Introducere: Oxigenoterapia hiperbară (HBOT) a fost utilizată ca tratament adjuvant al tumorilor SNC și al necrozei cu radiații (RN) cu succes raportat. Siguranța și eficacitatea la copii și adolescenți sunt mai puțin înțelese.
Metode: Șapte pacienți (vârste 10-23 de ani, șase femei) au fost tratați cu HBOT (3-60 de ședințe) fie pentru RN (n = 5), fie pentru edem asociat tumorii (n = 2). Diagnosticul tumoral a inclus gliom de grad scăzut (n = 4, doi cu neurofibromatoză tip 1), meningiom (n = 1), meduloblastom (n = 1) și gliom secundar de grad înalt (n = 1). Terapiile anterioare au inclus: chirurgie (n = 4), chimioterapie (n = 4) și radiații (N = 5: patru focale, una craniospinală). Trei au fost supuși biopsiei: unul care confirmă RN, un gliom de grad înalt și unul de grad scăzut. Pacienții au fost evaluați pentru modificări clinice și radiografice după HBOT.
Rezultate: Timpul median până la prezentarea clinică și radiografică a fost de 8,5 luni (interval 6 luni-11 ani) la cei care au avut radiații anterioare. Îmbunătățirea clinică după HBOT (mediană: 40 de ședințe) a fost observată la patru din șapte pacienți. Simptomele au fost stabile la doi și s-au agravat la un pacient. Ameliorarea radiografică a fost observată la patru pacienți; trei au avut progresie radiografică a bolii. În subgrupul tratat pentru RN presupus și confirmat prin biopsie (n = 5), patru din cinci (80%) au avut o îmbunătățire clinică și radiografică. Nu au existat evenimente adverse pe termen lung datorate HBOT.
Concluzii: HBOT este sigură și bine tolerată la copii și la pacienții adulți tineri cu tumori ale SNC. Au fost observate îmbunătățiri clinice și radiografice la peste jumătate dintre pacienți. Sunt necesare studii clinice pentru a stabili siguranța și eficacitatea HBOT ca terapie adjuvantă în tumorile pediatrice ale SNC.
Context: Malnutriția este frecventă la copiii cu cancer și este asociată cu rezultate clinice adverse. Nevoia de îngrijire de susținere devine din ce în ce mai evidentă, iar rolul nutriției în oncologie nu este încă suficient de înțeles. În special, consecințele deficiențelor de macro și micronutrienți necesită cercetări suplimentare. Deoarece datele epidemiologice sugerează proprietăți antitumorale ale acizilor grași polinesaturați (PUFA) omega-3 (n-3), am analizat rolul nutriției și suplimentării cu n-3 în oncologia pediatrică. Metode: O căutare cuprinzătoare a literaturii a fost efectuată pe PubMed până la 5 februarie 2021 pentru a selecta meta-analize, recenzii sistematice, studii observaționale și studii individuale randomizate controlate (RCT) privind suplimentarea cu macro și micronutrienți în oncologia pediatrică. Strategia de căutare a inclus următoarele titluri de subiecte medicale (MeSH) și cuvinte cheie: „cancer infantil”, „oncologie pediatrică”, „stare nutrițională”, „malnutriție” și „acizi grași omega-3”. Listele de referințe ale tuturor articolelor relevante au fost verificate pentru a include studii potențial pertinente.
Rezultate: Rezumăm dovezile despre importanța nutriției adecvate în cancerul infantil și rolul n-3 PUFA și interpretăm critic concluziile. Sunt discutate posibilele efecte ale suplimentării asupra stării nutriționale și beneficiile în timpul chimioterapiei, precum și strategii de prevenire primară și secundară.
Concluzie: descriem aici beneficiile evidente ale suplimentării cu omega-3 în cancerul infantil. Sunt necesare studii clinice suplimentare la scară largă pentru a verifica potențialele efecte anticancer ale acizilor grași n-3.
Literatura epidemiologică sugerează un efect protector al acizilor grași polinesaturați (PUFA) omega-3 (n-3) împotriva cancerului [ 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 ]. Acestea sunt atribuite a avea proprietăți antiinflamatorii semnificative și sunt raportate că inhibă direct carcinogeneza și expansiunea tumorii, reducând în același timp riscul de complicații secundare, reprezentând astfel o abordare promițătoare pentru tratamentul chimioterapic adjuvant [ 11 , 12 , 13 , 14 ].
În același timp, incidența malnutriției în rândul copiilor cu cancer este mare și atât subnutriția, cât și supranutriția sunt asociate cu consecințe dăunătoare, inclusiv riscuri crescute de morbiditate și mortalitate, rate precoce de recădere și o prevalență mai mare a complicațiilor secundare în timpul tratamentului [ 15 ]. , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 ].
Luată împreună cu beneficiile suplimentării cu PUFA n-3, o îmbunătățire a stării nutriționale este un factor de prognostic potențial modificabil în oncologia pediatrică. Scopul acestei revizuiri este de a sublinia importanța nutriției și rolul PUFA n-3 ca suplimente benefice atât în prevenirea, cât și în tratamentul cancerului pediatric.
