Rheum khorasanicum. Hydroalcoholic root extract induces cell death in human colorectal adenocarcinoma: An in vitro and in silico study

Abstract

Colorectal cancer (CRC) is the second greatest cause of cancer-related death in the world and chemotherapy, as an important part of CRC treatment, has some drawbacks, including systemic toxicity. Therefore, it is crucial to discover new and more effective CRC treatment plans. Rheum khorasanicum (R. khorasanicum) is a medicinal plant with high flavonoids, stilbenes, and anthraquinone contents, so it can be a potential source of antioxidants and can be used for therapeutic purposes and trigger apoptosis in cancer cells. In this study, we investigated the effects of hydroalcoholic root extract of R. khorasanicum treatment on inducing mitochondrial apoptosis of HT-29 and Caco-2 human colorectal adenocarcinoma cells. Firstly, the total phenolic and flavonoid content was determined. Then, the cytotoxic effects of R. khorasanicum on cells of three different types, including HT-29 and Caco-2 colon cancer cells as well as normal 3T3 cells were assessed using the MTT assay. To investigate the characteristics of cellular death, flow cytometry, and western blotting were performed. The results of this study indicated considerable phenolic (356.4 ± 9.4 GAE/gDW) and flavonoid (934.55 ± 17.1 QE/gDW) contents in R. khorasanicum. MTT assay's finding indicated that 100, 60, and 30 μg/mL concentrations of R. khorasanicum reduce cell viability in HT-29 and Caco-2 cell lines significantly (P < 0.05). It has been also revealed that R. khorasanicum extract induces apoptosis rather than necrosis in these cell lines. Moreover, Bcl-2 expression was significantly reduced in both HT-29 and Caco-2 cell lines, while Bax and cleaved caspase-3 expression soared considerably in the groups under R. khorasanicum treatment (P < 0.05). In conclusion, our findings have suggested that high phenol and flavonoid contents of R. khorasanicum root extract possibly play an important role in cell cytotoxicity and apoptosis induction in HT-29 and Caco-2 colon cancer cells.

Le cancer colorectal (CCR) est la deuxième cause de décès par cancer dans le monde et la chimiothérapie, en tant qu’élément important du traitement du CCR, présente certains inconvénients, notamment une toxicité systémique. Par conséquent, il est crucial de découvrir de nouveaux plans de traitement du CCR plus efficaces. Rheum khorasanicum (R. khorasanicum) est une plante médicinale à forte teneur en flavonoïdes, stilbènes et anthraquinone, elle peut donc être une source potentielle d’antioxydants et peut être utilisée à des fins thérapeutiques et déclencher l’apoptose des cellules cancéreuses. Dans cette étude, nous avons étudié les effets de l’extrait hydroalcoolique de racine de R. khorasanicum sur l’induction de l’apoptose mitochondriale des cellules d’adénocarcinome colorectal humain HT-29 et Caco-2. Tout d’abord, la teneur totale en phénols et en flavonoïdes a été déterminée. Ensuite, les effets cytotoxiques de R. khorasanicum sur des cellules de trois types différents, notamment les cellules cancéreuses du côlon HT-29 et Caco-2 ainsi que les cellules 3T3 normales, ont été évalués à l’aide du test MTT. Pour étudier les caractéristiques de la mort cellulaire, une cytométrie en flux et un Western blot ont été réalisés. Les résultats de cette étude ont indiqué des teneurs considérables en phénoliques (356,4 ± 9,4 GAE/gDW) et en flavonoïdes (934,55 ± 17,1 QE/gDW) dans R. khorasanicum. Les résultats du test MTT ont indiqué que des concentrations de 100, 60 et 30 μg/mL de R. khorasanicum réduisent de manière significative la viabilité cellulaire dans les lignées cellulaires HT-29 et Caco-2 (p < 0,05). Il a également été révélé que l’extrait de R. khorasanicum induit l’apoptose plutôt que la nécrose dans ces lignées cellulaires. De plus, l’expression de Bcl-2 était significativement réduite dans les lignées cellulaires HT-29 et Caco-2, tandis que l’expression de Bax et de la caspase-3 clivée augmentait considérablement dans les groupes traités par R. khorasanicum (p < 0,05). En conclusion, nos résultats suggèrent que les teneurs élevées en phénol et en flavonoïdes de l’extrait de racine de R. khorasanicum pourraient jouer un rôle important dans la cytotoxicité cellulaire et l’induction de l’apoptose dans les cellules cancéreuses du côlon HT-29 et Caco-2.