surgoncoКреативная хирургия и онкологияCreative surgery and oncology2076-30932307-0501Башкирский государственный медицинский университет10.24060/2076-3093-2022-12-2-118-122surgonco-692Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL ARTICLESВлияние мелиттина яда пчелы на жизнеспособность клеток различных линий рака предстательной железыImpact of Honeybee Venom Melittin on Cell Viability of Different Prostate Cancer Lineageshttps://orcid.org/0000-0001-8462-9276ХаликовР. Р.KhalikovR. R.

 студент 5-го курса

 Москва 

 Graduate Student (5th year) 

 Moscow 

https://orcid.org/0000-0001-5638-1779ГроменкоД. Д.GromenkoD. D.

студентка 5-го курса

 Уфа 

 Graduate Student (5th year) 

 Ufa 

dasha.gromenko@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7865-8326ГалимоваС. Ш.GalimovaS. Sh.

 кафедра терапии и сестринского дела

 Уфа 

 Department of Therapy and Nursing 

 Ufa 

https://orcid.org/0000-0002-4374-2923ДанилкоК. В.DanilkoK. V.

к.б.н., Центральная научно-исследовательская лаборатория, лаборатория клеточных культур

 Уфа 

Cand. Sci. (Biol.), Central Research Laboratory, Laboratory of Cell Culturing 

 Ufa 

https://orcid.org/0000-0001-8582-660XГроменкоИ. Д.GromenkoI. D.

 кафедра биологической химии

 Уфа 

 Department of Biological Chemistry 

 Ufa 

https://orcid.org/0000-0002-5871-5151ГалимовШ. Н.GalimovSh. N.

д.м.н., профессор, кафедра биологической химии

 Уфа 

Dr. Sci. (Med.), Prof., Department of Biological Chemistry 

 Ufa 

https://orcid.org/0000-0003-0151-9114ЛитвицкийП. Ф.LitvitskyP. F.

 д.м.н., чл.-корр. РАН, кафедра патофизиологии

 Москва 

Dr. Sci. (Med.), Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Department of Pathophysiology

 Moscow 

Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова (Сеченовский университет)РоссияI.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University)Russian FederationБашкирский государственный медицинский университетРоссияBashkir State Medical UniversityRussian Federation202215072022122118122Copyright © Халиков Р.Р., Громенко Д.Д., Галимова С.Ш., Данилко К.В., Громенко И.Д., Галимов Ш.Н., Литвицкий П.Ф., 20222022Халиков Р.Р., Громенко Д.Д., Галимова С.Ш., Данилко К.В., Громенко И.Д., Галимов Ш.Н., Литвицкий П.Ф.Khalikov R.R., Gromenko D.D., Galimova S.S., Danilko K.V., Gromenko I.D., Galimov S.N., Litvitsky P.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.surgonco.ru/jour/article/view/692Введение

Введение. Мелиттин является основным компонентом пчелиного яда и представляет собой водорастворимый пептид, обладающий свойствами поверхностно-активного вещества, цитолитические эффекты которого потенциально могут быть полезными в качестве противоопухолевой терапии. Нами проведена оценка влияния мелиттина из яда «башкирской» пчелы (Apis mellifera mellifera L.) на жизнеспособность клеток различных линий рака предстательной железы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для оценки воздействия мелиттина на пролиферацию клеток различных линий рака предстательной железы (РПЖ) разной степени злокачественности: LNCaP, PC-3, DU145 проведен МТТ-тест и последующий анализ показателя жизнеспособности клеток.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Выявлена низкая чувствительность к мелиттину клеток линии DU145: подавляющее воздействие на процесс их пролиферации оказала относительно высокая концентрация пептида — 10 мкг/мл. Для линии клеток РС-3 его концентрация в 0,1 мкг/мл в значительной степени подавляла пролиферацию клеток до уровня 46,15 %, а мелиттин в дозе 10 мкг/мл оказал цитолитическое действие на бóльшую часть клеток (4,27 % жизнеспособности). Для клеток линии LNCaP концентрация мелиттина 10 мкг/мл оказалась наименее токсичной по сравнению с линиями PC-3 и DU145. Показано подавление пролиферации клеток линий РПЖ: LNCaP, PC-3, DU145 под действием мелиттина в дозе 0,01–100,00 мкг/мл.

Заключение

Заключение. В исследовании выявлено значительное снижение жизнеспособности клеток линий РПЖ в минимальной концентрации мелиттина в 0,01 мкг/мл, что показывает высокую цитолитическую активность данного пептида и делает его потенциальным кандидатом для применения в противоопухолевой терапии.

Background

Background. Melittin is a major constituent of honeybee venom and comprises a water-soluble surfactant peptide with cytolytic effects potentially applicable in anticancer therapy. We evaluated the impact of melittin from Bashkir honeybee (Apis mellifera mellifera L.) venom on cell viability of various prostate cancer lineages.

