Study of cytotoxic activity of alpha-lapachone and its derived tetrahydropyran

Quinone metabolites are widely distributed in nature showing various pharmacological activities of clinical importance. The naphthoquinone α-lapachone has been shown to be suitable as a prototype for the development of substances with anticancer properties, as reported by our group to tetrahydropyran derivative (THP), which demonstrated significant cytotoxicity and selectivity against MDA-MB-435 melanoma line. The aim of the present work was to evaluate the mechanism of action involved in the cytotoxicity of α-lapachone and its THP derivative against MDA-MB-435 melanoma cells. Initially, we evaluated the cytotoxicity of α-lapachone and its THP derivative against 8 cell lines, by the MTT assay, showing IC50 of 1.37 and 8.18 µM to breast and melanoma lines, respectively, after 72 hours of incubation. The selectivity of the THP derivative in Alamar Blue assay, demonstrated that THP is 2.6 times less cytotoxic to normal cells as compared to tumor cells. Studies on the mechanism of cell death in MDA-MB-435 tumor line showed that the THP derivative caused a reduction on viable cells associated with an increase of non-viable cells by inducing loss of membrane integrity in concentrations of 5 and 10 µM. The cytotoxic activity of THP was independent of cell cycle, activation of effector caspases and formation of reactive oxygen species, suggesting the occurrence of a necrotic process after 6 hours of treatment, demonstrated by evaluation of membrane integrity. Thus, the data suggest that a tetrahydropyran group introduction in α-lapachone molecule enhances the cytotoxicity of MDA-MB-435 in melanoma cells, via necrosis, which reinforces the importance of naphthoquinones as prototypes for the development of new synthetic compounds with antitumor activity.As quinonas são metabólitos de ampla distribuição na natureza que possuem diversas atividades farmacológicas de importância clínica. A naftoquinona α-lapachona demonstrou potencial como protótipo para o desenvolvimento de substâncias com propriedades anticâncer, como relatado pelo nosso grupo de pesquisa, em que o seu derivado tetrahidropirano (THP) apresentou citotoxicidade e seletividade significante contra a linhagem de melanoma MDA-MB-435. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o mecanismo de ação envolvido na citotoxicidade da α-lapachona e derivado THP em células de melanoma MDA-MB-435. Inicialmente, avaliou-se a citotoxicidade da alfa-lapachona e derivado THP em 8 linhagens tumorais de mama e melanoma, através do ensaio do MTT, mostrando CI50 de 1,37 e 8,18 µM, respectivamente, após 72 horas de incubação. A seletividade do derivado THP no ensaio de Alamar Blue, demonstrou que este se apresentou 2,6 vezes menos citotóxico para células normais quando comparado às células tumorais. Estudos do mecanismo de morte celular na linhagem tumoral MDA-MB-435 indicaram que o derivado THP causou redução de células viáveis associado com o aumento de células não-viáveis por indução da perda de integridade da membrana plasmática nas concentrações de 5 e 10 µM após 24 horas de incubação. A atividade citotóxica do derivado THP não está relacionada a uma fase específica do ciclo celular, ativação de caspases efetoras e formação de espécies reativas de oxigênio, sugerindo a ocorrência de um processo necrótico a partir de 6 horas de tratamento, demonstrado pela avaliação da integridade de membrana. Assim, os resultados exibidos sugerem que a introdução do radical tetrahidropirano na molécula da α-lapachona aumenta a citotoxicidade em células de melanoma MDA-MB-435, via necrose, o que reforça a importância de naftoquinonas, como protótipo para o desenvolvimento de novos compostos sintéticos com atividade antitumoral