Antitumor and immunomodulatory activity of fucoidan from the brown alga Lessonia trabeculata (Lessoniaceae) on breast cancer spheroids / Actividad antitumoral e inmunomoduladora de fucoidan del alga parda Lessonia trabeculata (Lessoniaceae) en esferoides de cáncer de mama

Abstract Introduction: The therapeutic benefits of the brown algae fucoidan in the treatment of breast cancer have attracted considerable interest in recent years. However, research using spheroids which provide relevant results in trials for antitumor and immunomodulatory products because they adequately simulate the tumor microenvironment, is limited. Objective: To evaluate the antitumor and immunomodulatory activity of Lessonia trabeculata fucoidan (LtF), native to the Peruvian Sea, on two types of multicellular tumor spheroids. Methods: The study was conducted from January to December 2021. Two types of spheroides were elaborated: from 4T1 tumor cells (MTS), and from 4T1 tumor cells+mouse splenocytes (MTSs). The antitumor activity of LtF was evaluated in MTS by quantifying cell viability with MTT. Immunomodulatory activity was determined in MTSs using the IC50 for two types of treatment: simple, fucoidan alone (LtF) and combined, fucoidan+doxorubicin (LtF+Dox). Pro-inflammatory (TNF-α, IL-6) and anti-inflammatory (IL-10, TGF-β) cytokine production was quantified by sandwich ELISA 72 h after treatment. Dox was used as positive control in all assays. Results: LtF exerted antitumor activity as evidenced by increased necrotic zone and cell debris formation compared to the untreated control. Antitumor activity was concentration dependent between 100 and 6 000 μg/ml. In MTSs, simple treatment increased IL-6 and decreased IL-10 and TGF-β production. The combined treatment significantly reduced TGF-β production. In both treatments and Dox, there was an increase in IL-6 compared to the untreated control. The highest production of IL-10 and TGF-β was observed in the untreated control, compatible with a highly immunosuppressive tumor microenvironment. Conclusions: LtF is a good candidate for the treatment of breast cancer and can immunomodulate the tumor microenvironment alone or in combination with Dox.

Resumen Introduccción: Los beneficios terapéuticos del fucoidan de algas pardas en el tratamiento del cáncer de mama han despertado gran interés en los últimos años. Sin embargo, las investigaciones con esferoides son limitadas, éstos proporcionan resultados relevantes en ensayos de productos antitumorales e inmunomoduladores porque simulan adecuadamente el microambiente tumoral. Objetivo: Evaluar la actividad antitumoral e inmunomoduladora del fucoidan de Lessonia trabeculata (LtF), nativa del Mar Peruano, en dos tipos de esferoides tumorales multicelulares. Métodos: El estudio se realizó de enero a diciembre de 2021. Se elaboraron dos tipos de esferoides: con células tumorales 4T1 (MTS) y con células tumorales 4T1+esplenocitos de ratón (MTSs). La actividad antitumoral de LtF se evaluó en MTS cuantificando la viabilidad celular con MTT. La inmunomodulación se determinó en MTSs utilizando la IC50 para dos tipos de tratamiento: simple, fucoidan solo (LtF) y combinado, fucoidan+doxorubicina (LtF+Dox). La producción de citoquinas proinflamatorias (TNF-α, IL-6) y antiinflamatorias (IL-10, TGF-β) se cuantificó mediante ELISA sándwich 72 h post-tratamiento. En todos los ensayos se utilizó Dox como control positivo. Resultados: En los MTS, el LtF ejerció actividad antitumoral evidenciada por aumento de la zona necrótica y formación de restos celulares respecto al control no tratado. La actividad antitumoral fue concentración-dependiente entre 100 y 6 000 μg/ml. En los MTSs, con el tratamiento simple se incrementó IL-6 y disminuyeron IL-10 y TGF-β. El tratamiento combinado redujo significativamente la producción de TGF-β. Los dos tratamientos y Dox incrementaron IL-6 respecto al control no tratado. La mayor producción de IL-10 y TGF-β se observó en los no tratados, compatible con un microambiente tumoral altamente inmunosupresor. Conclusiones: El LtF es un buen candidato para tratar el cáncer de mama y puede inmunomodular el microambiente tumoral solo o en combinación con Dox.

