Category Archives: Cancer

Cytotoxic saponins of Chamaecostus subsessilis

J Pharm Pharmacogn Res 8(5): 466-474, 2020.

Original Article

Saponins from the rhizomes of Chamaecostus subsessilis and their cytotoxic activity against HL60 human promyelocytic leukemia cells

[Saponinas de los rizomas de Chamaecostus subsessilis y su actividad citotóxica contra las células de leucemia promielocítica humana HL60]

Ezequias Pessoa de Siqueira1, Ana Carolina Soares Braga1, Fernando Galligani2, Elaine Maria de Souza-Fagundes2, Betania Barros Cota1*

1Laboratory of Chemistry of Bioactive Natural Products, Rene Rachou Institute, Oswaldo Cruz Fundation, Belo Horizonte, 30.190-009, Brazil.
2Department of Physiology and Biophysics, Federal University of Minas Gerais, Belo Horizonte, Minas Gerais, 31270901, Brazil.
Abstract

Context: Species of the Costaceae family have been traditionally used for the treatment of infections, tumors and inflammatory diseases. Chamaecostus subsessilis (Nees & Mart.) C. D. Specht & D.W. Stev. (Costaceae) is a native medicinal plant with distribution in the Cerrado forest ecosystem of Central Brazil. In our previous work, the antitumor potential of the chloroform fraction (CHCl3 Fr) from rhizomes ethanol extract (REEX) of C. subsessilis was determined against a series of tumor cell lines (HL60, Jurkat, MDA-MB231, MCF-7, HTC-116 and THP-1) using 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) colorimetric assay.

Aims: To isolate and identify the cytotoxic compounds present in CHCl3 Fr from REEX of C. subsessilis.

Methods: The bio-guided chromatographic fractionation of the CHCl3 Fr was performed by High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) and preparative Thin Layer Chromatography (prep-TLC). The cytotoxicity of the isolated compounds was evaluated against human promyelocytic leukemia cells (HL60) and human embryonic renal non-tumor cell lineage (HEK-293) by MTT assay.

Results: Dioscin and gracillin were identified as active compounds from CHCl3 Fr from REEX of C. subsessilis. They showed IC50 values of 5.3 µM and 14.0 µM, respectively, against HL60 cells, but they did not demonstrate selectivity compared to HEK-293 cells.

Conclusions: These results corroborate with the popular use of species of the Costaceae family as a source of antitumor agents. To the best of our knowledge, this is the first time that these saponins are isolated from this species.

Keywords: Chamaecostus subsessilis; Costaceae; cytotoxic activity; saponins; tumor cell line.

Resumen

Contexto: Las especies de la familia Costaceae se han utilizado tradicionalmente para el tratamiento de infecciones, tumores y enfermedades inflamatorias. Chamaecostus subsessilis (Nees y Mart.) C. D. Specht y D.W. Stev. (Costaceae) es una planta medicinal nativa con distribución en el ecosistema forestal Cerrado del centro de Brasil. En nuestro trabajo anterior, el potencial antitumoral de la fracción de cloroformo (CHCl3 Fr) del extracto de etanol de rizomas (REEX) de C. subsessilis se determinó frente a una serie de líneas celulares tumorales (HL60, Jurkat, MDA-MB231, MCF-7, HTC -116 y THP-1) utilizando el ensayo colorimétrico baseado en bromuro de 3-(4, 5-dimetiltiazol-2-il) -2, 5-difeniltetrazolio (MTT).

Objetivos: Aislar e identificar los compuestos citotóxicos presentes en CHCl3 Fr de REEX de C. subsessilis.

Métodos: El fraccionamiento cromatográfico bioguiado del CHCl3 Fr se realizó mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) y cromatografía preparativa de capa fina (prep-CCF). La citotoxicidad de los compuestos aislados se evaluó frente a las células de leucemia promielocítica humana (HL60) y el linaje de células no tumorales renales embrionarias humanas (HEK-293) mediante el ensayo MTT.

Resultados: Dioscina y gracillin se identificaron como compuestos activos de CHCl3 Fr de REEX de C. subsessilis. Ellos mostraron valores de CI50 de 5,3 µM y 14,0 µM, respectivamente, contra células HL60, pero no demostraron selectividad en comparación con las células HEK-293.

Conclusiones: Estos resultados corroboran con el uso popular de especies de la familia Costaceae como fuente de agentes antitumorales. Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que estas saponinas se aíslan de esta especie.

Palabras Clave: actividad citotóxica; Chamaecostus subsessilis; Costaceae; línea celular tumoral; saponinas.

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Citation Format: Siqueira EP, Galligani F, Braga ACS, Souza-Fagundes EM, Cota BB (2020) Saponins from the rhizomes of Chamaecostus subsessilis and their cytotoxic activity against HL60 human promyelocytic leukemia cells. J Pharm Pharmacogn Res 8(5): 466–474.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Marine microorganism metabolites in cancer, immunity, and inflammation

J Pharm Pharmacogn Res 8(5): 368-391, 2020.

Review

Metabolites from marine microorganisms in cancer, immunity, and inflammation: A critical review

[Metabolitos procedentes de microorganismos marinos en cáncer, inmunidad e inflamación: Una revisión crítica]

Mario Riera-Romo, Liem Wilson-Savón, Ivones Hernandez-Balmaseda*

Department of Pharmacology, Institute of Marine Sciences, Havana 10600, Cuba.
Abstract

Context: Marine microorganisms represent a promising source of bioactive molecules for biomedical applications. Increasing scientific literature is describing novel metabolites isolated from marine microbes with attractive pharmacological properties, such as anti-inflammatory, immunomodulatory, and anticancer.

Aims: To reveal a background of the main marine microbial-derived products that have been isolated and characterized, including recent examples. The main mechanisms of action of these compounds in different models are also discussed.

Methods: This research was structured based on a four phases design. 1) the identification of research questions, 2) selection of relevant studies, 3) filtering of studies based on inclusion and exclusion criteria, and 4) collection and organization of the data. For the web search, were used PubMed, Web of Science, Science Direct and ProQuest. For the selection and classification of the papers was used PRISMA software.