Materials and methods

Materials and methods. MTT assays with cell viability index estimation were used to evaluate the effect of melittin on cell proliferation in various-grade malignancy prostate cancer (PC) lineages, LNCaP, PC-3 and DU145.

Results and discussion

Results and discussion. Lineage DU145 revealed a low sensitivity to melittin, because a relatively high peptide concentration of 10 μg/mL had a suppressive effect on its proliferation. With PC-3 cells, a 0.1 μg/mL concentration suppressed proliferation significantly to 46.15 %, while melittin at a 10 μg/mL dose had a cytolytic effect on most cells (4.27 % viability). LNCaP cells experienced the lowest toxicity at 10 μg/mL melittin compared to PC-3 and DU145 lineages. The LNCaP, PC-3 and DU145 PC lineages demonstrated suppressed proliferation at melittin levels 0.01–100 μg/mL.

Conclusion

Conclusion. The study reveals a significant reduction of the PC lineages viability at a minimal melittin concentration of 0.01 μg/mL, which indicates a high cytolytic activity of this peptide and renders it a candidate agent in antitumour therapy.

мелиттинрак предстательной железыжизнеспособность клеткиклеточная пролиферацияклетки линии PC-3клетки линии DU145клетки линии LNCaPпротивоопухолевая терапияmelittinprostate cancercell viabilitycell proliferationPC-3 cellsDU145 cellsLNCaP cellsantitumour therapyReferencesSiegel R.L., Miller K.D., Fuchs H.E., Jemal A. Cancer Statistics, 2022. CA Cancer J Clin. 2022;72(1):7–33. DOI: 10.3322/caac.21708Siegel R.L., Miller K.D., Fuchs H.E., Jemal A. Cancer Statistics, 2022. CA Cancer J Clin. 2022;72(1):7–33. DOI: 10.3322/caac.21708Arneth B. Comparison of Burnet’s clonal selection theory with tumor cell-clone development. Theranostics. 2018;8(12):3392–9. DOI: 10.7150/thno.24083Arneth B. Comparison of Burnet’s clonal selection theory with tumor cell-clone development. Theranostics. 2018;8(12):3392–9. DOI: 10.7150/thno.24083Rady I., Siddiqui I.A., Rady M., Mukhtar H. Melittin, a major peptide component of bee venom, and its conjugates in cancer therapy. Cancer Lett. 2017;402:16–31. DOI: 10.1016/j.canlet.2017.05.010Rady I., Siddiqui I.A., Rady M., Mukhtar H. Melittin, a major peptide component of bee venom, and its conjugates in cancer therapy. Cancer Lett. 2017;402:16–31. DOI: 10.1016/j.canlet.2017.05.010Memariani H., Memariani M., Shahidi-Dadras M., Nasiri S., Akhavan M.M., Moravvej H. Melittin: from honeybees to superbugs. Appl Microbiol Biotechnol. 2019;103(8):3265–76. DOI: 10.1007/s00253-019-09698-yMemariani H., Memariani M., Shahidi-Dadras M., Nasiri S., Akhavan M.M., Moravvej H. Melittin: from honeybees to superbugs. Appl Microbiol Biotechnol. 2019;103(8):3265–76. DOI: 10.1007/s00253-019-09698-yGuha S., Ferrie R.P., Ghimire J., Ventura C.R., Wu E., Sun L., et al. Applications and evolution of melittin, the quintessential membrane active peptide. Biochem Pharmacol. 2021;193:114769. DOI: 10.1016/j.bcp.2021.114769Guha S., Ferrie R.P., Ghimire J., Ventura C.R., Wu E., Sun L., et al. Applications and evolution of melittin, the quintessential membrane active peptide. Biochem Pharmacol. 2021;193:114769. DOI: 10.1016/j.bcp.2021.114769Memariani H., Memariani M., Moravvej H., Shahidi-Dadras M. Melittin: a venom-derived peptide with promising anti-viral properties. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2020;39(1):5–17. DOI: 10.1007/s10096-019-03674-0Memariani H., Memariani M., Moravvej H., Shahidi-Dadras M. Melittin: a venom-derived peptide with promising anti-viral properties. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2020;39(1):5–17. DOI: 10.1007/s10096-019-03674-0Memariani H., Memariani M. Anti-fungal properties and mechanisms of melittin. Appl Microbiol Biotechnol. 2020;104(15):6513–26. DOI: 10.1007/s00253-020-10701-0Memariani H., Memariani M. Anti-fungal properties and mechanisms of melittin. Appl Microbiol Biotechnol. 