A549 肺癌細胞のアポトーシス活性を高めるナリンゲニンナノエマルジョンの製剤設計、統計的最適化、および in vitro 評価

Formulation Design, Statistical Optimization, and In Vitro Evaluation of a Naringenin Nanoemulsion to Enhance Apoptotic Activity in A549 Lung Cancer Cells.

• Shadab Md
• Nabil A Alhakamy
• Hibah M Aldawsari
• Mohammad Husain
• Sabna Kotta
• Samaa T Abdullah
• Usama A Fahmy
• Mohamed A Alfaleh
• Hani Z Asfour

抄録

ナリンゲニン（NAR）は、主に柑橘類やグレープフルーツに含まれるフラボノイドで、抗がん作用が証明されています。しかし、NARは水溶性が低く、バイオアベイラビリティーが低いため、治療薬としての利用には限界があります。本研究の目的は、安定なナリンゲニンナノエマルション（NAR-NE）の開発と最適化を行い、より効率的な製剤を得ることである。最適化したNAR-NEの抗がん活性を、A549肺がん細胞を用いて、細胞生存率、フローサイトメトリーアッセイ、酵素免疫吸着法を用いて評価した。安定化されたナノエマルジョンは、球状の表面形態を示し、グロビュールサイズは85.6±2.1nm、多分散度指数は0.263±0.02、ゼータ電位は-9.6±1.2mV、薬物含量は97.34±1.3%であった。ナノエマルジョンからのNARの放出は、初期のバースト放出に続いて、24時間の長時間にわたって安定に制御された放出を示し、相分離及び保存に対して優れた熱力学的及び物理的安定性を示した。また、NAR-NEはA549肺癌細胞において濃度依存的な細胞毒性を示し、遊離NARよりも高い値を示した。また、NAR-NEによって誘導されたアポトーシス細胞の割合とG2/M相及びG1前相での細胞周期停止は、遊離NARによるものよりも有意に高かった（<0.05）。また、NAR-NEはNAR溶液よりもBcl2の発現を減少させ、一方でプロアポトーシスBaxとカスパーゼ-3の活性を増加させる効果があった。したがって、安定化NAR-NEは、肺癌治療におけるNARの効果を高めるための適切なドラッグデリバリーシステムである可能性がある。

Naringenin (NAR), a flavonoid mainly found in citrus and grapefruits, has proven anti-cancer activities. However, the poor water solubility and low bioavailability of NAR limits its use as a therapeutic agent. The aim of this study was to develop and optimize stable naringenin nanoemulsions (NAR-NE) using a Box-Behnken experimental design to obtain a formulation with a higher efficiency. Anticancer activity of optimized NAR-NE was evaluated in A549 lung cancer cells using cell viability, flow-cytometric assays, and enzyme-linked immunosorbent assay. The stabilized nanoemulsion, which showed a spherical surface morphology, had a globule size of 85.6 ± 2.1 nm, a polydispersity index of 0.263 ± 0.02, a zeta potential of -9.6 ± 1.2 mV, and a drug content of 97.34 ± 1.3%. The NAR release from the nanoemulsion showed an initial burst release followed by a stable and controlled release for a longer period of 24 h. The nanoemulsion exhibited excellent thermodynamic and physical stability against phase separation and storage. The NAR-NE showed concentration-dependent cytotoxicity in A549 lung cancer cells, which was greater than that of free NAR. The percentage of apoptotic cells and cell cycle arrest at the G2/M and pre-G1 phases induced by NAR-NE were significantly higher than those produced by free NAR ( < 0.05). NAR-NEs were more effective than the NAR solution in reducing Bcl2 expression, while increasing pro-apoptotic Bax and caspase-3 activity. Therefore, stabilized NAR-NE could be a suitable drug delivery system to enhance the effects of NAR in the treatment of lung cancer.