Efecto ventajoso/desfavorable de la quercetina en las membranas de las células de neuroblastoma SK-N-SH Parte 1

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Resumen:La quercetina es un compuesto polifenólico, cuyos efectos generan dudas entre los científicos. Los resultados de muchos experimentos muestran que tiene propiedades anticancerígenas, antiinflamatorias y antioxidantes, mientras que otros estudios indican su acción prooxidativa y citotóxica. Este compuesto puede reaccionar con especies reactivas de oxígeno y, debido a sus propiedades químicas, se puede encontrar en el área hidrofóbica-hidrofílica de las células. Estas características de la quercetina indican que su acción en las células estará asociada a la modificación de membranas y su participación en el mantenimiento del equilibrio redox. Por lo tanto, este estudio distingue estos dos mecanismos y determina si son importantes para la función celular. Comprobamos: (1) si las concentraciones seleccionadas de quercetina son citotóxicas y destructivas para las membranas celulares SK-N-SH (pruebas MTT, LDH, MDA) en situaciones con y sin estrés oxidativo aplicado; (2) cuál es el nivel de cambios en las propiedades estructurales/mecánicas de la parte lipídica de las membranas de estas células debido a la presencia de moléculas de polifenoles; y (3) si la acción antioxidante de la quercetina protege la membrana contra su modificación. Nuestros resultados muestran que los cambios en la rigidez/elasticidad de la parte lipídica de la membrana constituyen el mecanismo de acción decisivo de la quercetina, influyendo potencialmente en los procesos celulares cuyas etapas iniciales están asociadas con las membranas (p. ej., recepción de señales del medio ambiente, transporte).

Palabras clave:quercetina; células de neuroblastoma; membrana celular; monocapa de Langmuir;estrés oxidativo

1. Introducción

La quercetina (3,3',4',5,7-pentahidroxiflavona) es un polifenol bioactivo que se encuentra en las plantas [1-3] y es el flavonoide más abundante en la dieta humana [4].

Exhibe una amplia gama de propiedades, entre antiinflamatorias [5] e inmunomoduladoras [6]. Los datos de la literatura indican que puede ser un factor anticancerígeno potencial [7,8]. Debe su acción a la capacidad de modificar el curso de las vías de señalización intracelular[9,10] y a las propiedades antioxidantes que se han demostrado, entre otras, en células PC12 [11,12] y células neuronales humanas SH-SY5Y [13] .

Este compuesto es un agente antiproliferativo que induce la muerte celular programada en varias líneas tumorales, por ejemplo, en células HL-60 y NB-4 de leucemia mielógena aguda [14,15] y K{{4 }}leucemia mielógena crónica [16]. También se demostró que la quercetina inhibe la propagación de varios tipos de cáncer, como el de pulmón, hígado, mama y colon [17-20]. Vijayababu et al.[21]encontraron que induce la apoptosis de células de carcinoma prostático (PC-3), así como inhibe la invasión, migración y señalización de moléculas involucradas en la supervivencia celular y proliferación de este tipo de células [22] .

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Sin embargo, la acción de la quercetina no está clara. También hay datos que indican una alta citotoxicidad de este compuesto [23-25]. La investigación muestra que la quercetina, según la concentración, la ubicación en la célula y la fuente de radicales libres, puede mostrar un efecto pro-oxidante. Altas dosis generaron estrés oxidativo en linfocitos humanos [26].

Tal acción dualista de la quercetina puede estar relacionada con el hecho de que, como antioxidante, puede convertirse en un producto de oxidación. El resultado de esta reacción es la formación de unradical semiquinona que se oxida a quercetina quinona [2]. Este compuesto puede reaccionar con los grupos tiol y volverse tóxico para las células [26].

Otra posibilidad de acción beneficiosa/desfavorable sobre las células es el efecto de este compuesto sobre las membranas. Debido a la naturaleza química y la presencia de anillos aromáticos en la molécula, puede ubicarse en compartimentos celulares hidrofóbicos, cambiando así sus propiedades fisicoquímicas [27,28]. Las propiedades mecánicas y estructurales de la parte lipídica de las membranas son muy importantes para el curso de todos los procesos relacionados con las membranas, es decir, transporte, señalización y conducción de estímulos. Estos procesos son llevados a cabo principalmente por proteínas ancladas en membranas.beneficios de los polifenolesLos cambios en la rigidez o flexibilidad de la membrana pueden bloquear la posibilidad de adoptar la conformación adecuada de los dominios proteicos individuales, lo que en consecuencia puede interrumpir o inhibir el proceso llevado a cabo por una proteína determinada. Por lo tanto, es probable que cambiar la composición de la membrana al introducir incluso una pequeña cantidad de quercetina entre las moléculas de lípidos pueda cambiar significativamente su movilidad.

