Un aliado natural del desierto: el potencial anticancerígeno de una lectina del “palo fierro”
El cáncer de mama es una de las neoplasias malignas más comunes y mortales en mujeres de entre 40 y 55 años. En 2022 se detectaron 2.3 millones de nuevos casos en el mundo y más de 670,000 personas fallecieron a causa de esta enfermedad. En México la situación es preocupante, ya que en ese mismo año este tipo de cáncer ocupó los primeros lugares en incidencia y mortalidad.
Una de las razones por las que el cáncer de mama sigue siendo un gran reto es su complejidad, ya que existen diferentes tipos, cada uno con características y opciones de tratamientos distintos. Sin embargo, muchos de los tratamientos actuales, como la quimioterapia y la radioterapia, son poco específicas, lo que significa que atacan tanto a las células cancerosas como a las células sanas, causando varios efectos secundarios. Por eso la ciencia busca alternativas más efectivas y menos agresivas.
Una de las opciones prometedoras viene de la naturaleza: ciertas moléculas presentes en las plantas han demostrado tener propiedades con potencial para combatir el cáncer. Entre ellas están las lectinas, compuestos que han despertado el interés por su capacidad para interactuar con células tumorales.
Las lectinas son proteínas especiales que tienen la capacidad de unirse a carbohidratos que se encuentran formando parte de glicoconjugados. Estos carbohidratos están presentes en la membrana celular y desempeñan un papel clave en eventos de reconocimiento, comunicación y adhesión entre células, procesos esenciales para el buen funcionamiento del organismo. Sin embargo, en el cáncer, estas interacciones celulares pueden favorecer la progresión de la enfermedad y la metástasis.
Lo interesante es que algunas lectinas pueden reconocer y unirse a estos glicoconjugados en las células tumorales afectando su crecimiento y activando mecanismos que pueden frenar su avance. Se ha observado que ciertas lectinas pueden inducir la muerte celular programada, como la apoptosis, necrosis o incluso activar procesos como la autofagia, que ayuda a eliminar células dañadas.
Debido a que las células cancerosas presentan modificaciones en la forma en que se sintetizan estos carbohidratos, en comparación con las células sanas, se han estudiado a las lectinas como herramientas de reconocimiento, permitiendo proporcionar información sobre la composición y función de los carbohidratos presentes en la célula para comprender mejor el desarrollo del cáncer y encontrar nuevas estrategias para combatirlo.
Una esperanza en el palo fierro
La lectina PF2, una proteína extraída de la semilla de una leguminosa silvestre del estado de Sonora conocida como Palo fierro (Olneya tesota),ha demostrado efectos anticancerígenos en líneas celulares de leucemia monocítica THP-1, al inducir un efecto antiproliferativo mediante apoptosis, desencadenando la degradación del ADN, la pérdida del potencial de membrana mitocondrial y un aumento en el estrés oxidativo.
Con estos antecedentes, y como parte de su tesis de maestría, Anaiza Ohana López García llevó a cabo un estudio en el Centro de Investigación en Alimentación y Desarrollo (CIAD) y en el Laboratorio de Biofísica Celular de la Universidad de Sonora para evaluar el efecto citotóxico y la inducción de apoptosis como posible mecanismo de acción de la lectina PF2, con receptores de tres líneas celulares de cáncer de mama que sirven como modelo de estudio de esta enfermedad: MCF-7, T47D y MDA-MB-231.
Para estudiar el biorreconocimiento de la lectina PF2 hacia los receptores de las células de cáncer de mama se utilizó microscopia confocal. Además, se evaluó la actividad antiproliferativa mediante un ensayo de resazurina. Asimismo, se analizó si la lectina inducía apoptosis y cómo afectaba al potencial de la membrana mitocondrial empleando citometría de flujo y microscopia confocal.
Revelaciones
Los hallazgos de este estudio revelaron que la lectina PF2 puede unirse a gran parte de la superficie celular en las tres líneas de cáncer de mama. Además, es notable su interacción con los invadopodios, unas estructuras que sobresalen de la membrana celular y que ayudan a las células cancerosas a explorar su entorno y a conectarse con otras células facilitando la metástasis. Se sabe que la lectina PF2 reconoce a carbohidratos complejos de tipo triantenario tetrasialilado, lo que sugiere que este tipo de estructuras están presentes en las células estudiadas.