2. Definiția și prevalența malnutriției în cancerul infantil
Malnutriția este un termen nespecific folosit pentru a defini o stare nutrițională inadecvată caracterizată prin deficiențe, dezechilibre sau exces de energie și nutrienți; este dăunătoare condițiilor clinice și asociată cu o creștere și o dezvoltare slabă [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 23 , 24 , 25 , 26 ]. Se știe că alimentația adecvată este deosebit de importantă în copilăria timpurie și este o condiție prealabilă pentru funcționarea regulată a reacțiilor biochimice care susțin viața, o funcție imunitară eficientă și pentru bunăstarea generală a copilului [ 10 , 15 , 16 ,17 , 18 , 19 , 27 ]. În boala malignă, compoziția corporală și starea nutrițională sunt în plus importante, deoarece afectează răspunsul la tratament, rezultând astfel rezultate clinice diferite [ 16 , 17 , 18 , 23 , 28 ]. Copiii subnutriți sunt mai des atacați de complicații infecțioase severe; se raportează că au o calitate redusă a vieții și o dezvoltare neuronală și de creștere mai slabă [ 3 , 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 29 .]. La celălalt capăt al spectrului există, de asemenea, dovezi pentru un risc crescut de obezitate și supranutriție care îi face pe copii mai vulnerabili la consecințe pe termen lung (de exemplu, boli cardiovasculare sau sindrom metabolic). Pacienții supraponderali sunt cel mai frecvent raportați printre supraviețuitorii leucemiei infantile și pacienții tratați cu corticosteroizi sau cei diagnosticați cu craniofaringeom [ 21 , 28 , 30 , 31 , 32 ].
În ciuda creșterii gradului de conștientizare cu privire la importanța stării nutriționale în îngrijirea copiilor cu cancer, literatura despre managementul nutrițional la pacienții cu afecțiuni maligne este puțină și nu există linii directoare de rutină pentru a identifica copiii cu risc.
Incidența subnutriției la copiii și adolescenții cu cancer variază considerabil în cadrul diferitelor studii. La diagnostic, se estimează că subnutriția variază între 5% și 10% la copiii cu leucemie limfoblastică acută până la 50% la cei cu tumori solide, inclusiv neuroblastoame și sarcoame. Copiii cu boală metastatică sunt raportați a fi diagnosticați ca subnutriți și mai frecvent [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 20 ]. Deteriorarea semnificativă a stării nutriționale poate apărea și în timpul și după tratament [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 25 ], 26 , 28 , 33 ]. În prezent, majoritatea studiilor sunt retrospective, iar datele longitudinale care urmăresc compoziția corporală a pacienților în diferitele etape ale tratamentului sunt rare. Cu toate acestea, pare evident că copiii cu tumori solide au mai multe șanse de a fi subnutriți la momentul diagnosticului, în timp ce pacienții cu afecțiuni maligne hematologice sunt raportați că dezvoltă dezechilibre nutriționale în timpul și la sfârșitul tratamentului. Modificări ale compoziției corporale, inclusiv pierderea masei musculare (sarcopenie), au fost raportate în special la copiii cu leucemie limfoblastică acută (ALL) [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 31 ,32 ].
Motivele acestor date neconcludente cu privire la prevalența malnutriției în cancerul infantil includ faptul că există diferite tehnici de diagnostic pentru evaluarea stării nutriționale, aplicate pentru diferite tipuri și în diferite stadii de malignitate, dar mai ales motivul principal este mai degrabă definiție vagă a malnutriției [ 15 , 18 , 19]. Trebuie remarcat faptul că greutatea corporală este un factor de distorsionare, întrucât nu este un indicator suficient de sensibil al tulburărilor de nutriție la copiii cu cancer. Nivelurile de hidratare în timpul chimioterapiei și masa tumorală (de exemplu, neoplasme embrionare, cum ar fi neuroblastomul, hepatoblastomul sau tumora Wilms) pot afecta compoziția corpului. Astfel, copiii se pot prezenta cu greutate normală și nu îndeplinesc criteriile de diagnostic pentru subnutriție în ciuda deficitelor severe. Datorită consumului scăzut de alimente, pierderilor enterale excesive sau a cerințelor sporite, la copiii cu greutate corporală normală poate apărea o epuizare nutrițională nedetectabilă a macro și micronutrienților.
Lipsa cercetărilor în acest domeniu s-ar putea datora faptului că tratarea tumorii în sine și problemele medicale care apar în acest sens sunt în centrul atenției multor clinicieni. Este necesară o abordare mai cuprinzătoare și holistică pentru a acoperi nevoile individuale și a gestiona cerințele nutriționale distincte.
3. Etiologie, fiziopatologie și aspecte considerabile ale nutriției la copiii cu cancer
Etiologia și fiziopatologia malnutriției la pacienții pediatrici cu cancer sunt multifactoriale și dinamice, incluzând efecte iatrogenice datorate tratamentului, tulburări metabolice complexe și modificări ale sistemului inflamator și hormonal [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 34 , 35 , 36. ]. În timp ce la unii pacienți subnutriția este concomitentă cu diagnosticul, o deteriorare progresivă a stării nutriționale este frecvent raportată în timpul tratamentului [ 16 , 17 , 18 , 19 , 28 , 36 ].
Este evident că afecțiunile maligne modifică funcția sistemelor metabolice și endocrine la pacienții adulți și copii [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 33 ]. Potrivit lui Selwood și colab., subnutriția legată de cancer este „multifactorială… și se dezvoltă în timpul creșterii tumorii maligne, marcată de modificări ale mai multor factori hormonali și inflamatori care cedează într-o stare catabolică intensă” [ 20 ].]. În timpul înfometării simple, metabolismul se adaptează la un aport mai scăzut de energie și la pierderea treptată în greutate, urmărind păstrarea masei corporale slabe în detrimentul grăsimii corporale. În schimb, în subnutriția legată de cancer, pierderea implică atât țesutul muscular, cât și țesutul adipos. Multe studii descriu, de asemenea, cerințe crescute de energie la pacienții cu cancer, în principal datorită eliberării de citokine induse de tumori, proteolizei, gluconeogenezei și pierderii musculare asociate tumorii [ 33 , 34 , 37 , 38 ]]. Cu toate acestea, conform literaturii de specialitate, doar copiii diagnosticați cu tumori solide au crescut ratele consumului de energie de repaus (REE). REE a fost constant normal la copiii cu leucemie și, ca răspuns la tratament, metabolismul energetic sa normalizat și la copiii cu tumori solide [ 33 ].