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En vista de la ambigüedad existente en la literatura en cuanto a los efectos de la quercetina sobre las células, esta investigación evalúa la acción anti o pro-oxidativa de la quercetina y comprueba la influencia de este compuesto en el funcionamiento de las membranas celulares, incluyendo la determinación de la modificación estructural de la parte lipídica de estas membranas.cistanche salinaEste objetivo se logró examinando el efecto de diferentes concentraciones de quercetina en la supervivencia de las células SK-N-SH y el nivel de daño en sus membranas. La potencial actividad antioxidante de este compuesto se comprobó iniciando el estrés oxidativo de las células después de una incubación previa con quercetina.cistanche estandarizadaLa acción a nivel de membrana se probó en sistemas modelo que brindan información inequívoca sobre: ​​(1) La modificación estructural de la monocapa lipídica de composición que refleja la membrana celular (SK-N-SH) causada por la presencia de diversas cantidades de quercetina, y (2) las capacidades protectoras del flavonoide probado contra la peroxidación de ácidos grasos insaturados en los lípidos que forman la membrana celular (SK-N-SH).

2. Resultados

2.1. Membranas celulares nacionales

El efecto de la quercetina en las células SK-N-SH humanas se investigó mediante el ensayo MTT, que determina la actividad mitocondrial.

SK-N-SH se expusieron durante 24 h a diversas concentraciones de quercetina (3,1, 6,25, 12,5, 25, 50, 100 y 200 uM). El tratamiento celular con concentraciones más bajas de quercetina no mostró ningún efecto significativo. Por el contrario, la adición de quercetina a una concentración de 200 uM provocó un ligero aumento en el número de células viables (11 por ciento en comparación con el control) (Figura la).

El estudio también investigó el efecto de concentraciones variables de peróxido de hidrógeno (1-5 mM) en las células después de 3 horas de contacto. Se observó que la concentración más baja probada causó una ligera disminución en la viabilidad celular (en aproximadamente un 10 por ciento en comparación con el control), mientras que las concentraciones más altas fueron tóxicas para las células SK-N-SH. En presencia de H2O2 en concentraciones de 3 y 5 mM en el medio de cultivo, se observó una disminución significativa (de aproximadamente el 54 por ciento) en la viabilidad celular en comparación con las células no tratadas con H2O2 (Figura 1b).

Para determinar el efecto protector de la quercetina frente a la toxicidad del H2O, las células se trataron con varias concentraciones de quercetina durante 24 h seguidas de 3 h de contacto de la muestra con peróxido de hidrógeno de 3 y 5 mM. Se observó que la quercetina en concentraciones de 3.1-50 uM provocó una ligera,donde puedo comprar cistancheaproximadamente un 9 por ciento de aumento en el número de células viables, en comparación con las células tratadas con H, O, solo. Por el contrario, para las células SK-N-SH preincubadas en un medio que contenía concentraciones más altas de quercetina (100 y 200 uM) y luego en contacto con H2O2, la viabilidad celular aumentó en aproximadamente un 18 y un 33 por ciento (Figura 1c).

La siguiente etapa del trabajo fue comprobar en qué medida la quercetina y el H, O afectan las membranas de las células analizadas. Para ello, se utilizó la prueba de lactato deshidrogenasa (LDH) para evaluar el nivel de daño de la membrana celular y se midió el nivel de malondialdehído (MDA) para evaluar el grado de peroxidación lipídica. Las células SK-N-SH se trataron durante 24 h con concentraciones seleccionadas de quercetina (6,25; 25; 100; 200 μM), y luego se añadió peróxido de hidrógeno (3-5 mM) durante otras 3 h.