Las tres líneas celulares tratadas con PF2 mostraron cambios importantes en su forma en comparación con aquellas que no recibieron el tratamiento; adoptaron una apariencia redondeada, se contrajeron y perdieron el contacto con células vecinas en todas las concentraciones probadas. Además, su número disminuyó y se observó la formación de agregados debido a la actividad aglutinante de la lectina.
Después de 24 horas de exposición a la lectina PF2 (200 µg), la cantidad de células vivas en las líneas MDA-MB-231 y T47D se redujo aproximadamente al 70%. Sin embargo, en la línea MCF-7 la viabilidad celular se mantuvo cerca del 100% en todas las concentraciones probadas. Esto indica que, aunque las células pueden mostrar cambios en su morfología como una respuesta al estrés, estos no siempre significan una disminución en su actividad metabólica, medida por esta técnica.
La lectina PF2 provocó la muerte de las células cancerosas activando diferentes mecanismos según la línea celular analizada. En el caso de la línea MCF-7, se observó un aumento significativo en la cantidad de células en apoptosis tardía, alcanzando casi el 80%. En la línea MDA-MB-231, la lectina indujo tanto apoptosis temprana como necrosis, lo que sugiere que puede activar ambas vías de muerte celular. A pesar de estos efectos, aún se mantuvo una parte importante de las células en su estado basal. Un comportamiento similar a las células MDA-MB-231 se observó en la línea T47D.
Los análisis realizados con citometría de flujo revelaron que la lectina PF2 tuvo un fuerte impacto en la viabilidad de las células cancerosas. En la línea MCF-7, la cantidad de células vivas se redujo hasta un 10%, mientras que en las líneas T47D y MDA-MB-231 la viabilidad disminuyó hasta un 70%. Estos resultados muestran una relación entre la disminución de células vivas y los cambios en su morfología observados tras el tratamiento con la lectina. Las diferencias en la respuesta de cada línea celular podrían deberse a factores como su velocidad de proliferación, las vías de señalización específicas de cada tipo de célula y la presencia o ausencia de receptores hormonales.
Las células MCF-7 y MDA-MB-231 experimentaron una reducción significativa en el potencial de membrana mitocondrial después del tratamiento con la lectina PF2, mientras que en las células T47D no se observó este efecto. En el caso de MCF-7, esta alteración podría estar relacionada con la apoptosis inducida por la lectina, ya que la pérdida de la función mitocondrial es una señal temprana de estrés celular y apoptosis.
Por otro lado, en las células MDA-MB-231, aunque la muerte celular ocurrió principalmente por necrosis, el daño en la mitocondria podría deberse a un estrés oxidativo severo provocado por un exceso de calcio dentro de la célula. En contraste, en la línea T47D, a pesar de que también se observó necrosis, la mitocondria no mostró alteraciones a las condiciones probadas, lo que sugiere que en este caso la muerte celular fue causada por señales externas y no por una disfunción mitocondrial directa.
En resumen, la lectina PF2 afecta a las líneas celulares de cáncer de mama a través de diferentes mecanismos de muerte celular. Esto sugiere que la respuesta de la lectina varía en función de los receptores glicosilados expuestos en cada una de las líneas celulares. Gracias a estas propiedades, PF2 podría tener potencial como un agente con efectos anticancerígenos o como un complemento que ayude a mejorar la eficacia de los tratamientos actuales contra el cáncer de mama
Referencias
Agrawal, S. B., Gupta, N., Bhagyawant, S. S. y Gaikwad, S. M. (2020) Anticancer activity of lectins from Bauhinia purpurea and Wisteria floribunda on breast cancer MCF-7 cell lines. Protein Pept. Lett., 27: 870-77.
Berghe, T. V., Linkermann, A., Jouan-Lanhouet, S., Walczak, H. y Vandenabeele, P. (2014) Regulated necrosis: the expanding network of non-apoptotic cell death pathways. Nat Rev Mol Cell Biol., 15(2): 135-47.
Bernardi, P. y Rasola, A. (2007) Calcium and cell death: the mitochondrial connection. Subcell Biochem, 45: 481-506.
Ferlay, J., Ervik, M., Lam, F., Laversanne, M., Colombet, M., Mery, L., Piñeros, M., Znaor, A., Soerjomataram, I. y Bray, F. (2024). Global Cancer Observatory: Cancer Today. Lyon, France: International Agency for Research on Cancer. https://gco.iarc.who.int/today. (consultada el 13 diciembre del 2024).