În mușchii scheletici și țesuturile adipoase, citokine și alți factori umorali (de exemplu, factor de necroză tumorală-α (TNF-α), interleukină-6 (IL-6), interleukina-1-β (IL-1β) și interferon -γ (IFN-γ)) derivat de tumoră, de sistemul imunitar al gazdei sau de țesuturile mezenchimale, declanșează o cascadă de semnalizare intracelulară, care se traduce prin modificări transcripționale în programele de expresie a genelor, provocând răspunsuri catabolice [ 16 , 33 , 35 , 37 , 39 , 40 , 41]. Impactul lor include activarea factorului nuclear-kappa-amplificator al lanțului ușor al celulelor B activate (NF-κB), protein-kinazei activate cu AMP (AMPK) și transductorului de semnal și activator al transcripției. -3 (STAT3), promovând astfel transcripția mediatorului inflamator și agravând procesele anabolice [ 34 , 41 ]. S-a demonstrat că expunerea cronică la IL-6 în mușchii scheletici induce căi de degradare a proteazomului și a proteinelor autofagie care conduc din nou la risipire [ 34 , 35 , 39 , 40 , 41 , 42 , 43 ] (figura 1).
Patogenitatea multifactorială a tulburărilor nutriționale în cancer: Există tulburări metabolice complexe cu inflamație sistemică, energie negativă și echilibru proteic și o pierdere neintenționată a masei corporale slabe. Citokinele, care duc la neuro-inflamație și la niveluri crescute de stres oxidativ, sunt capabile să traverseze bariera hemato-encefalică, promovând astfel consecințe comportamentale și fluctuații ale apetitului.
Mai multe studii anterioare au investigat, de asemenea, reacțiile creierului care agravează tulburările nutriționale ca răspuns la citokinele proinflamatorii [ 44 ]. Citokinele pot traversa bariera hemato-encefalică și astfel pot declanșa secreția de hormoni care afectează apetitul [ 27 , 36 , 45 ]. Acțiunea n-3 PUFA asupra acelor căi nervoase centrale ar putea reprezenta o abordare terapeutică promițătoare pentru a trata sau inhiba pierderea în greutate legată de cancer [ 10 , 46 ].
Pe lângă acele efecte catabolice induse de tumori, există, de asemenea, o legătură clară între chimioterapie, efectele adverse și complicațiile sale și malnutriție. Cu alte cuvinte, cu cât masa tumorală este mai mare la diagnosticare, cu atât terapia este mai intensă și riscul de probleme nutriționale este mai mare [ 18 , 28 ]. Malnutriția, incluzând atât supranutriția cât și subnutriția, este un predictor al toleranței mai scăzute la tratament și al unor probleme secundare mai mari, dintre care majoritatea afectează din nou starea nutrițională [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 32 , 37 , 47 , 48 ].
Complicațiile gastrointestinale, cum ar fi mucozita, greața și vărsăturile sunt printre principalii factori care duc la pierderea în greutate [ 16 , 17 , 18 , 19 , 49 ]. În plus, durerile abdominale, absorbția redusă de nutrienți și constipația, în special în regimurile de tratament, inclusiv vincristina, sunt diagnosticate frecvent în rândul pacienților pediatrici cu cancer [ 26 , 27 ].
Copiii care primesc corticosteroizi ca parte a tratamentului lor pot suferi de tulburări endocrine și pot experimenta fluctuații enorme ale apetitului și efecte secundare psihologice. Reglarea afectată a apetitului declanșează pofta de mâncare bogată în grăsimi și sodiu, stimulând efectele catabolice ale glucocorticoizilor și construind țesut adipos în timp ce deteriorează masa corporală slabă [ 15 ]. În ciuda studiilor anterioare care au arătat că suplimentarea cu n-3 poate modifica atrofia musculară asociată cancerului prin reducerea activității componentelor autofagice/lizozomale și ale sistemului Ubiquitin-proteazom (UPS) și modularea căii NF-kB [ 39 , 40 , 42 , 43 ]], un studiu recent pe animale a indicat o posibilă agravare a simptomelor de pierdere atunci când s-a administrat o combinație de n-3 (100 mg/kg/zi) și dexametazonă (DEXA) [ 39 ]. Deoarece câțiva pacienți copii și adolescenți cu cancer sunt supuși unui tratament cu glucocorticoizi, aceste efecte trebuie studiate în continuare.
Problemele legate de alimentație și hrănire sunt deosebit de răspândite în rândul copiilor mai mici. Alți factori agravanți sunt obiceiurile alimentare slabe înainte de îmbolnăvire și un stil de hrănire autorizat [ 27 , 49 ]. Efectele secundare psihologice, inclusiv scăderea apetitului, anorexia, modificări ale gustului și mirosului și factorii de stres, cum ar fi greața și vărsăturile anticipative, sunt frecvente [ 17 , 27 , 49 ]. Factorii mentali pot interfera din nou cu aportul alimentar. Îngrijitorii raportează că devin mai puțin restrictivi după un diagnostic de cancer în detrimentul calității dietei. Povara diagnosticului și tratamentului cancerului poate modifica din nou în mod semnificativ tiparele alimentare ale copiilor și familiilor acestora [ 28 , 49 ].
