“Svelare l’impatto del trattamento con melatonina: stress ossidativo, risposte metaboliche e cambiamenti morfologici nelle cellule del carcinoma epatocellulare HuH7.5 – Unraveling the impact of melatonin treatment: Oxidative stress, metabolic responses, and morphological changes in HuH7.5 hepatocellular carcinoma cells”

Melatonina, cancro al fegato e tossicità differenziale. Quando da antiossidante la melatonina si trasforma in pro-ossidante. Fisiologicamente, i nostri tessuti sono esposti a specie altamente reattive prodotte a intermittenza a seguito del metabolismo cellulare. Le nostre cellule sono dotate di diversi meccanismi di difesa e molecole antiossidanti. Un eccesso di stress ossidativo danneggia i componenti cellulari e, se prolungato, determina eventi genetici/epigenetici che facilitano il processo tumorigenico. Oltre al suo effetto antiproliferativo, antiangiogenico e antimetastatico, la melatonina è capace di modulare lo stato ossidante/antiossidante della cellula. Mentre nelle cellule sane la melatonina è un antiossidante, nelle cellule tumorali agisce come un agente pro-ossidante manifestando quindi una tossicità, e un’attività terapeutica, differenziale, similmente ad altre molecole, come i retinoidi e la vitamina C.
Questo studio è andato ad analizzare gli effetti della melatonina su una linea cellulare tumorale di carcinoma al fegato. I risultati del trattamento con la melatonina sono stati: 1) effetto antiproliferativo per arresto del ciclo e della divisione cellulare, 2) innesco della morte cellulare per apoptosi, 3) effetto pro-ossidante per aumento di molecole ossidanti e riduzione dell’attività degli enzimi antiossidanti, 4) induzione di stress metabolico e alterazioni strutturali nelle cellule tumorali. Questo studio fornisce preziose informazioni sui potenziali effetti antitumorali della melatonina sulle cellule di carcinoma epatocellulare. Il trattamento con melatonina ha indotto un ambiente intracellulare pro-ossidante, con conseguente stress ossidativo e alterazione dei processi metabolici. Queste alterazioni hanno portato all’arresto del ciclo cellulare e innescato la morte cellulare per apoptosi. I risultati supportano l’idea che la melatonina sia promettente come nuova strategia terapeutica per il tumore al fegato. Considerando lo scenario desolante per il trattamento curativo dei pazienti con tumore al fegato, la melatonina merita di essere sperimentata come una vera alternativa per coadiuvare la terapia farmacologica convenzionale.

Codice: MLT020
Autore: de Marais et al.
Data: 2024
Rivista: Pathology – Research and Practice 253, gennaio 2024, 155056
Argomento: melatonina
Accesso libero: si
DOI/URL: https://doi.org/10.1016/j.prp.2023.155056
BLOG: https://www.metododibellaevidenzescientifiche.com/2025/07/24/mlt020-de-marais-et-al-2024/
Parole chiave: cancro al fegato, melatonina, stress ossidativo, terapia adiuvante
Tumore: carcinoma epatocellulare
Traduzione: Le sezioni “Riassunto”, “Introduzione”, “Discussione” “Limiti e Prospettive” e “Conclusioni” sono state tradotte in modo fedele al testo originario, con poche e minime semplificazioni nella sezione “Discussione”. Le sezioni “Materiali e Metodi”, e “Risultati” sono state semplificate e presentate in modo molto conciso.

