اثر نانوذره اکسیدکبالت عامل دار شده با گلوتامیک اسید و کنژوگه با تیوسمی کاربازید بر روی بیان ژنهای Bax و Bcl-2

محورهای موضوعی : فصلنامه زیست شناسی جانوری

عسل شاهرخشاهی ¹ , علی صالح زاده ² , حمیدرضا وزیری ³ , زینب مرادی شوئیلی ⁴

1 - گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران
3 - گروه زیست شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
4 - گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

تاریخ دریافت : 1400/03/08 تاریخ پذیرش : 1400/06/03 تاریخ انتشار : 1401/06/01

کلید واژه: آپوپتوز, BAX, BCL2, سرطان کبد, نانوذرات اکسیدکبالت,

چکیده مقاله :

سرطان دومین عامل شایع مرگ و میر پس از بیماری های قلبی- عروقی به شمار می رود. هدف از تحقیق کنونی بررسی ترکیب تیوسمی کاربازون- نانوذره اکسید کبالت (CO3O4-TSC) علیه سلول‌های سرطانی کبدی HepG2 در شرایط in vitro می‌باشد. نانوذره CO3O4-TSC به روش شیمیایی و متراکم‌سازی سنتز گردید. تاثیر غلظت های مختلف نانوذره بر روی رشد سلول‌های نرمال Hek392 و سرطانی HepG2 با استفاده از روش MTT مورد ارزیابی قرار گرفت. تاثیر نانو ذره Co3O4-TSC بر روی آپوپتوز با بررسی ژن‌های آپوپتوز Bax و آنتی آپوپتوزBcl2 به روش Real-Time PCR و به واسطه پرایمرهای اختصاصی ارزیابی گردید. میانگین میزان بیان ژن Bax در سلول‌های سرطانی تیمار شده با نانوذره (091/0 ± 19/2) به طور معنی داری بیشتر از سلول‌های نرمال (027/0 ± 1/0) و سلول‌های سرطانی تیمار نشده (047/0 ± 84/0) بوده است (001/0p <). میانگین میزان بیان ژن Bcl2 در سلول‌های سرطانی تیمار شده با نانوذرات ( 033/0 ± 65/0) به طور معنی داری کمتر از سلول‌های نرمال (017/0 ± 1/0) و سلول‌های سرطانی تیمار نشده (033/0 ± 38/1) بوده است (001/0p <). میزان نسبت بیان Bax/Bcl2 در سلول‌های سرطانی تیمار شده با نانوذرات (36/3) به طور معنی داری بیشتر از سلول‌های نرمال (1/0) و سلول‌های سرطانی تیمار نشده (61/0) بوده است (001/0p <). نانوذره CO3O4-TSC اثر سیتوتوکسیک بالایی بر روی سلول‌های سرطانی داشته که این اثر احتمالا از طریق القاء بیان ژن آپوپتوز Bax و کاهش بیان ژن Bcl2 واسطه می گردد.

چکیده انگلیسی:

Cancer is the second most common cause of death after cardiovascular disease. The present study was aimed at assessing the cobalt oxide nanoparticles conjugated with thiosemicarbazone (CO3O4-TSC) against hepatic cancer cells HepG2 in vitro. The CO3O4-TSC nanoparticles were synthesized by chemical and condensation methods. The effect of different concentrations of nanoparticles on the growth of Hek392 normal and HepG2 cancerous cells was assessed by MTT assay. The effect of CO3O4-TSC nanoparticles on apoptosis was assessed by measuring apoptotic Bax and anti-apoptotic Bcl2 genes using specific primers with the Real-Time PCR method. Mean expression of Bax gene in nanoparticle-treated cancer cells (2.19 ± 0.091) was significantly higher than normal cells (1.0 ± 0.027) and untreated cancer cells (0.84 ± 0.047) (p <0.001). The mean expression of Bcl2 gene was significantly lower in nanoparticle-treated cancer cells (0.65 ± 0.033) than in normal (1.0 ± 0.017) and untreated cancer cells (1.38 ± 0.033) (p <0.001). The expression ratio of Bax/Bcl2 in nanoparticle-treated cancer cells (3.36) was significantly higher than normal (1.0) and untreated cancer cells (0.61) (p <0.001). CO3O4-TSC nanoparticle has a high cytotoxic effect on cancer cells, possibly mediated by the induction of apoptotic Bax expression and decreased expression of anti-apoptotic Bcl2 gene.

منابع و مأخذ:

1. Ahamed M., Akhtar M.J., Majeed Khan A.M., Alhadlaq H.A., Alshamsan A. 2016. Cobalt iron oxide nanoparticles induce cytotoxicity and regulate the apoptotic genes through ROS in human liver cells (HepG2). Colloids Surf B Biointerfaces, 148:665-673.


