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Penetração de Fullerenos C60 em células de leucemia humana e os seus efeitos citotóxicos fotoinduzidos
D. Franskevych, K. Palyvoda, D. Petukhov, S. Prylutska, I. Grynyuk, C. Schuetze, L. Drobot, O. Matyshevska e U. Ritter
Cartas de Investigação em Nanoescala (2017)
Abstrato:
O C60 fullerene como representante dos nanocompostos de carbono é considerado um agente promissor para aplicação em terapia fotodinâmica devido às suas propriedades físico-químicas únicas. O objectivo deste estudo era estimar a acumulação de C60 fullerene em células de leucemia e investigar o seu efeito fototóxico nas células de leucemia parental e cisplatina resistente. Foi utilizada em experiências uma solução coloidal estável e homogénea em água de C60 pura com um diâmetro médio de nanopartículas de 50 nm. O C60 rotulado fluorescentemente foi sintetizado por conjugação covalente de C60 com isotiocianato de rodamina B. Os resultados da microscopia confocal mostraram que as células de leucemia de Jurkat podiam absorver eficazmente o C60 fullerene do meio. Uma lâmpada de díodo emissor de luz (100 mW cm-2, À = 420-700 nm) foi utilizada para excitação de C60 acumulado. Foi detectada uma diminuição da viabilidade dependente do tempo quando as células de leucemia de Jurkat foram expostas a um tratamento combinado com C60 e luz visível. O efeito citotóxico do fotoexcitado C60 foi comparável ao induzido pelo H2O2, uma vez que ambos os agentes causaram uma diminuição de 50% na viabilidade celular às 24 h em concentrações de aproximadamente 50 μM. Utilizando a análise de immunoblot, foram estimados os níveis de proteína de fosfotirosina nas células.
A acção combinada de C60 e luz visível foi seguida de uma diminuição da fosforilação da proteína celular nos resíduos de tirosina, embora menos intensa do que a induzida por H2O2 ou estaurosporina, um inibidor da proteína tirosina quinase. Todos os agentes testados reduziram a fosforilação das proteínas de 55, 70 e 90 kDa, enquanto que a supressão total da fosforilação da proteína de 26 kDa foi específica para o fotoexcitado C60.
O efeito citotóxico do C60 em combinação com a irradiação da luz visível também foi demonstrado tanto nas células sensíveis à cisplatina como nas células L1210 leucémicas resistentes à cisplatina. Foi demonstrado que o valor relativo do potencial da membrana mitocondrial medido com a sonda de peróxido de éter etílico de tetrametil-rhodamina (TMRE) era menor em células resistentes em comparação com células sensíveis e que a queda no potencial mitocondrial correspondia a uma maior diminuição na viabilidade celular resistente após fotoexcitação de C60. Os dados obtidos sugerem que o tratamento fotodinâmico com C60 é um candidato para restaurar a sensibilidade das células de leucemia resistente a drogas à indução da apoptose mitocondrial.
Conclusão:
Neste estudo, foi utilizada uma solução coloidal aquosa homogénea e estável de C60 fullerene puro em experiências para estimar a fotocitotoxicidade do C60 em células de leucemia.
O conjugado C60-RITC foi sintetizado para monitorizar a entrada de C60 em células leucémicas por microscopia confocal. As células de leucemia de Jurkat poderiam absorver C60 fullerene do meio e reter as nanopartículas acumuladas durante 18 h. O tratamento combinado com C60 e luz visível é seguido por uma diminuição temporal da viabilidade das células de Jurkat.
A inibição da fosforilação da proteína tirosina pode ser um dos mecanismos pelos quais os efeitos fotocitotóxicos da C60 são alcançados. Foi também demonstrado um efeito fotodinâmico mediado por C60 nas células de leucemia L1210 sensíveis à cisplatina e resistentes à cisplatina. A diminuição da viabilidade das células resistentes a drogas após fotoexcitação C60 corresponde a uma diminuição significativa do potencial mitocondrial.
Os dados obtidos sugerem que o tratamento fotodinâmico com C60 pode ser uma estratégia potencial para restaurar a sensibilidade das células leucémicas resistentes a drogas à indução da apoptose mitocondrial.
Análise do estudo
Para além das conclusões do estudo, as implicações do tratamento fotodinâmico do fulereno C60 nas células leucémicas, especialmente as resistentes à cisplatina, não podem ser subestimadas. O potencial deste nano-composto de carbono, com as suas excepcionais propriedades físico-químicas, para dar passos significativos na terapia do cancro é substancial. O facto de o efeito citotóxico do C60 se manifestar por fotoexcitação, provocando uma diminuição significativa da viabilidade celular, constitui uma prova irrefutável de uma nova forma de combater a leucemia.
Além disso, o efeito da terapia fotodinâmica mediada pelo C60 na fosforilação da proteína tirosina revela uma intrigante via a explorar. A possibilidade de o fulereno C60 inibir esta função celular essencial pode elucidar os mecanismos subjacentes aos efeitos citotóxicos do composto. A correlação entre este efeito e a diminuição da viabilidade celular exige mais investigação sobre os meandros da interacção do C60 com as proteínas celulares.
Globalmente, este estudo pioneiro sobre o fulereno C60 introduz novos horizontes para a terapia fotodinâmica, oferecendo uma luz de esperança para o tratamento da leucemia e alterando potencialmente a trajectória da investigação oncológica. Significativamente, o tratamento fotodinâmico com C60 mostra-se promissor na re-sensibilização das células leucémicas resistentes aos medicamentos, reavivando a sua susceptibilidade à indução da apoptose através das vias mitocondriais. Esta é uma área crítica da investigação sobre a terapia do cancro que exige uma investigação mais aprofundada.
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