Punti di interesse: Considerazioni introduttive. Fisiologicamente, i nostri tessuti sono esposti a specie altamente reattive (HRS), prodotte a intermittenza a seguito della respirazione cellulare. Difetti nel metabolismo mitocondriale o intermedio possono aumentare la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) e specie reattive dell’azoto (RNS), causando stress ossidativo (OS). Per contrastare la produzione eccessiva e dannosa di queste specie radicaliche e non radicaliche, le nostre cellule sono dotate di meccanismi di difesa antiossidanti, tra le quali possono essere citate enzimi come la superossido dismutasi, la catalasi e il sistema del glutatione. Queste difese sono fondamentali poiché un eccesso di ROS e RNS può influenzare i componenti cellulari, alterare la permeabilità della membrana e indurre apoptosi, necrosi e risposta autofagica cellulare.
Uno stress ossidativo eccessivo e prolungato può interferire con eventi genetici/epigenetici che facilitano il processo tumorigenico. Ma l’aumento della produzione di ROS e RNS è anche una strategia comune utilizzata per indurre la morte delle cellule tumorali. Il cancro epatico o tumore al fegato rimane la seconda causa di morte per cancro e il sesto tumore più comune al mondo. Il carcinoma epatocellulare (HCC) è un tumore primario del fegato derivante dalla proliferazione neoplastica degli epatociti, il principale tipo di cellula epatica. L’HCC è solitamente associato a malattie epatiche preesistenti, come cirrosi, epatite virale B o C e steatosi epatica alcolica e non alcolica, che possono progredire in HCC nel tempo. Nonostante i significativi progressi nella gestione dell’HCC, gli attuali agenti terapeutici presentano lenti tassi di risposta, gravi effetti collaterali e resistenza ai farmaci, limitandone l’efficacia. Di conseguenza, sono indispensabili ulteriori studi per migliorare le strategie terapeutiche.
La melatonina, un indolamina derivata dal triptofano prodotta dalla ghiandola pineale e da diversi altri organi, ha mostrato solide prove di contenimento dello sviluppo e della crescita del cancro, nonché di miglioramento dei risultati nei pazienti oncologici. Oltre ai suoi effetti antiproliferativi e all’interferenza con gli eventi di angiogenesi e metastasi, la melatonina può modulare lo stato cellulare ossidante/antiossidante. Gli effetti della melatonina nelle cellule tumorali sembrano essere l’opposto di quelli causati nelle normali cellule sane, ovvero la melatonina agisce come un agente pro-ossidante nelle cellule tumorali, ma antiossidante nelle cellule sane. Manifesta quindi una tossicità, e un’attività terapeutica, differenziale.
Linea cellulare, trattamenti e risultati. In questo studio sono state utilizzate cellule della linea cellulare tumorale di HCC HuH 7.5, trattate con melatonina, disciolta in dimetilsolfossido. Sono stati testati due dosaggi, per due periodi di trattamento, 24 e 48 ore. Sono stati valutati diversi parametri: citotossicità, parametri di stress ossidativo, attività enzimatica antiossidante, integrità mitocondriale e progressione del ciclo cellulare.
Il trattamento con la melatonina ha determinato i seguenti effetti:
1) Effetto antiproliferativo per arresto del ciclo e della divisione cellulare.
2) Innesco della morte cellulare per apoptosi
3) Aumento dello stress ossidativo per aumento dei livelli intracellulari di ROS e di altre molecole pro-ossidanti, ridotta attività degli enzimi antiossidanti. La melatonina ha avuto un effetto pro-ossidante.
4) Riduzione del potenziale di membrana mitocondriale e formazione di corpi lipidici che suggerisce induzione di stress metabolico cellulare nelle cellule tumorali.
5) Alterazioni strutturali e metaboliche evidenziate con microscopia elettronica a trasmissione: le cellule trattate con melatonina dopo 24 e 48 ore presentavano un numero maggiore di mitocondri con distribuzione disorganizzata ed eterogenea delle creste, vacuoli autofagici e goccioline lipidiche
Discussione dei risultati. Questo studio fornisce ulteriori prove a supporto delle potenziali proprietà antitumorali della melatonina. Il trattamento con melatonina ha indotto un ambiente intracellulare pro-ossidante, che ha portato all’arresto del ciclo cellulare e a disturbi metabolici, con conseguente morte cellulare per apoptosi. Azione differenziale pro-ossidante della melatonina. Il trattamento con melatonina ha causato un accumulo/aumento dei livelli di biomarcatori di stress ossidativo, come malondialdeide (MDA) (derivato dalla ossidazione di acidi grassi polinsaturi), ossido nitrico (NO) e anione superossido (O2-), che possono essere associati alla minore capacità antiossidante delle cellule tumorali. Gli stress ossidativi svolgono un ruolo rilevante nello sviluppo e nella progressione dell’HCC, ma possono essere uno strumento utile nella lotta contro le cellule tumorali. Se in eccesso, queste molecole inducono danno ossidativo alle biomolecole, provocando l’ossidazione di proteine e lipidi e danni al DNA. Le cellule tumorali per difendersi possono aumentare il loro arsenale antiossidante, contrastando così gli stress ossidativi. La melatonina è un antiossidante efficiente nelle cellule e nei tessuti sani, ma nelle cellule tumorali il suo effetto sembra essere opposto. Come altre molecole, ad esempio retinoidi e vitamina C, è dotata di una tossicità differenziale. Gli autori del presente articolo suggeriscono che le proprietà pro-ossidanti della melatonina derivano dalla riduzione dei sistemi antiossidanti enzimatici e non enzimatici e in particolare, la melatonina può regolare i sistemi di difesa antiossidante sia a livello di attività che di espressione genica enzimatica. Alterazioni dei mitocondri. I livelli aumentati di specie reattive dell’ossigeno (ROS) seguiti dal trattamento con melatonina hanno causato danni biologici alla membrana alterando il potenziale di membrana mitocondriale. Il mantenimento fisiologico della struttura mitocondriale è un fattore determinante per il destino cellulare. Danni ai mitocondri da eccessivo stress ossidativo causano uno stimolo pro-apoptotico che porta la cellula alla morte. Le immagini del microscopio elettronico hanno confermato che la melatonina alterava l’ultrastruttura delle creste mitocondriali. Induzione di autofagia. Il processo autofagico coinvolge il riciclo cellulare attraverso la formazione di vacuoli autofagici. Tali eventi consentono la degradazione programmata delle proteine e il rinnovamento degli organelli, contribuendo al mantenimento dell’omeostasi cellulare. Nel contesto del cancro, la risposta autofagica svolge un duplice ruolo, come induttore dell’oncogenesi e come soppressore tumorale. L’iperattivazione dell’autofagia dopo il trattamento con melatonina, come confermato dalle immagini da microscopia elettronica a trasmissione, può essere una risposta antitumorale associata all’apoptosi. Ciclo cellulare. La progressione del ciclo cellulare tumorale è stata analizzata dopo il trattamento con melatonina e la melatonina è stata confermata come agente oncostatico, per il blocco della divisione cellulare nelle fasi G1/G0, ma anche nelle fasi S e G2/M. Apoptosi. Il trattamento con melatonina ha causato la morte cellulare per apoptosi delle cellule HuH7.5, che potrebbe essere innescata da segnali endogeni di ROS. È ben noto che lo sviluppo tumorale è correlato non solo all’esacerbazione dell’indifferenziazione e della proliferazione, ma anche all’incapacità delle cellule di entrare in apoptosi. La capacità della melatonina di indurre questo tipo di morte può essere una strategia rilevante per eliminare le cellule tumorali.
Conclusioni. Questo studio fornisce preziose informazioni sui potenziali effetti antitumorali della melatonina sulle cellule di carcinoma epatocellulare HuH 7.5. Il trattamento con melatonina ha indotto un ambiente intracellulare pro-ossidante, con conseguente stress ossidativo e alterazione dei processi metabolici. Queste alterazioni hanno portato all’arresto del ciclo cellulare e innescato la morte cellulare per apoptosi. I nostri risultati supportano l’idea che la melatonina sia promettente come nuova strategia terapeutica per l’HCC. Considerando lo scenario desolante per il trattamento curativo dei pazienti con HCC, la melatonina merita di essere sperimentata come una vera alternativa per coadiuvare la terapia farmacologica convenzionale.

