Combinatory effects of sorafenib and berberine treatment on hepatocellular carcinoma cell line, hep3b

Abstract

GLOBOCAN 2018 data has displayed liver cancer to be the fourth most deadly type ofcancer worldwide. HCC carcinoma being the most common type of liver cancer accountsfor 80 percent of the deaths. Berberine (BBR) is an alkaloid derivative and used as a herbalmedicine. The BBR effective drug in liver diseases and some cancers. Sorafenib (SOR) is amulti-tyrosine kinase inhibitor and used for different cancer treatments, especially in HCC.However, SOR treatment could increase the levels of HIF-1α, which leads to increasedchemoresistance in cancer therapy. In this study, SOR was combined with BBR in order toenhance the efficacy of SOR therapy.The results of BBR and co-treatment with SOR on the Hep3B cell line have been observedby using MTS assay. The combination effects of BBR and SOR were calculated usingCompuSyn and BBR and SOR were also selected for the co-treatment. After 25 μM BBRtreatment, the viability of Hep3B cells decreased to 75 percent while the cell viability wasdecreased to 25 percent in the combination of 25 μM BBR and 20 μM SOR. The caspasecascade protein markers and Annexin V-FITC / PI staining have also been used to identifystages of cell death. The BBR treatment induced early apoptosis (21 percent) in the Hep3Bcells and the combination treatment triggered late apoptosis (51.24 percent). The HIF-1α,LDHA protein expression levels were reduced to 78.66 and 76.41 percent respectively afterBBR treatment and in co-treatment the HIF-1α, LDHA protein expression level was 80 and90.27 percent of the control. AMPK activation also increased to 518 percent in the BBRtreatment. The inner mitochondrial membrane potential was quantified by flow cytometryand observed by confocal microscopy. Moreover, all OXPHOS complexes showed asignificant decrease following BBR application under hypoxic conditions.In conclusion, BBR downregulates the protein expression level of HIF-1α, reduces the effectof Warburg, and induces apoptosis. Due to these characteristics, BBR may be used as asupporting therapy particularly for SOR-resistant cancers.

2018 yılı GLOBOCAN verileri, karaciğer kanserinin dünyadaki en ölümcül dördüncü kansertürü olduğunu göstermiştir. HCC, karaciğer kanserinden ölümlerin yüzde 80'inioluşturmaktadır ve en sık görülen karaciğer kanseri türüdür. Berberine (BBR) bir alkaloidtürevidir ve bitkisel bir ilaç olarak kullanılır. BBR, karaciğer hastalıklarında ve bazıkanserlerde etkili bir ilaçtır. Sorafenib (SOR) bir `çoklu tirozin kinaz inhibitörüdür` ve HCCbaşta olmak üzere pek çok farklı kanserin tedavisinde kullanılır. Bununla birlikte, SOR,hücrede HIF-lα seviyesini artırabilir, bu da kanser tedavisinde kemorezistansa yol açar. Buçalışmada, SOR tedavisinin etkinliğini artırmak için, SOR, BBR ile kombine edilmiştir.MTS deneyi kullanılarak BBR ve kombine terapinin Hep3B hücrelerinin canlılığı üzerineetkisi gözlemlenmiştir. CompuSyn kullanılarak hesaplanan 25 μM BBR ve 20 μM SORkombinasyon terapisi için etkili doz olarak belirlendi. Hücre canlılığı 25 uM BBRtedavisinden sonra yüzde 25 azalmıştır. 25 µM BBR ve 20 µM SOR kombinasyonu ileHep3B hücrelerinin canlılığı yüzde 25'e kadar düşmüştür. Ayrıca, kaspaz protein markerlerive Annexin V-FITC / PI boyaması hücre ölüm mekanizmalarının tanımlanması içinkullanılmıştır. BBR tedavisi Hep3B hücrelerinde erken apoptozu (yüzde 21) tetikledi vekombinasyon tedavisi hücreleri geç apoptoza (yüzde 51,24) yönlendirdi. HIF-lα, LDHAprotein ekspresyon seviyeleri, BBR tedavisinden sonra sırasıyla yüzde 78,66 ve 76,41'edüştü ve kombine tedavide HIF-lα, LDHA protein ekspresyon seviyeleri kontrole göre yüzde80 ve 90,27 olmuştur. AMPK aktivasyonu da BBR tedavisinde yüzde 518'e artmıştır.Mitokondriyal iç membran potansiyeli konfokal mikroskopi ile gözlendi ve akış sitometrisiile analiz edildi. Ayrıca, tüm OXPHOS kompleksleri, hipoksik koşullar altında BBRuygulamasını takiben önemli bir azalma göstermiştir.İlerleyen dönemlerde, HIF-lα protein ifadesi ve Warburg etkisini azaltması ve geç apoptozuindüklemesi nedeniyle BBR, özellikle SOR dirençli kanserler için destekleyici bir terapiolarak kullanılabilir.