Study the impact of purified staphyloxanthin extracted from Staphylococcus aureus on CAL‑51 cancer cell line

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Background. Breast cancer is a disease characterized by the abnormal growth of breast cells, which can grow uncontrollably and form tumors. If left untreated, these tumors can spread throughout the body and become life-threatening.
The CAL51 cell line was first isolated from a malignant pleural effusion of a woman with metastatic breast cancer. These cells grow in continuous culture and exhibit the morphological and ultrastructural features of epithelial cells of mammary origin. They are tumorigenic in nude mice and form colonies in soft agar. Estrogen receptors are not detected in these cells.
This study aimed to investigate the cytotoxicity of purified staphyloxanthin on a specific breast cancer model, the CAL51 cell line, and to demonstrate the pigment's effect as a potential treatment for this type of cancer. The study also sought to determine the ideal concentration of staphyloxanthin required to inhibit tumor cell growth. In addition, it evaluated the effect of the pigment on a normal, non-malignant cell line (REF cells).
Materials and methods. A total of 106 specimens were collected from hospitals in Baghdad. Patients of different age groups, both male and female, were included in the study, which spanned from October to April 2023. All bacterial isolates were examined for their microscopic, biochemical, and cultural characteristics. The results were further confirmed using the Vitek2 system.
Staphyloxanthin was extracted using ethyl acetate and acetone as solvents and purified through column chromatography. Four concentrations of the staphyloxanthin pigment, incubated for 24 hours, were used in the trial treatment of the CAL-51 tumor cell line and the normal REF cell line in vitro.
Results. A total of 53 bacterial isolates were collected, with 50% identified as Staphylococcus aureus. The results indicated that the primary source of S. aureus infection was the nasal cavity (from patients and medical staff), followed by wound ulcers and burns, which accounted for 38.7% of the infections. These sites were identified as the most common sources of bacterial infection.
In addition, the results showed that bacterial infections in urine and blood samples accounted for 22% and 26%, respectively, while 21% of the isolates were obtained from eye samples. Other sources of bacterial isolates were found at lower levels.
The ability of the bacteria to produce the pigment was tested, with the TID12 strain showing the highest production value of 1.87.
The extracted pigment concentration was 170.997 U/cell. In the CAL-51 tumor cell line, the maximum inhibition rate was 83% at a concentration of 1000 µg/ml, followed by 76% at 500 µg/ml, 73% at 250 µg/ml, and 70% at 125 µg/ml.
In contrast, for the normal REF cell line, tested at the maximum time point of 72 hours, the inhibition rate was significantly lower: 28% at 1000 µg/ml, 25% at 500 µg/ml, 22% at 250 µg/ml, and 20% at 125 µg/ml.
Conclusion. The purified staphyloxanthin pigment demonstrated a cytotoxic effect on the CAL-51 cell line at varying concentrations. However, it exhibited little to no effect on the normal REF cell line.

Негізгі сөздер

Авторлар туралы

Taif Hassan

Al-Karkh University of Science, College of Science, Microbiology Department

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: Taif.h.salman91@kus.edu.iq
ORCID iD: 0009-0007-3082-9353
Ирак, Baghdad, Iraq

Hanan Ali

Al-Karkh University of Science, College of Science, Microbiology Department

Email: hanan1974@kus.edu.iq
ORCID iD: 0000-0002-9759-2553
Ирак, Baghdad, Iraq

Mohammed Sharba

Al-Karkh University of Science, College of Science, Microbiology Department

Email: Mohammed.mushtaq@kus.edu.iq
ORCID iD: 0009-0004-7207-492X
Ирак, Baghdad, Iraq

