Melatonin induces mitochondrial-mediated apoptosis in human myeloid HL-60 cells

Abstract

The role of melatonin in the mediation of apoptotic events has recently gained attention, especially after recent studies have reported that melatonin exerts antiapoptotic actions in normal cells but may activate proapoptotic pathways in some tumor cells. Here, we have evaluated the effect of melatonin on apoptosis in the human leukemia cell line HL-60. Melatonin treatment (1 mM) induced a significant increase in caspase-3 and -9 activities. The effect of melatonin on the activation of caspases was time dependent, reaching a maximum after 12 hr of stimulation, and then decreasing to a minimum after 72 hr. Treatment with melatonin also evoked mitochondrial membrane depolarization and permeability transition pore induction, which caused loss of mitochondrial staining by calcein, and increased cell death by apoptosis/necrosis as demonstrated by propidium iodide positive-staining of cells after 72 hr of stimulation. In addition, the exposure of cells to melatonin resulted in an activation and association of the proapoptotic proteins Bax and Bid, as well as promoting detectable increases in the expression of both proteins. We conclude that melatonin has proapoptotic and/or oncostatic effects in the human myeloid cell line HL-60.

El papel de la melatonina en la mediación de eventos apoptóticos ha ganado atención recientemente, sobre todo después de que estudios recientes hayan informado de que la melatonina ejerce acciones antiapoptóticas en células normales pero puede activar vías proapoptóticas en algunas células tumorales. Aquí, hemos evaluado el efecto de la melatonina sobre la apoptosis en la línea celular de leucemia humana HL-60. El tratamiento con melatonina (1 mM) indujo un aumento significativo de las actividades de la caspasa-3 y -9. El efecto de la melatonina sobre la activación de las caspasas fue dependiente del tiempo, alcanzando un máximo tras 12 horas de estimulación y disminuyendo hasta un mínimo tras 72 horas. El tratamiento con melatonina también provocó la despolarización de la membrana mitocondrial y la inducción del poro de transición de permeabilidad, lo que causó la pérdida de la tinción mitocondrial por calceína, y el aumento de la muerte celular por apoptosis/necrosis, como lo demuestra la tinción positiva de yoduro de propidio de las células después de 72 horas de estimulación. Además, la exposición de las células a la melatonina produjo una activación y asociación de las proteínas proapoptóticas Bax y Bid, así como la promoción de aumentos detectables en la expresión de ambas proteínas. Concluimos que la melatonina tiene efectos proapoptóticos y/o oncostáticos en la línea celular mieloide humana HL-60.