Fotossensibilização de sistemas modelos de carcinoma colorretal mediada pelo xantênico Rosa de Bengala

Abstract

Rosa de Bengala (RB) é um fotossensibilizador (FS) promissor para terapia fotodinâmica (TFD), mas sua aplicação ao carcinoma colorretal permanece amplamente inexplorada. Neste cenário, ensaios in vitro foram utilizados para demonstrar que a incorporação do RB apresenta considerável fototoxicidade contra células Caco-2, com redução de mais de 80% na viabilidade celular por 24 horas de incubação com 5 x 10-6 mol/L de RB seguida de irradiação. Em contraste, o RB apresentou toxicidade mínima quando não irradiado. Os mecanismos de ação do RB foram elucidados utilizando microscopia confocal de fluorescência, monocamadas de Langmuir como modelos de membrana celular e citometria de fluxo para determinar as vias de morte celular. A citometria de fluxo revelou que o principal processo de morte celular foi a apoptose tardia. A incorporação de RB afetou a morfologia da membrana plasmática de Caco-2 sob irradiação, e as interações de membrana foram confirmadas usando monocamadas de Langmuir de extratos celulares de Caco-2. A incorporação do RB nas monocamadas deslocou as isotermas π-A para áreas moleculares maiores, especialmente em baixas pressões superficiais e com o aumento da concentração de RB (1, 10 e 25 × 10-6 mol/L). A adsorção de RB também causou uma diminuição no módulo de compressibilidade (Cs-1) das monocamadas Caco-2, levando a elevação na flexibilidade da monocamada à medida que a concentração de RB aumentava. De acordo com a espectroscopia de absorção de reflexão infravermelha modulada por polarização (PM-IRRAS), o RB aniônico interagiu eletrostaticamente com grupos fosfolipídicos carregados positivamente. Além disso, as mudanças na área superficial observadas nas monocamadas após incorporação e irradiação de RB foram atribuídas a reações de hidroperoxidação desencadeadas pela geração de oxigênio singleto (1O2). Esses achados indicam que o RB pode ser utilizado como FS na terapia fotodinâmica do câncer colorretal, fornecendo informações detalhadas sobre seu mecanismo de ação e fototoxicidade.

Rose Bengal (RB) is a promising photosensitizer (PS) for photodynamic therapy (PDT), but its application to colorectal carcinoma remains largely unexplored. Herein, we employ in vitro assays to demonstrate that incorporation of RB has substantial phototoxicity against Caco-2 cells, with more than 80% reduction in cell viability for 24 h incubation with 5 x 10−6 mol/L RB followed by irradiation. In contrast, RB had minimal toxicity without irradiation. The mechanisms of RB action were further elucidated using confocal fluorescence microscopy, Langmuir monolayers as cell membrane models, and flow cytometry to determine the cell death pathways. Flow cytometry revealed that the primary mode of cell death was late apoptosis. RB incorporation affected Caco-2 plasma membrane morphology under light irradiation, and membrane interactions were confirmed using Langmuir monolayers of Caco-2 lipid extracts. Incorporation of RB into the monolayers shifted the pressure-area isotherms toward larger molecular areas, especially at low surface pressures and increasing RB concentrations (1, 10, and 25 × 10-6 mol/L). RB adsorption also caused a decrease in the compressibility modulus (Cs−1) of the Caco-2 monolayers, with a large increase in monolayer flexibility as RB concentration increased. According to polarization-modulated infrared reflection absorption spectroscopy (PM-IRRAS), the anionic RB interacted electrostatically with positively charged phospholipid groups. Moreover, the changes in surface area observed in the monolayers upon RB incorporation and irradiation could be attributed to hydroperoxidation reactions triggered by the generation of singlet oxygen (1O2). These findings indicate that RB may be used as a PS in the photodynamic therapy of colorectal cancer, providing detailed insights into its mechanism of action and phototoxicity.