Chasing the ‘unusual suspects’ underlying the procarcinogenic effects of Areca catechu nut preparations

Abstract

A elevada incidência de cancros orais nos países asiáticos é maioritariamente atribuída a um hábito profundamente enraizado – a mastigação da noz de Areca catechu. Embora existam poucas dúvidas de que os alcaloides da noz areca são responsáveis pelos efeitos psicoativos, ainda falta uma caracterização detalhada dos constituintes com potencial carcinogénico, sendo a arecolina frequentemente apontada como o “suspeito habitual”. Além dos alcaloides, outros constituintes pertencentes a diferentes classes estruturais (catequina, epicatequina, ácido gálico e ácido galotânico), foram investigados quanto ao seu potencial carcinogénico e citotóxico em diversos modelos celulares como células da mucosa bucal (TR-146), macrófagos (RAW 264.7) e células epiteliais (SH- SY5Y), utilizando os ensaios MTT e NR. Adicionalmente, o ensaio com glutamato foi realizado em células SH-SY5Y após exposição ao extrato aquoso de A. catechu ou aos seus fitoquímicos isolados (até 1 mg/mL ou 800 µM, respetivamente). Os seus efeitos sobre as enzimas envolvidas na remodelação da matriz extracelular, as metaloproteinases colagenase e MMP-2 (gelatinase A) foram avaliados através de ensaios enzimáticos. O seu efeito em processos neuroinflamatórios também foi avaliado através de ensaios enzimáticos, por meio do seu impacto sobre a atividade da lipoxigenase 5 (LOX-5), acetilcolinesterase, hialuronidase, elastase e tirosinase (até 200 µM). Verificou-se que os constituintes fenólicos da noz de Areca catechu atuam como inibidores significativos das principais enzimas de degradação da matriz extracelular. Além da arecolina, já conhecida pelo seu impacto na patogénese da fibrose da submucosa oral, destacam-se como inibidores das principais enzimas de degradação da matriz extracelular a catequina, a epicatequina, o ácido gálico e o ácido galotânico. O ácido galotânico destacou-se como um potente inibidor de diversas enzimas com reduções superiores a 90%. Estes resultados consideram os compostos fenólicos potenciais coadjuvantes nos efeitos pró-fibróticos e, possivelmente, carcinogénicos associados ao consumo da noz de Areca catechu. Quanto aos efeitos citotóxicos, mais uma vez destaca-se a arecolina como o alcaloide mais citotóxico, contudo verificou-se que tanto os alcaloides como os compostos fenólicos comprometem as funções celulares contribuindo para a toxicidade, destacando-se o ácido V gálico e o ácido galotânico com elevada toxicidade mitocondrial e lisossomal. Tal permite alertar para os riscos neurológicos associados ao consumo contínuo desta noz. Estes resultados reforçam a necessidade de uma avaliação aprofundada dos riscos neurológicos e carcinogénicos associados ao consumo crónico da noz de A. catechu, de forma a definir um enquadramento legal, adequado e robusto para o seu consumo e, sensibilizar a população quanto aos potenciais danos causados.

The high incidence of oral cancers in Asian countries is largely attributed to a deeply rooted cultural habit — the chewing of Areca catechu nut. Although there is little doubt that the nut’s alkaloids are responsible for its psychoactive effects, a comprehensive characterization of its potentially carcinogenic constituents remains lacking, with arecoline frequently identified as the “usual suspect.” In addition to alkaloids, other constituents from different structural classes (catechin, epicatechin, gallic acid, and tannic acid) were investigated for their carcinogenic and cytotoxic potential in various cell models, including buccal mucosa cells (TR-146), macrophages (RAW 264.7), and epithelial cells (SH-SY5Y), using MTT and NR assays. Furthermore, a glutamate-induced assay was conducted on SH-SY5Y cells after exposure to aqueous A. catechu extract or isolated phytochemicals (up to 1 mg/mL or 800 µM, respectively). Their effects on enzymes involved in extracellular matrix remodeling — collagenase and MMP-2 (gelatinase A) — were assessed via enzymatic assays. Their role in neuroinflammatory processes was also evaluated enzymatically, by measuring their effect on the activity of lipoxygenase-5 (LOX-5), acetylcholinesterase, hyaluronidase, elastase, and tyrosinase (up to 200 µM). The phenolic constituents of Areca catechu were found to significantly inhibit major extracellular matrix-degrading enzymes. In addition to arecoline, already known for its role in the pathogenesis of oral submucosal fibrosis, catechin, epicatechin, gallic acid, and tannic acid were identified as potente inhibitors of these enzymes. Tannic acid stood out as a particularly strong inhibitor, reducing enzymatic activity by more than 90%. These findings suggest that phenols may act as co-adjuvants in the pro-fibrotic and potentially carcinogenic effects associated with Areca catechu consumption. Regarding cytotoxic effects, arecoline once again emerged as the most toxic alkaloid; however, both alkaloids and phenolic compounds were shown to impair cellular function, contributing to toxicity. Notably, gallic and tannic acids exhibited marked mitochondrial and lysosomal toxicity, raising concerns about neurological risks associated with chronic consumption. These results underscore the need for a comprehensive assessment of the neurological and carcinogenic risks linked to the habitual use of A. catechu, in order to VII inform and support the development of an appropriate and robust regulatory framework for its consumption, as well as to raise awareness among the population about the potential harm caused.