Malnutriția nu numai că debilitează organismul, dar influențează și metabolismul medicamentelor [ 11 , 20 , 23 , 24 , 25 , 33 ]. Modificările minore ale concentrației substanței pot avea un impact profund asupra eficacității tratamentului, deoarece medicamentele chimioterapeutice au indici terapeutici îngusti. Prin urmare, atât supranutriția, cât și subnutriția pot duce la aberații farmacocinetice severe. Subnutriția subminează eliminarea medicamentelor și este un factor determinant al toxicității crescute în urma tratamentului, așa cum se raportează frecvent în protocoalele care includ Metotrexat (MTX) [ 11 , 47 ].]. Prin contrast, un indice de masă corporală (IMC) ridicat este, de asemenea, asociat cu efecte adverse intensificate legate de tratament. În special la copiii supraponderali cu LLA, dovezile arată un risc mai mare de hepatotoxicitate, pancreatită și complicații secundare în timpul chimioterapiei de preîntreținere [ 30 , 31 , 32 ]. La pacienții cu cancer obezi, modificările clearance-ului medicamentului, timpului de înjumătățire și metabolizarea agenților chimioterapeutici cum ar fi ciclofosfamida, ifosfamida și doxorubicina sunt de asemenea bine cunoscute [ 30 , 36 ].
4. Caracteristici structurale generale și avantaje pentru sănătate ale PUFA n-3
Acizii grași polinesaturați pot fi împărțiți în PUFA omega-3 (n-3) și omega-6 (n-6). Ambele tipuri trebuie adăugate prin tubul digestiv, deoarece organismul uman nu le poate sintetiza de novo. Alimentele care conțin în mod natural PUFA n-3 sunt peștii marin (heringi, halibuts, macrou, somon) sau uleiurile și semințele vegetale, în principal inul, canola și soia [ 1 , 6 , 7 , 13 , 21 .]. PUFA N-3 cuprind acid α-linolenic (ALA), acid stearidonic (SDA), acid eicosapentaenoic (EPA), acid docosapentaenoic (DPA) și acid docosahexaenoic (DHA). Deoarece PUFA sunt o parte integrantă a fosfolipidelor membranei celulare, ele sunt decisive pentru structura membranei și joacă roluri cheie în procesele importante de semnalizare și interacțiunile celulă la celulă [ 1 , 5 , 8 , 9 , 14 ].
Mai presus de toate PUFA sunt cunoscuți pentru impactul lor asupra biosintezei și funcției eicosanoidului. Eicosanoidele sunt lipide biologic active care afectează creșterea și diferențierea celulelor, imunitatea, inflamația, agregarea trombocitelor și angiogeneza [ 1 , 2 , 3 , 5 , 6 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 34 , 37 .]. PUFA dietetice n-3 și n-6 sunt importanți pentru metabolismul prostaglandinelor (PG), tromboxanilor (TX), leucotrienelor (LT) și acizilor hidroxieicosatetraenoici (HETE) de către enzime precum ciclooxigenazele (COX) și lipoxigenazele (LOX). Ambele tipuri de PUFA sunt surse pentru producerea de molecule de semnalizare; ele modulează semnalizarea receptorilor și expresia genelor. Cu toate acestea, au mecanisme opuse, deoarece PUFA n-3 sunt antiinflamatorii și PUFA n-6 sunt proinflamatorii [ 37 , 50 ].]. De exemplu, PUFA n-3 reduc producția de citokine proinflamatorii, cum ar fi IL-1β, TNF-α și IL-6, în timp ce exercită simultan efecte antiinflamatorii indirecte prin inhibarea biosintezei eicosanoidelor din seria n-6. Având în vedere aceste acțiuni reciproce, rapoarte mai mari de n-6 la n-3 PUFA au ca rezultat un risc crescut de carcinogeneză [ 20 , 48 ]. Deoarece chimioterapia poate exacerba și mai mult inflamația, o îmbunătățire a profilurilor inflamatorii prin suplimentarea cu n-3 PUFA ar putea crește tolerabilitatea [ 1 , 8 , 10 , 12 , 27 ].
Alte afecțiuni antagoniste cunoscute ale PUFA n-3 și n-6 sunt descrise pentru multe căi de semnalizare. În timp ce n-3 PUFA reglează în jos producția de molecule de adeziune și factori de creștere, n-6 PUFA și derivații lor stimulează mediatorii de semnalizare celulară, inclusiv protein kinaza C, ERK 1/2, Ras și NF-kB, afectând astfel mitoza și apoptoza. Prin scăderea producției de factor de creștere a fibroblastelor de bază (bFGF) și a factorului de creștere endotelial vascular (VEGF) prin suprimarea ciclooxigenazei-2 (COX-2) și a altor eicosanoizi pro-angiogeni, s-a raportat că acizii grași n-3 inhibă creșterea tumorii. 2 , 48 ].
Activitatea lor anticancerigenă a fost inițial presupusă în diferite studii epidemiologice care au arătat că dietele occidentale, care prezintă în mod obișnuit raporturi mai slabe de PUFA n-3 la n-6, au fost asociate cu rate mai mari de afecțiuni maligne în comparație cu dietele tradiționale asiatice sau mediteraneene [ 1 , 2 , 3 , 5 , 8 , 37 , 48 , 51 , 52 ]. Atât testele de laborator, cât și studiile pe animale au demonstrat că ratele mai mari de PUFA n-3 pot fi legate de ratele de transcripție diminuate ale oncogenelor specifice, cum ar fi Ras și AP-1 menționate mai sus [ 1 , 31 , 37 , 48 ,51 , 52 , 53 ]. În plus, s-au identificat diferențe în metilarea ADN-ului între persoanele cu aporturi mari și scăzute de n-3 PUFA, iar suplimentarea cu n-3 PUFA s-a dovedit că induce modificări epigenetice [ 52 , 53 ]. Datorită acestor acțiuni și efecte diverse asupra reglării genelor, PUFA n-3 au un impact profund atât în dezvoltarea, cât și în progresia cancerului [ 5 ] (Figura 2).
Aici vom discuta dovezi din literatură, concentrându-ne în principal pe datele existente din oncologia pediatrică, dar incluzând și date din unele studii pe cohorte de adulți.
