Effetti biologici di curcumina e paclitaxel associati a nanoparticelle di pentossifillina su cellule tumorali polmonari trattate con fumo di sigaretta

The aim of this study was to investigate the potential of introducing pentoxyfilline (PD4) into curcumin (CUR) or paclitaxel (PTX) nanoformulation to enhance anti-cancer effects in lung adenocarcinoma cells (A549) induced with cigarette smoke extract (CSE). In addition, it has been evaluated the effect on healthy cells (BEAS-2B) and on alveolar macrophages (NR8383) in order to consider if the treatment can improve the survival of these cells. This is due to previous studies confirming the connection between inflammation and tumor. Cigarette smoke generates an oxidative stress and an inflammatory microenvironment that in turn induce alteration of DNA and thus modifications in mechanism of cell cycle control. Therefore, the combination of an anti- inflammatory molecule to drugs used in cancer therapy might intensify the therapeutic effect on A549 CSE-induced. Nanoparticles prepared with a solvent and anti-solvent method were engineered in order to enhance drugs bioavailability. Subsequently, colorimetry assays tested the activity against RNS and ROS of CUR, PTX, PD4 alone or associated in nanoparticles. CUR demonstrated a strong antioxidant activity rather than paclitaxel. Cell cycle and apoptosis are the hallmark of anti-tumor effect. Flow cytometer assay revealed that nanoparticles of PD4 and CUR are more active against cancer cells than for healthy cells or macrophages. On the other hand, nanoparticles of PTX and PD4 were not selective against cancer cells and extremely toxic for healthy cells and macrophages. This study has successfully demonstrated the stronger activity of PD4 and CUR nanoparticles against adenocarcinoma cells induced by cigarette smoke extract rather than PTX alone or combined with PD4. However, results showed that paclitaxel does not provide healthy cells and macrophages survival and it is toxic even at low concentrations.

L'obiettivo di questo lavoro di tesi è stato lo studio dell'associazione di un farmaco antiinfiammatorio (pentossifillina, PD4) con un antitumorale (curcumina, CUR, o paclitaxel, PTX) sotto forma di nanoparticelle e la valutazione del loro effetto sulle cellule di adenocarcinoma polmonare (A549) trattate con fumo di sigaretta. Allo stesso tempo è stato studiato l'effetto dei nanovettori sulle cellule sane dell'epitelio bronchiale umano (BEAS2B) e sui macrofagi alveolari di ratto (NR8383). Numerosi studi confermano la relazione tra infiammazione e tumore: il fumo di sigaretta genera stress ossidativo e un microambiente infiammatorio che, a loro volta, inducono alterazione del DNA e, quindi, modifiche nei meccanismi di controllo del ciclo cellulare.1-3 Poiché il processo infiammatorio e lo stress ossidativo sono connessi allo sviluppo e alla propagazione di cellule tumorali a livello polmonare, la combinazione di un farmaco antiinfiammatorio con molecole ad attività antitumorale può migliorarne l'effetto terapeutico sulle cellule A549 trattate con fumo di sigaretta.4 A questo scopo sono state preparate nanoparticelle di Pluronic F-127 contenenti CUR/PD4 o PTX/PD4 tramite il metodo solvente-antisolvente. Successivamente, tramite saggi colorimetrici è stata testata l'attività contro specie reattive dell'azoto (RNS) e dell'ossigeno (ROS) di CUR, PTX, PD4 da soli o associati in nanoparticelle. Le nanoparticelle di CUR hanno mostrato una forte attività antiossidante. L'analisi in citometria a flusso ha dimostrato che le nanoparticelle di CUR/PD4 sono più attive sulle cellule tumorali rispetto a quelle sane e ai macrofagi. Le nanoparticelle di PTX/PD4, invece, sono tossiche per le cellule sane e i macrofagi senza avere effetti considerevoli sulle cellule dell'adenocarcinoma polmonare. In conclusione, questo studio ha dimostrato la maggior attività antitumorale delle nanoparticelle di CUR/PD4 rispetto al PTX da solo o in associazione con PD4.