La melatonina incrementa la citotoxicidad de la radioterapia y del cisplatino en un modelo de cáncer de cabeza y cuello estimulando la generación de ros mitocondriales, la apoptosis y la autofagia

Resum

El cáncer de cabeza y cuello (HNSCC) es uno de los canceres más comunes a nivel mundial. Desafortunadamente, la resistencia a los fármacos y la recurrencia son las principales limitaciones en la oncología clínica para muchos pacientes, y el fallo de los tratamientos convencionales supone una experiencia demoledora. Por tanto, es crucial encontrar nuevas dianas terapéuticas y fármacos que mejoren los efectos citotóxicos de los tratamientos convencionales sin potenciar los efectos secundarios. La melatonina tiene efectos oncostáticos, aunque los mecanismos implicados y las dosis requeridas permanecen poco claras. El objetivo de este estudio es determinar de forma precisa los mecanismos mitocondriales subyacentes de la melatonina, que incrementan la citotoxicidad de los tratamientos oncológicos, y también proponer nuevos tratamientos de la melatonina para aliviar o revertir los procesos de radio- o quimiorresistencia. En este trabajo, analizamos los efectos de la melatonina en las líneas celulares de cáncer de cabeza y cuello HNSCC, Cal-27 y SCC-9. Las células se trataron con melatonina a diferentes concentraciones (0.1, 0.5, 1 and 1,5 mM), combinada con irradiación a una dosis de 8 Gy o con cisplatino (CDDP) a 10 μM. También estudiamos los efectos de los tratamientos combinados utilizados en los estudios in vitro, en en ratones nude atímicos con xenoinjertos de CAL-27. Para determinar la citotoxicidad de los tratamientos en las células tumorales, se llevaron a cabo ensayos de clonogenicidad y de MTT. También se estudiaron los niveles de apoptosis y de autofagia mediante técnicas de citometría de flujo y de wetern blot. Además, se analizó la función mitocondrial midiendo la respiración mitocondrial, el contenido de ADN mitocondrial (RT-qPCR) y la masa mitocondrial (NAO). También se cuantifico la producción de ROS, la actividad de enzimas antioxidantes y los niveles de glutatión mediante métodos espectrofotométricos. Demostramos que altas concentraciones de melatonina potencian los efectos citotóxicos de la radioterapia y del CDDP en las células HNSCC y que estos efectos están relacionados con un incremento en la función mitocondrial de estas células. En las células HNSCC, la melatonina induce la producción de ROS intracelular cuya acumulación juega un papel muy importante en la inducción de la apoptosis. Este proceso está relacionado con un aumento de la función mitocondrial y de autofagia. Sin embargo, in vivo, los efectos de la melatonina (300mg/kg s.c.) fueron menos significativos, sugiriendo que son necesarias altas concentraciones de melatonina en el tumor para potenciar los efectos citotóxicos de la irradiación (4Gy) y del CDDP (4mg/kg i.p.). Por otra parte, también demostramos que la administración de melatonina reduce la toxicidad de los tratamientos oncostáticos en los tejidos sanos. Nuestros resultados indican que la melatonina a altas concentraciones, combinada con CDDP o con radioterapia, es un potencial agente adyuvante, que mejora la efectividad de estos tratamientos a la vez que minimiza sus efectos secundarios.