Este evident că PUFA n-3 își exercită efectele antitumorale influențând mai multe ținte implicate în diferite stadii de dezvoltare a cancerului, inclusiv mitoza, supraviețuirea celulelor, angiogeneza, inflamația și modificările epigenetice. Cele mai importante beneficii sunt atribuite în principal efectelor lor antiinflamatorii, care sunt obținute prin inhibarea NF-κB și prin producerea de mediatori supresori, cum ar fi rezolutinele, protetinele și maresinele [ 1 , 3 , 10 , 13 , 14 ].]. Recent, doi receptori cuplați cu proteina G, Receptorul 1 pentru acizi grași liberi (FFA1) și Receptorul 4 pentru acizi grași liberi (FFA4), care au un impact asupra diferitelor căi metabolice și neurologice, au fost identificați ca ținte moleculare ale PUFA n-3. Sunt descrise efecte care includ îmbunătățirea sensibilității la insulină, ameliorarea căilor nervoase centrale care afectează apetitul și, astfel, reglarea homeostaziei energetice [ 1 , 10 , 46 , 54 ]. Potrivit unor studii recente, activarea receptorului FFA1 poate stimula eliberarea de β-endorfine, noradrenalina și serotonina, provocând efecte analgezice și antidepresive. În plus, acest receptor ar putea atenua unele sindroame paraneoplazice, cum ar fi neuropatia, oboseala și pierderea musculară [ 10 ]., 54 ]. În ceea ce privește posibilele beneficii asupra malnutriției cauzate de cancer, Raquel și colab. au raportat că un consum mai mare de EPA a mers mână în mână cu o pierdere mai mică în greutate în timpul chimioterapiei și că o concentrație mai mare de DHA în sânge a fost asociată cu percentile mai mari ale IMC [ 10 ]. Rogers BC și colab. a descris o stabilizare a REE după suplimentarea cu EPA, cu o calitate a vieții crescută semnificativ și o îmbunătățire a apetitului [ 2 ]. În ceea ce privește pacienții pediatrici, un supliment nutrițional care conține omega 3 EPA, care este bogat în proteine și energie, ar putea prezenta în mod semnificativ efecte anti-casectice la pacienții cu cancer în timpul chimioterapiei intensive [ 55 ].
N-3 PUFA au fost utilizați pentru a preveni carcinogeneza și a inhiba creșterea celulelor maligne in vitro și in vivo [ 2 , 17 , 18 , 19 , 21 ]. Deoarece DHA este cel mai frecvent FA în celulele neuronale, este încorporat în fosfolipidele membranelor celulare, afectând astfel fluiditatea membranei și semnalizarea receptorilor [ 1 , 12 ]. Deficiențele de DHA sunt legate de o dezvoltare neuronală mai slabă. În plus, în special celulele neuroblastom, gliom și meningiom au fost raportate a fi profund deficitare în DHA, în timp ce nivelurile de n-6 FA sunt crescute [ 9 ].
Prin urmare, Gleissman et al. a examinat potențialul suplimentării cu n-3 PUFA în tratamentul neuroblastomului [ 9 , 56 ]. S-a sugerat că mecanismele prin care n-3 PUFA inhibă progresia creșterii tumorii sunt mediate de inducerea apoptozei, prin deteriorarea mitocondrială crescută prin acumularea intracelulară de specii reactive de oxigen (ROS) și efecte anti-angiogenice [ 57 ]. Studiile sugerează, de asemenea, că DHA poate fi eficient în tratarea bolii reziduale minime [ 9]. Mai mult, Yang și colab. au raportat că celulele tumorale la pacienții cu neuroblastom nu au produs la fel de mulți mediatori lipidici antiinflamatori și de protecție ca celulele neuronale normale. Astfel, citotoxicitatea agenților chimioterapeutici împotriva celulelor tumorale ar putea fi îmbunătățită atunci când sunt utilizate în combinație cu DHA, în timp ce celulele neuronale normale ar putea fi protejate printr-o reducere a stresului oxidativ [ 9 , 12 , 56 ].
În legătură cu SNC (sistemul nervos central), suplimentarea cu n-3 PUFA este asociată cu efecte neuroprotectoare remarcabile prin reducerea activării microgliale și a impactului acestora asupra căii Toll-like-receptor 4 (TLR4)/NFκB [ 9 ] Scăderea proceselor neuro-inflamatorii ar putea avea, în plus, un impact asupra sechelelor psihologice ale bolilor maligne. Dovezile din studiile pe pacienți adulți sugerează că suplimentarea cu n-3 PUFA, posibil prin activarea FFA-4 sau a căilor antiinflamatorii, poate îmbunătăți gestionarea depresiei la pacienții cu cancer. Deoarece citokinele, cum ar fi IL-1β, TNF-α, IFN-γ pot induce simptome asemănătoare depresiei prin atingerea hipotalamusului, reglarea în jos a acestor mediatori prin rapoarte mai mari de PUFA n-3 ar putea reprezenta o strategie promițătoare pentru îngrijirea sechelelor psihologice. la copii și adolescenți [ 44 , 58 , 59 , 60 ].
În ultimii ani, au fost investigate și potențialele beneficii ale PUFA n-3 pentru terapia împotriva tumorilor solide și hematologice, cu perspective semnificative în tratamentul tumorilor vasculare benigne ale sugarului. Se recunoaște că hemangioamele apar secundar angiogenezei locale necontrolate și sunt cunoscute pentru expansiunea lor rapidă. Prin reglarea în jos a căilor bFGF și VEGF și a eicosanoidelor pro-angiogenice, cum ar fi COX-2, suplimentarea cu PUFA n-3 ar putea reprezenta o opțiune terapeutică benefică pentru copiii cu tumori vasculare [ 2 ].