Әдебиет тізімі

  1. Lowy, F. D. (1998). Staphylococcus aureus infections. New England Journal of Medicine, 339(8), 520–532. https://doi.org/10.1056/NEJM199808203390806
  2. Rasigade, J. P., & Vandenesch, F. (2014). Staphylococcus aureus: a pathogen with still unresolved issues. Infection, Genetics and Evolution, 21, 510–514. https://doi.org/10.1016/j.meegid.2013.08.018
  3. Liu, G. Y., Essex, A., Buchanan, J. T., Datta, V., Hoffman, H. M., Bastian, J. F., Fierer, J., & Nizet, V. (2005). Staphylococcus aureus golden pigment impairs neutrophil killing and promotes virulence through its antioxidant activity. The Journal of Experimental Medicine, 202(2), 209–215. https://doi.org/10.1084/jem.20050846
  4. Clauditz, A., Resch, A., Wieland, K. P., Peschel, A., & Götz, F. (2006). Staphyloxanthin plays a role in the fitness of Staphylococcus aureus and its ability to cope with oxidative stress. Infection and Immunity, 74(8), 4950–4953. https://doi.org/10.1128/iai.00204-06
  5. Gupta, M., Mazumder, U. K., Kumar, R. S., & Kumar, T. S. (2004). Antitumor activity and antioxidant role of Bauhinia racemosa against Ehrlich ascites carcinoma in Swiss albino mice. Acta Pharmacologica Sinica, 25, 1070–1076.
  6. Ames, B. N., Shigenaga, M. K., & Hagen, T. M. (1993). Oxidants, antioxidants, and the degenerative diseases of aging. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 90, 7915–7922. https://doi.org/10.1073/pnas.90.17.7915
  7. Tanaka, T., Shnimizu, M., & Moriwaki, H. (2012). Cancer chemoprevention by carotenoids. Molecules, 17, 3202–3242. https://doi.org/10.3390/molecules17033202
  8. Baguley, B. C., & Leung, E. (2011). Heterogeneity of phenotype in breast cancer cell lines. In: Breast Cancer — Carcinogenesis, Cell Growth and Signaling Pathways (pp. 245–256).
  9. Shirazi, F. H. (2011). Remarks in successful cellular investigations for fighting breast cancer using novel synthetic compounds. In: M. Gunduz & E. Gunduz (Eds.), Breast Cancer — Focusing Tumor Microenvironment, Stem Cells and Metastasis (pp. 85–102). Rijeka: InTech.
  10. Gioanni, J., Le François, D., Zanghellini, E., Mazeau, C., Ettore, F., Lambert, J. C., Schneider, M., & Dutrillaux, B. (1990). Establishment and characterisation of a new tumorigenic cell line with a normal karyotype derived from a human breast adenocarcinoma. British Journal of Cancer, 62(1), 8–13. https://doi.org/10.1038/bjc.1990.219
  11. Charafe Jauffret, E., Ginestier, C., Monville, F., Finetti, P., Adelaide, J., Cervera, N., Fekairi, S., Xerri, L., Jacquemier, J., Birnbaum, D., & Bertucci, F. (2006). Gene expression profiling of breast cell lines identifies potential new basal markers. Oncogene, 25(15), 2273–2284. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1209254
  12. Marshall, J. H., & Wilmoth, G. J. (1981). Pigments of Staphylococcus aureus, a series of triterpenoid carotenoids. Journal of Bacteriology, 147(3), 900–913. https://doi.org/10.1128/jb.147.3.900-913.1981
  13. Pelz, A., Wieland, K. P., Putzbach, K., Hentschel, P., Albert, K., & Gotz, F. (2005). Structure and biosynthesis of staphyloxanthin from Staphylococcus aureus. Journal of Biological Chemistry, 280(37), 32493–32498. https://doi.org/10.1074/jbc.m505070200
  14. Tao, N., Gao, Y., Liu, Y., & Ge, F. (2010). Carotenoids from the peel of Shatian pummelo (Citrus grandis Osbeck) and its antimicrobial activity. American Eurasian Journal of Agricultural and Environmental Science, 7(1), 110–115. Retrieved from https://www.idosi.org/aejaes/jaes7(1)/17.pdf