Efecto del estrés agudo y de la variación del estímulo masticatorio sobre el dolor nociceptivo somático en un modelo murino

Introducción. El estrés agudo se relaciona con la enérgica liberación de catecolaminas, citoquinas y cortisol, las cuales afectan la percepción dolorosa. La masticación estimula neuronas serotoninérgicas, dichas neuronas modulan a las vías neurales del dolor; sin embargo, la relación entre dichas variables aún está en proceso de entendimiento. Objetivo. Determinar el efecto del estrés agudo y del estímulo masticatorio sobre el dolor. Métodos. Experimento que se desarrolló en el bioterio de la Facultad de Medicina de la UNMSM. 40 ratones Balb/c machos de 8 semanas de edad. Los ratones fueron asignados aleatoriamente en 5 grupos iguales. A: semana 1 sin ningún estímulo y semana 2 estimulo masticatorio + estrés. B: semana 1 sin ningún estímulo y semana 2 estrés. C: semana 1 estrés y semana 2 sin ningún estímulo. D: semana 1 estímulo masticatorio + estrés y semana 2 sin ningún estímulo. E: control, sin ningún estimulo. El dolor se evaluó en los 5 grupos a los 7 y 14 días mediante la prueba de tiempo de retirada de la cola ante estímulo térmico. Resultados. Se empleó la prueba de ANOVA para la evaluación intergrupo, no hallándose diferencia significativa. Mediante la prueba de t student para muestras relacionadas se hizo la evaluación intragrupo donde se encontró diferencia significativa entre los 7 vs los 14 días tanto en el grupo A (p=0,029) como en el grupo C (p=0,03). Conclusión. El efecto del estrés agudo sobre la percepción dolorosa fue disminuida por el estímulo masticatorio en ratones Balb/c.

Introduction. Acute stress is related to the energetic release of catecholamines, cytokines, and cortisol, which trigger pain perception. Chewing stimulates serotonergic neurons, these neurons modulate the neural pathways of pain; however, the relationship between these variables is still in the process of understanding. Objective. To determine the effect of acute stress and chewing stimulus on pain. Methods. an experiment that was developed in the Faculty of Medicine of the UNMSM. 40 eight-week-old male Balb/c mice were randomly assigned into 5 equal groups. A: week 1 without any stimulus and week 2 chewing stimulus + stress. B: week 1 without any stimulus and week 2 stress. C: week 1 stress and week 2 without any stimulus. D: week 1 masticatory stimulus + stress and week 2 without any stimulus. E: control, without any stimulus. Pain was assessed in the 5 groups at 7 and 14 days using the tail-withdrawal time test before thermal stimulation. Results. The ANOVA test was used for the intergroup evaluation, finding no significant difference. Using the t student test for related samples, the intragroup evaluation was made, where a significant difference was found between 7 vs. 14 days, both in group A (p=0.029) and in group C (p=0.03). Conclusion. The effect of acute stress on pain perception was decreased by chewing stimulus in Balb/c mice.

Efecto del estímulo masticatorio y estrés agudo sobre la interleuquina 6, la memoria y el aprendizaje espacial en ratones Balb/c

Introducción. El estrés agudo altera la memoria y aprendizaje espacial y la expresión de la interleuquina 6 (IL-6), mientras que el estímulo masticatorio evitaría dichos efectos. Objetivo. Determinar el efecto del estímulo masticatorio y el estrés agudo sobre la expresión de interleuquina 6, la memoria y el aprendizaje espacial en ratones. Métodos. Experimento con 70 ratones albinos machos de 2 meses de edad de la cepa Balb/c que fueron distribuidos aleatoriamente en grupo A1: estrés agudo 1 hora; grupo A2: estrés agudo 1 hora + estímulo masticatorio 1 hora; grupo B1: estrés agudo 2 horas; grupo B2: estrés agudo 2 horas + estímulo masticatorio 2 horas; grupo C1: estrés agudo 3 horas; grupo C2: estrés agudo 3 horas + estímulo masticatorio 3 horas; y grupo D: sin intervención. Durante 3 días, se evaluó la memoria y el aprendizaje espacial en el laberinto acuático de Morris. La IL-6 fue determinada mediante ELISA. Resultados. La IL-6 fue mayor en el grupo B2 vs los demás grupos (p < 0,001). Además, en el primer día de evaluación, la adquisición de memoria y aprendizaje espacial fue menor en el grupo A1 vs A2 (p = 0,042). Conclusión. Solo en el primer día de evaluación encontramos que el estímulo masticatorio previno la disminución de la adquisición de memoria y aprendizaje espacial en ratones sometidos a estrés agudo de baja intensidad. Los resultados en general no fueron concluyentes sobre el efecto del estímulo masticatorio. Además, la IL-6 fue mayor en el estrés + el estímulo masticatorio (grupo B2) sobre el resto.