Results: A wide variety of marine microbial metabolites with important pharmacological properties have been discovered and characterized so far. The main sources of these compounds are marine actinomycetes, bacilli, fungi from Aspergillus and Penicillium genus, microalgae, and some marine symbiotic bacteria and fungi. Most of these metabolites exhibit cytotoxic, pro-apoptotic, anticancer, anti-inflammatory, and immunomodulatory activities. Complex structural moieties, such as multiple aromatic rings and heteroatoms, seem to be related to these properties. The mechanisms of action of most of these molecules target apoptosis-related proteins, enzymes, transcription factors, DNA binding proteins and some cell surface receptors.

Conclusions: The marine environment offers an efficient and attractive way to obtain novel natural products. Marine microorganisms are a prolific source of new molecules and extracts with therapeutic potential in the treatment of chronic inflammatory diseases. They represent and ecofriendly and feasible option to obtain drug candidates with multiple mechanisms of action and important biomedical applications.

Keywords: bioactive compounds; biomedical applications; cancer; inflammation; immunity; marine microorganisms.

Resumen

Contexto: Los microorganismos marinos constituyen una fuente de moléculas bioactivas para aplicaciones biomédicas. En la literatura se han descrito metabolitos novedosos aislados de microbios marinos con propiedades farmacológicas atractivas como anti-inflamatoria, inmunomoduladora y anticancer.

Objetivos: Revelar estado del arte de los principales productos derivados de microbios marinos que han sido aislados y caracterizados, incluyendo ejemplos recientes. También se discuten los principales mecanismos de acción de estos compuestos en diferentes modelos.

Métodos: Esta investigación fue estructurada en un diseño de cuatro fases. 1) Identificación de las preguntas de investigación, 2) selección de los estudios relevantes, 3) filtrado de los estudios basado en los criterios de inclusión y exclusión, y 4) colección y organización de los datos. Para la búsqueda en la web se utilizaron PubMed, Web of Science, Science Direct and ProQuest. Para la selección y clasificación de los artículos se empleó el software PRISMA.

Resultados: Una amplia variedad de metabolitos derivados de microbios marinos con propiedades farmacológicas importantes han sido descubiertos y caracterizados hasta la fecha. Las principales fuentes de estos compuestos son los actinomicetos marinos, bacilos, hongos de los géneros Aspergillus y Penicillium, microalgas y algunas bacterias y hongos simbióticos. La mayoría de estos metabolitos exhiben actividad citotóxica, pro-apoptótica, anticancer, anti-inflamatoria e inmunomoduladora. Motivos estructurales complejos como múltiples anillos aromáticos y heteroátomos parecen estar relacionados con estas propiedades. Los mecanismos de acción de casi todas estas moléculas tienen como blanco proteínas relacionadas a la apoptosis, enzimas, factores de transcripción, proteínas de unión al ADN y algunos receptores de la superficie celular.

Conclusiones: El medioambiente marino ofrece una vía atractiva y eficiente de obtener novedosos productos naturales. Los microorganismos marinos son una fuente prolífica de nuevas moléculas y extractos con potencial terapéutico en el tratamiento de enfermedades inflamatorias crónicas. Ellos representan una opción ecológica y factible para obtener nuevos candidatos a fármacos con múltiples mecanismos de acción e importantes aplicaciones biomédicas.

Palabras Clave: aplicaciones biomédicas; cáncer; compuestos bioactivos; inflamación; inmunidad; microorganismos marinos.

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Citation Format: Riera-Romo M, Wilson-Savón L, Hernandez-Balmaseda I (2020) Metabolites from marine microorganisms in cancer, immunity, and inflammation: A critical review. J Pharm Pharmacogn Res 8(5): 368–391.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Terminalia chebula protected the doxorubicin-induced renal damage

J Pharm Pharmacogn Res 8(3): 237-246, 2020.

Original Article

The activity of Terminalia chebula Retz. extract on doxorubicin-induced renal damage in rats

[La actividad del extracto de Terminalia chebula Retz. sobre el daño renal inducido por doxorrubicina en ratas]

Aamina Muneer1, Ahmad Alhowail2, Maha Aldubayan2, Syed Imam Rabbani1,2

1Department of Pharmacology, Al-Ameen College of Pharmacy, Bangalore, India.
2Department of Pharmacology and Toxicology, College of Pharmacy, Qassim University, Buraydah, Kingdom of Saudi Arabia.
Abstract

Context: Doxorubicin (DXR) is a common anticancer drug known to produce several complications. Terminalia chebula popularly known as ‘King of medicine’ is found to possess wound healing, anti-inflammatory and antioxidant properties.

Aims: To evaluate the effects of Terminalia chebula extract on doxorubicin-induced renal damages in rats.

Methods: Coadministration of Terminalia chebula extract (0.25, 0.5 and 1.0 g/kg) was tested against DXR (2.5 mg/kg) induced renal damages in rats. Additional two groups were evaluated by administering 0.5 g/kg of the extract to animals either before or after DXR treatment. Kidney function tests were performed by measuring the serum levels of urea, creatinine, uric acid, and total protein. The antioxidant activity of the extract was evaluated by in vivo and in vitro methods. Histopathology of kidney tissues was performed to assess the morphological changes. The significance of results obtained were statistically analyzed.

Results: The data obtained indicated that co-administration of the extract at higher doses (0.5 and 1.0 g/kg) significantly (p<0.01) reduces the serum levels of creatinine, urea, uric acid, and total proteins compared to DXR group. The extract also decreases the structural damages induced by DXR and exhibited antioxidant property. However, the pre- and post-treatments of Terminalia extract neither alter significantly the biomarker levels nor ameliorated the histopathological changes induced by DXR in rats.

Conclusions: The observations indicated that co-administration of Terminalia chebula decreased the renal damage induced by DXR in rats. The protective action of the extract may be related to its wound-healing and antioxidant properties, the latter of which diminished the free-radical damage induced by DXR.

Keywords: antioxidant; doxorubicin; renal damage; Terminalia chebula.

Resumen

Contexto: La doxorrubicina (DXR) es un medicamento común contra el cáncer que produce varias complicaciones. La Terminalia chebula, conocida popularmente como “Rey de la medicina”, posee propiedades curativas, anti-inflamatorias y antioxidantes.

