Evaluación de la actividad antitumoral e inmunoreguladora de polisacáridos aislados de hongos lingninolítos de la región Andina Colombiana

Abstract

RESUMEN: La inmunoterapia en el cáncer busca potenciar la respuesta inmune y dirigirla contra las células tumorales, con menos efectos secundarios que los tratamientos diseñados para eliminar las células cancerosas. Los polisacáridos fúngicos tienen la capacidad de mejorar la respuesta inmune y eliminar las células tumorales. Colombia es un país megadiverso, con mucha riqueza en biodiversidad, en ese sentido varios investigadores se han encargado de identificar diferentes organismos con propiedades biológicas. Trabajos previos han caracterizado polisacáridos de hongos ligninolíticos aislados en la región Andina Colombiana. En experimentos in vitro e in vivo se encontró que posee actividad antitumoral, inmunoestimulante y probiótica. Sin embargo, los mecanismos que puedan explicar estos hallazgos aún se desconocen. Este trabajo se centró en la evaluación de la actividad antitumoral e inmunoreguladora de estos polisacáridos aislados a partir de hongos ligninolíticos identificados previamente como Ganoderma parvulum, Lentinus crinitus y Schizophyllum radiatum. Inicialmente se presenta una revisión sistemática de la actividad de polisacáridos fúngicos en la respuesta inmune antitumoral. Posteriormente se analizó a la actividad antitumoral en líneas celulares en cáncer de pulmón y la actividad inmunoreguladora en macrofagos polarizados (M1 y TAMs Like-M2). Nuestra revisión nos ha llevado a comprender que los polisacáridos fúngicos poseen propiedades antitumorales e inmunomoduladoras. Entre todas las macromoléculas, éstos ofrecen la mayor capacidad para transportar información biológica debido a que tienen el mayor potencial de variabilidad estructural, donde se ha demostrado que esta bioactividad se encuentra directamente relacionada con factores como el hongo que la produce, el sustrato utilizado durante su cultivo, el método de extracción, la estructura química del polímero, su solubilidad, el tamaño de la molécula, los tipos de enlace entre sus monómeros, entre otros, lo cual les permite la flexibilidad necesaria para los mecanismos precisos de regulación en varias interacciones célula-célula en organismos superiores . En nuestros experimentos, utilizando los polisacáridos de Ganoderma parvulum, Lentinus crinitus y Schizophyllum radiatum, extraídos con los métodos HWE, Hot water extraction, por sus siglas en inglés (Extracción por agua caliente) y UAE, Ultrasound assisted extraction por sus siglas en ingles. (Extracción asistida por ultrasonido). Encontramos que los polisacáridos de G. parvulum tienen la capacidad inductora de muerte celular más potente, en comparación con L. crinitus y S. radiatum en células de cáncer de pulmón. En macrofagos en estado basal, observamos que los polisacáridos aumentaron la producción de óxido nítrico (ON), TNF-α y MCP-1, indicando una tendencia a la activación clásica de los macrofagos, mientras que M1, y en macrófagos asociados a tumores (TAMs), se observó disminución de Arg1, y aumento TNF-α, iNOS, IL-6 y Mrc1, indicando una tendencia de repolarización hacia M1. En conclusión, nuestros resultados siguieren que los polisacáridos evaluados tienen capacidad de disminuir la viabilidad celular en las líneas tumorales evaluadas y la capacidad de activar los macrofagos hacia una tendencia de un fenotipo M1, en especial los de G. parvulum.

ABSTRACT: Immunotherapy in cancer aims to enhance the immune response and direct it against tumor cells, with fewer side effects than treatments designed to eliminate cancer cells. Fungal polysaccharides have the ability to improve the immune response and eliminate tumor cells. Colombia is a megadiverse country, rich in biodiversity, and in that sense, several researchers have been involved in identifying different organisms with biological properties. Previous studies have characterized polysaccharides from ligninolytic fungi isolated in the Colombian Andean region. In in vitro and in vivo experiments, it was found that these polysaccharides have antitumor, immunostimulatory, and probiotic activity. However, the mechanisms that may explain these findings are still unknown. This work focused on evaluating the antitumor and immunoregulatory activity of these polysaccharides isolated from ligninolytic fungi previously identified as Ganoderma parvulum, Lentinus crinitus, and Schizophyllum radiatum. Initially, a systematic review of fungal polysaccharide activity in antitumor immune response is presented. Subsequently, the antitumor activity in lung cancer cell lines and the immunoregulatory activity in polarized macrophages (M1 and TAMs Like-M2) were analyzed. Our review has led us to understand that fungal polysaccharides possess antitumor and immunomodulatory properties. Among all macromolecules, they offer the greatest capacity to transport biological information because they have the greatest potential for structural variability. It has been demonstrated that this bioactivity is directly related to factors such as the producing fungus, the substrate used during cultivation, the extraction method, the chemical structure of the polymer, its solubility, the size of the molecule, the types of bonds between its monomers, among others, which allows them the flexibility necessary for precise regulation mechanisms in various cell-cell interactions in higher organisms. In our experiments, using polysaccharides from Ganoderma parvulum, Lentinus crinitus, and Schizophyllum radiatum, extracted with Hot Water Extraction (HWE) and Ultrasound Assisted Extraction (UAE), we found that the polysaccharides from G. parvulum have the most potent cell death-inducing capacity compared to L. crinitus and S. radiatum in lung cancer cells. In basal macrophages, we observed that the polysaccharides increased the production of nitric oxide (NO), TNF-α, and MCP-1, indicating a tendency towards classical activation of macrophages, while in M1-polarized macrophages and tumor-associated macrophages (TAMs), a decrease in Arg1 was observed, and an increase in TNF-α, iNOS, IL-6, and Mrc1, indicating a trend towards repolarization towards M1. In conclusion, our results suggest that the evaluated polysaccharides have the ability to decrease cell proliferation in the evaluated tumor lines and to activate macrophages towards a trend of an M1 phenotype, especially those from G. parvulum.