Studiile epidemiologice și preclinice au arătat că proprietățile anticancer ale n-3 PUFA sunt atinse nu numai prin impactul lor asupra reglării genelor, ci și prin modularea căilor care contribuie la dezvoltarea complicațiilor secundare [ 1 , 3 , 4 , 5 , 14 , 46 , 52 ]. Dovezile preclinice și studiile clinice la pacienții adulți cu cancer au arătat că PUFA n-3 ar putea ameliora răspunsul inflamator, îmbunătăți starea nutrițională și, în consecință, calitatea vieții pacienților cu cancer. Cu toate acestea, există puține date despre n-3 PUFA la pacienții pediatrici cu cancer [ 8 , 12 , 21 , 25, 46 , 48 , 52 , 53 , 54 , 61 ].
Dovezile din diferite studii clinice la pacienți adulți demonstrează că suplimentarea cu n-3 PUFA în timpul tratamentului ameliorează tolerabilitatea chimioterapiei, indiferent de tipul de medicament citostatic utilizat [ 4 , 10 , 12 , 37 , 50 , 55 , 60 , 62 , 63 , 64 ] ]. PUFA N-3, în special EPA și DHA, au fost administrați ca supliment la chimioterapie la pacienții care suferă de diferite tipuri de cancer și s-a raportat că îmbunătățesc răspunsul tumorii la tratament, protejează de toxicitate și abordează complicațiile secundare [ 37 ]. [46]. Mai multe studii atribuie atenuarea simptomelor cum ar fi oboseala, pierderea poftei de mâncare, greața, vărsăturile și îmbunătățirea stării nutriționale suplimentelor cu PUFA n-3 [ 4 , 5 , 12 , 37 , 39 ]. În cele din urmă, acțiunea inhibitorie a resolvinelor din seria D (RvD) asupra canalelor receptorilor tranzitori (TRP) ar putea fi benefică pentru durerea asociată cancerului [ 62 ].
După cum s-a explicat mai sus, n-3 PUFA modulează durata și intensitatea proceselor inflamatorii, iar creșterea lor alimentară ar putea reduce citokinele de promovare cum ar fi IL-1β, TNF-α și IL-6. Deoarece terapia citostatică poate exacerba inflamația și se știe că un profil pro-inflamator este cancerigen, se presupune că suplimentarea cu n-3 PUFA promovează tolerabilitatea chimioterapiei [ 10 , 37 , 63 ]. Mai multe studii retrospective descriu o reducere a nivelurilor de proteină C-reactivă (CRP) după suplimentarea cu EPA, totuși dovezile la pacienții cu cancer sunt ambigue, deoarece markerii inflamatori crescuți ar putea fi cauzați și de deteriorarea crescută a celulelor [ 37 , 50 ].]. Cu toate acestea, ar putea fi documentată o stabilizare a raporturilor neutrofile/limfocite și a raporturilor trombocite/limfocite, precum și menținerea numărului și funcției neutrofilelor [ 3 , 14 ]. Subsumarea activării celulelor imune atât din calea înnăscută, cât și din calea adaptivă sunt inhibate de ALA, DHA și EPA, reducând astfel riscul de infecții la pacienții cu cancer [ 17 , 65 , 66 ].
Un alt beneficiu posibil al n-3 PUFA în timpul chimioterapiei este natura lor antioxidantă. Deoarece stresul oxidativ este o componentă cheie în carcinogeneză, iar unii agenți anticancerigen, cum ar fi agenții de alchilare și medicamentele pe bază de platină, exercită citotoxicitate prin generarea de radicali liberi, suplimentarea cu n-3 PUFA reprezintă o abordare plină de speranță ca terapie adjuvantă [ 12 , 44 , 66 ] . Studiile au demonstrat deja că n-3 FA a ameliorat hepatotoxicitatea indusă de MTX [ 11 ]. Suprimarea generării de ROS și inactivarea acestora cu antioxidanți precum n-3 PUFA ar putea fi eficiente în tratarea toxicităților induse de medicamente și pentru a îmbunătăți ratele de supraviețuire și calitatea vieții copiilor cu cancer [ 60 , 63 ,66 ].
PUFA N-3 sunt esențiale în menținerea sănătății intestinale și în modificarea microbiomului intestinal, reducând efectele secundare gastrointestinale și îmbunătățind starea nutrițională a pacientului. PUFA n-3 dietetice sunt componente importante ale membranelor celulare enterocitelor și modifică ulterior funcția barierei mucoasei intestinale. Dovezile tot mai mari sugerează că microbiomul la pacienții cu cancer este alterat, afectând astfel răspunsurile inflamatorii, absorbția nutrienților și metabolismul medicamentelor. Deoarece microbii intestinali ajută la echilibrarea sistemului imunitar, suplimentarea cu n-3 PUFA a fost din nou asociată cu efecte antiinflamatorii și antioxidante relevante [ 48 , 64 ].]. Deoarece disbioza microbiană intestinală este o problemă observată în special la pacienții care primesc chimioterapie sau radioterapie, efectele secundare gastrointestinale ar putea fi diminuate.
Îmbunătățirea tulburărilor metabolice este un alt efect pozitiv al suplimentării cu n-3 PUFA, contribuind astfel și la prevenirea secundară, deoarece modificările lipemice, în special hipertrigliceridemia, sunt un efect secundar comun al unor terapii citoreductoare. Agenții precum L-asparaginaza și corticosteroizii sunt utilizați frecvent în protocoalele LAL pediatrice și sunt strâns corelați cu aberațiile metabolice [ 67 ]. Deși majoritatea pacienților cu hipertrigliceridemie nu prezintă niciun simptom, unii experimentează reacții adverse severe, de exemplu, tromboza venoasă centrală din cauza vâscozității crescute a sângelui [ 67 ].]. Recent, am putut arăta efectele pozitive ale unei terapii combinate cu n-3 PUFA și acipimox la pacienții pediatrici cu LAL pentru a normaliza eficient și permanent nivelul lipidelor în câteva zile, fără efecte secundare [ 67 ].