Objetivos: Evaluar los efectos del extracto de Terminalia chebula sobre daños renales inducidos por doxorrubicina en ratas.

Métodos: La administración conjunta del extracto de Terminalia chebula (0,25; 0,5 y 1,0 g/kg) se probó contra daños renales inducidos por DXR (2.5 mg/kg) en ratas. Se evaluaron dos grupos adicionales administrando 0,5 g/kg del extracto a animales antes o después del tratamiento con DXR. Las pruebas de función renal se realizaron midiendo los niveles séricos de urea, creatinina, ácido úrico y proteína total. La actividad antioxidante del extracto se evaluó por métodos in vivo e in vitro. La histopatología de los tejidos renales se realizó para evaluar los cambios morfológicos. La importancia de los resultados obtenidos se analizó estadísticamente.

Resultados: La administración conjunta del extracto a dosis más altas (0,5 y 1,0 g/kg) significativamente (p <0,01) redujo los niveles séricos de creatinina, urea, ácido úrico y proteínas totales en comparación con el grupo DXR. El extracto también disminuyó los daños estructurales inducidos por DXR y exhibió propiedades antioxidantes. Sin embargo, los tratamientos previos y posteriores del extracto de Terminalia no alteraron significativamente los niveles de biomarcadores ni mejoraron los cambios histopatológicos inducidos por DXR en ratas.

Conclusiones: Las observaciones indicaron que la administración conjunta de Terminalia chebula disminuyó el daño renal inducido por DXR en ratas. La acción protectora del extracto puede estar relacionada con sus propiedades antioxidantes y de curación de heridas, la última de las cuales disminuyó el daño de los radicales libres inducido por DXR.

Palabras Clave: antioxidante; daño renal; doxorrubicina; Terminalia chebula.

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Citation Format: Muneer A, Alhowail A, Aldubayan M, Rabbani SI (2020) The activity of Terminalia chebula Retz. extract on doxorubicin-induced renal damage in rats. J Pharm Pharmacogn Res 8(3): 237–246.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Apoptosis induced by a pigment from Exiguobacterium sp.

J Pharm Pharmacogn Res 8(1): 78-91, 2020.

Original Article

Caspase mediated cytotoxicity of a yellow pigment produced by Exiguobacterium alkaliphilum on human cancer cell lines

[Citotoxicidad mediada por caspasa de un pigmento amarillo producido por Exiguobacterium alkaliphilum en líneas celulares de cáncer humano]

Bharath Gajaraj*, Varalakshmi Nadumane

Department of Biotechnology, School of Sciences, Jain University, 18/3, 9th Main, 3rd Block, Jayanagar, Bangalore- 560011, India.
Abstract

Context: Investigation of microbial diversity for the identification of novel bioactive compounds or therapeutics is a more potential and incessant ongoing process for drug development research. Many tumors are generally metastasized at the time of diagnosis and restorative surgery is rarely achieved. As response rates to chemotherapy are low, surgery remains the only effective treatment. Consequently, a substantial need for new therapeutic options is essential. The promotion of apoptosis in cancer cells could potentially lead to the regression and improved prognosis of cancer.

Aims: To assess the in vitro anticancer activity of the pigment extracted from E. alkaliphilum on cancer cell lines.

Methods: The effect of a pigmented compound produced by Exiguobacterium alkaliphilum, isolated from a soil sample was investigated on various human cancer cell lines. Proliferation and viability were analyzed using cell counting and MTT cell proliferation assay. Quantification of lactate dehydrogenase (LDH), a cytosolic enzyme, which is an indicator of cellular toxicity was carried out. Apoptosis was determined by DNA fragmentation, and by colorimetric assays for caspases 3, 7 and 10. The cell cycle analysis was also performed using a flow cytometer, by fixing the cells with propidium iodide. The structural elucidation of the active compound was analyzed by GC-MS.

Results: Pigment extracted from E. alkaliphilum showed a time and dose-dependent reduction of proliferation in HepG2, HeLa, MCF7, Jurkat and K562 cell lines with lower IC50 concentrations and induction of apoptosis was significantly evident from the caspase assay and DNA fragmentation.

Conclusions: The pigment showed a significant anticancer property on cancer cell lines and this study thereby provides a rationale for pre-clinical and clinical evaluation for the effective treatment of cancer.

Keywords: anticancer; caspase; cell cycle; DNA fragmentation; microbial pigments.

Resumen

Contexto: La investigación de la diversidad microbiana para la identificación de nuevos compuestos bioactivos o terapéuticos es un proceso continuo más potencial e incesante para la investigación del desarrollo de fármacos. En general, muchos tumores tienen metástasis al momento del diagnóstico y rara vez se logra una cirugía restauradora. Como las tasas de respuesta a la quimioterapia son bajas, la cirugía sigue siendo el único tratamiento efectivo. En consecuencia, una necesidad sustancial de nuevas opciones terapéuticas es esencial. La promoción de la apoptosis en las células cancerosas podría conducir a la regresión y al mejor pronóstico del cáncer.

Objetivos: Evaluar la actividad anticancerígena in vitro del pigmento extraído de E. alkaliphilum en líneas celulares de cáncer.

Métodos: Se investigó el efecto de un compuesto pigmentado producido por Exiguobacterium alkaliphilum, aislado de una muestra de suelo en varias líneas celulares de cáncer humano. La proliferación y la viabilidad se analizaron usando el conteo celular y el ensayo de proliferación celular MTT. Se realizó la cuantificación de lactato deshidrogenasa (LDH), una enzima citosólica que es un indicador de toxicidad celular. La apoptosis se determinó mediante fragmentación de ADN y mediante ensayos colorimétricos para las caspasas 3, 7 y 10. El análisis del ciclo celular también se realizó usando un citómetro de flujo, fijando las células con yoduro de propidio. La elucidación estructural del compuesto activo se analizó por GC-MS.

Resultados: El pigmento extraído de E. alkaliphilum mostró una reducción de la proliferación dependiente del tiempo y la dosis en las líneas celulares HepG2, HeLa, MCF7, Jurkat y K562 con concentraciones más bajas de IC50 y la inducción de apoptosis fue significativamente evidente a partir del ensayo de caspasa y la fragmentación del ADN.

