Ferulic Acid Prevents Angiogenesis Through Cyclooxygenase-2 and Vascular Endothelial Growth Factor in the Chick Embryo Chorioallantoic Membrane Model

Ferulik Asitin Tavuk Embriyo Koriyoallantoik Membran Modelinde Siklooksijenaz 2 ve Vasküler Endotel Büyüme Faktörü Üzerinden Anjiyojenezi Önlemesi

Özet

Objectives: This study was designed to verify the antiangiogenic activity of ferulic acid (FA) and its potency to inhibit cyclooxygenase-2 (COX-2)and vascular endothelial growth factor (VEGF) expression in the chorioallantoic membrane (CAM) model. Moreover, we verified its mechanism ofaction by docking the molecule on COX-2, tyrosine kinase, and VEGF-2 proteins in silico.Materials and Methods: An antiangiogenesis assay of FA at doses of 30, 60, and 90 µg was performed using the CAM of chicken eggs that were9 days old and stimulated by 60 ng of basic fibroblast growth factor. Celecoxib (60 µg) was used as the reference drug. The inhibitory activityon VEGF and COX-2 expression was determined by immunohistochemistry assay. Molecular docking of FA was accomplished by Molegro VirtualDocker program ver. 5.5 on COX-2 enzyme (PDB ID 1CX2), tyrosine kinase receptor (PDB ID 1XKK), and VEGF-2 receptor (PDB ID 4ASD).Results: FA at doses of 30, 60, and 90 µg significantly prevented angiogenesis in the CAM model, which was represented as inhibitory activityagainst endothelial cells of blood vessels (42.6-70.7%) and neovascularization (43.0-86.6%). The inhibitory activity of FA against VEGF expressionwas stronger than its action on COX-2 expression. Molecular docking on VEGF-2 receptor resulted in an RS value of FA of -73.844 kcal/mol and forcelecoxib it was -94.557 kcal/mol. The RS value on tyrosine kinase of FA was -84.954 kcal/mol, while on celecoxib it was -93.163 kcal/mol. Dockingon COX-2 receptor gave an RS value of FA of -73.416 kcal/mol, while for celecoxib it was -118.107 kcal/mol.Conclusion: Reductions in VEGF-2 and COX-2 expression due to treatment with FA at the dose range 30-90 μg appeared to be related to angiogenesisinhibition, which was shown by two parameters, namely inhibition of neovascularization and endothelial cell growth in blood vessels. It wasconcluded that FA is a promising antiangiogenic therapeutic agent especially at the early stage, and this activity can arise from inhibitory action onCOX-2 and VEGF-2 proteins.

Abstract

Amaç: Bu çalışma ferulik asidin (FA)’nın koriyoallantoik membran (CAM) modelinde antianjiyojenik aktivitesini ve siklooksijenaz-2 (COX-2) ve vasküler endotel büyüme faktörünü (VEGF) inhibe etme potensinin doğrulamak üzere tasarlanmıştır. Gereç ve Yöntemler: FA’nın antianjiyojenik testi dokuz günlük olan ve 3 ng bazik fibroblast faktörü ile stimüle edilen tavuk yumurtalarının CAM’ına 30, 60 ve 90 µg uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Referans ilaç olarak selekoksib (60 µg) kullanılmıştır. VEGF ve COX-2 üzerindeki inhibitor aktivitesi immünohistokimya yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. FA’nın moleküler kenetlenmesi Molegro Virtual Docker program ver. 5,5 ile COX-2 enzimi (PDB ID 1CX2), tirozin kinaz reseptörü (PDB ID 1XKK) ve VEGF-2 reseptörü (PDB ID 4ASD) üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bulgular: FA 30, 60 ve 90 µg dozlarsa CAM modelinde belirgin bir şekilde anjiyojenezi önlemiştir ve kan damarlarının endotel hücrelerine karşı inhibitor aktivite (%42,6-%70,7) ve neovaskülarizayon (%43,0-%86,6) göstermiştir. FA’nın VEGF eksptresyonuna karşı inhibitor aktivitesi COX-2 ekspresyonuna karşı olan etkisinden daha güçlü bulunmuştur. FA için VEGF-2 reseptörüne moleküler kenetlenme RS değeri -73,844 kcal/mol ve selekoksib için -94,557 kcal/mol’dür. FA’nın tirozin kinaz üzerine RS değeri -84,954 kcal/mol iken selekoksib üzerine -93,163 kcal/mol’dür. FA’nın COX-2 reseptörü üzerine kenetlenmesinde RS değeri -73,416 kcal/mol iken, selekoksib üzerine kenetlenme değeri -118,107 kcal/mol’dür. Sonuç: 30-90 μg aralığında FA uygulaması ile VEGF-2 ve COX-2 ekspresyonlarında görülen azalmalar anjiyojenez inhibisyonuna ilişkili olarak görülmektedir ve bu 2 parametre (neovaskülarizasyon ve kan damarlarında endotel hücre büyümesinin inhibisyonu) ile gösterilmiştir. Sonuç olarak FA’nın özellikle erken evrede ümit vaat eden antianjiyojenik terapötik bir ajan olduğu söylenebilir ve bu aktivite COX-2 ve VEGF-2 proteinleri üzerindeki inhibitör etkisinden kaynaklanıyor olabilir.