Melatonin incorporation into hormone replacement therapy: a potential strategy to decrease breast cancer risk?
Date
2022-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Background: Breast cancer remains a leading cause of cancer-related death among women worldwide and
in South Africa, and cancer cases are expected to increase. Estrogen has been identified as a
carcinogen that increases the risk for cancer development and promotes tumour progression.
Estrogen-containing hormone replacement therapy (HRT) has been shown to increase breast cancer risk
resulting in a decline in HRT use. Subsequently, safer alternatives such as bio-identical HRT and
the incorporation of melatonin into HRT have been increasingly considered and investigated. The
safety of bio-identical HRT has, however, not been established. Additionally, the mechanisms by
which melatonin attenuates estrogen- induced carcinogenic effects remain to be fully elucidated.
Therefore, this study aims to compare the effects of a commercially available bio-identical
17β-estradiol (E2) standard and a pharmaceutical bio-identical E2 on breast cancer hallmarks.
Furthermore, it aims to compare whether melatonin addition to E2 or bE2 reduces estrogen-induced
cancer
progression.
Methods: The ER+ breast adenocarcinoma MCF-7 cell line was treated with estrogen and/or melatonin
for 72 hours. The effect of treatments on various cancer hallmarks was investigated. Cell viability
was assessed using a WST-1 assay. Cell signalling regulatory proteins PTEN, Akt, and ERK were
assessed by western blot analysis. The cell proliferation marker, MCM-2, was assessed with western
blot analysis and immunocytochemistry, and the apoptotic markers, caspase-7, and PARP were assessed
with western blot analysis. Additionally, cell migration was assessed with a migration assay, and
epithelial-to- mesenchymal transition markers, E-cadherin, and Snail were assessed with western
blot
analysis.
Results: E2 and bE2 increased cell viability similarly, whereas melatonin inhibited cell viability.
The combination of melatonin with E2 or bE2 inhibited estrogen-induced cell viability to levels
comparable to control. Both E2 and bE2 increased cell migration and reduced the epithelial marker,
E-cadherin expression. Interestingly, the addition of melatonin to bE2, but not to E2, reduced cell
migration.
Conclusion: These results agree with the existing literature regarding the pro-tumourigenic effects
exerted by estrogen, confirming the risks associated with HRT. The incorporation of melatonin into
HRT or as an adjuvant to cancer therapy might be beneficial in counteracting estrogen-induced
viability and migration.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Agtergrond: Borskanker bly 'n hoofoorsaak van kankerverwante sterftes onder vroue wêreldwyd en in Suid-Afrika, en kankergevalle sal na verwagting toeneem. Estrogeen is geïdentifiseer as 'n karsinogeen wat die risiko vir kankerontwikkeling verhoog en tumorvordering bevorder. Daar is getoon dat estrogeenbevattende hormoonvervangingsterapie (HVT) die risiko van borskanker verhoog, wat lei tot 'n afname in HVT-gebruik. Gevolglik is veiliger alternatiewe soos bio-identiese HVT en die inkorporering van melatonien by HVT toenemend oorweeg en ondersoek. Die veiligheid van bio-identiese HVT is egter nie vasgestel nie. Daarbenewens moet die meganismes waardeur melatonien estrogeen-geïnduseerde karsinogeniese effekte verswak, volledig opgeklaar word. Daarom het hierdie studie ten doel om die effekte van 'n kommersieel beskikbare bio-identiese 17β- estradiol (E2) standaard en 'n farmaseutiese bio-identiese E2 op borskanker kenmerke te vergelyk. Verder het dit ten doel om te vergelyk of melatonien byvoeging tot E2 of bE2 estrogeen-geïnduseerde kankerprogressie verminder. Metodes: Die ER+ bors adenokarsinoom MCF-7 sellyn is vir 72 uur met estrogeen en/of melatonien behandel. Die effek van behandelings op verskeie kankerkenmerke is ondersoek. Sellewensvatbaarheid is geassesseer met behulp van 'n WST-1-toets. Selsein-regulerende proteïene PTEN, Akt en ERK is geassesseer