Effects of allyl isothiocyanate, ellagic acid, or thymol on breast cancer cells alone and in combination with doxorubicin

Breast cancer is one of the most common forms of cancers in females. Development of multidrug resistance, therapy related side-effects, lack of treatment in metastasis, and disease recurrence after therapy are the major problems for the successful treatment of breast cancer. In order to find safe and effective drugs, research has focused on natural products because of their safe nature. It was reported recently that allyl isothiocyanate (AITC), ellagic acid (EA), and thymol could inhibit various types of cancer cell growth. However, their potential effects on breast cancer remain unclear. This study was aimed to further investigate the effects of these compounds and to determine whether combination treatment with doxorubicin (DOX) produced synergistic growth inhibition. Unexpectedly, we found that AITC did not inhibit the proliferation of MDA-MB-231 breast cancer cells, although it did have inhibitory effect on MCF-7 breast cancer cells. Cytofluorimetric analysis revealed that AITC (10 μM) did not induce apoptosis and cell cycle arrest in MDA-MB-231 cells. AITC significantly (p < 0.05) increased the expression of BCL-2 and MTOR genes and Beclin-1 protein in MDA-MB-231 cells. No significant changes in expression of PRKAA1 and PER2 genes, Caspase-8, Caspase-9, PARP, p-mTOR, and NF-κB p65 proteins were observed in these AITC-treated cells. Thymol also did not inhibit the proliferation of MDA-MB-231 cells. EA inhibited the proliferation of these cells. AITC and thymol did not synergistically sensitize MDA-MB-231 cells to DOX while EA did. Importantly, all three compounds displayed cytotoxic effect on MCF-10A human breast epithelial cell line. These observations suggest that AITC or thymol alone and in combination with DOX may not have inhibitory activity in MDA-MB-231 cells while EA alone and in combination with DOX may have. More preclinical and clinical studies on the beneficial and harmful effects of these compounds may be required in healthy and cancer cells.

Il tumore al seno è una delle forme più comuni di tumori femminili. Lo sviluppo di una multifarmaco resistenza, gli effetti collaterali relativi alla terapia, la mancanza di trattamento nella metastasi e la recidiva dopo la terapia sono i principali problemi per l’efficacia terapeutica del cancro della mammella. Per trovare farmaci sicuri ed efficaci, la ricerca si è concentrata per la loro sicurezza sui prodotti naturali. È stato recentemente riportato come allil isotiocianato (AITC), acido ellagico (EA) e timolo potrebbero inibire la crescita di vari tipi di delle cellule tumorali. Tuttavia, i loro potenziali effetti sul cancro della mammella rimangono poco chiari. Questo studio è stato mirato allo studio degli effetti di questi composti e per determinare se il trattamento in combinazione con doxorubicina (DOX) possa portare ad un’inibizione sinergica della crescita. Abbiamo osservato che l’AITC non inibisce la proliferazione delle cellule tumorali mammarie MDA-MB-231, anche se presenta un effetto inibitorio sulle cellule MCF-7. L'analisi citofluorimetrica ha rivelato che l’AITC non induce l’apoptosi e l'arresto del ciclo cellulare delle MDA-MB-231. L’AITC aumenta significativamente l'espressione dei geni BCL-2 e MTOR e della proteina Beclin-1 nelle cellule MDA-MB-231. Nelle cellule trattate con AITC non sono stati osservati significativi cambiamenti nell'espressione dei geni PRKAA1 e PER2, delle proteine Caspase-8, Caspase-9, PARP, p-mTOR, and NF-κB p65. Il timolo non ha inibito la proliferazione delle cellule MDA-MB-231, al contrario l’acido ellagico la inibisce. L’AITC e il timolo non sono in grado di sensibilizzare sinergicamente con la DOX le cellule MDA-MB- 231, al contrario dell’EA. Tutti e tre i composti hanno mostrato un effetto citotossico sulle cellule MCF-10A. Queste osservazioni suggeriscono che l’AITC o il timolo da soli e in combinazione con la DOX non inibiscono le cellule MDA-MB-231, mentre l’EA da solo e in combinazione con la DOX può inibirle. Più studi preclinici e clinici sugli effetti benefici e nocivi di questi composti potrebbero essere necessari in cellule sane e tumorali.