Conclusiones: El pigmento mostró una propiedad anticancerígena significativa en las líneas celulares de cáncer y, por lo tanto, este estudio proporciona una justificación para la evaluación preclínica y clínica para el tratamiento efectivo del cáncer.

Palabras Clave: anticancerígeno; caspasa; ciclo celular; fragmentación de ADN; pigmentos microbianos.

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Citation Format: Bharath PG, Varalakshmi KN (2020) Caspase mediated cytotoxicity of a yellow pigment produced by Exiguobacterium alkaliphilum on human cancer cell lines. J Pharm Pharmacogn Res 8(1): 78–91.

© 2020 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Liquid crystal system for cervical cancer

J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 441-453, 2019.

Original Article | Artículo Original

Development and evaluation of liquid crystal systems of combination of 5-fluorouracil and curcumin for cervical cancer cell line

[Desarrollo y evaluación de sistemas de cristal líquido de una combinación de 5-fluorouracilo y curcumina en una línea celular de cáncer cervical]

Sheba R David1, Syahira Abdul Refai2, Koh Rhun Yian2, Chun-Wai Mai2, Sanjoy Kumar Das3, Rajan Rajabalaya1*

1PAPRSB Institute of Health Sciences, Universiti Brunei Darussalam, Jalan Tungku Link BE1410, Bandar Seri Begawan, Brunei Darussalam.
2School of Pharmacy, International Medical University, No. 126, Jalan Jalil Perkasa 19, Bukit Jalil, 57000 Kuala Lumpur, Malaysia.
3Institute of Pharmacy, Jalpaiguri, Pin 735101, West Bengal, India.
Abstract

Context: Liquid crystalline gel, self-assembled vesicular systems covered with nonionic surfactants, are promising for use in drug delivery.

Aims: To develop and evaluate the liquid crystal (LC) systems of a combination of 5-fluorouracil and curcumin for a cervical cancer cell line.

Methods: The LC was formulated using water, surfactant, and glycerin. Optimization was carried out by using different surfactants. The formulations were chosen for various studies, such as pH determination, environmental scanning electron microscopy (eSEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and dissolution study. The synergism of the combination of 5-FU and curcumin on cervical cancer HeLa cell line was then analyzed using CompuSyn software.

Results: The formulations with 60% surfactant, the average particle size was in the ranges from 15.68 – 26.35 nm whereas with 40% surfactant, were 11.27 – 21.35 nm. The percentage of dissolution of 5-FU at pH 7 (PBS) A2: 40.23 > B2: 47.39 > X2: 50.36 > Y2: 56.36 compared to at pH 4 (vaginal simulated fluid, VSF) were A2: 36.23 > B2: 43.64 > X2: 45.67 > Y2: 49.01. The percentage of dissolution of curcumin of different formulations were at pH 7 (PBS) A2: 44.85 > B2: 51.36 > X2: 58.61 > Y2: 64.38 compared to at pH 4 (VSF) were A2: 41.03 > B2: 49.37 > X2: 57.85 > Y2: 68.75.

Conclusions: The combination of the drugs showed that there was a synergistic effect when it was being administered together. The combination of drugs in LC system had a sustained release as well as it was effective against cervical cancer HeLa cell line.

Keywords: cervical cancer; curcumin; 5-fluorouracil; HeLa cell line; liquid crystal.

Resumen

Contexto: El gel cristalino líquido, los sistemas vesiculares autoensamblados cubiertos con tensioactivos no iónicos, son prometedores para su uso en la administración de fármacos.

Objetivos: Desarrollar y evaluar los sistemas de cristal líquido (LC) de una combinación de 5-fluorouracilo y curcumina para una línea celular de cáncer cervical.

Métodos: El LC se formuló usando agua, tensioactivo y glicerina. La optimización se llevó a cabo utilizando diferentes tensioactivos. Las formulaciones se eligieron para diversos estudios, como la determinación del pH, la microscopía electrónica de barrido ambiental (eSEM), la espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y el estudio de disolución. Luego se analizó la sinergia de la combinación de 5-FU y curcumina en la línea celular HeLa de cáncer de cuello uterino utilizando el software CompuSyn.

Resultados: Para las formulaciones con 60% de tensioactivo, el tamaño de partícula promedio estuvo en el rango de 15,68 – 26,35 nm mientras que con 40% de tensioactivo, fueron 11,27 – 21,35 nm. El porcentaje de disolución de 5-FU a pH 7 (PBS) A2: 40,23 > B2: 47,39 > X2: 50,36 > Y2: 56,36 en comparación con pH 4 (fluido simulado vaginal, VSF) fueron A2: 36,23 > B2: 43,64 > X2: 45,67 > Y2: 49,01. El porcentaje de disolución de curcumina de diferentes formulaciones fue a pH 7 (PBS) A2: 44,85 > B2: 51,36 > X2: 58,61 > Y2: 64,38 en comparación con pH 4 (VSF) fueron A2: 41,03 > B2: 49,37 > X2: 57,85 > Y2: 68,75.

Conclusiones: La combinación de los compuestos mostró que había un efecto sinérgico cuando se administraba en conjunto. La combinación de fármacos en el sistema LC tuvo una liberación sostenida y fue eficaz contra la línea celular HeLa del cáncer de cuello uterino.

Palabras Clave: cáncer de cuello uterino; cristal líquido; curcumina; 5-fluorouracilo; línea celular HeLa.

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Citation Format: David SR, Refai SA, Yain KR, Mai C-W, Das SK, Rajabalaya R (2019) Development and evaluation of liquid crystal systems of combination of 5-fluorouracil and curcumin for cervical cancer cell line. J Pharm Pharmacogn Res 7(6): 441–453.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Anti-angiogenic Citrullus colocynthis fruit extract

J Pharm Pharmacogn Res 7(5): 331-342, 2019.

