Assessing the in vitro antimicrobial and antitumor activity of portuguese propolis

Abstract

O própolis é um produto natural resinoso produzido por abelhas melíferas. Diferentes grupos de compostos têm sido identificados no própolis e associados a diversas bioatividades. Algumas amostras de própolis Português exibem potencial antioxidante e antimicrobiano pelo que, neste trabalho, se avaliou esses atributos numa amostra de própolis obtida no Gerês em 2018. A atividade antitumoral do própolis Português só foi descrita no carcinoma renal, cancro da próstata, colorretal e mama. Até à data, nada se sabe sobre o efeito deste produto em melanoma com mutação BRAF, o cancro de pele mais agressivo e letal. Assim, para além da avaliação das propriedades antioxidantes e antimicrobianas do própolis do Gerês, este trabalho teve como objetivo avaliar também o seu potencial contra melanoma. Primeiramente, as propriedades antioxidantes e antimicrobianas do G18.EE e de micro-extratos etanólicos de própolis do Gerês recolhido em 2020 (G20.miEEs) foram avaliadas, demonstrando atividade antioxidante e antimicrobiana significativas, sendo G18.EE o mais eficaz. Adicionalmente, G18 revelou cumprir os requisitos de qualidade estabelecidos para própolis. Assim, G18.EE foi selecionado e fracionado – n-hexano, acetato de etilo (EtOAc) e n-butanol (n-BuOH) – para uso nos ensaios antitumorais in vitro. Quanto à atividade antitumoral, o G18.EE e as suas frações afetam a viabilidade de células de melanoma mutadas em BRAF, sendo n-BuOH/G18.EE e n BuOH/EtOAc as frações mais ativas para a linha A375 e WM9, respetivamente. O efeito de G18.EE e das frações selecionadas (n-BuOH e EtOAc) na proliferação, migração, crescimento, apoptose, metabolismo, produção de ROS e potencial mitocondrial foi avaliado. Conclui-se que os tratamentos diminuem a migração celular e o crescimento e a migração dos esferóides. Também se observou um aumento da produção de lactato, consistente com o aumento da expressão de LDHA e MCT-1, assim como uma acumulação de ROS em células de melanoma tratadas. Por fim, através da avaliação da expressão de proteínas pró e anti-apoptóticas, validou-se a indução da apoptose. Em suma, pela primeira vez, apresentam-se evidências de atividade antitumoral do própolis português em melanoma, sendo que este modula importantes marcadores tumorigénicos – crescimento tumoral, proliferação e migração– e promove a morte celular via apoptose mediada por ROS. Este produto natural é uma potencial fonte de compostos para o desenvolvimento de novas terapias anticancerígenas.

Propolis is a natural resinous product produced by Apis mellifera L. (worker honeybees). Different groups of compounds have been identified in propolis and associated with different bioactivities. Portuguese propolis is a powerful antioxidant and antimicrobial agent. Thus, in this work, the last properties were evaluated in a propolis sample from Gerês collected in 2018. Regarding its antitumoral activity, it has only been verified in renal cell carcinoma, prostate, colorectal, and breast cancer. Nothing is known about the potential of this national natural product in BRAF-mutated melanoma, the most aggressive and lethal type of skin cancer. In light of this, besides the evaluation of the antioxidant and antimicrobial properties from Gerês propolis, this work aims to assess its potential against melanoma. To start, antioxidant and antimicrobial properties of G18.EE and of ethanol micro-extracts harvested in 2020 in Gerês (G20.miEEs) were evaluated, demonstrating significant antioxidant and antimicrobial activities, with G18.EE showing the highest efficacy. Additionally, it was established that G18 fulfills the quality requirements established for propolis. Considering this, G18.EE was selected and fractionated - n-hexane, ethyl acetate (EtOAc), and n-butanol (n-BuOH) fractions - to use in the in vitro antitumoral assays. About the antitumoral activity, we first observed that G18.EE and its fractions affect the BRAF-mutated melanoma cells viability, being n-BuOH/G18.EE and n BuOH/EtOAc the most active fractions for A375 and WM9 cells, respectively. The effect of G18.EE and selected fractions (n-BuOH and EtOAc) on proliferation, migration, growth, apoptosis, metabolism, ROS production, and mitochondrial potential was assessed. It was concluded that propolis treatments decrease cell migration and the growth and migration of tumor spheroids. Additionally, we observed an increase in lactate production, which is consistent with the increased expression of LDHA and MCT-1, as well as an accumulation of ROS in melanoma-treated cells. Lastly, the upregulation of pro-apoptotic and the downregulation of anti-apoptotic proteins show a stimulation of apoptosis. To summarize, for the first time, we provided evidence that Portuguese propolis has anticancer activity against melanoma, since it modulates important hallmarks that dictate tumorigeneses, namely cell proliferation, cell migration, and tumor growth; and promotes cancer cell death via ROS-mediated apoptosis. This natural product is a potential source of compounds for the development of new anticancer therapies.