CBD induce autofagia y ferroptosis en células de GBM mediante la activación de la vía ERK y la generación de ROS

El glioblastoma multiforme (GBM) es un tumor cerebral altamente agresivo y de mal pronóstico, caracterizado por su resistencia a terapias convencionales. El cannabidiol (CBD), un compuesto no psicoactivo derivado del Cannabis sativa, ha emergido como una molécula prometedora debido a sus propiedades antiproliferativas en varias líneas celulares tumorales. Este estudio explora los mecanismos moleculares a través de los cuales el CBD induce autofagia y ferroptosis en células de GBM. Los resultados demuestran que el tratamiento con CBD activa la vía de la proteína quinasa regulada por señales extracelulares (ERK) y promueve la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Estos procesos conducen a la inducción de autofagia y ferroptosis, dos formas de muerte celular programada que podrían ser explotadas terapéuticamente en el contexto del GBM. Este trabajo subraya el potencial del CBD como agente antitumoral y proporciona información sobre las bases moleculares de sus efectos citotóxicos en células de GBM.

Introducción

El glioblastoma multiforme (GBM) es el tipo más común y agresivo de tumor cerebral primario en adultos, con una tasa de supervivencia media de 15 meses a pesar de los tratamientos actuales, que incluyen cirugía, radioterapia y quimioterapia con temozolomida. La resistencia intrínseca del GBM a las terapias estándar subraya la necesidad de identificar nuevas estrategias terapéuticas.

El cannabidiol (CBD), un fitocannabinoide no psicoactivo, ha ganado interés en la investigación oncológica debido a sus efectos antiproliferativos, proapoptóticos y antiinflamatorios. Estudios recientes sugieren que el CBD puede influir en procesos clave como la autofagia y la ferroptosis, ambos implicados en la regulación de la muerte celular programada. Sin embargo, los mecanismos precisos que subyacen a estos efectos en células de GBM siguen siendo poco comprendidos.

Este estudio tiene como objetivo investigar cómo el CBD induce autofagia y ferroptosis mediante la activación de la vía ERK y la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) en células de GBM, proporcionando un enfoque mecanístico detallado de su acción antitumoral.

Metodología

Líneas celulares y tratamiento con CBD

Se utilizaron líneas celulares de GBM humano (U87MG y LN229) cultivadas en condiciones estándar. Las células fueron tratadas con concentraciones variables de CBD (0-20 µM) para evaluar la respuesta dosis-dependiente.

Análisis de viabilidad celular

La viabilidad celular se determinó mediante ensayos de reducción de MTT, mientras que la muerte celular fue confirmada por tinción con ioduro de propidio y citometría de flujo.

Detección de autofagia

La autofagia se evaluó mediante la detección de la proteína LC3-II por inmunoblotting y la tinción de vesículas autofágicas con LysoTracker.

Evaluación de ferroptosis

La ferroptosis se analizó midiendo los niveles de lípidos peroxidados mediante la tinción con BODIPY 581/591 C11 y mediante la cuantificación de glutatión reducido (GSH).

Generación de ROS y activación de ERK

La generación de ROS se cuantificó utilizando el marcador fluorescente DCFH-DA. La activación de la vía ERK se analizó mediante la detección de la fosforilación de ERK1/2 por Western blot.

Inhibición farmacológica

Se utilizaron inhibidores específicos de ERK (U0126) y eliminadores de ROS (N-acetilcisteína, NAC) para determinar la implicación funcional de estas vías en los efectos del CBD.

Resultados

El CBD reduce la viabilidad celular y promueve la muerte en células de GBM

El tratamiento con CBD disminuyó significativamente la viabilidad celular de manera dosis-dependiente en ambas líneas celulares de GBM. Además, se observó un aumento en la permeabilidad de la membrana plasmática, consistente con la inducción de muerte celular.

El CBD induce autofagia en células de GBM

El tratamiento con CBD resultó en un aumento notable de la conversión de LC3-I a LC3-II, un marcador clave de autofagia. Asimismo, la tinción con LysoTracker mostró un incremento en las vesículas autofágicas, confirmando la activación de este proceso.

El CBD promueve ferroptosis mediante la acumulación de lípidos peroxidados

Las células tratadas con CBD mostraron niveles elevados de lípidos peroxidados, medidos por fluorescencia de BODIPY 581/591 C11, así como una disminución significativa en los niveles intracelulares de GSH. Estos efectos fueron revertidos por la adición de Ferrostatin-1, un inhibidor específico de ferroptosis.

El CBD induce la generación de ROS y activa la vía ERK

El tratamiento con CBD aumentó la generación intracelular de ROS de manera dosis-dependiente, un efecto que fue bloqueado por NAC. Paralelamente, se observó una fosforilación sostenida de ERK1/2 tras la exposición al CBD. La inhibición de ERK con U0126 disminuyó significativamente los efectos del CBD sobre la autofagia y la ferroptosis, lo que sugiere que esta vía es esencial para su actividad citotóxica.

Eliminación de ROS y bloqueo de ERK reducen los efectos citotóxicos del CBD

La coadministración de NAC o U0126 revirtió parcialmente la reducción en la viabilidad celular inducida por el CBD y disminuyó la activación de marcadores de autofagia y ferroptosis, confirmando la interdependencia entre ROS, ERK y estos procesos de muerte celular.

Discusión

Los hallazgos de este estudio demuestran que el CBD induce autofagia y ferroptosis en células de GBM mediante la activación de la vía ERK y la generación de ROS. La autofagia, un proceso catabólico que degrada componentes intracelulares para mantener la homeostasis celular, desempeña un papel dual en el cáncer, actuando tanto como mecanismo de supervivencia como de muerte. En este contexto, el CBD parece utilizar la autofagia como un medio para facilitar la muerte celular programada.

Por otro lado, la ferroptosis, una forma de muerte celular dependiente de hierro caracterizada por la peroxidación lipídica, representa una vía emergente de interés terapéutico en el tratamiento del GBM. Los resultados sugieren que el CBD promueve la acumulación de lípidos peroxidados al agotar los niveles de GSH, exacerbando el estrés oxidativo y conduciendo a la ferroptosis.

La activación de la vía ERK por el CBD subraya su papel central en la regulación de estos procesos. Estudios previos han asociado ERK con la modulación de la autofagia y la ferroptosis, pero este trabajo aporta evidencia directa de su implicación en las acciones del CBD en células de GBM.

Conclusión

El CBD muestra una notable capacidad para inducir autofagia y ferroptosis en células de GBM mediante mecanismos mediados por ROS y la activación de ERK. Estos hallazgos refuerzan la idea de que el CBD podría representar una herramienta terapéutica eficaz contra este tipo de cáncer, actuando a través de vías moleculares que hasta ahora no habían sido explotadas completamente en el contexto del glioblastoma.

El CBD reduce la viabilidad celular de manera dosis-dependiente en células de GBM.

Induce autofagia, evidenciada por el aumento en la conversión de LC3-I a LC3-II y la acumulación de vesículas autofágicas.

Promueve ferroptosis mediante la peroxidación de lípidos y la depleción de GSH.

La generación de ROS y la activación de ERK son esenciales para los efectos del CBD.

La inhibición de ROS o ERK reduce significativamente la autofagia y ferroptosis inducidas por el CBD.