Original Article | Artículo Original

Ethyl acetate extract of Citrullus colocynthis (Linn.) Schrad. fruit suppresses angiogenesis

[Extracto de acetato de etilo del fruto de Citrullus colocynthis (Linn.) Schrad. suprime la angiogénesis]

Mayuri Gaikwad1, Vaishali Shirsat1*, Mrunal Bulbule1, Samidha Kalekar2, Renuka Munshi2

1Department of Pharmaceutical Analysis, Bombay College of Pharmacy, Kalina, Santacruz (E), Mumbai-400098, India.
2Department of Clinical Pharmacology, Topiwala National Medical College and B. Y. L Nair Charitable Hospital, Dr. A. L. Nair Road, Mumbai-400008, India.
Abstract

Context: Anti-angiogenesis is a targeted therapy that uses drugs or other substances to stop tumors from making new blood vessels. Citrullus colocynthis is a medicinal plant that has anticancer property mediated by apoptosis.

Aims: To evaluate the anti-angiogenic potential of C. colocynthis fruits extract through chorioallantoic membrane (CAM) assay.

Methods: For the CAM assay, heparin (an anti-angiogenic agent) was used as a positive control, and quercetin (Q) as the marker compound in the extracts to demonstrate the inhibition of angiogenesis. The reduction in the number of blood vessels in each area and in each image was used as a measure to determine the anti-angiogenic activity of the extract.

Results: From the results of phytochemical screening, the polyphenol and flavonoid contents of the ethyl acetate extract were 0.6708 mg equivalent of gallic acid per gram of the dry extract and 7.65 mg equivalent of Q per gram of the dry extract, respectively. From the results of CAM assay, Q caused marked reduction in the formation of new blood vessels. Similarly, ethyl acetate extract of C. colocynthis fruits (50 µg/mL) showed 53.52% inhibition of blood vessel formation in the CAM vasculature, whereas 25 µg/mL of Q exhibited 64.78% inhibition. The analysis with Bonferroni’s post-hoc test showed statistically significant difference at p<0.0001, with respect to the positive control, heparin. The EC50 values obtained by non-linear regression analysis using GraphPad Prism software 8.1.2 were 14.74 µg/mL (Q) and 44.13 µg/mL (ethyl acetate fruit extract of C. colocynthis).

Conclusions: Ethyl acetate extract of C. colocynthis fruits demonstrated potential angiogenesis suppression activity.

Keywords: angiogenesis suppression; chorioallantoic membrane assay; Citrullus colocynthis; cancer; quercetin.

Resumen

Contexto: La antiangiogénesis es una terapia dirigida que usa medicamentos u otras sustancias para evitar que los tumores produzcan nuevos vasos sanguíneos. Citrullus colocynthis es una planta medicinal que tiene propiedades anticancerígenas mediadas por la apoptosis.

Objetivos: Evaluar el potencial antiangiogénico del extracto de frutos de C. colocynthis mediante el ensayo de membrana corioalantoica (CAM).

Métodos: Para el ensayo de CAM, se utilizó heparina (un agente antiangiogénico) como control positivo, y quercetina (Q) como compuesto marcador en los extractos para demostrar la inhibición de la angiogénesis. La reducción en el número de vasos sanguíneos en cada área y en cada imagen se usó como una medida para determinar la actividad anti-angiogénica del extracto.

Resultados: A partir de los resultados del tamizaje fitoquímico, los contenidos de polifenoles y flavonoides del extracto de acetato de etilo fueron 0.6708 mg equivalentes de ácido gálico por gramo del extracto seco y 7.65 mg equivalentes de Q por gramo del extracto seco, respectivamente. A partir de los resultados del ensayo CAM, Q causó una reducción marcada en la formación de nuevos vasos sanguíneos. De manera similar, el extracto de acetato de etilo de frutos de C. colocynthis (50 µg/mL) mostró una inhibición del 53.52% de la formación de vasos sanguíneos en la vasculatura CAM, mientras que 25 µg/mL de Q mostraron una inhibición de 64.78%. El análisis con la prueba post hoc de Bonferroni mostró una diferencia estadísticamente significativa a p<0,0001, con respecto al control positivo, la heparina. Los valores de EC50 obtenidos por análisis de regresión no lineal utilizando el software GraphPad Prism 8.1.2 fueron 14.74 µg / mL (Q) y 44.13 µg/mL (extracto de acetato de etilo de C. colocynthis).

Conclusiones: El extracto de acetato de etilo de las frutas de C. colocynthis demostró una actividad potencial de supresión de la angiogénesis.

Palabras Clave: cáncer; Citrullus colocynthis; ensayo de membrana corioalantoica; quercetina; supresión de la angiogénesis.

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Citation Format: Gaikwad M, Shirsat V, Bulbule M, Kalekar S, Munshi R (2019) Ethyl acetate extract of Citrullus colocynthis (Linn.) Schrad. fruit suppresses angiogenesis. J Pharm Pharmacogn Res 7(5): 331–342.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

A screening for discovering anticancer herbal drugs

J Pharm Pharmacogn Res 7(3): 213-222, 2019.

Original Article | Artículo Original

A screening of anti-breast cancer effects and antioxidant activity of twenty medicinal plants gathered from Chaharmahal va Bakhtyari province, Iran

[Tamizaje antitumoral contra cáncer de mama y actividad antioxidante de veinte plantas medicinales recolectadas en la provincia de Chaharmahal va Bakhtyari, Irán]

Majid Asadi-Samani1*, Mahmoud Rafieian-Kopaei2, Zahra Lorigooini2, Hedayatollah Shirzad3*

1Student Research Committee, Shahrekord University of Medical Sciences, Shahrekord, Iran.
2Medical Plants Research Center, Basic Health Sciences Institute, Shahrekord University of Medical Sciences, Shahrekord, Iran.
3Cellular and Molecular Research Center, Basic Health Sciences Institute, Shahrekord University of Medical Sciences, Shahrekord, Iran.

*E-mail: majidas102@yahoo.com

Abstract

Context: Breast cancer is one of the most prevalent cancers that causes substantial numbers of deaths among women, worldwide. Medicinal plants can be used for discovering new anti-breast cancer drugs.

Aim: To investigate the antioxidant effects of twenty Iranian herbs and their anticancer effects against breast cancer cell lines (i.e. MDA-MB231 and MCF-7) compared with a non-cancerous human cell line (HDF).

Methods: In this study, the plant samples were collected from different regions of Chaharmahal va Bakhtyari province in Iran and their hydroalcoholic (ethanol: water; 70:30) extracts prepared by maceration method. Antioxidant activity was investigated by DPPH with reference to butylated hydroxytoluene (BHT). Anticancer effects were investigated by MTT colorimetric assay.

