Curcumin reduces cisplatin-induced neurotoxicity in NGF-differentiated PC12 cells

AbstractThe potential neuroprotective benefits of curcumin against cisplatin neurotoxicity were investigated. Curcumin is a polyphenol derived from the rhizome of Curcuma longa whose pharmacological effects include antioxidant, anti-inflammatory and anti-cancer properties. Cisplatin is a potent chemotherapeutic drug with activity against a wide variety of tumors, although it has notorious side effects. Cisplatin neurotoxicity is clinically evident in patients that have undergone a full course of chemotherapy and develop a peripheral neuropathy that may affect the treatment regimen and the patient's qualify of life. In this study, we examined whether curcumin can protect against cisplatin neurite outgrowth inhibition in PC12 cells, which is an indicator of the protective potential against neuropathy. We also investigated whether curcumin affects cisplatin effectiveness by analyzing the modulation of p53 gene expression and its effect on cisplatin cytotoxicity in HepG2 tumor cells. Non-cytotoxic concentrations of curcumin reduced in vitro neurotoxicity of cisplatin in PC12 cells. The treatment of PC12 cells with cisplatin (10μg/mL) significantly reduced neurite outgrowth. The tested concentration of curcumin (1.0 and 10μg/mL) did not result in neurite toxicity but nevertheless diminished cisplatin-induced inhibition of neurite outgrowth by up to 50% (p<0.05). Our results indicate that curcumin does not compromise cisplatin's anticancer activity. Curcumin neither suppressed p53 mRNA transcription nor protected tumor cells against cisplatin cytotoxicity. These results indicate that curcumin may reduce cisplatin-induced neurotoxicity, and clinical studies should potentially be considered

Genotoxicity and antigenotoxicity evaluation of curcumin against induced toxicity of cisplatin in PC12 cells.

Pode-se dizer que o câncer, ao lado da AIDS, é a doença que atinge, a níveis mundiais, maior clamor da sociedade por desenvolvimento de cura e melhor qualidade de vida ao paciente. Várias terapias são utilizadas para o tratamento do câncer, podendo-se destacar a importância da quimioterapia em inúmeros protocolos de tratamento. Um dos fármacos mais antigos e mais utilizados na quimioterapia é a cisplatina, que ao longo dos seus mais de 30 anos na prática clínica demonstrou sua eficácia e foi incorporada no protocolo de tratamento de uma variedade de tumores. Entretanto, ao lado se sua comprovada eficácia, é inerente o desenvolvimento de vários efeitos colaterais resultante de sua toxicidade à células sadias. Neste trabalho, destaque é dado a neurotoxicidade, que surge em um grande número de pacientes que recebem tratamento com a cisplatina. Inúmeros esforços têm sido realizados na tentativa de prevenir ou controlar os efeitos tóxicos induzidos pela cisplatina, com atenção especial à suplementação do tratamento quimioterápico com compostos antioxidantes. Nesse sentido, este estudo visa avaliar a associação da curcumina, um composto polifenólico com notável atividade antioxidante e neuroprotetora, ao tratamento com cisplatina, em um modelo in vitro com culturas de células PC12. A curcumina é reconhecidamente um composto polifenólico com um amplo espectro de atividades biológicas, com suas propriedades neuroprotetoras demonstradas em vários modelos estudados estando principalmente relacionadas com seu potencial antioxidante. Os múltiplos mecanismos de ação dos compostos fenólicos e suas propriedades neuroprotetoras atribuídas a capacidade de inibição das espécies reativas de oxigênio indicam um potencial de inibição da neurotoxicidade que surgem durante o tratamento quimioterápico com a cisplatina, visto a reconhecida capacidade de geração de espécies reativas de oxigênio da cisplatina. Como a geração de espécies reativas de oxigênio intracelular pode resultar em danos ao DNA pela ação direta das espécies reativas ou indiretamente via produtos de degradação da peroxidação lipídica, nosso estudo avaliou o potencial protetor da curcumina contra a genotoxicidade induzida pela cisplatina em culturas de células PC12, analisando a indução de micronúcleos e a análise de quebras de