Determination of Therapeutic Potential of Apigenin on Acute Lymphoblastic Leukemia Cells

Abstract

Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is a hematological disorder initiating from blood-forming cells of bone marrow. ALL is characterized by the Philadelphia chromosome (Ph) arisen from a translocation between chromosome 9 and 22. This chromosome encodes BCR-ABL oncogene that is a driver regulator. BCR-ABL based studies improved tyrosine kinase inhibitors (TKI) including imatinib, dasatinib, nilotinib, and ponatinib to eliminate this disease. However, the studies on Ph+ ALL patients showed that bioactive sphingolipids have crucial roles in the elimination of the positive effects of these drugs by activating the proliferation-associated pathways, inhibition of apoptosis and increasing drug resistance of the cells treated with these drugs. In this study, therapeutic potential of apigenin, which is a natural flavonoid obtained from celery, parsley and chamomile was investigated on Ph+ ALL cell line, SD-1, and non-cancerous lung cell line Beas-2B. The cytotoxic effects of apigenin on SD-1 and Beas-2B cells were determined by MTT cell proliferation assay. The cell viability analyses on SD-1 cells were conducted by Trypan blue dye exclusion assay following apigenin treatment. Cell cycle and apoptosis analyses including Annexin V/PI-dual staining and JC-1 dye-based mitochondrial membrane potential were examined by flow cytometry. Expression levels of bioactive sphingolipids were determined by RT-PCR and western blot. The cytotoxic analyses indicated that apigenin selectively inhibits the expression of SD-1 cells whereas the IC50 value of apigenin for SD-1 cells has the anti-apoptotic roles in Beas-2B cells. SD-1 cells experience cell death via apoptosis-related pathways and apigenin might arrest the cells at G2/M phases. Indeed, the changes in the expression levels of bioactive sphingolipids genes indicated their roles in apigenin-induced apoptosis in SD-1 cells. This study investigated the cytotoxic and apoptotic effects of apigenin on SD-1 cells and the roles of apigenin in bioactive sphingolipid metabolism for the first time.

Akut lenfoblastik lösemi (ALL), kemik iliği kan hücrelerini oluşturan hücrelerden oluşan hematolojik bir hastalıktır ve kromozom 9 ve 22 arasındaki karşılıklı parça değişimi sonucu ortaya çıkan Philadelphia kromozomu (Ph) ile karakterize edilir. Bu kromozom, birincil düzenleyici onkogen BCR-ABL’i kodlar. BCR-ABL temelli çalışmalar bu hastalığı ortadan kaldırmak için imatinib, dasatinib, nilotinib ve ponatinib gibi tirozin kinaz inhibitörleri (TKI) geliştirilmiştir. Ph+ ALL hastaları üzerinde yapılan çalışmalar, biyoaktif sfingolipidlerin hücre çoğalması ile ilişkili yolakları aktive ederek bu ilaçların olumlu etkilerinin ortadan kaldırılmasında, apoptozun inhibisyonunda ve ilaçlarla tedavi edilen hücrelerin direnci artırılmasında önemli rol oynadıklarının göstermiştir. Bu çalışmada kereviz, maydanoz ve papatyadan elde edilen doğal flavonoid apigeninin terapötik potansiyeli Ph+ ALL hücre hattı SD-1 ve kanser olmayan akciğer hücre hattı Beas-2B üzerinde araştırıldı. Apigeninin bu hücreler üzerindeki sitotoksik etkileri MTT hücre çoğalması deneyi ile belirlendi. SD-1 hücreleri üzerindeki hücre canlılığı analizleri apigenin uygulamasının ardından Trypan mavisi deneyi ile yapılmıştır. Aneksin V/PI çift boyaması ve mitokondriyal membran potansiyelini belirlemek için kullanılan JC-1 boyası ile hücre döngüsü ve apoptoz analizleri akış sitometrisi ile incelendi. Biyoaktif sfingolipidlerin ekspresyon düzeyleri RT-PCR ve western blotlama ile belirlendi. Sitotoksik analizler apigenin SD-1 hücrelerinin ekspresyonunu seçici olarak inhibe ettiğini, SD-1 hücreleri için apigenin IC50 değerinin ise Beas-2B hücrelerinde anti-apoptotik rollere sahip olduğunu göstermiştir. SD-1 hücrelerinin apoptosis ile ilgili yollar aracılığıyla hücre ölümünü deneyimlediğini ve apigenin G2/M evresinde hücreleri durdurabileceğini belirlemiştir. Gerçekten de, biyoaktif sfingolipid gen ekspresyon düzeylerindeki değişiklikler apigenin uygulanan SD-1 hücrelerinin apoptozdaki rollerini göstermiştir. Bu çalışmada ilk kez SD-1 hücreleri üzerinde apigeninin sitotoksik ve apoptotik etkileri ve sfingolipid metabolizmasındaki rolleri araştırılmıştır.