Results: Most of the plants examined in this study had higher antioxidant activity than that of BHT. Satureja bachtiarica (37.27 ± 1.56 µg/mL), Plantago lanceolata (43.19 ± 4.67 µg/mL), Parietaria judaica (45.34 ± 8.08 µg/mL), Stachys inflata (53.70 ± 1.80 µg/mL), and Euphorbia szovitsii (55.78 ± 1.37 µg/mL) inhibited the DPPH free radicals in the lower concentration compared to BHT (120.48 ± 1.42 µg/mL) and other plants. MTT assay showed that the lowest IC50s values were observed for E. microsciadia and E. szovitsii among the examined plants on both breast cancer cell lines. There was no significant relationship between anticancer effects and antioxidant activity of the plants (p>0.05).

Conclusions: The examined plants might be considered as valuable resources of natural compounds that may possess anti-breast cancer properties.

Keywords: antioxidant activity; cytotoxicity; drug discovery; natural compounds; traditional medicine.

Resumen

Contexto: El cáncer de mama es uno de los cánceres más prevalentes que causa un gran número de muertes entre las mujeres en todo el mundo. Las plantas medicinales se pueden usar para descubrir nuevos medicamentos contra el cáncer de mama.

Objetivo: Investigar los efectos antioxidantes de veinte hierbas iraníes y sus efectos anticancerígenos contra líneas celulares de cáncer de mama (es decir, MDA-MB231 y MCF-7) en comparación con una línea celular humana no cancerosa (HDF).

Métodos: En este estudio, se recolectaron muestras de plantas de diferentes regiones de la provincia de Chaharmahal va Bakhtyari en Irán y sus extractos hidroalcohólicos (etanol: agua; 70:30) preparados por el método de maceración. La actividad antioxidante se investigó mediante DPPH con referencia al hidroxitolueno butilado (BHT). Los efectos anticancerígenos se investigaron mediante el ensayo colorimétrico MTT.

Resultados: La mayoría de las plantas examinadas en este estudio tenían mayor actividad antioxidante que la de BHT. Satureja bachtiarica (37.27 ± 1.56 µg/mL), Plantago lanceolata (43.19 ± 4.67 µg/mL), Parietaria judaica (45.34 ± 8.08 µg/mL), Stachys inflata (53.70 ± 1.80 µg / mL) y Euphorbia szovitsii (55.78 ± 1.37 µg/mL) inhibieron el radical libre DPPH en la concentración más baja en comparación con BHT (120.48 ± 1.42 µg/mL) y otras plantas. El ensayo MTT mostró que se observaron los valores de CI50 más bajas para E. microsciadia y E. szovitsii entre las plantas examinadas en ambas líneas celulares de cáncer de mama. No hubo una relación significativa entre los efectos anticancerígenos y la actividad antioxidante de las plantas (p> 0.05).

Conclusiones: Las plantas examinadas podrían considerarse como recursos valiosos de compuestos naturales que pueden poseer propiedades contra el cáncer de mama.

Palabras Clave: actividad antioxidante; citotoxicidad; descubrimiento de medicamento; compuestos naturales; medicina tradicional.

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Citation Format: Asadi-Samani M, Rafieian-Kopaei M, Lorigooini Z, Shirzad H (2019) A screening of anti-breast cancer effects and antioxidant activity of twenty medicinal plants gathered from Chaharmahal va Bakhtyari province, Iran. J Pharm Pharmacogn Res 7(3): 213–222.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Apoptosis and cell cycle arrest induced by Moringa oleifera

J Pharm Pharmacogn Res 7(3): 173-183, 2019.

Original Article | Artículo Original

n-Hexane fraction of Moringa oleifera Lam. leaves induces apoptosis and cell cycle arrest on T47D breast cancer cell line

[Fracción de n-hexano de hojas de Moringa oleifera Lam. inducen apoptosis y detención del ciclo celular en la línea celular de cáncer de mama T47D]

Shabarni Gaffar1*, Riza Apriani2, Tati Herlina1

1Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Padjadjaran, Bandung, Indonesia.
2Department of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Universitas Negeri Garut, Garut, Jawa Barat, Indonesia.

*E-mail: shabarni.gaffar@unpad.ac.id

Abstract

Context: Moringa plant (Moringa oleifera) is one of the medicinal plants used as traditional medicine for the treatment of the variety of diseases including cancer. Recently, extensive research has been conducted on leaf extracts of M. oleifera to evaluate their potential cytotoxic effects. Several studies have reported anti proliferative activity of water and alcoholic extracts of leaf, bark and seed of M. oleifera on some cancer cell line, including HepG2 liver cancer cell, A549 lung cancer cell, Caco-2 colon cancer cell, MCF7 and MDA-MB-231 breast cancer cells.

Aim: To evaluate the cytotoxic effect of n-hexane fraction of M. oleifera (hMO) leaves on T47D breast cancer cells.

Methods: The M. oleifera leaves were extracted using ethanol, then fractionated with n-hexane. The cytotoxic activity was determined using MTT assay. Apoptosis and cell cycle arrest were analyzed using flow-cytometry and expression of Bcl-2 and cyclin D1 were analyzed using immunocytochemistry.

Results: Based on preliminary MTT assay, T47D treated with hMO demonstrated a medium cytotoxic effect and inhibited cell proliferation with an IC50 value of 235.58 µg/mL. Detection of apoptosis showed that hMO induced apoptosis mediated cell death in slow manner. In addition, hMO was also induce cell cycle arrest on G0-G1 and G2-M phase. Immunocytochemistry assay showed that the hMO decreased expression of anti-apoptosis protein, Bcl-2, and cell cycle regulator protein, cyclin D1, in concentration dependent manner.

Conclusions: hMO has properties to induce apoptosis and cell cycle arrest on T47D cells. hMO has a potential compound to be explored and developed as a chemo preventive agent for breast cancer. These results provide evidence for anticancer activity of M. oleifera leaves extract since it cause growth inhibition, induced apoptosis and cell cycle arrest.

Keywords: apoptosis; cell cycle arrest; hMO; T47D cell.