deur western klad-analise. Die selproliferasiemerker, MCM-2, is geassesseer met western klad analise en immunositochemie, en die apoptotiese merkers, caspase-7 en PARP, is geassesseer met western klad analise. Boonop is selmigrasie geassesseer met 'n migrasietoets, en epiteel- na-mesenchimale oorgangsmerkers, E-cadherin en Snail is geassesseer met western klad analise. Resultate: E2 en bE2 het sellewensvatbaarheid soortgelyk verhoog, terwyl melatonien sellewensvatbaarheid verlaag het. Die kombinasie van melatonien met E2 of bE2 het estrogeen-geïnduseerde sel lewensvatbaarheid geïnhibeer tot vlakke wat vergelykbaar is met die kontrole groep. Beide E2 en bE2 het selmigrasie verhoog en die uitrdukking van die epiteelmerker, E-cadherin, verminder. Interessant genoeg het die byvoeging van melatonien tot bE2, maar nie tot E2 nie, selmigrasie verminder. Gevolgtrekking: Hierdie resultate stem ooreen met die bestaande literatuur rakende die pro- tumorigeniese effekte wat deur estrogeen uitgeoefen word, wat die risiko's wat met HVT geassosieer word, bevestig. Die inkorporering van melatonien as 'n byvoegsel tot HVT of kankerterapie kan voordelig wees om estrogeen-geïnduseerde lewensvatbaarheid en migrasie teë te werk.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Agtergrond: Borskanker bly 'n hoofoorsaak van kankerverwante sterftes onder vroue wêreldwyd en in Suid-Afrika, en kankergevalle sal na verwagting toeneem. Estrogeen is geïdentifiseer as 'n karsinogeen wat die risiko vir kankerontwikkeling verhoog en tumorvordering bevorder. Daar is getoon dat estrogeenbevattende hormoonvervangingsterapie (HVT) die risiko van borskanker verhoog, wat lei tot 'n afname in HVT-gebruik. Gevolglik is veiliger alternatiewe soos bio-identiese HVT en die inkorporering van melatonien by HVT toenemend oorweeg en ondersoek. Die veiligheid van bio-identiese HVT is egter nie vasgestel nie. Daarbenewens moet die meganismes waardeur melatonien estrogeen-geïnduseerde karsinogeniese effekte verswak, volledig opgeklaar word. Daarom het hierdie studie ten doel om die effekte van 'n kommersieel beskikbare bio-identiese 17β- estradiol (E2) standaard en 'n farmaseutiese bio-identiese E2 op borskanker kenmerke te vergelyk. Verder het dit ten doel om te vergelyk of melatonien byvoeging tot E2 of bE2 estrogeen-geïnduseerde kankerprogressie verminder. Metodes: Die ER+ bors adenokarsinoom MCF-7 sellyn is vir 72 uur met estrogeen en/of melatonien behandel. Die effek van behandelings op verskeie kankerkenmerke is ondersoek. Sellewensvatbaarheid is geassesseer met behulp van 'n WST-1-toets. Selsein-regulerende proteïene PTEN, Akt en ERK is geassesseer deur western klad-analise. Die selproliferasiemerker, MCM-2, is geassesseer met western klad analise en immunositochemie, en die apoptotiese merkers, caspase-7 en PARP, is geassesseer met western klad analise. Boonop is selmigrasie geassesseer met 'n migrasietoets, en epiteel- na-mesenchimale oorgangsmerkers, E-cadherin en Snail is geassesseer met western klad analise. Resultate: E2 en bE2 het sellewensvatbaarheid soortgelyk verhoog, terwyl melatonien sellewensvatbaarheid verlaag het. Die kombinasie van melatonien met E2 of bE2 het estrogeen-geïnduseerde sel lewensvatbaarheid geïnhibeer tot vlakke wat vergelykbaar is met die kontrole groep. Beide E2 en bE2 het selmigrasie verhoog en die uitrdukking van die epiteelmerker, E-cadherin, verminder. Interessant genoeg het die byvoeging van melatonien tot bE2, maar nie tot E2 nie, selmigrasie verminder. Gevolgtrekking: Hierdie resultate stem ooreen met die bestaande literatuur rakende die pro- tumorigeniese effekte wat deur estrogeen uitgeoefen word, wat die risiko's wat met HVT geassosieer word, bevestig. Die inkorporering van melatonien as 'n byvoegsel tot HVT of kankerterapie kan voordelig wees om estrogeen-geïnduseerde lewensvatbaarheid en migrasie teë te werk.
Description
Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2022.
Keywords
Breast -- Cancer, Breast -- Cancer -- Prevention, Estrogen -- Therapeutic use, Melatonin -- Health aspects, Hormone replacement therapy, UCTD