Comparison of the cytotoxic effect of Embelin with tamoxifen and docetaxel on human breast cancer MCF-7 and MDA MB-231 cell proliferation

INTRODUCTION: Despite the rapidly developing diagnosis and treatment strategies in recent years, breast cancer is the most common type of cancer in women and is the cause of cancer-related death. Embelin is a potent XIAP inhibitor and a compound with antiestrogenic effects. In our study, we aimed to investigate the antitumoral activities of Embelin, which shows its effects through different cellular pathways, in two different human breast cancer cell lines, hormone receptor negative (MDA-MB-231) and positive (MCF-7) and we compared the effects of Embelin with tamoxifen and docetaxel, which are currently widely used in the treatment of breast cancer.
METHODS: To demonstrate the effects of Embelin at the cellular level, cytotoxicity analyzes and IC50 calculations were performed with a real-time cell electronic detection system (xCELLigence). For all subsequent studies, cells were treated with the IC50 dose of Embelin which determined in cytotoxicity assays and histopathological and immunohistochemical (Ki-67, Bax, Bcl-2, Cyclin D1) analyzes were performed.
RESULTS: As a result of cell cytotoxicity analyzes, it was observed that Embelin had an antiproliferative effect in both cancer cell types in a dose and time dependent manner. IC50 values were calculated as 63 µM for MCF-7 and 64 µM for MDA-MB-231 from the proliferation curve graphs of Embelin exposed cells. As a result of the examination of the preparations stained with Hematoksylin-Eosin (H&E) and Ki-67, it was found that the cell number and Ki-67 proliferation index decreased (p<0.05) in cancer cells treated with Embelin. In order to analyze the effects of Embelin on the cell cycle, when we examined the preparations stained with Cyclin D1, it was observed that embelin decreased the Cyclin D1 levels required for the S1 phase of the cell cycle (p<0.05). In order to see the effect of Embelin on apoptotic pathways, preparations stained with proapoptotic Bax and antiapoptotic Bcl-2 were examined. Accordingly, while Bax expression level increased (p<0.05), Bcl-2 expression level decreased (p<0.05).
DISCUSSION AND CONCLUSION: In general, Embelin inhibits cancer cell proliferation in both breast cancer cell types, depending on dose and time. We found that Embelin was statistically more effective at the molecular level when compared to both Tamoxifen and Docetaxel, especially in hormone receptor-negative MDA MB-231 cells. By concluding that it is more effective especially in hormone receptor-negative breast cancer, Embelin may be an alternative new antitumoral agent in the treatment of breast cancer in the future. The results of this study may guide for in vivo studies in future.

Embelin’in insan meme kanseri MCF-7 ve MDA MB-231 hücre proliferasyonu üzerindeki sitotoksik etkisinin tamoxifen ve docetaxel ile karşılaştırılması

GİRİŞ ve AMAÇ: Meme kanseri son yıllarda hızla gelişen tanı ve tedavi stratejilerine rağmen kadınlarda en sık görülen kanser türü olup kansere bağlı ölüm sebebidir. Embelin, güçlü bir XIAP inhibitörü ve antiöstrojenik etkileri olan bir bileşiktir. Çalışmamızda, hormon reseptör negatif (MDA-MB-231) ve pozitif (MCF-7) olmak üzere iki farklı insan kaynaklı meme kanseri hücre hattında, etkilerini farklı hücresel yolaklarla gösteren Embelin’in antitümöral etkinliklerini, halen meme kanseri tedavisinde yaygın olarak kullanılmakta olan tamoksifen ve docetaxel’in etkileri ile karşılaştırarak araştırılması amaçlanmıştır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Embelin’in etkilerini hücresel düzeyde göstermek için, gerçek zamanlı hücre elektronik algılama sistemi (xCELLigence) ile sitotoksisite analizleri ve IC50 hesaplamaları yapılmıştır. Bundan sonraki diğer tüm çalışmalar için hücreler Embelin’in sitotoksisite analizlerinde belirlenen IC50 dozuyla muamele edilmiş ve histopatolojik ve immünohistokimyasal (Ki-67, Bax, Bcl-2, Cyclin D1) analizleri gerçekleştirilmiştir.
BULGULAR: Hücre sitotoksisite analizleri sonucunda, Embelin’in, doz ve zaman bağımlı olmak üzere, her iki kanser hücre tipinde antiproliferatif etki gösterdiği gözlenmiştir. Embelin uygulanan hücrelerin proliferasyon eğrisi grafiklerinden, IC50 değerleri MCF-7 için 63 µM ve MDA-MB-231 için 64 µM olarak hesaplanmıştır. Hematoksilen-Eozin (H&E) ve Ki-67 ile boyanmış olan preparatların incelenmesi sonucunda, Embelin uygulanan kanser hücrelerinde, hücre sayısının ve Ki-67 proliferasyon indeksinin azaldığı (p<0,05) bulunmuştur. Embelin’in hücre siklusu üzerine olan etkilerini analiz etmek amacıyla, Cyclin D1 ile boyanan preparatları incelediğimizde, her iki bileşiğin de hücre siklusunun S1 fazı için gerekli olan Cyclin D1 düzeylerini azalttığı (p<0,05) görülmüştür. Embelin’in apoptotik yolaklar üzerine olan etkisini görmek için, proapoptotik Bax ve antiapoptotik Bcl-2 ile boyanmış olan preparatlar incelenmiştir. Buna göre, Bax ekspresyon düzeyi artarken (p<0,05), Bcl-2 ekspresyon düzeyi azalmıştır (p<0,05).
TARTIŞMA ve SONUÇ: Genel olarak Embelin’in, her iki meme kanser hücre tipinde de, doz ve zamana bağlı olmak üzere kanser hücre proliferasyonunu inhibe ettiğini, özellikle hormon reseptörü negatif MDA MB-231 hücrelerinde hem Tamoxifen hem de Docetaxel ile kıyaslandığında Embelinin, istatistiksel olarak moleküler düzeyde daha etkin olduğunu ortaya çıkarılmıştır. Özellikle de hormon reseptör negatif olan meme kanserinde daha etkili olduğu sonucuna varılarak Embelin, ileride meme kanser tedavisinde alternatif yeni bir antitümöral ajan olabilir. Bu çalışmanın sonuçları gelecekteki in vivo çalışmalara yol gösterici olabilir.