Resumen

Contexto: La planta de moringa (Moringa oleifera) es una de las plantas medicinales utilizadas como medicina tradicional para el tratamiento de variedad de enfermedades, incluido el cáncer. Recientemente, se ha realizado una extensa investigación sobre extractos de hojas de M. oleifera para evaluar sus efectos citotóxicos potenciales. Varios estudios han reportado actividad antiproliferativa de extractos acuosos y alcohólicos de hojas, cortezas y semillas de M. oleifera en alguna línea celular de cáncer, incluyendo hígado HepG2, pulmón A549, colon Caco-2 y mama MCF7, MDA y MB-231.

Objetivo: Evaluar el efecto citotóxico de la fracción de n-hexano de las hojas de M. oleifera (hMO) en las células de cáncer de mama T47D.

Métodos: Las hojas de M. oleifera se extrajeron con etanol, luego se fraccionaron con n-hexano. La actividad citotóxica se determinó utilizando el ensayo MTT. La apoptosis y la detención del ciclo celular se analizaron mediante citometría de flujo y la expresión de Bcl-2 y la ciclina D1 se analizaron mediante inmunocitoquímica.

Resultados: Basado en el ensayo MTT preliminar, las T47D tratadas con hMO demostraron un efecto citotóxico e inhibió la proliferación celular con un valor de CI50 de 235,58 µg/mL. La detección de la apoptosis mostró que la hMO indujo la muerte celular mediada por la apoptosis de manera lenta. Además, hMO también indujo la detención del ciclo celular en las fases G0-G1 y G2-M. El ensayo de inmunocitoquímica mostró que hMO disminuyó la expresión de la proteína anti-apoptosis, Bcl-2 y la proteína reguladora del ciclo celular, ciclina D1, de manera dependiente de la concentración.

Conclusiones: hMO tiene propiedades para inducir la apoptosis y la detención del ciclo celular en las células T47D. hMO tiene un compuesto potencial para ser explorado y desarrollado como un agente quimio preventivo para el cáncer de mama. Estos resultados proporcionan evidencia de la actividad anticancerígena del extracto de hojas de M. oleifera, ya que causa inhibición del crecimiento, apoptosis inducida y detención del ciclo celular.

Palabras Clave: apoptosis; célula T47D; detención del ciclo celular; hMO.

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Citation Format: Gaffar S, Apriani R, Herlina T JF (2019) n-Hexane fraction of Moringa oleifera Lam. leaves induces apoptosis and cell cycle arrest on T47D breast cancer cell line. J Pharm Pharmacogn Res 7(3): 173–183.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Mitochondrial uncoupling in cancer

J Pharm Pharmacogn Res 7(2): 77-102, 2019.

Review | Revisión

The mitochondrial uncoupling as a promising pharmacological target against cancer

[El desacoplamiento mitocondrial como prometedor blanco farmacológico]

Roberto Fernández Acosta1, Octavio Piñeros2,3, Gilberto L Pardo Andreu4*

1Department of Pharmacy, Institute of Pharmaceutical and Foods Sciences, University of Havana, Ave. 23, No.2317 e/ 214 y 222, La Lisa, PO Box 13600, Havana, Cuba.
2Facultad de Salud, Universidad de Santiago de Cali, Colombia.
3Facultad de Salud, Universidad del Valle, Colombia
4Center for Research and Biological Evaluations, Institute of Pharmaceutical and Foods Sciences, University of Havana, Ave. 23, No. 2317 e/ 214 y 222, La Lisa, PO Box 13600, Havana, Cuba.

*E-mail: gpardo@ifal.uh.cu

Abstract

Context: Mitochondria represent a key intracellular signalling hub that is emerging as important determinants of numerous aspects of cancer development and progression. In this sense, the organelle constitutes a promising target for the development of novel anticancer agents. Despite the negative history, mitochondrial uncoupling has recently proposed as a pharmacological target against cancer, but little is known about the mechanisms involved.

Aims: To demonstrate the role of mitochondria in tumor formation and to describe how targeting of mitochondria uncoupling can be beneficial in the therapy of these diseases, which affect a large human population.

Methods: The data for this systematic review were collected from three popular databases including PubMed, Google Scholar, and Scopus and included in the search terms the words “mitochondrial uncoupling” and “cancer”. The influence of mitochondrial uncoupling on cells physiology that could lead to cancer cells death, invasion and metastasis was critically appraised from relevant researches. The anticancer effects of small molecules mitochondrial uncouplers and their anticancer mechanisms were also discussed. The present dataset finally included 201 published articles.

Results: It was found that the mitochondrial uncoupling-mediated responses possibly involved in the anti-cancer/anti-metastatic effects include Ca2+ homeostasis and bioenergetics disruption, mitochondrial membrane potential dissipation, reactive oxygen species generation, mitochondrial dynamics alteration, and gene expression modulation.

Conclusions: Overall, this critical review suggests that mitochondrial uncoupling could be an interesting pharmacological target to be considered in the design and synthesis of novel anti-cancer compounds with optimal physic-chemical and biopharmaceutical properties and improved safety profiles.

Keywords: cancer; mitochondria; mitochondrial uncoupling, systematic review.

Resumen

Contexto: Las mitocondrias representan un centro de señalización intracelular clave que emerge como determinante en numerosos aspectos del desarrollo y la progresión del cáncer. Así, el orgánulo constituye un blanco terapéutico prometedor para el desarrollo de nuevos agentes anticancerosos. A pesar de su historia negativa, el desacoplamiento mitocondrial se ha propuesto como un blanco farmacológico contra el cáncer, pero se sabe poco acerca de los mecanismos involucrados.

Objetivos: Demostrar el papel de las mitocondrias en la formación de tumores y describir cómo el desacoplamiento puede ser beneficioso en el tratamiento de esta enfermedad.

Métodos: Los datos para esta revisión se colectaron desde tres bases de datos, PubMed, Google Scholar y Scopus, e incluyó en los términos de búsqueda las palabras “desacoplamiento mitocondrial” y “cáncer”. La influencia del desacoplamiento mitocondrial en la fisiología tumoral que podría conducir a la muerte, invasión y metástasis de las células cancerosas se evaluaron críticamente. También se discutieron los efectos anticancerígenos de algunos desacopladores mitocondriales y sus mecanismos de acción. El presente conjunto de datos finalmente incluyó 201 artículos publicados.