Gottlieb, E., Armour, S. M., Harris, M. H. y Thompson, C. B. (2003) Mitochondrial membrane potential regulates matrix configuration and cytochrome c release during apoptosis. Cell Death Differ., 10(6): 709-17.
Gupta, R., Ponangi, R. e Indresh, K. G. (2023) Role of glycosylation in breast cancer progression and metastasis: implications for miRNA, EMT and multidrug resistance. Glycobiology, 33(7):545-55. https://doi.org/10.1093/glycob/cwad046.
Kroemer, G., Galluzzi, L. y Brenner, C. (2007). Mitochondrial membrane permeabilization in cell death. Physiol. Rev., 87: 99-163.
Lemasters, J. J., Qian, T., He, L., Kim, J. S., Elmore, S. P., Cascio, W. E. y Brenner, D. A. (2002). Función de la permeabilización de la membrana interna mitocondrial en la muerte celular necrótica, la apoptosis y la autofagia. Antioxid Redox Signal, 4: 769-81.
Ly, J.D., Grubb, D. R. y Lawen, A. The mitochondrial membrane potential (Δψm) in apoptosis; an update. Apoptosis, 2003: 8: 115-28.
Munkley, J., Elliott, D. J. (2016). Hallmarks of glycosylation in cancer. Oncotarget, 7: 35478-35489.
Organización Mundial de la Salud. 2024. Cáncer de mama. https://www.who.int/es/news-room/fact-sheets/detail/breast-cancer (consultada el 13 de diciembre del 2024).
Procópio, T. F., De Siqueira Patriota, L. L., De Moura, M. C., Da Silva, P. M., De Oliveira, A. P. S., Do Nascimento Carvalho, L. V. et al. (2017) Casul: a new lectin isolated from Calliandra surinamensis leaf pinnulae with cytotoxicity to cancer cells, antimicrobial activity and antibiofilm effect. Int J Biol Macromol, 98: 419-29.
Rye, C., Wise, R., Jurukovski, V., DeSaix, J., Choi, J. y Avissar, Y. (2016). Biology: chapter 9. Cell communication. OpenStax. https://openstax.org/books/biology/pages/9-introduction.
Urbano-Hernández, G., Guzmán-Partida, A. M., López Cervantes, G., Vázquez-Moreno, L. y Candia-Plata, M. C. (2015). Uso de la lectina de Olneya tesota (pf2) para la purificación y detección histoquímica de una proteína de choque térmico (gp14) de bazo. Biotecnia.; 17:3-9.
Vasconcelos, I. M, y Oliveira, J. T. (2004). Antinutritional properties of plant lectins. Toxicon, 44: 385-403.
Velasco, I. B. G., Coutiño, R., Martínez, G. y Cruz, P. H. (2008) Marcadores glicosilación en cáncer de mama. Rev Educ Bioquím, 27(2): 52-9.
Villegas-Coronado, D., Soto-Guzman, J. A., Martínez-Soto, J. M., Terán-Saavedra, N. G., Guzmán-Partida, A. M., Vázquez-Moreno, L. et al. (2023) Antiproliferative potential of Olneya tesota PF2 lectin in human acute monocytic leukemia cells. Chem Biodivers, e202300051.
Williams, K. C., Cepeda, M. A., Javed, S., Searle, K., Parkins, K. M., Makela, A. V., et al. (2019). Invadopodia are chemosensing protrusions that guide cancer cell extravasation to promote brain tropism in metastasis. Oncogene, 38: 3598-615.
Zong, W. X. y Thompson, C. B. (2006). Necrotic cell death defines new paradigms of cell death. Nat Rev Mol Cell Biol, 7(4): 391-5.
Autores(as): Anaiza Ohana López García, egresada de la maestría en ciencias del CIAD; Ana María Guzmán Partida, Luz Vázquez Moreno, José Ángel Huerta Ocampo, investigadoras(es) del CIAD, e Irlanda Lagarda Díaz, investigadora por México comisionada a la Universidad de Sonora.
Laboratorio de Bioquímica de Proteínas y Glicanos de la Coordinación de Ciencia de los Alimentos del CIAD y Laboratorio de Biofísica Celular de la Universidad de Sonora.
Autoras de correspondencia: gupa@ciad.mx e irlanda.lagarda@unison.mx.
