Curcumin inhibitory effect on the initiation of experimental colonic carcinogenesis

INTRODUÇÃO: O câncer de cólon é importante causa de morte em humanos e vários compostos naturais reduzem sua incidência tanto em humanos quanto em animais de experimentação. Para otimizar seu uso na nutrição humana e nas estratégias de quimioprevenção, é necessário um entendimento mais profundo dos mecanismos envolvidos em seus efeitos protetores contra o câncer. A curcumina, um composto fenólico natural da cúrcuma (C.longa), é um dos compostos naturais mais potentes que inibe a carcinogênese colônica, exercendo esse efeito por múltiplos mecanismos. Aqui, verificamos, de forma inédita, os efeitos da curcumina na fase de iniciação da carcinogênese do cólon, usando um protocolo que foi desenvolvido especificamente para esse fim. MATERIAL E MÉTODOS: A curcumina foi administrada em três doses (48h, 24h e 8h) antes da aplicação do enema do carcinógeno MNNG (metil-n-nitro-n-nitrosoguanidina). Dos 60 camundongos C57BL / 6 machos, 30 receberam curcumina por gavagem (0,35mg / kg - 200uL / animal) nos grupos AC (controle adulto), ACM1 e ACM2 (MNNG + Curcumina 72 horas e 6 semanas animais adultos), YC (controle jovem), YCM1 e YCM2 (MNNG + Curcumina 72 horas e 6 semanas animais jovens. Oito horas após a última aplicação de curcumina, o carcinógeno MNNG (60mg/kg) foi administrado por enema em todos os grupos, exceto no controle. A eutanásia ocorreu 72 horas ou 6 semanas após a aplicação do carcinógeno. A indução da carcinogênese foi avaliada através da contagem de criptas colônicas displásicas. A marcação por imunoistoquímica foi utilizada para a contagem de células marcadas pelo antígeno nuclear de proliferação celular (PCNA). Para verificação de danos ao material genético, foi feita reação de imuinoistoquímica para histona gama-H2AX (H2AX). A apoptose foi avaliada pela quantificação de corpúsculos apoptóticos (índice apoptótico) e pela marcação de Caspase-3, o sistema antioxidante foi avaliado por marcação de metalotioneínas (MT) e superóxido dismutase (SOD), bem como foi feita a avaliação da expressão da proteína oncomoduladora c-fos. RESULTADOS: O pré-tratamento (ou tratamento profilático) com curcumina antes da aplicação de MNNG levou a redução significativa no número de lesões pré-neoplásicas no cólon (criptas displásicas) encontradas 6 semanas após a aplicação do carcinógeno. Além disso, o pré-tratamento com curcumina reduziu significativamente a taxa de proliferação celular, aumentou a expressão de enzimas antioxidantes como SOD e MT, diminuiu o dano ao DNA causado por MNNG nas células epiteliais do cólon, conforme demonstrado pela contagem dos núcleos corados com H2AX e c-Fos, aumentando drasticamente os níveis de apoptose celular, como pode-se observar pela elevação do índice apoptótico e marcação de casp-3. CONCLUSÃO: Conclui-se o tratamento profilático com curcumina inibe a carcinogênese do cólon, sendo que os possíveis mecanismos envolvidos são: indução da apoptose, aumento da expressão das enzimas antioxidantes SOD e MT e a redução do dano ao DNA.INTRODUCTION: Colon cancer is an important cause of death in humans and several natural compounds reduce its incidence in both humans and experimental animals. To optimize its use in human nutrition and chemoprevention strategies, a deeper understanding of the mechanisms involved in its protective effects against cancer is needed. Curcumin, a natural phenolic compound from turmeric (C.longa), is one of the most potent natural compounds that inhibits colonic carcinogenesis, exerting this effect through multiple mechanisms. Here, we look at the unprecedented effects of curcumin in the initiation phase of colon carcinogenesis, using a protocol that was developed specifically for this purpose. MATERIAL AND METHODS: Curcumin was administered in three doses (48h, 24h and 8h) before applying the enema of the carcinogen MNNG (methyl-n-nitro-n-nitrosoguanidine). Of the 60 C57BL / 6 male mice, 30 received curcumin by gavage (0.35mg / kg - 200uL / animal) in groups AC (adult control), ACM1 and ACM2 (MNNG + Curcumin 72 hours and 6 weeks adult animals), YC (young control), YCM1 and YCM2 (MNNG + Curcumin 72 hours and 6 weeks young animals. Eight hours after the last application of curcumin, the carcinogen MNNG (60mg/kg) was administered by enema in all groups, except for the control. Euthanasia occurred 72 hours or 6 weeks after carcinogen application.The induction of carcinogenesis was assessed by counting dysplastic colonic crypts.Immunohistochemical labeling was used to count cells labeled by nuclear cell proliferation antigen (PCNA). Verification of damage to genetic material, immunohistochemical reaction for histone gamma-H2AX (H2AX) was performed. Apoptosis was evaluated by quantification of apoptotic bodies and by Caspase-3 labeling, the antioxidant system was evaluated by labeling of metallothioneins (MT) and superoxide dismutase (SOD), as well as the evaluation of the expression of the c-fos oncomodulator protein. RESULTS: Pretreatment (or prophylactic treatment) with curcumin prior to application of MNNG led to a significant reduction in the number of preneoplastic lesions in the colon (dysplastic crypts) found 6 weeks after application of the carcinogen. Furthermore, pretreatment with curcumin significantly reduced the rate of cell proliferation, increased the expression of antioxidant enzymes such as SOD and MT, decreased DNA damage caused by MNNG in colonic epithelial cells, as demonstrated by counting the nuclei stained with H2AX and c-Fos, dramatically increasing the levels of cell apoptosis, as can be seen by the elevation of the apoptotic index and casp-3 labeling. CONCLUSION: It is concluded that the possible protective mechanisms performed by Curcumin against cancer initiation are: (i) induction of apoptosis, (ii) increased expression of the antioxidant enzymes SOD and MT. Curcumin potently stimulated apoptosis and caused up-regulation of metallothioneins and SOD expression in colonic mucosa, which likely reduced the DNA damaging effects of the chemical carcinogen