2020;104(15):6513–26. DOI: 10.1007/s00253-020-10701-0Memariani H., Memariani M. Melittin as a promising anti-protozoan peptide: curent knowledge and future prospects. AMB Express. 2021;11(1):69. DOI: 10.1186/s13568-021-01229-1Memariani H., Memariani M. Melittin as a promising anti-protozoan peptide: current knowledge and future prospects. AMB Express. 2021;11(1):69. DOI: 10.1186/s13568-021-01229-1Paray B.A., Ahmad A., Khan J.M., Taufiq F., Pathan A., Malik A., et al. The role of the multifunctional antimicrobial peptide melittin in gene delivery. Drug Discov Today. 2021;26(4):1053–9. DOI: 10.1016/j.drudis.2021.01.004Paray B.A., Ahmad A., Khan J.M., Taufiq F., Pathan A., Malik A., et al. The role of the multifunctional antimicrobial peptide melittin in gene delivery. Drug Discov Today. 2021;26(4):1053–9. DOI: 10.1016/j.drudis.2021.01.004Павлов В.Н., Рахматуллина И.Р., Фархутдинов Р.Р., Пушкарев В.А., Данилко К.В., Галимова Э.Ф. и др. Свободно-радикальное окисление и канцерогенез: дискуссионные вопросы. Креативная хирургия и онкология. 2017;7(2):54–61. DOI: 10.24060/2076-3093-2017-7-2-54-61Pavlov V.N., Rakhmatullina I.R., Farkhutdinov R.R., Pushkarev V.A., Danilko K.V., Galimova E.F., et al. Free radical oxidation and carcinogenesis: debatable issues. Creative surgery and oncology. 2017;7(2):54–61 (In Russ.). DOI: 10.24060/2076-3093-2017-7-2-54-61Jamasbi E., Mularski A., Separovic F. Model membrane and cell studies of antimicrobial activity of melittin analogues. Curr Top Med Chem. 2016;16(1):40–5. DOI: 10.2174/1568026615666150703115919Jamasbi E., Mularski A., Separovic F. Model membrane and cell studies of antimicrobial activity of melittin analogues. Curr Top Med Chem. 2016;16(1):40–5. DOI: 10.2174/1568026615666150703115919Park M.H., Choi M.S., Kwak D.H., Oh K.W., Yoon D.Y., Han S.B., et al. Anti-cancer effect of bee venom in prostate cancer cells through activation of caspase pathway via inactivation of NF-кB. Prostate. 2011;71(8):801–12. DOI: 10.1002/pros.21296Park M.H., Choi M.S., Kwak D.H., Oh K.W., Yoon D.Y., Han S.B., et al. Anti-cancer effect of bee venom in prostate cancer cells through activation of caspase pathway via inactivation of NF-кB. Prostate. 2011;71(8):801–12. DOI: 10.1002/pros.21296Jeong Y.J., Choi Y., Shin J.M., Cho H.J., Kang J.H., Park K.K., et al. Melittin suppresses EGF-induced cell motility and invasion by inhibiting PI3K/Akt/mTOR signaling pathway in breast cancer cells. Food Chem Toxicol. 2014;68:218–25. DOI: 10.1016/j.fct.2014.03.022Jeong Y.J., Choi Y., Shin J.M., Cho H.J., Kang J.H., Park K.K., et al. Melittin suppresses EGF-induced cell motility and invasion by inhibiting PI3K/Akt/mTOR signaling pathway in breast cancer cells. Food Chem Toxicol. 2014;68:218–25. DOI: 10.1016/j.fct.2014.03.022Badr-Eldin S.M., Alhakamy N.A., Fahmy U.A., Ahmed O.A.A., Asfour H.Z., Althagafi A.A., et al. Cytotoxic and pro-apoptotic effects of a sub-toxic concentration of fluvastatin on OVCAR3 ovarian cancer cells after its optimized formulation to melittin nano-conjugates. Front Pharmacol. 2021;11:642171. DOI: 10.3389/fphar.2020.642171Badr-Eldin S.M., Alhakamy N.A., Fahmy U.A., Ahmed O.A.A., Asfour H.Z., Althagafi A.A., et al. Cytotoxic and pro-apoptotic effects of a sub-toxic concentration of fluvastatin on OVCAR3 ovarian cancer cells after its optimized formulation to melittin nano-conjugates. Front Pharmacol. 2021;11:642171. DOI: 10.3389/fphar.2020.642171Yu X., Chen L., Liu J., Dai B., Xu G., Shen G., et al. Immune modulation of liver sinusoidal endothelial cells by melittin nanoparticles suppresses liver metastasis. Nat Commun. 2019;10(1):574. DOI: 10.1038/s41467-019-08538-xYu X., Chen L., Liu J., Dai B., Xu G., Shen G., et al. Immune modulation of liver sinusoidal endothelial cells by melittin nanoparticles suppresses liver metastasis. Nat Commun. 2019;10(1):574. DOI: 10.1038/s41467-019-08538-x

The authors declare that there are no conflicts of interest present.