Resultados: Las respuestas mediadas por desacoplamiento mitocondrial involucradas en los efectos anticancerosos/antimetastásicos incluyen la alteración de la homeostasis del Ca2+ y la bioenergética mitocondrial, la disipación del potencial de la membrana, la generación de especies reactivas de oxígeno, y la alteración de la dinámica mitocondrial y la expresión génica.

Conclusiones: Esta revisión crítica sugiere que el desacoplamiento mitocondrial podría ser un blanco farmacológico interesante a considerar en el diseño y síntesis de nuevos compuestos anticancerígenos con propiedades físico-químicas y biofarmacéuticas óptimas y perfiles de seguridad mejorados.

Palabras Clave: cáncer; mitocondria; desacoplamiento mitocondrial, revisión sistemática.

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Citation Format: Fernandez Acosta R, Piñeros O, Pardo Andreu GL (2019) The mitochondrial uncoupling as a promising pharmacological target against cancer. J Pharm Pharmacogn Res 7(2): 77–102.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)

Synergism between Rhopalurus junceus venom and cytostatics in HeLa

J Pharm Pharmacogn Res 7(1): 67-76, 2019.

Original Article | Artículo Original

Synergistic effect of Rhopalurus junceus scorpion venom combined with conventional cytostatics in cervical cancer cell line HeLa

[Efecto sinérgico de la combinación del veneno de escorpión Rhopalurus junceus con citostáticos convencionales en la línea celular tumoral HeLa]

Arianna Yglesias-Rivera1, Hermis Rodríguez-Sánchez2, Alexis Díaz-García1*

1Research Department, Laboratories of Biopharmaceuticals and Chemistries Productions (LABIOFAM), Havana, Cuba.
2Microbiology Department, Tropical Medicine Institute “Pedro Kouri”, Havana, Cuba.

*E-mail: alediaz@ipk.sld.cu

Abstract

Context: Venom from endemic scorpion of Cuba, Rhopalurus junceus, decreases the viability of epithelial cancer cells and has negligible cytotoxic effect on normal cells. Conventional chemotherapy induces unspecific cytotoxic effect against cancer and normal cells. Pharmacological interaction of this scorpion venom with conventional cytostatics is unknown.

Aims: To evaluate the cytotoxic effect of combined treatment of Rhopalurus junceus scorpion venom and conventional cytostatics in the cervical cancer and kidney normal cell line HeLa and Vero, respectively.

Methods: Both cell lines were treated alone with different concentrations of 5-fluoruracil (0.5, 5, 50, 500 and 5000 µM), doxorubicin (0.005, 0.05, 0.5, 5 and 50 µM) and cisplatin (3.13, 6.25, 12.5, 25 and 50 µM) or combined with ½IC50 in HeLa (0.5 mg/mL) of scorpion venom. Cell viability was determined by MTT assay. The combination index and dose reduction index at different concentration levels were generated by CompuSyn software.

Results: Rhopalurus junceus scorpion venom exerted synergic effect in HeLa cancer cell line when combined with 5-fluorouracil, cisplatin and doxorubicin at 0.5 – 500 µM, 3.13 – 25 µM and 0.005 – 5 µM, respectively. Meanwhile, higher concentration levels of cytostatics combined with scorpion venom induced antagonist effects. Besides, 5-fluorouracil, cisplatin and doxorubicin as single treatment and combined with scorpion venom did not showed significant differences respect to cell viability in Vero cells.

Conclusions: Rhopalurus junceus scorpion venom is able to potentiate selectively the cytotoxicity, at low concentrations of chemotherapy drugs, against the cervical cancer cell line HeLa.

Keywords: chemotherapy drugs; cytotoxicity; HeLa; Rhopalurus junceus scorpion venom; synergism.

Resumen

Contexto: El veneno del escorpión endémico de Cuba Rhopalurus junceus disminuye la viabilidad de células tumorales epiteliales y no afecta las células normales. La quimioterapia convencional induce efecto citotóxico no específico sobre las células tumorales y normales. Las interacciones farmacológicas del veneno de escorpión con citostáticos convencionales no han sido estudiadas.

Objetivos: Evaluar el efecto citotóxico de los citostáticos, solos y combinados con el veneno de escorpión Rhopalurus junceus, en las células tumorales y normales, HeLa y Vero, respectivamente.

Métodos: Las células se trataron con los citostáticos solos a diferentes concentraciones de 5-fluorouracilo (0,5; 5; 50; 500 y 5000 µM), doxorrubicina (0,005; 0,05; 0,5; 5 y 50 µM) y cisplatino (3,13; 6,25; 12,5; 25 y 50 µM) y combinados con la ½ CI50 (0,5 mg/mL) en HeLa del veneno de escorpión. La viabilidad celular se determinó mediante el ensayo de MTT. El índice de combinación e índice de reducción de la dosis, se determinaron mediante el software CompuSyn.

Resultados: El tratamiento combinado del veneno de escorpión con 5-fluorouracilo, cisplatino y doxorrubicina a 0,5 – 500 µM, 3,13 – 25 µM y 0,005 – 5 µM, respectivamente, ejerció un efecto sinérgico sobre la citotoxicidad de HeLa. Mientras que la mayor concentración de los citostáticos, combinado con el veneno indujo efectos antagónicos. En células Vero no se obtuvieron diferencias significativas, entre el efecto citotóxico del tratamiento individual de los citostáticos 5-fluorouracilo, cisplatino y doxorrubicina o combinados con el veneno, respectivamente.

Conclusiones: El veneno de escorpión Rhopalurus junceus potencia selectivamente la citotoxicidad a bajas concentraciones de los citostáticos, en la línea tumoral cérvico-uterina HeLa.

Palabras Clave: citotoxicidad; HeLa; quimioterapia; sinergismo; veneno de escorpión Rhopalurus junceus.

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Citation Format: Yglesias-Rivera A, Rodríguez-Sánchez H, Díaz-García A (2019) Synergistic effect of Rhopalurus junceus scorpion venom combined with conventional cytostatics in cervical cancer cell line HeLa. J Pharm Pharmacogn Res 7(1): 67–76.

© 2019 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)