Apoptotic potential of Ruta chalepensis essential oil

J Pharm Pharmacogn Res 10(1): 73-83, 2022.

DOI: https://doi.org/10.56499/jppres21.1180_10.1.73

Original Article

Induction of apoptosis by Ruta chalepensis L. essential oil in human breast cancer cells (MCF-7)

[Inducción de apoptosis por el aceite esencial de Ruta chalepensis L. en células de cáncer de mama humano (MCF-7)]

Arwa R. Althaher^1,2*, Sawsan A. Oran², Yasser K. Bustanji^3,4

¹Department of Pharmacy, Al-Zaytoonah University of Jordan, Amman, 11733, Jordan.

²Department of Biological Sciences, The University of Jordan, Amman, 11942, Jordan.

³Department of Basic Medical Sciences, University of Sharjah, Sharjah, 27272, United Arab Emirates.

⁴Department of Biopharmaceutics and Clinical Pharmacy, The University of Jordan, Amman, 11942, Jordan.

*E-mail: a.althaher@outlook.com

Abstract

Context: Recent scientific studies have reported that essential oils induce apoptosis in various cancer cell types by interfering with intracellular signaling pathways.

Aims: To evaluate the cytotoxicity, the apoptotic activity of essential oil (EO) of Ruta chalepensis L. against MCF-7 cell line.

Methods: Cytotoxicity was determined using methyl thiazol tetrazolium assay. The apoptotic activity of EO was analyzed using annexin V-fluorescein isothiocyanate/propidium iodide binding flow cytometry. The cell morphology was inspected under an inverted microscope. DAPI staining assay was used for the morphological observation. Activation of caspases-3/7, -8, and-9 was assessed using a caspase assay kit.

Results: Ruta chalepensis essential oil significantly inhibited the proliferation of MCF-7 cells at 72 h. Moreover, the results showed that cell death is associated with the apoptotic process, and the number of apoptotic cells was significantly increased in the groups treated with EO than in control cells. The main morphological hallmarks of apoptosis in the nucleus were membrane blebbing, chromatin condensation, and nuclear fragmentation. Also, R. chalepensis EO-induced apoptosis in the MCF-7 cell line was via the extrinsic caspase-8 dependent pathway in a dose and time-dependent manner.

Conclusions: Ruta chalepensis essential oil demonstrated significant apoptotic activity against experimental breast carcinoma. Therefore, it could be introduced as a suitable candidate for breast cancer therapy after further investigation.

Keywords: apoptosis; caspases; DAPI staining assay; flow cytometry; Ruta chalepensis.

Resumen

Contexto: Estudios científicos recientes han informado que los aceites esenciales inducen la apoptosis en varios tipos de células cancerosas al interferir con las vías de señalización intracelular.

Objetivos: Evaluar la citotoxicidad, la actividad apoptótica del aceite esencial (EO) de Ruta chalepensis L. contra la línea celular MCF-7.

Métodos: La citotoxicidad se determinó mediante el ensayo de metil tiazol tetrazolio. La actividad apoptótica de EO se analizó mediante citometría de flujo de unión de anexina V-isotiocianato de fluoresceína/yoduro de propidio. La morfología celular se inspeccionó con un microscopio invertido. Se utilizó el ensayo de tinción DAPI para la observación morfológica. La activación de las caspasas-3/7, -8 y-9 se evaluó usando un kit de ensayo de caspasas.

Resultados: El EO de Ruta chalepensis inhibió significativamente la proliferación de células MCF-7 a las 72 h. Además, los resultados mostraron que la muerte celular está asociada con el proceso apoptótico, y el número de células apoptóticas aumentó significativamente en los grupos tratados con EO que en las células de control. Las principales características morfológicas de la apoptosis en el núcleo fueron la formación de ampollas en la membrana, la condensación de cromatina y la fragmentación nuclear. Además, la apoptosis inducida por EO de R. chalepensis en la línea celular MCF-7 fue a través de la vía extrínseca dependiente de caspasa-8 de una manera dependiente de la dosis y el tiempo.

Conclusiones: El aceite esencial de Ruta chalepensis demostró una actividad apoptótica significativa contra el carcinoma de mama experimental. Por lo tanto, podría presentarse como un candidato adecuado para la terapia del cáncer de mama después de una investigación adicional.

Palabras Clave: apoptosis; caspasas; citometría de flujo; ensayo de tinción DAPI; Ruta chalepensis.

Citation Format: Althaher AR, Oran SA, Bustanji YK (2022) Induction of apoptosis by Ruta chalepensis L. essential oil in human breast cancer cells (MCF-7). J Pharm Pharmacogn Res 10(1): 73–83. https://doi.org/10.56499/jppres21.1180_10.1.73

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