Wine polyphenols exert antineoplasic effect on androgen resistant PC-3 cell line through the inhibition of the transcriptional activity of COX-2 promoter mediated by NF-κβ

Abstract

Objective

Mediterranean diet may play a role in the prevention of prostate cancer (PCa) development and progression. Cyclooxygenase-2 (COX-2) expression is associated with increased cellular proliferation, prevents apoptosis and favors tumor invasion. We intend to clarify whether resveratrol and other polyphenols effectively inhibit COX-2 activity and induce apoptosis in hormone-resistant PC-3 cell line.

Material and method

PC-3 cells were cultured and treated with different concentrations of gallic acid, tannic acid, quercetin, and resveratrol in presence of phorbol myristate acetate (PMA; 50 μg/ml) that induces COX-2 expression. Total RNA was extracted and COX-2 expression was analyzed by relative quantification real-time PCR (ΔΔCt method). COX-2 activity was determined by PGE-2 detection using ELISA. Caspase 3/7 luminescence assay was used to disclose apoptosis. Transitory transfection with short human COX-2 (phPES2 −327/+59) and p5xNF-κβ-Luc plasmids determined COX-2 promoter activity and specifically that dependant of NF-κβ.

Results

COX-2 expression was not modified in media devoid of PMA. However, under PMA induction tannic acid (2.08 ± .21), gallic acid (2.46 ± .16), quercetin (1.78 ± .14) and resveratrol (1.15 ± .16) significantly inhibited COX-2 mRNA with respect to control (3.14 ± .07), what means a 34%, 23%, 46% and 61% reduction, respectively. The inhibition in the levels of PGE-2 followed a similar pattern. All compounds studied induced apoptosis at 48 h, although at a different rate. PMA caused a rise in activity 7.4 ± .23 times phPES2 −327/+59 and 2.0 ± .1 times p5 × NF-κβ-Luc at 6 h compared to basal. Resveratrol suppressed these effects 17.1 ± .21 and 32.4 ± .18 times, respectively. Similarly, but to a lesser extent, the rest of evaluated polyphenols diminished PMA inductor effect on the activity of both promoters.

Conclusions

Polyphenols inhibit transcriptional activity of COX-2 promoter mediated by NF-κβ. This effect could explain, at least in part, the induction of apoptosis in vitro by these substances in castration resistant PCa.

Resumen

Objetivo

La dieta mediterránea puede tener un papel en la prevención del desarrollo y progresión del cáncer de próstata (CaP). La expresión de ciclooxigenasa-2 (COX-2) se asocia con la proliferación celular aumentada, previene la apoptosis y favorece la invasión tumoral. Se intenta clarificar si el resveratrol y otros polifenoles del vino inhiben de forma efectiva la actividad de COX-2 e inducen apoptosis en la línea celular PC-3 de cáncer hormonorrefractario.

Material y método

Células PC-3 fueron cultivadas y tratadas con diferentes concentraciones de ácido gálico, ácido tánico, quercetina y resveratrol en presencia del éster de forbol PMA (50 μg/ml) que induce la expresión de COX-2. Se extrajo ARN total y se analizó la expresión de COX-2 mediante cuantificación relativa por PCR a tiempo real (método ΔΔCt). La actividad COX-2 se determinó mediante detección de PGE-2 por la técnica ELISA. Se empleó ensayo de luminiscencia caspasa-3/7 para evaluar la apoptosis. La transfección transitoria con plásmidos short human COX-2 (phPES2 −327/+59) y p5xNF-κβ-Luc determinó la actividad del promotor de COX-2, y de forma particular, la dependiente de NF-κβ.

Resultados

La expresión de COX-2 no se modificó en ausencia de PMA. No obstante, bajo la inducción con PMA, ácido tánico (2,08 ± 0,21), ácido gálico (2,46 ± 0,16), quercetina (1,78 ± 0,14) y, especialmente resveratrol (1,15 ± 0,16) inhibieron significativamente la expresión de COX-2 respecto al control (3,14 ± 0,07), causando una reducción del 34, 23, 46 y 61%, respectivamente. La inhibición en los niveles de PGE-2 siguió un patrón similar. Todos los compuestos estudiados indujeron apoptosis a las 48 h, aunque en diferente proporción. El PMA causó un aumento de la actividad de 7,4 ± 0,23 veces phPES2 −327/+59 y 2,0 ± 0,1 veces p5 × NF-κβ-Luc a 6 h sobre los niveles basales. El resveratrol suprimió estos efectos 17,1 ± 0,21 y 32,4 ± 0,18 veces, respectivamente. De forma similar, aunque en menor medida, el resto de polifenoles evaluados disminuyeron el efecto inductor de PMA sobre la actividad de ambos promotores.

Conclusiones

Los polifenoles inhiben la actividad transcripcional del promotor de COX-2 mediada por NF-κβ. Este efecto podría explicar, al menos en parte, la inducción in vitro de apoptosis por estas sustancias en el CaP resistente a la castración.