Acción del ácido carnósico frente al Melanoma: una estrategia para la radiosensibilización selectiva con protección de las células no tumorales

• Autores: María Isabel De la Fuente Muñoz
• Directores de la Tesis: Amparo Olivares Rueda (dir. tes.), Miguel Alcaraz Baños (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2025
• Idioma: español
• Número de páginas: 320
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  • Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
• Resumen
  • español

    Objetivos El objetivo general de esta tesis fue estudiar los efectos moduladores del ácido carnósico (AC) sobre la respuesta celular a la radiación ionizante. Se buscó determinar su potencial como agente radioprotector selectivo en células no tumorales y como radiosensibilizador en células de melanoma. Los objetivos específicos incluyeron: 1) Evaluar su capacidad genoprotectora frente al daño cromosómico radioinducido in vitro e in vivo; 2) Analizar su impacto en la supervivencia, los mecanismos de muerte celular (apoptosis) y el ciclo celular en líneas celulares normales y tumorales; 3) Investigar su influencia en el estado redox intracelular mediante el análisis de los niveles de glutatión; y 4) Valorar su potencial traslacional para mejorar el índice terapéutico en la radioterapia del melanoma.

    Metodología Para evaluar la genoprotección, se realizaron ensayos de micronúcleos in vitro en linfocitos humanos y in vivo en modelos murinos (médula ósea y sangre periférica). La citotoxicidad y la supervivencia celular se midieron con los ensayos MTT y XTT en un panel de cuatro líneas celulares: epiteliales de próstata no tumorales (PNT2), melanocitos no tumorales (Melan-A6) y dos líneas de melanoma (la murina metastásica B16F10 y la humana SK-MEL-1). Los mecanismos de muerte celular y las alteraciones del ciclo celular se analizaron mediante citometría de flujo, utilizando el ensayo de Anexina V para la apoptosis y la tinción con yoduro de propidio para el ciclo celular. El estado redox intracelular se investigó cuantificando los niveles de glutatión total (GSH), glutatión oxidado (GSSG) y el ratio GSH/GSSG. Las células fueron expuestas a dosis de hasta 20 Gy de radiación X, con y sin tratamiento previo con ácido carnósico.

    Resultados y Conclusiones Los resultados demostraron que el ácido carnósico posee un potente efecto genoprotector, reduciendo significativamente el daño cromosómico inducido por la radiación tanto en células humanas in vitro como en modelos murinos in vivo.

    El estudio reveló un efecto dual y selectivo del ácido carnósico sobre la supervivencia celular. En las células no tumorales (PNT2 y Melan-A6), el AC actuó como un claro radioprotector, aumentando su supervivencia tras la irradiación, inhibiendo la apoptosis y favoreciendo la recuperación del ciclo celular. Por el contrario, en las células de melanoma (B16F10 y SK-MEL-1), el AC ejerció un efecto radiosensibilizador, disminuyendo drásticamente su supervivencia a largo plazo, potenciando la muerte por apoptosis y aumentando el bloqueo del ciclo celular en la fase G2/M.

    El mecanismo subyacente a esta dualidad reside en la modulación del sistema de glutatión. En las células no tumorales, el AC ayudó a preservar las defensas antioxidantes. Sin embargo, en las células de melanoma, el AC interfirió con su capacidad para aumentar los niveles de glutatión como respuesta defensiva, probablemente a través de la activación de la vía de la melanogénesis, que consume GSH. Este agotamiento de las defensas redox deja a las células tumorales vulnerables al daño de la radiación.

    Se concluye que el ácido carnósico exhibe un notable potencial traslacional como adyuvante en la radioterapia del melanoma, con la capacidad de proteger los tejidos sanos mientras sensibiliza selectivamente a las células tumorales, mejorando así el índice terapéutico del tratamiento

  • English

    Objectives The general objective of this thesis was to study the modulating effects of carnosic acid (CA) on the cellular response to ionizing radiation. The aim was to determine its potential as a selective radioprotective agent in non-tumoral cells and as a radiosensitizer in melanoma cells. Specific objectives included: 1) To evaluate its genoprotective capacity against radiation-induced chromosomal damage in vitro and in vivo; 2) To analyze its impact on survival, cell death mechanisms (apoptosis), and the cell cycle in normal and tumor cell lines; 3) To investigate its influence on the intracellular redox state by analyzing glutathione levels; and 4) To assess its translational potential for improving the therapeutic index in melanoma radiotherapy.

    Methodology To evaluate genoprotection, micronucleus assays were performed in vitro on human lymphocytes and in vivo in murine models (bone marrow and peripheral blood). Cytotoxicity and cell survival were measured using MTT and XTT assays on a panel of four cell lines: non-tumoral prostate epithelial cells (PNT2), non-tumoral melanocytes (Melan-A6), and two melanoma lines (the murine metastatic B16F10 and the human SK-MEL-1). Cell death mechanisms and cell cycle alterations were analyzed by flow cytometry, using the Annexin V assay for apoptosis and propidium iodide staining for the cell cycle. The intracellular redox state was investigated by quantifying the levels of total glutathione (GSH), oxidized glutathione (GSSG), and the GSH/GSSG ratio. Cells were exposed to doses of up to 20 Gy of X-ray radiation, with and without prior treatment with carnosic acid.

    Results and Conclusions The results showed that carnosic acid has a potent genoprotective effect, significantly reducing radiation-induced chromosomal damage in both human cells in vitro and murine models in vivo.

    The study revealed a dual and selective effect of carnosic acid on cell survival. In non-tumoral cells (PNT2 and Melan-A6), CA acted as a clear radioprotector, increasing their survival after irradiation, inhibiting apoptosis, and promoting cell cycle recovery. Conversely, in melanoma cells (B16F10 and SK-MEL-1), CA exerted a radiosensitizing effect, drastically decreasing their long-term survival, enhancing apoptotic cell death, and increasing the cell cycle block in the G2/M phase.

    The underlying mechanism for this duality lies in the modulation of the glutathione system. In non-tumoral cells, CA helped to preserve their antioxidant defenses. However, in melanoma cells, CA interfered with their ability to increase glutathione levels as a defensive response, likely through the activation of the melanogenesis pathway, which consumes GSH. This depletion of redox defenses leaves tumor cells vulnerable to radiation damage.

    It is concluded that carnosic acid exhibits remarkable translational potential as an adjuvant in melanoma radiotherapy, with the capacity to protect healthy tissues while selectively sensitizing tumor cells, thereby improving the therapeutic index of the treatment