LAPORAN PENELITIAN
HIBAH PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL TAHUN ANGGARAN 2009
EFEKTIVITAS QUERCETIN TERHADAP PROLIFERASI DAN APOPTOSIS BREAST CANCER STEM CELL
SATUMAN, S.Si, M.Kes dr. HENI FATMAWATI Prof. Dr. dr. M. RASJAD INDRA, MS
Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Depratemen Pendidikan Nasional, Sesuai dengan Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Penelitian Strategis Nasional, Nomor : 0174.0/023-04.2/XV/2009, tanggal 31 Desember 2008 dan berdasarkan SK Rektor Nomor : 160/SK/2009, tanggal 7 Mei 2009
UNIVERSITAS BRAWIJAYA NOPEMBER 2009
RINGKASAN Latar Belakang. Kanker merupakan penyakit keganasan yang sampai saat ini masih memerlukan kajian untuk menanganinya. Prevalensi kanker payudara (breast cancer) meningkat dari tahun ke tahun. Di Indonesia terutama di Malang, kanker payudara meningkat sekitar 25 % dari tahun 2006 sampai dengan 2007. Kanker adalah suatu kondisi dimana sel telah kehilangan pengendalian dan mekanisme normalnya, sehingga mengalami pertumbuhan yang tidak normal, cepat dan tidak terkendali. Adanya kelainan kematian sel ini terjadi di tingkat sel punca. Karena itu mengingat apoptosis sel merupakan target utama terapi kanker maka mekanisme apoptosis merupakan sasaran yang tepat untuk pencegahan dan pengobatan kanker yang terjangkau, efektif dan efisien. quercetin efektif menginduksi apoptosis dan menghambat ekspresi gen yang mendorong upregulasi proliferasi sel kanker payudara. Sehingga hipotesis penelitian ini adalah quercetin dapat menghambat proliferasi, menginduksi apoptosis melalui TRAIL R1, Caspase3 dan NFκB. Metode. Sel punca kanker diisolasi dari jaringan kanker payudara. Sel punca ditumbuhkan selama lima hari. Setelah konfluen, identifikasi CD44/CD24 sebagai biomarker dilakukan dengan flowcytometry. Quersetin diberikan setelah BCSC sudah mencapai konfluen dan diberikan selama 24 jam. Dosis quersetin yang diberikan adalah 1, 10, 20, 40, 80 dan 100 mg/mL. sel BCSC diinkubasi dengan quersetin selama 24 jam. Ekspresi protein yang diamati adalah TRAIL-R1, p50/p65 NFκB, caspase-3, uji proliferasi dan indeks apoptosis nekrosis. Hasil. Berdasarkan data fluocytometry menyatakan bahwa sel punca kanker Densitas TRAIL-R1 payudara mengekspresikan CD44+/CD24-rendah. menunjukkan bahwa pemberian quersetin dengan dosis 40, 80 dan 100 mg/mL mampu meningkatkan reseptor kematian (TRAIL-R1) secara signifikan dibandingkan kontrol. Quersetin dosis 40 atau 80 mg/mL lebih efektif dalam menurunkan translokasi subunit p50/p65 NFκB dari sitoplasma ke inti sel punca kanker. pemberian dosis quersetin 40 mg/mL (227,460±95,765), 80 mg/mL (213,426±180,501) dan 100 mg/mL (222,296±20,193) dapat meningkatkan aktivitas caspase-3 secara signifikan dibandingkan dengan kontrol. Dari hasil pengukuran aktivitas caspase-3 tersebut diatas maka dosis quersetin yang mungkin efektif dalam meningkatkan caspase-3 adalah 40 mg/mL. Sedangkan proliferasi sel cenderung meningkat pada sel yang diberi quersetin 1 mg/mL (0,77±0,18), 10 mg/mL (0,89±0,12) dan 20 mg/mL (0,97±0,37) meskipun tidak ada perbedaan dengan kontrol (0,93±0,193). Proliferasi sel punca kanker mengalami penurunan ketika sel dipapar dengan quersetin dosis 40 mg/mL. Quersetin cenderung meningkatkan apoptosis dan tidak meningkatkan jumlah sel yang mengalami nekrosis sel. Kesimpulan. Quersetin dapat menginduksi apoptosis BCSC melalui aktifasi TRAIL-R1, aktivitas caspase-3 dan penghambatan proliferasi sel dan p50/p65 NFκB. Kata kunci : quersetin, sel punca kanker, apoptosis