  15. Tong, S. Y., Davis, J. S., Eichenberger, E., Holland, T. L., & Fowler, V. G. Jr. (2015). Staphylococcus aureus infections: epidemiology, pathophysiology, clinical manifestations, and management. Clinical Microbiology Reviews, 28(3), 603–661. https://doi.org/10.1128/CMR.00134-14. EDN: https://elibrary.ru/UOKFKF
  16. Freshney, R. I. (2015). Culture of animal cells: a manual of basic technique and specialized applications. John Wiley & Sons.
  17. Mather, J. P., & Roberts, P. E. (1998). Introduction to cell and tissue culture: theory and technique. Springer Science & Business Media.
  18. Gao, S., Yu, B. P., Li, Y., Dong, W. G., & Luo, H. S. (2003). Antiproliferative effect of octreotide on gastric cancer cells mediated by inhibition of Akt/PKB and telomerase. World Journal of Gastroenterology, 9(10), 2362–2368. https://doi.org/10.3748/wjg.v9.i10.2362
  19. Missiakas, D. M., & Schneewind, O. (2013). Growth and laboratory maintenance of Staphylococcus aureus. Current Protocols in Microbiology, 28(1), 9C 1–9C 5. https://doi.org/10.1002/9780471729259.mc09c01s28
  20. Abdalgabar, F. A., Authman, S. H., & Khalaf, K. J. (2019). Antibacterial and antitumor effect of staphyloxanthin produced by Staphylococcus aureus (PhD thesis). Mustansiriyah University, College of Biology Science.
  21. Teodoro, A. J., Oliveira, F. L., Martins, N. B., Maia, G. A., Martucci, R. B., & Borojevic, R. (2012). Effect of lycopene on cell viability and cell cycle progression in human cancer cell lines. Cancer Cell International, 12, 36. https://doi.org/10.1186/1475-2867-12-36. EDN: https://elibrary.ru/RRIQJT
  22. Li, D., Liu, J., Wang, X., Kong, D., Du, W., Li, H., Hse, C. Y., Shupe, T., Zhou, D., & Zhao, K. (2018). Biological potential and mechanism of prodigiosin from Serratia marcescens in human choriocarcinoma and prostate cancer cell lines. International Journal of Molecular Sciences, 19(11), 3465. https://doi.org/10.3390/ijms19113465
  23. Barretto, D. A., & Vootla, S. K. (2018). In vitro anticancer activity of staphyloxanthin pigment extracted from Staphylococcus gallinarum. Indian Journal of Microbiology, 58(2), 146–158. https://doi.org/10.1007/s12088-018-0718-0. EDN: https://elibrary.ru/GBHYTK
  24. Nisha, K., & Deshwal, R. (2011). Antioxidants and their protective action against DNA damage. DNA, 27(28), 28–32.
  25. Sharoni, Y., Linnewiel Hermoni, K., Khanin, M., Salman, H., Veprik, A., Danilenko, M., & Levy, J. (2012). Carotenoids and apocarotenoids in cellular signaling related to cancer: a review. Molecular Nutrition & Food Research, 56(2), 259–269. https://doi.org/10.1002/mnfr.201100311
  26. Alsamaraie, A. F., Nadir, M. A., & Hussein, S. M. (2012). Extraction and purification of prodigiosin from Serratia marcescens and study its effect on cancer cell lines (MSc thesis). Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, University of Baghdad.
  27. Guryanov, I. D., Karamova, N. S., Yusupova, D. V., Gnezdilov, O. I., & Koshkarova, L. A. (2013). Bacterial pigment prodigiosin and its genotoxic effect. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 39, 106–111. https://doi.org/10.1134/S1068162012060040. EDN: https://elibrary.ru/REYOYB

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML


Creative Commons License
Бұл мақала лицензия бойынша қол жетімді Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».