Melatonin induces apoptosis and modulates cyclin expression and MAPK phosphorylation in pancreatic stellate cells subjected to hypoxia

Abstract

En determinadas enfermedades del páncreas, las células estrelladas pancreáticas forman una parte importante de la fibrosis y son fundamentales para el desarrollo de células cancerosas. En el tumor se desarrolla una situación de hipoxia a la que las células estrelladas pancreáticas se adaptan y son capaces de proliferar. La consecuencia es el crecimiento del tumor. La melatonina, producto de la glándula pineal, está ganando atención como agente con potencial terapéutico contra los cánceres de páncreas. Sus acciones sobre las células tumorales conducen, en general, a una reducción de la viabilidad y la proliferación celular. Sin embargo, sus efectos sobre las células estrelladas pancreáticas sometidas a hipoxia son menos conocidos. En este estudio, evaluamos las acciones de concentraciones farmacológicas de melatonina (1 mM-1 μM) en células estrelladas pancreáticas sometidas a hipoxia. Los resultados muestran que la melatonina indujo una disminución de la viabilidad celular a las concentraciones más altas ensayadas. Del mismo modo, la melatonina disminuyó la incorporación de BrdU en el ADN. La expresión de las ciclinas A y D también disminuyó en presencia de melatonina. Tras el tratamiento de las células con melatonina, se detectaron aumentos en la expresión de los principales marcadores de estrés de RE, a saber, BIP, fosfo-eIF2α y ATF-4. Se observó una modulación de la apoptosis. Se observó una modulación de la apoptosis en forma de un aumento de la activación de la caspasa-3. Además, se detectaron cambios en el estado fosforilado de las MAPKs p44/42, p38 y JNK MAPK en las células tratadas con melatonina. Se detectó una ligera disminución del contenido de actina del músculo liso en las células tratadas con melatonina. Por último, el tratamiento de las células con melatonina disminuyó la expresión de las metaloproteinasas de matriz 2, 3, 9 y 13. Nuestras observaciones sugieren que la melatonina, a concentraciones farmacológicas, disminuye la proliferación de las células estrelladas pancreáticas sometidas a hipoxia a través de la modulación del ciclo celular, la apoptosis y la activación de MAPKs cruciales. Las respuestas celulares podrían implicar a determinadas proteínas reguladoras del estrés de RE. A la vista de los resultados, la melatonina podría tomarse en como posible agente terapéutico para la fibrosis pancreática.

In certain diseases of the pancreas, pancreatic stellate cells form an important part of fibrosis and are critical for the development of cancer cells. A hypoxic condition develops within the tumor, to which pancreatic stellate cells adapt and are able to proliferate. The consequence is the growth of the tumor. Melatonin, the product of the pineal gland, is gaining attention as an agent with therapeutic potential against pancreatic cancers. Its actions on tumor cells lead, in general, to a reduction in cell viability and proliferation. However, its effects on pancreatic stellate cells subjected to hypoxia are less known. In this study, we evaluated the actions of pharmacological concentrations of melatonin (1 mM–1 μM) on pancreatic stellate cells subjected to hypoxia. The results show that melatonin induced a decrease in cell viability at the highest concentrations tested. Similarly, the incorporation of BrdU into DNA was diminished by melatonin. The expression of cyclins A and D also was decreased in the presence of melatonin. Upon treatment of cells with melatonin, increases in the expression of major markers of ER stress, namely BIP, phospho-eIF2α and ATF-4, were detected. Modulation of apoptosis was noticed as an increase in caspase-3 activation. In addition, changes in the phosphorylated state of p44/42, p38 and JNK MAPKs were detected in cells treated with melatonin. A slight decrease in the content of -smooth muscle actin was detected in cells treated with melatonin. Finally, treatment of cells with melatonin decreased the expression of matrix metalloproteinases 2, 3, 9 and 13. Our observations suggest that melatonin, at pharmacological concentrations, diminishes the proliferation of pancreatic stellate cells subjected to hypoxia through modulation of cell cycle, apoptosis and the activation of crucial MAPKs. Cellular responses might involve certain ER stress regulator proteins. In view of the results, melatonin could be taken into consideration as a potential therapeutic agent for pancreatic fibrosis.