SUMMARY Background. The natural product quercetin is a flavonoid found in many fruits and vegetables. Previous research has shown that quercetin has antitumor, antiinflammatory, antiallergic, and antiviral activities. In the present investigation we studied the effect of quercetin on the ability of prostate cancer cell lines with various degrees of aggressive potential to form colonies in vitro. Specifically, we examined the molecular mechanisms underlying this effect, including the expression of cell cycle and tumor suppressor genes as well as oncogenes. This research was purposed that examined quercetin to inhibited proliferation and induced apoptosis of breast cancer stem cell. Method. Cancer stem cell was isolated with breast cancer tissues. Cancer stem cell was incubated among five days and then to identified CD44/CD24 as cancer stem cell biomarker by fluocytometry methods. Quercetin was incubated breast cancer stem cell (BCSC) to 24 hours. There were 1, 10, 20, 40, 80 and 100 mg/mL doses. Protein was identified of TRAIL-R1, p50/p65 NFκB, caspase-3 activity, proliferation assay and apoptosis nekrosis index. Results. This result showed that BCSC was espression of CD44+/CD24-rendah. TRAIL-R1 density showed that 40, 80 and 100 mg/mL doses may be increasing significantly between control treatment. Doses on 40 0r 80 mg/mL quercetin was decreased translocation of p50/p65 subunit from cytoplasm into nucleus. Quercetin dose 40 mg/mL (227,460±95,765), 80 mg/mL (213,426±180,501) and 100 mg/mL (222,296±20,193) were increasing significantly of caspase-3 activity. Quercetin showed that inhibited of proliferation through increasing apoptosis cell but not necrosis. Conclusion. Quercetin showed that induced of apoptosis breast cancer stem cell by TRAIL-R1 activation, increase caspase-3 activity and inhibition of proliferation cell and p50/p65 NFκB translocation. Key word. quercetin, breast cancer stem cell, apoptosis
Daftar Pustaka Martin GS. Normal cells and cancer cells. In: Bishop JM, Weinberg RA (eds) Bahorun T, Soobrattee MA, Luximon-Ramma V, Aruoma OI. Free Radicals and Antioxidants in Cardiovascular Health and Disease. Internet Journal of Medical. Update 2006 JulDec;1(2):http://www.geocities.com/agnihotrimed/paper05_jul-dec2006.htm Calamia KT. Current and future use of anti-TNF agents in the treatment of autoimmune,inflammatory disorders. Adv. Exp. Med. Biol. 2003;528:545-9. Emmanuelle Charafe-Jauffret, Florence Monville, Christophe Ginestier, Gabriela Dontu, Daniel Birnbaum, Max S. Wich. Cancer Stem Cells in Breast:Current Opinion and Future Challenges. Pathobiology 2008;75:75–84 Gilewski T and Norton L. Cytokinetics of neoplasia. In: Mendelsohn J, Howley Hayden MS, Ghosh S : Signaling to NF-kB. Genes Dev 18 : 2195- 2224, 2004 Irene M. Ghobrial, Thomas E. Witzig and Alex A. Adjei. Targeting Apoptosis Pathways in Cancer Therapy. CA Cancer J Clin 2005;55;178-194 Kaput J, Jose MO, Lynnette F, Ben VM, et al. The Case for strategic international alliances to harness nutritional genomics for public and personal health. British Journals of Nutrition. 2005;94:623-632. Kaufmann SH, Hengartner MO. Programmed cell death: alive and well in the new millennium. Trends Cell Biol 2001;11:526 –534. Linheng Li, and William B. Neaves. Normal Stem Cells and Cancer Stem Cells: The Niche Matters. Cancer Res. 2006; 66(9): 4553-7) Lowe SW, Lin AW. Apoptosis in cancer. Carcinogenesis 2000;21:485– 495. Molecular oncology. New York, Scientific American 1996; 13-40 Parul Lakhanpal and Deepak Kumar Rai. Quercetin: A Versatile Flavonoid. Internet Journal of Medical Update, 2007. Vol. 2, No. 2. PM, Israel MA, Liotta LA (eds). The molecular basis of cancer. Philadelphia, WB Rayet, B., and Ge´linas, C.1999. Aberrant rel/nfkb genes and activity in human cancer.Oncogene, 18: 6938–6947 Robert PE, Isolation and Establishment of human stem cell in Method in Cell Biology: Stem Cell Culture. Edited by Jennie P. Mather. 2008.Vol. 86. p.340341 Satuman, MR.Indra, Retty R, Edwin W, Widodo. Optimalisasi kultur breast cancer stem cell sebagai upaya manajemen terapi. 2007. In pressing. Saunders Co, 1995; 143-159 Shunsuke TANIGAWA,1 Makoto FUJII,1;2 and De-Xing HOU. Stabilization of p53 Is Involved in Quercetin-Induced Cell Cycle Arrest and Apoptosis in HepG2 Cells. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2008;72 (3), 797–804. Wang.CY, Cusack.JC.Jr., Liu.R, Baldwin.AS.Jr.1999. Control of inducible chemoresisteance: enhanced anti tumor therapi through increased apoptosis by inhibition of NF-kappa B. Nat Med, 5: 412-417 Weber FG. Molecular mechanism of cancer. Springer. 2007. USA
