Study of Bioactive Compounds Extracted From Natural Products with Effects on Angiogenesis, Inflammation and Tumor Development

Abstract

Durante el curso de esta tesis se han generado cuatro artículos de investigación y un capítulo de libro. A continuación se muestra un resumen de sus resultados y conclusiones. En el primer trabajo de investigación, titulado Effects of Ursolic Acid on Different Steps of the Angiogenic Process, llevamos a cabo varios ensayos in vivo para confirmar el efecto inhibidor del ácido ursólico sobre la angiogénesis en membrana corioalantoidea de pollo. Además, pusimos en marcha un conjunto de experimentos in vitro para identificar los pasos clave del proceso angiogénico que podrían ser su diana. Estos ensayos incluyeron el análisis de los efectos del ácido ursólico sobre la proliferación de las células endoteliales, la degradación de la matriz extracelular, la migración, la invasión, y la tubulogénesis. Nuestros resultados permitieron concluir que el ácido ursólico tiene un efecto inhibidor sobre la angiogénesis in vivo, así como la capacidad para inhibir algunos de sus pasos clave in vitro, incluyendo la proliferación de las células endoteliales, la migración y la tubulogénesis. Sin embargo, al mismo tiempo, parece estimular otras etapas clave del proceso angiogénico, tales como la degradación de la matriz extracelular por la MMP-2 y la uroquinasa. Todo ello nos obliga a ser prudentes en relación con el potencial antiangiogénico del ácido ursólico. En el segundo artículo, titulado Evaluation of the anti-Angiogenic Effect of Aloe-Emodin, se evaluaron las propiedades del aloe-emodina como un nuevo producto natural potencialmente antiangiogénico. Con este propósito se llevaron a cabo un ensayo in vivo y diferentes ensayos in vitro que permitieron comprobar sus efectos sobre la proliferación de las células endoteliales, la remodelación de la matriz extracelular, la migración, la invasión y la tubulogénesis. Por otra parte, también se evaluaron sus efectos fotocitotóxicos sobre las células tumorales. Nuestros resultados mostraron claramente que el aloe-emodina es un producto natural con propiedades antiangiogénicos y confirmaron su actividad antitumoral, previamente descrita. Por otra parte, se pusieron de manifiesto sus efectos fotocitotóxicos sobre las células tumorales. Todo esto pone de relieve las potenciales aplicaciones terapéuticas del aloe-emodina como antiangiogénico y como fármaco antitumoral y le apunta como un excelente candidato para la terapia fotodinámica. Los objetivos del tercer artículo, titulado Anti-Angiogenic and anti-Inflammatory Properties of Kahweol, a Coffee Diterpene, fueron identificar los efectos del kahweol sobre la angiogénesis y sobre diferentes moléculas clave del proceso inflamatorio. Para ello llevamos a cabo varios procedimientos experimentales que incluyeron: ensayos de angiogénesis in vivo (sobre membrana corioalantoidea de pollo y codorniz y en pez cebra fluorescente), el ensayo ex vivo del anillo aórtico de ratón, y el análisis in vitro de los efectos del kahweol sobre células endoteliales humanas, centrándonos en la evaluación de la proliferación y la viabilidad celular, la migración, la remodelación de la matriz extracelular y la tubulogénesis en Matrigel. Además, se determinaron dos marcadores de inflamación: los niveles de expresión de MCP-1 y los de secreción de COX-2. Nuestros resultados mostraron por primera vez que el kahweol es un compuesto antiangiogénico con efectos inhibidores sobre dos modelos experimentales de angiogénesis in vivo y uno ex vivo, inhibiendo además de forma específica diferentes pasos del proceso angiogénico. También revelamos el efecto inhibidor del kahweol sobre la capacidad de las células endoteliales para remodelar la matriz extracelular, actuando sobre dos moléculas clave: las proteínas MMP-2 y uPA. La inhibición de la expresión de COX-2 y de la secreción de MCP-1 también mostró su capacidad antiinflamatoria. En resumen, nuestros resultados indicaron que el kahweol se comporta como un compuesto antiinflamatorio y antiangiogénico con potencial aplicación en la terapia antitumoral. Cabe señalar que nuestros datos son consistentes con el reciente meta-análisis epidemiológico que muestra que el consumo de café puede reducir el riesgo de ciertos tipos de cáncer. En el cuarto artículo, titulado Insights on the Antitumor Effects of Kahweol on Human Breast Cancer: Decreased Survival and Increased Production of Reactive Oxygen Species and Cytotoxicity, se llevaron a cabo diferentes ensayos que pusieron a prueba los posibles efectos y la selectividad del kahweol sobre la proliferación y la supervivencia de las siguientes líneas tumorales: células de leucemia humana (HL-60), células de adenocarcinoma de colon (HT-29), células de fibrosarcoma (HT-1080), células de hepatoma (HepG2) y células de cáncer de mama sensibles (ZR75-1 y MCF-7) y no sensibles a estrógenos (MDA-MB-231). Nuestros resultados mostraron que el kahweol es capaz de inhibir el crecimiento de varios tipos de células tumorales humanas, disminuyendo sus tasas de proliferación y clonogenicidad e induciendo su apoptosis. Nuestros datos también indicaron que el efecto antitumoral del kahweol es particularmente importante en la línea celular de cáncer de mama humano no sensible a estrógenos MDA-MB-231, en la cual se induce la activación de la vía intrínseca de la apoptosis. Además, se muestra que el kahweol aumenta la producción de especies reactivas de oxígeno y la citotoxicidad de estas en células de cáncer de mama, pero no en células normales. Por otra parte, se publicó un capítulo de libro bajo el título Kahweol, a Coffee Diterpene with anti-Inflammatory Properties en el libro Coffee in Health and Disease Prevention (Elsevier, Victor Preedy, 2014, London). En este capítulo se revisa en profundidad el estado actual del conocimientos sobre las propiedades antiinflamatorias del kahweol.