2. Abudayyak M., Gurkaynak T.A., Ozhan G. 2017. In vitro evaluation of cobalt oxide nanoparticle-induced toxicity. Toxicology and Industrial Health, 33:646–654.


3. Alarfi S., Ali D., Al Omar Suliman Y., Ahamed M., Siddiqui M.A., Al-Khedhairy A.A. 2013. Oxidative stress contributes to cobalt oxide nanoparticles-induced cytotoxicity and DNA damage in human hepatocarcinoma cells. International Journal of Nanomedicine, 8:189-199.


4. Azizi M., Ghourchian H., Yazdian F., Dashtestani F., AlizadehZeinabad H. 2017. Cytotoxic effect of albumin coated copper nanoparticle on human breast cancer cells of MDA-MB 231. PLoS One, 12(11): e0188639.


5. Chattopadhyay S., Sandeep K., Tripathy S., Das B., Mandal D., Pramanik P., Roy S. 2014. Toxicity of cobalt oxide nanoparticles to normal cells; an in vitro 4 and in vivo study. Chemico-Biological Interactions, 5: 1-14.


6. El-Serag H.B., Marrero J.A., Rudolph L., Reddy K.R. 2008. Diagnosis and treatment of hepatocellular carcinoma. Gastroenterology, 134(6):1752-1763.


7. Gurunathan S., Raman J., Abd Malek S.N., John P.A., Vikineswary S. 2013. Green synthesis of silver nanoparticles using Ganoderma neo-japonicum Imazeki: a potential cytotoxic agent against breast cancer cells. International Journal of Nanomedicine, 8:4399-413.


8. Habibi A., Shandiz S., Moradi-Shoeili Z., Salehzadeh A. 2019. Novel pyridinecarboxaldehyde thiosemicarbazone conjugated magnetite nanoparticulates (MNPs) promote apoptosis in human lung cancer A549 cells. Journal of Biological Inorganic Chemistry, 3:1-12.


9. Hu B., Wang B., Zhao B., Guo Q., Li Z.H., Zhang X.H., Liu G.Y., Liu Y., Tang Y., Luo F., Du Y., Chen Y.X., Ma L.Y., Liu H.M. 2017. Thiosemicarbazone-based selective proliferation inactivators inhibit gastric cancer cell growth, invasion, and migration. Medicinal Chemistry Communications, 8(12): 2173-2180.


10. Jarestan M., Khalatbari K., Shandiz A., Beigi S., Hedayati M., Majlesi A., Akbari F., Salehzadeh A. 2020. Preparation, characterization, and anticancer efficacy of novel cobalt oxide nanoparticles conjugated with thiosemicarbazide. Biotech, 10(5):1-9.


11. Lee J.S. 2013. Genomic profiling of liver cancer. Genomics and Informatics, 11(4): 180-185.


12. Lessa J.A., Guerra J.C., de Miranda L.F., Romeiro C.F., Da Silva J.G., Mendes I.C., Speziali M., Souza Fagundes E.M., Beraldo H. 2011. Gold(I) complexes with thiosemicarbazones: cytotoxicity against human tumor cell lines and inhibition of thioredoxin reductase activity. Journal of Inorganic Biochemistry, 105(12):1729-1739.


13. Ahamed M., Akhtar M.J., Majeed Khan M.A., Alhadlaq H.A., Alshamsan A. 2016. Cobalt iron oxide   nanoparticles  induce  cytotoxicity   and   regulate   the apoptotic   genes   through   ROS   in   human  liver  cells  (HepG2). Colloids   and   Surfaces   B:   Biointerfaces, 148:665-673.


14. Ponti J., Sabbioni E., Munaro B., Broggi F., Marmorato P., Franchini F. 2009, Genotoxicity and morphological transformation induced by cobalt nanoparticles and cobalt chloride: an in vitro study in Balb/3T3 mouse fibroblasts. Mutagenesis, 24(5):439-445.


15. Shaker M.K., Abdella H.M., Khalifa M.O., El Dorry A.K. 2013, Epidemiological characteristics of hepatocellular carcinoma in Egypt: a retrospective analysis of 1313 cases. Liver International, 33(10):1601-1606.


16. Vanneste P, Page C. 2019. Otitis media with effusion in children: Pathophysiology, diagnosis, and treatment. Journal of Otology, 14(2):33-39.


17. Williamson I. 2011. Otitis media with effusion in children. BMJ Clinical Evidence, 2011:0502.


18. Wei Z., Doria C., Liu Y. 2013. Targeted therapies in the treatment of advanced hepatocellular carcinoma. Clinical Medicine Insights: Oncology, 7:87-102.