După cum s-a menționat mai sus, DHA este o componentă majoră a fosfolipidelor neuronale. Împreună cu efectele neuroprotectoare recunoscute ale rezolvinelor derivate din PUFA n-3, administrarea de DHA poate reduce toxicitățile legate de chimioterapie și poate promova regenerarea neuronală [ 9 , 60 , 68 ].
Datorită naturii lor lipofile și integrării în membranele celulare, PUFA ar putea fi, de asemenea, un agent promițător pentru modelele de administrare a medicamentelor care vizează tumori, îmbunătățind eficacitatea terapeutică a chimioterapiei. Prin urmare, PUFA ar putea fi utilizați ca purtător pentru a crește eficacitatea terapeutică a medicamentelor anticanceroase, în special împotriva cancerelor care sunt rezistente la tratament [ 12 , 13 , 29 , 60 ].
Deoarece prevenirea primară a tumorilor maligne pediatrice este dificil de realizat, cercetările pe acest subiect sunt încă relativ rare. Cu toate acestea, începând în timpul sarcinii, cantitatea și calitatea alimentelor și aportul suplimentar de macro și micronutrienți pot afecta geneza tumorii și pot reduce riscul de comorbidități [ 15 , 16 , 17 , 18 , 19 , 27 , 33 , 52 , 53 , 55 , 56]. Cu implicarea lor în diferite mecanisme, cum ar fi diviziunea celulară și apoptoza și acțiunile lor de reglare asupra sistemului imunitar, există legături clare care sugerează că PUFA n-3 ar putea compensa sau accentua efectele predispoziției tumorale [ 16 , 51 ]. Suplimentarea acestuia din urmă ar putea fi, de asemenea, o abordare promițătoare pentru prevenirea primară prin impactul asupra stării oxidative a celulelor și prevenirea disfuncției proceselor implicate în diferențierea și apoptoza celulelor asemănătoare carcinogenezei.
Pe măsură ce copiii ar trebui să crească și să experimenteze faze importante de dezvoltare, ei sunt mai susceptibili la boli pe termen lung în urma terapiilor citotoxice, comparativ cu pacienții adulți cu cancer [ 36 ]. Pe lângă consecințele imediate ale malnutriției la pacienții cu cancer din copilărie, efectele negative asupra evoluției bolii și răspunsului la terapie, efectele chimioterapiei intensive asupra stării nutriționale pot duce la sechele pe termen lung și probleme grave în viața adultă ulterioară. Se raportează că supraviețuitorii de cancer în copilărie nu numai că au un IMC semnificativ mai mare decât semenii lor, dar sunt, de asemenea, expuși riscului de boli la adulți, cum ar fi obezitatea, bolile cardiovasculare și endocrine [ 1 , 28 , 29 , 30 , 31 ., 32 ]. Întrucât obezitatea este un sindrom complex și multifactorial în geneză, caracterizat prin inflamație de grad scăzut și metabolism dereglat al lipidelor și glucozei, dietele bogate în nutrienți, inclusiv un aport suficient de n-3 PUFA, pare a fi o abordare plină de speranță pentru a restabili aceste dezechilibre, prevenind astfel și cronicizarea. probleme de sănătate și carcinogeneză [ 30 , 31 , 32 , 63 ].
Având în vedere numeroasele beneficii ale PUFA n-3, suplimentarea ar putea reduce riscul de complicații pe termen lung și ar facilita prevenirea secundară. Sunt necesare supraveghere ulterioară și evaluări nutriționale regulate de la diagnostic până la tratament și urmărire pe termen lung, astfel încât intervențiile, cum ar fi suplimentarea cu PUFA n-3, să poată fi implementate și evaluate.
8. Dozarea Suplimentării N-3 PUFA
Mai multe dintre mecanismele menționate anterior ale n-3 PUFA sugerează că o suplimentare a acestora din urmă ar putea fi nu numai eficientă în tratamentul bolilor autoinflamatorii și cancerului, ci și să reducă riscul de deficit neurocognitiv prin asigurarea unei dezvoltări neuronale și vizuale adecvate. Cu toate acestea, există încă dovezi disponibile limitate din studiile randomizate controlate cu placebo. Majoritatea investigațiilor științifice s-au concentrat asupra efectelor PUFA n-3 asupra dezvoltării neuronale și a cogniției sau suplimentarea acestora în regimurile de tratament pentru tulburările neurocognitive cum ar fi tulburarea de hiperactivitate cu deficit de atenție (ADHD) sau în timpul sarcinii [ 69 , 70 , 71 , 72 , 73 ].
În conformitate cu aceste rezultate neconcludente, nu există date suficiente pentru recomandări cantitative. Suplimentele evaluate au variat în funcție de doza și sursa de n-3 FA DHA și EPA, variind de la 0,2 g DHA/zi până la 1,5 g EPA + DHA/zi [ 6 , 73 ]. De exemplu, Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară recomandă ca sugarii și copiii mici cu vârsta cuprinsă între 6 și 24 de luni să primească 100 mg DHA/zi [ 71 ]. Adulții ar trebui să urmărească să atingă un aport zilnic de ~250 mg DHA și EPA/zi, o doză care poate fi atinsă prin consumul a 1-2 hrană(e) de pește gras pe săptămână [ 71 ]. Deși există un acord cu privire la importanța unui raport n-6/n-3 scăzut, proporțiile optime în oncologia pediatrică rămân de elucidat [ 8 , 21 ].