cadeia simples, cadeia dupla do DNA e sítios álcali-labeis pelo ensaio do cometa. Antes da avaliação antigenotóxica da curcumina, foi realizada uma avaliação citotóxica e genotóxica, em que pode-se observar que em concentrações elevadas a curcumina é citotóxica e genotóxica às células PC12. O efeito protetor da curcumina foi avaliado em pré-tratamento das culturas de células PC12 com concentrações não tóxicas. Nas três concentrações de curcumina estudadas não houve indícios de interferência com a citotoxicidade ou o efeito citostático da cisplatina. Embora o efeito protetor da curcumina contra os danos induzidos ao DNA de células PC12 não tenha sido evidente nos resultados obtidos pelo ensaio do cometa, a curcumina foi eficaz na redução de micronúcleos induzidos pela cisplatina, de maneira semelhante nas três concentrações avaliadas. Os resultados positivos obtidos nesse estudo juntamente com os dados pré-existentes a respeito de efeitos protetores da curcumina incentivam novas pesquisas em relação aos possíveis benefícios da utilização da curcumina em terapia combinada aos quimioterápicos.Several therapies are used for treating cancer and the importance of chemotherapy can be emphasized in many protocols of treatment. One of the oldest and most used drugs in chemotherapy is the cisplatin which, with its more than thirty years of clinical practice, has demonstrated its effectiveness being incorporated into the protocol of a variety of tumor treatments. On the other hand, it is intrinsic the development of various side effects resulting from its toxicity to healthy cells. This research gives emphasis to the neurotoxicity which appears in a large number of patients receiving the cisplatin treatment. Numerous efforts are being made in attempt to prevent or even control the toxic effects induced by cisplatin with special attention being given to the supplementation of chemotherapy treatment with antioxidant compounds. In that sense, this study aims to assess the association of curcumin, a polifenolic compound with remarkable antioxidant and neuroprotective activity, to the cisplatin treatment in an in vitro neuronal model with PC12 cell cultures. The curcumin is admittedly a polifenolic compound with a broad spectrum of biological activities and their neuroprotective properties, demonstrated in several models, are strongly related to its antioxidant potential. The multiple mechanisms of action of the phenolic compounds and their neuroprotective properties credited to the ability of inhibition of the reactive oxygen species indicate a potential inhibition of neurotoxicity that takes place during the chemotherapy treatment with cisplatin, given its well known ability to generate reactive oxygen species. Since the generation of reactive oxygen species intracellular can result in DNA damage by direct action of reactive species or indirect, through degradation products of the lipid peroxidation, our studies evaluated the potential protector of curcumin against the genotoxicity induced by cisplatin in PC12 cell cultures by examining the induction of micronuclei and analyzing DNA single strand breaks, double strand breaks, and alkali-labeis sites through the comet test. Before the antigenotoxic evaluation of the curcumin, a cytotoxic and genotoxic test was conducted where it was observed that when in high concentrations the curcumin is cytotoxic and genotoxic to the PC12 cells. The protective effect of curcumin was evaluated at the pre-treatment of PC12 cell cultures with non-toxic levels of concentration. In the three studied curcumin concentrations there was no evidence of interference with the cytotoxicity or cytostatic effect of the cisplatin. Although the protective effect of the curcumin put against the damage caused to the DNA of cells PC12 was not evident in the results obtained by the comet test, the curcumin was equally effective in the reduction of micronuclei induced by the cisplatin in all three concentrations evaluated. The positive results obtained in this study combined with the pre-existing data about the protective effects of the curcumin encourage some more new research on possible benefits of using curcumin in combination to chemotherapy

