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.

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