Traduzione articolo

Riassunto
Oltre alla sua natura altamente aggressiva e alla diagnosi tardiva, il carcinoma epatocellulare (HCC) non risponde efficacemente agli agenti chemioterapici disponibili. È in corso la ricerca di un composto ideale ed efficace, a basso costo e con effetti collaterali minimi, che possa essere utilizzato in aggiunta ai regimi chemioterapici. Uno dei meccanismi coinvolti nella patologia dell’HCC è lo stress ossidativo, che svolge un ruolo critico nella sopravvivenza e nella disseminazione del tumore. Il nostro gruppo ha già dimostrato il potenziale antitumorale della melatonina contro le cellule HuH 7.5. Nel presente studio, ci siamo concentrati sugli effetti della melatonina sui parametri dello stress ossidativo e sulle loro conseguenze sul metabolismo cellulare. Le cellule HuH 7.5 sono state trattate con 2 e 4 mM di melatonina per 24 e 48 ore. Sono stati valutati i biomarcatori dello stress ossidativo, l’enzima antiossidante, il potenziale di membrana mitocondriale, la formazione di corpi lipidici e vacuoli autofagici, la progressione del ciclo cellulare, il tasso di mortalità cellulare e le alterazioni cellulari ultrastrutturali. Il trattamento con melatonina ha aumentato i biomarcatori dello stress ossidativo e ridotto l’attività degli enzimi antiossidanti nelle cellule HuH 7.5. Inoltre, il trattamento con melatonina ha danneggiato la membrana mitocondriale e aumentato la formazione di corpi lipidici e vacuoli autofagici. La melatonina ha innescato l’arresto del ciclo cellulare e indotto la morte cellulare per apoptosi. I nostri risultati indicano che il trattamento delle cellule HuH 7.5 con melatonina ha compromesso i sistemi di difesa antiossidante, inibito la progressione del ciclo cellulare e causato stress metabolico, culminando nella morte delle cellule tumorali.

File pdf della traduzione semplificata di MLT020 de Marais et al. (2024) “Svelare l’impatto del trattamento con melatonina: stress ossidativo, risposte metaboliche e cambiamenti morfologici nelle cellule del carcinoma epatocellulare HuH7.5 – Unraveling the impact of melatonin treatment: Oxidative stress, metabolic responses, and morphological changes in HuH7.5 hepatocellular carcinoma cells”, Pathology – Research and Practice 253, 155056.