Evaluation of a water-soluble curcumin formulation against toxicity induced by antineoplasic drug cisplatin: the possible protective effects in vitro and in vivo, and modulation of Tp53 gene expression

A curcumina é um pigmento amarelo encontrado no rizoma da planta Curcuma longa Linn. que possui propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e anticâncer. Embora tenha um grande potencial terapêutico, sua aplicação clínica é limitada pelas baixas concentrações plasmáticas obtidas após administração oral. A cisplatina é um agente quimioterápico utilizado no tratamento de vários tipos de cânceres, entretanto é inerente o desenvolvimento de sérios efeitos adversos. Seu principal mecanismo de ação em células tumorais envolve a interação direta com o DNA e formação de crosslinks, levando a célula a parada do ciclo celular e apoptose pela ativação da proteína p53. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito protetor da curcumina hidrossolúvel formulada na dispersão sólida curcumina/gelucire®50-13/aerosil® (curcumina DS) sobre a citotoxicidade, neurotoxicidade e genotoxicidade da cisplatina in vitro e in vivo, além da sua possível interferência na eficácia antitumoral da cisplatina in vitro. Os estudos in vitro foram realizados no modelo de neurotoxicidade em células PC12 e em células tumorais HepG2, derivadas de um hepatocarcinoma humano. Os experimentos in vivo foram realizados em ratos Wistar, comparando a absorção gastrintestinal e os efeitos da curcumina DS e da curcumina padrão. Nos estudos in vitro a curcumina DS reduziu a neurotoxicidade da cisplatina no ensaio de crescimento de neuritos. A expressão do gene Tp53 nas células PC12 não foi modulada pela curcumina DS. Na linhagem celular tumoral HepG2, a curcumina DS não reduziu a citotoxicidade da cisplatina. Os resultados dos experimentos in vivo mostraram que curcumina DS e a curcumina padrão reduziram significativamente a formação de micronúcleos induzidos pela cisplatina na medula óssea, porém, no ensaio do cometa, não alteraram a formação de crosslinks induzidos pela cisplatina no tecido renal. A curcumina DS e a curcumina padrão não modularam o estresse oxidativo e a expressão do gene Tp53 no tecido renal. Nossos resultados sugerem que a curcumina não interfere na atividade antitumoral da cisplatina, uma vez que a curcumina não reduziu a citotoxicidade da cisplatina nas células HepG2, e nem a expressão do gene Tp53 nas células PC12 e no tecido renal. Além disso, os resultados obtidos no ensaio do cometa mostraram que a curcumina não reduziu a formação de crosslinks platina-DNA, o principal mecanismo de citotoxicidade da cisplatina. A formulação da curcumina em dispersão sólida aumentou significativamente a sua biodisponibilidade, além de não apresentar redução dos efeitos antimutagênicos em relação à curcumina padrão. Os efeitos protetores da curcumina DS, como a redução da neurotoxicidade e mutagenicidade induzida pela cisplatina, poderia trazer benefícios à quimioterapia, possibilitando uma terapia mais eficaz e melhor qualidade de vida aos pacientes. Os resultados sugerem que os efeitos protetores da curcumina poderiam ser seletivos às células sadias, não reduzindo os efeitos da cisplatina em células tumorais.Curcumin is a yellow pigment derived from the rhizome of Curcuma longa Linn. Its pharmacological effects include antioxidant, anti-inflammatory, and anti-cancer properties. Although curcumin possesses great therapeutic potential, its low oral bioavailability limits therapeutic application. Cisplatin is a chemotherapeutic drug with activity against a wide variety of tumors; however, it has notorious side effects. Its main mechanism of action in tumor cells involves direct interaction with DNA and formation of crosslinks, leading the cells to a cycle arrest and apoptosis through activation of p53. This study\'s aim was to evaluate the protective effects of watersoluble curcumin, which was formulated in a solid dispersion consisting of curcumin/gelucire®50-13/aerosil® (curcumin DS), on the cytotoxicity, neurotoxicity, and genotoxicity of cisplatin in vitro and in vivo beyond its possible interference in the antitumor efficacy of cisplatin in vitro. In vitro studies were performed on the model of neurotoxicity in PC12 cells and in HepG2 tumor cells derived from a human hepatocarcinoma. The in vivo experiments were performed on Wistar rats, comparing gastrointestinal absorption and the effects of curcumin DS and standard curcumin. In the in vitro studies, curcumin DS reduced neurotoxicity of cisplatin in the neurite outgrowth assay. Tp53 gene expression in PC12 cells was not modulated by curcumin DS. In the tumor cell line HepG2, curcumin DS did not reduce the cytotoxicity of cisplatin. Results of in vivo experiments showed that curcumin DS and standard curcumin significantly reduced micronucleus formation induced by cisplatin in bone marrow. However, on the comet assay, it did not affect the formation of crosslinks induced by cisplatin on renal tissue. Curcumin DS and standard curcumin did not modulate oxidative stress or the expression of the Tp53 gene in renal tissue. Our results suggest that curcumin DS does not compromise the antitumor activity of cisplatin, since curcumin did not reduced the cytotoxicity of cisplatin in HepG2 cells nor Tp53 gene expression in PC12 cells or in renal tissue. Furthermore, the results of the comet assay suggest that curcumin did not reduce the formation of platinum-DNA crosslinks, the major mechanism of cisplatin cytotoxicity. The formulation of curcumin in solid dispersion significantly increased its bioavailability and did not reduced its antimutagenic effect compared to standard curcumin. The protective effects of curcumin DS, such as reducing neurotoxicity and mutagenicity induced by cisplatin, could provide benefits to chemotherapy, including more effective therapy and improved quality of life. The findings suggest that the protective effects of curcumin could be selective to healthy cells without compromising the effects of cisplatin in tumor cells

Comparative study of curcumin and curcumin formulated in a solid dispersion: Evaluation of their antigenotoxic effects

Abstract Curcumin (CMN) is the principal active component derived from the rhizome of Curcuma longa (Curcuma longa L.). It is a liposoluble polyphenolic compound that possesses great therapeutic potential. Its clinical application is, however, limited by the low concentrations detected following oral administration. One key strategy for improving the solubility and bioavailability of poorly water-soluble drugs is solid dispersion, though it is not known whether this technique might influence the pharmacological effects of CMN. Thus, in this study, we aimed to evaluate the antioxidant and antigenotoxic effects of CMN formulated in a solid dispersion (CMN SD) compared to unmodified CMN delivered to Wistar rats. Cisplatin (cDDP) was used as the damage-inducing agent in these evaluations. The comet assay results showed that CMN SD was not able to reduce the formation of cDDP-DNA crosslinks, but it decreased the formation of micronuclei induced by cDDP and attenuated cDDP-induced oxidative stress. Furthermore, at a dose of 50 mg/kg b.w. both CMN SD and unmodified CMN increased the expression of Tp53 mRNA. Our results showed that CMN SD did not alter the antigenotoxic effects observed for unmodified CMN and showed effects similar to those of unmodified CMN for all of the parameters evaluated. In conclusion, CMN SD maintained the protective effects of unmodified CMN with the advantage of being chemically water soluble, with maximization of absorption in the gastrointestinal tract. Thus, the optimization of the physical and chemical properties of CMN SD may increase the potential for the therapeutic use of curcumin