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