Study of potential cytotoxic, genotoxic and cell death mechanism of ruthenium II compounds in sarcoma-180 cells

Até 2030 estima-se que ocorrerão 27 milhões de novos casos de câncer no mundo. Em decorrência deste alto número de casos, estudos em busca de novos quimioterápicos que sejam eficientes para o tratamento do câncer têm se intensificado. Os complexos de rutênio têm-se destacado dentre os complexos de metais que têm sido estudados para o tratamento do câncer por demonstrarem características de seletividade para as células tumorais e, consequentemente, serem menos tóxicos para as células normais. Diante disso foi avaliado o potencial citotóxico de seis novos complexos de rutênio (II) e dois desses com atividade promissora foram selecionados para avaliar o potencial genotóxico, o mecanismo de morte e a interferência na cinética do ciclo celular. A citotoxicidade foi avaliada pelo teste do MTT que mostrou que todos os complexos testados apresentaram inibição da viabilidade nas células tumorais de S-180 e K562 em concentrações baixas e uma citotoxicidade em concentrações maiores para células normais de L-929 e linfócitos humanos. Os complexos de rutênio denominados Ru 05 e Ru 08 obtiveram os melhores resultados no teste de MTT e foram selecionados para os testes de mecanismo de morte celular e de genotoxicidade. Os dados indicaram que os Ru 05 e Ru 08 induziram mudanças no ciclo celular através do teste realizado por citometria de fluxo, aumentando a quantidade de células na fase G0/G1 e diminuindo na fase de síntese em 24 e 48 horas de tratamento. Para o Ru 05 houve um aumento na quantidade de células na fase Sub-G1, levando ao indicativo de morte celular por apoptose e dano celular, entretanto, nem o Ru 05 quanto o Ru 08 apresentaram dano significativo ao DNA no teste Cometa em 24 e 48 horas. Ambos os complexos induziram o aumento da quantidade de células positivas para Anexina-V pelo teste de citometria de fluxo, sugestivo de morte celular por necrose ou apoptose, no entanto, o Ru 05 induziu alteração no potencial de membrana mitocondrial, aumentou a expressão dos genes Bax, Caspase 9 e Tp53 realizado por PCR em tempo real e diminuiu a quantidade da proteína anti-apoptótica Bcl2 ativa nas células de S-180, levando a inferir que o complexo pode estar desencadeando morte celular por apoptose via intrínseca dependente de caspase. Já o Ru 08 não alterou estatisticamente o potencial de membrana mitocondrial celular, aumentou a expressão dos genes de Caspase 3, 8, 9 e Tp53, reduziu a quantidade de proteína anti-apoptótica Bcl2 ativa e aumentou a quantidade da proteína Caspase 3 ativa nas células de S-180 tratadas, permitindo inferir que esse complexo pode estar atuando pela via extrínseca. Porém, outros marcadores específicos são necessários para compreender qual a cascata de eventos da apoptose via extrínseca que está sendo necessária para efetivar esse processo de morte celular, elucidando o mecanismo de ação nas células de S-180 desses novos complexos de rutênio estudados, que se mostraram promissores quimioterápicos no tratamento do câncer.It is estimated that 27 million new cancer cases will occur in the world until 2030. Due to this high number of cases, researches for new chemotherapeutic agents that are efficient for the malignant neoplastic disease treatment have intensified. Ruthenium complexes have been highlighted from those metal complexes that are being contemplated for the cancer treatment, because they exhibit the characteristics of selectivity for tumor cells and thus be less toxic to normal cells. Consequently, we evaluated the cytotoxic potential of six new complexes of ruthenium (II) and two of those with promising activity were selected to assess the genotoxic potential, the mechanism of death and interference on cell cycle dynamics. The cytotoxicity of these complexes was evaluated by MTT assay showing that for all six ruthenium complexes there was a reduction of viability of the tumor cells K562 and S-180 at low concentrations and cytotoxicity at higher concentrations to normal cells L-929 and lymphocyte. The ruthenium II complexes Ru 05 and Ru 08 got the best resolutions in the MTT assay and were selected for testing genotoxicity and mechanism of death. Data indicate that the Ru 05 and 08 induced changes in cell cycle through test performed by flow cytometry, increasing the number of cells in G0/G1 phase and decreasing into the synthesis phase at 24 and 48 hours of exposure. For the complex Ru 05 there was an increase in the number of cells in sub-G1 phase, which is indicative of apoptosis and cell damage, yet, neither the complex Ru 05 nor the Ru 08 showed significant DNA damage in the Comet assay during 24 and 48 hours. Both complexes increased the number of positive cells for Annexin-V, however the complex Ru 05 had induced changes in mitochondrial membrane potential, increased expression of the gene Bax, Tp53 and Caspase 9 and decreased the amount of active anti-apoptotic Bcl2 protein in the S-180 cells, leading to a reasonable supposes that this complex may cause the triggering of the cell death by apoptosis through intrinsic caspase-dependent manner. On the other hand, the complex Ru 08 did not statistically alter the mitochondrial membrane potential. Ru 08 increased the gene expression of Caspase 3, 8, 9 and Tp53 and the amount of active Caspase-3 protein in the S-180 treated cells, and decreased the amount of anti-apoptotic Bcl2 protein, which allows inferring that this complex may be acting by the extrinsic pathway. Despite the new ruthenium complexes studied have shown a promising future as chemotherapy for cancer treatment, other specific markers are needed to understand the cascade of events which the extrinsic apoptosis pathway is being triggered, elucidating the mechanism of action in S-180 cell line