Efecto de nitrofurantoína sobre la citotoxicidad inducida por cisplatino en líneas celulares de cáncer humanas

Abstract

Actualmente el cáncer es una de las patologías con peor pronóstico, debido a su tardía detección y/o a un tratamiento ineficaz. La quimioterapia del cáncer se caracteriza por la mezcla de dos o más fármacos con el fin de obtener un efecto sinérgico y así lograr la muerte de las células tumorales. Sin embargo, se ha observado un aumento de la resistencia a la quimioterapia. El cisplatino es uno de los fármacos a los que se le ha asociado el desarrollo de resistencia que, en este caso, está dada por la sobreexpresión, entre otras proteínas, de la glutatión S-transferasa (GST), enzima que participa en el metabolismo de este fármaco. Por otra parte, se ha reportado que nitrofurantoína, fármaco utilizado en el tratamiento y profilaxis de infecciones del tracto urinario, inhibe a la GST de Proteus mirabilis y a la GST citosólica de hígado de rata. La hipótesis de esta tesis es que la inhibición de GST humana por nitrofurantoína aumentaría el efecto citotóxico de cisplatino sobre células de cáncer humanas. Para ello, se determinó: i) el efecto de nitrofurantoína sobre la actividad de la GST citosólica humana, ii) el mecanismo probable de inhibición de nitrofurantoina sobre GST en función de los cambios observados en la cinética enzimática, y iii) el efecto citotóxico de la mezcla de nitrofurantoína y cisplatino sobre las líneas celulares cancerosas; H1975, HCT 116, MCF-7 y la línea celular Vero, no cancerosa. La inhibición de la GST citosólica por nitrofurantoína mostró ser concentración dependiente, con valores de IC50 cercanos a 200 μM en las líneas celulares estudiadas. El mecanismo de inhibición resultó ser no competitivo con respecto al cofactor glutatión (GSH) y se observó una inhibición por sustrato con respecto al compuesto 1-cloro-2,4-dinitrobenceno (CDNB). Para el estudio de la naturaleza de la interacción entre cisplatino y nitrofurantoína se construyeron matrices de efecto cuyos resultados fueron analizados mediante tres programas (Compusyn®, Combenefit® y synergyfinder) con el fin de determinar si se producía antagonismo, adición o sinergismo entre ambos fármacos. Los resultados obtenidos en células H1975 y MCF-7, mostraron que se produce un máximo de sinergia a concentraciones de 100 μM de nitrofurantoína y 20 μM de cisplatino, lográndose reducir significativamente la dosis de cisplatino a estas dosis de mezclas, lo que se evidenció al analizar los resultados de este modelo in vitro utilizando el programa Compusyn®. En cambio, en células no cancerosas (Vero) se observó antagonismo o efecto aditivo a las mismas concentraciones de los fármacos. Los resultados presentados en este trabajo sientan las bases farmacológicas del uso de nitrofurantoína como potencial agente terapéutico capaz de presentar un efecto sinérgico al ser asociado con cisplatino u otros antineoplásicos

Currently, cancer is one of the pathologies with worse prognosis by its late detection and the ineffective treatments. Cancer chemotherapy is a mixture of two or more drugs whose purpose is to produce a synergistic effect and thus to induce death in whole tumour cells. However, drugs resistance has been observed. Cisplatin, is one of the drugs associated with drugs resistance given by overexpression of several enzymes including glutathione S-transferases (GST), since this enzyme metabolizes this drug. On the other hand, nitrofurantoin, a drug used by urinary tract infections, has been showed an inhibitory effect of GST from Proteus mirabilis and on cytosolic GSH from rat liver. Given the aforementioned background, we postulate that the inhibition of human cGST by nitrofurantoin increase the cytotoxic effect of cisplatin on human tumour cells. Herein was determined: i) the effect of nitrofurantoin on human cytosolic GST, ii) the inhibitory mechanism associated to the binding sites of GSH and iii) the substrate and the analysis of cytotoxic effect of cisplatin plus nitrofurantoin on human cancer cells lines; H1975, HCT 116, MCF7 and no-cancer cell line VERO. Nitrofurantoin inhibited GSH activity in a dose-response manner, with IC50 values near to 200 μM in all studied cell lines. The inhibitory effect regarding glutathione (GSH) showed a non-competitive kinetic over the GST, whereas a substrate inhibition mechanism was observed when 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (CDNB) was used. For the study of the cytotoxic effect of cisplatin plus nitrofurantoin, matrixes effect was performed, and the obtained data were studied in order to determinate antagonism, addition or synergism mechanism using three different softwares (Compusyn®, Combenefit® and synergyfinder). The more significative synergic effect was observed in H1975 and MCF7 cells lines at 100 μM of nitrofurantoin and 20 μM of cisplatin, with a significantly decrease of cytotoxic concentration of cisplatin at these doses of mixtures what was evidenced when analyzing the results of this in vitro model using the Compusyn® program. Nevertheless, when the experiment was performed on Vero cells, at the same concentrations, only antagonism or addition effect was observed. Finally, these results might be a support for pharmacological use of nitrofurantoin as potential therapeutic agent able to show a synergic effect with cisplatin or other antineoplastic drugs