Introduction. Acute stress alters memory and spatial learning and the expression of interleukin 6, the chewing stimulus would prevent these effects. Objective. To determine the effect of chewing stimulation and acute stress on the expression of interleukin 6 and memory and spatial learning in mice. Methods. Experiment where 70 male albino mice of the Balb/c of age 2 month were randomly distributed into: Group A1: acute stress 1 hour; Group A2: acute stress 1 hour + chewing stimulus 1 hour; Group B1: acute stress 2 hours; Group B2: acute stress 2 hours + chewing stimulus 2 hours; Group C1: acute stress 3 hours; C2: acute stress 3 hours + chewing stimulus 3 hours; Group D: without intervention. For 3 days, spatial memory and learning were tested in the Morris water maze. Interleukin 6 (IL-6) was analyzed by ELISA test. Results. IL-6 was higher in the B2 group vs the other groups (p<0.0001). In addition, on the first day of evaluation, the acquisition of spatial memory and spatial was lower in the A1 vs. A2 group (p=0.042). Conclusión. Only on the first day of evaluation, we found that the masticatory stimulus prevented the decrease in memory acquisition and spatial learning in mice subjected to low-intensity acute stress. The results were generally inconclusive on the effect of masticatory stimulation. In addition, IL-6 was higher in the stress + masticatory stimulus (group B2) over the rest.

Efecto del estrés crónico y de la masticación sobre los niveles séricos de interleuquina-6 e interferón-gama / Effect of chronic stress and chewing on serum interleukin-6 and interferon-gamma levels

Introducción: el estrés crónico afecta el equilibrio inmunológico alterando los niveles séricos de interleuquina-6 (IL-6) e interferón gama (INF-γ), dicha alteración afecta al sistema nervioso y al comportamiento humano. La masticación adecuada disminuiría dichos efectos. El objetivo del estudio fue determinar el efecto del estrés crónico y de la masticación sobre los niveles séricos de IL-6 e INF-γ. Métodos: experimento donde se emplearon 64 ratones Balb/c de 8 semanas de edad. Se dividieron en 4 tratamientos: Grupo NE: Masticación normal + estrés, Grupo N: masticación normal sin estrés, Grupo DE: Masticación deficiente + estrés, Grupo D: masticación deficiente sin estrés. Mediante test de ELISA se midió IL-6 e IFN-γ alfinal de la 4ta y de la 8va semana de tratamiento. Resultados: tanto la IL-6 como el IFN-γ fueron mayores en el grupo DE (p<0,05) al final de la 4ta semana. Al evaluarlos al término de la 8va semana se observó que en el grupo NE se incrementó la IL-6 respecto al resto de grupos (p<0,0001), y en el grupo DE fue donde se encontró mayor cantidad de IFN-γ (p<0,0001). Conclusión: el estrés crónico y la masticación deficiente incrementan los niveles séricos de IL-6 e IFN-γ. En cambio, la adecuada masticación disminuye el nivel de tales citoquinas al final de la cuarta semana de tratamiento.

Introduction: chronic stress affects the immune balance by altering the serum levels of interleukin-6 (IL-6) and gamma interferon (INF-γ), this alteration affects the nervous system and human behavior. Appropriate chewing would lessen these effects. The aim of this study was to determine the effect of chewing and chronic stress over serum levels of IL-6 and INF-γ. Methods: experiment in which 64 Balb/C mice of 8 weeks of age were used, they were divided into 4 treatments: Group NE: Normal chewing + stress, Group N: normal chewing without stress, Group DE: Chewing poor + stress, Group D: poor chewing without stress. IL-6 and IFN-γ were measured by ELISA after 4 and 8 weeks of treatment. Results: both IL-6 and IFN-γ were higher in the DE group (p < 0,05) at the end of fourth week of treatment. When evaluating the animals at the end of the eighth week of treatment, it was observed that in the NE group, the IL-6 was increased with respect to the rest (p < 0,0001) and the DE group showed more IFN-γ (p < 0,0001). Conclusion: stress and poor chewing increase serum IL-6 and IFN-γ. In contrast, appropriate chewing decreases the effects of stress on the increase of such cytokines at the end of the fourth week of treatment in animals.