Figura 1. La viabilidad celular se determinó mediante ensayo MTT. Las células SK-N-SH se expusieron durante 24 h a diversas concentraciones de quercetina (3,1-200 uM). El porcentaje de viabilidad celular se refirió a las células de control no tratadas (a); células en contacto durante 3 h con varias concentraciones de H2O2 (mM) (b), células SK-N-SH preincubadas durante 24 h con diferentes concentraciones de quercetina y luego en contacto durante 3 h con H, O2. El porcentaje de viabilidad celular se relacionó con las células tratadas solo con H,O2 (c). Los valores representan la media ± DE de tres a seis experimentos independientes. Letras diferentes indican diferencias significativas (p menor o igual a 0.05).

Como se muestra en la Tabla 1, la presencia de quercetina en el medio utilizado para el tratamiento de 24 h de las células SK-N-SH no provocó ningún cambio significativo en la liberación de LDH.

El pretratamiento con una concentración de quercetina de 6,25 uM no influyó en el contenido de MDA, mientras que las dosis más altas de quercetina （25; 100 y 200 μM）indujeron un aumento en la peroxidación lipídica de alrededor del 12 por ciento (Figura 2a).

El tratamiento de las células con quercetina y peróxido de hidrógeno no afectó la liberación de LDH en comparación con las células tratadas solo con peróxido de hidrógeno (Figura 2b).

Figura 2. El efecto de la quercetina sobre las células SK-N-SH expuestas a H2O se midió por el grado de peroxidación lipídica (concentración de MDA)(a) y liberación de LDH (b). Las células fueron pretratadas durante 24 h con concentraciones seleccionadas de quercetina (6,25; 25; 100; 200 uM), seguidas de 3 h de contacto con H2O2 (3-5 mM).Cistanche antiedadEl porcentaje de pérdida de LDH se refirió a los valores obtenidos para las células tratadas con H2O, solo (b). Los valores representan la media ± de tres a seis experimentos independientes. Letras diferentes indican diferencias significativas (p menor o igual a 0.05).

2.2. Membranas modelo

2.2.1.La influencia de la quercetina en las propiedades mecánicas de las membranas

Para probar el efecto de la quercetina en las membranas de las células de neuroblastoma, se formaron monolaveres de lípidos (de una composición que refleja la parte lipídica de las membranas de la línea celular SK-N-SH). Se prepararon monocapas en tampón puro pH 7,4 (control) y en un tampón que contenía quercetina en concentraciones de 6,25, 12,5, 25 y 50 μM. Para tales monocapas, se midieron las dependencias de la presión superficial （元） en el área por molécula individual en la monocapa (A) (Figura 3).

El curso de las isotermas (π-A) obtenidas para la mezcla lipídica que imita la composición característica de la membrana del neuroblastoma se caracteriza por un curso monótono, sin transiciones de fase apreciables. La presencia de quercetina modifica claramente esta relación, provocando un desplazamiento de las curvas hacia valores más altos de A. Esta tendencia es directamente proporcional a la concentración de quercetina en la solución tampón. La dependencia del módulo de compresión Cs-I estático en rt se calculó en función de las isotermas (recuadro en la Figura 3).

Con base en las isotermas obtenidas, se determinaron los valores de los parámetros fisicoquímicos que caracterizan las monocapas ensayadas (Tabla 2).

Figura 3. Isotermas de presión superficial y módulo de compresibilidad correspondiente (recuadro) del modelo de lípidos de las capas de neuroblastoma distribuidas en la subfase que contenía las concentraciones indicadas de quercetina disueltas en tampón.

Tabla 2. Se calcularon los parámetros de superficie de las monocapas (Alim: el área límite por molécula; πcoll-presión de colapso; Cs-1-valores máximos del módulo de compresión) para monocapas del modelo de membrana de neuroblastoma. Los datos representan la media de tres experimentos ±SD. Letras diferentes indican diferencias significativas (p menor o igual a 0.05).

Con el aumento de la cantidad de quercetina, Alim (área mínima por molécula en la capa densamente empaquetada) aumentó proporcionalmente a su concentración. Para el nivel más alto de quercetina, este aumento fue de hasta un 17,5 % en comparación con el control. Los parámetros restantes, es decir, πcoll y Cs-I (presión superficial en el punto de colapso de la capa y módulo de compresión estática) fueron menos sensibles al contenido de quercetina en la subfase. Los cambios en Scroll variaron de 3-5 por ciento, y para Cs- de 0.2 a 8.8 por ciento en comparación con el control.

Este artículo está extraído de Molecules 2021, 26, 4945. https://doi.org/10.3390/molecules26164945 https://www.mdpi.com/journal/molecules