Studiile intervenționale cu PUFA n-3 nu au raportat până acum evenimente secundare grave legate de terapie. Comparativ cu placebo, sunt raportate rate similare de reacții adverse pentru N-3 PUFA în ceea ce privește utilizarea pe termen scurt, inclusiv în principal greață și alte simptome gastrointestinale. Cu toate acestea, PUFA, cu natura legăturilor nesaturate, sunt foarte predispuși la oxidare, producând astfel radicali liberi potențial dăunători și promovând răspunsuri mutagenice și cancerigene. Dozele mai mari, în special atunci când depășesc 3 g zilnic, pot avea astfel potențialul de a declanșa inflamație și stres oxidativ, exercitând în același timp efecte antioxidante la concentrații scăzute [ 6 , 7 , 73 ]]. Alte preocupări includ acțiunile lor antitrombotice care ar trebui luate în considerare atunci când sunt utilizate la populații cu risc ridicat, deoarece s-a demonstrat că dozele mari prelungesc timpul de sângerare [ 74 ]. Beneficiile antiinflamatorii propuse ale PUFA n-3 ar putea, de asemenea, să scadă răspunsurile imune la copiii deja imunocompromiși, prevenind răspunsurile inflamatorii adecvate. Cu toate acestea, până acum nu au fost raportate efecte dăunătoare asupra persoanelor cu imunitatea compromisă.
Malnutriția este o fațetă marginală observată a managementului cancerului la copii, iar terapia nutrițională de susținere nu a fost încă inclusă în îngrijirea standard în oncologia pediatrică. Majoritatea centrelor de cancer se concentrează pe tratarea malignității de bază, neglijând astfel problemele nutriționale. Absența unui standard de aur pentru evaluarea stării nutriționale în rândul copiilor și a ghidurilor privind strategiile optime de intervenție nutrițională reprezintă un decalaj semnificativ de cunoștințe. Acest aspect pare și mai paradoxal când se consideră că părinții sunt foarte motivați să integreze suplimentele alimentare și principiile nutriționale complementare în îngrijirea copiilor lor, deoarece acest lucru poate oferi un sentiment de implicare în tratamentul și procesul bolii. In orice caz, majoritatea suplimentelor nu au fost testate în mod adecvat pentru a le determina siguranța și eficacitatea, iar potențialele lor interacțiuni cu chimioterapia convențională, radioterapia sau micronutrienții sunt și mai puțin înțelese. În timp ce unii cercetători propun că suplimentarea cu antioxidanți, cum ar fi PUFA n-3, poate reduce toxicitatea terapiilor convenționale, există, de asemenea, o dezbatere considerabilă cu privire la posibilele efecte dăunătoare ale acestora.
Deoarece n-3 PUFA exercită diverse efecte benefice asupra sistemului imunitar, asupra diferitelor căi de metabolism și procese de proliferare, administrarea de DHA și EPA pare a fi o formă relativ netoxică de terapie de susținere. Cu toate acestea, dovezile sunt încă neconcludente și sunt necesare cercetări suplimentare înainte ca suplimentarea cu n-3 PUFA să poată fi recomandată în mod curent. Deși cercetarea suplimentelor alimentare este complexă, este necesară o atenție științifică sporită pentru investigarea acestor terapii, privind utilizarea frecventă a suplimentelor alimentare de către pacienții pediatrici cu cancer. Studiile pediatrice pe scară largă privind predictorii nutriției inadecvate asupra rezultatului vor fi utile în identificarea factorilor de risc de prognostic mai rău.
Mulțumim Serviciului de Edituri Științifice al ÖGKJ (Societatea Austriacă de Pediatrie și Medicina Adolescentului) pentru sprijinul acordat în elaborarea lingvistică.
Revuelta-Iniesta R., Wyness L., Wilson DC O revizuire sistematică a concentrației de acizi grași saturați polinesaturați N-3 și N-6 la pacienții cu cancer din copilărie și rezultatele clinice asociate. EC Nutr. 2019; 14 :709–722. [ Google Scholar ]2.
Sterescu AE, Rousseau-Harsany E., Farrell C., Powell J., David M., Dubois J. The Potential Efficacy of n-3 Fatty Acids as Anti-angiogenic Agents in Benign Vascular Tumors of Infancy. Med. Ipoteze. 2006; 66 :1121–1124. doi: 10.1016/j.mehy.2005.12.040. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]3.
Calder PC Relația dintre compoziția în acizi grași a celulelor imune și funcția lor. Prostaglandine Leukot. Esent. Gras. Acizi. 2008; 79 :101–108. doi: 10.1016/j.plefa.2008.09.016. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]4.
Vaughan VC, Hassing M.-R., Lewandowski AP Marine Polynesaturated Fatty Acids and Cancer Therapy. Br. J. Cancer. 2013; 108 :486–492. doi: 10.1038/bjc.2012.586. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]5.
Gu Z., Shan K., Chen H., Chen YQ n-3 acizi grași polinesaturați și rolul lor în chimioprevenția cancerului. Curr. Pharmacol. Rep. 2015; 1 :283–294. doi: 10.1007/s40495-015-0043-9. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]6.
Ling T. Oxidarea acizilor grași polinesaturați și impactul acesteia asupra calității alimentelor și sănătății umane. Adv. Tehnologia alimentară. Nutr. Sci. Open J. 2015; 1 :135–142. [ Google Scholar ]7.
Lange K., Nakamura Y. Există efecte adverse grave ale suplimentelor cu acizi grași polinesaturați Omega-3? J. Food Bioact. 2019; 7 :1–6. doi: 10.31665/JFB.2019.7192. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]8.
Marventano S., Kolacz P., Castellano S., Galvano F., Buscemi S., Mistretta A., Grosso G. A Review of Recent Evidence in Human Studies of n-3 and n-6 PUFA Intake on Cardiovascular Disease , Cancer și tulburări depresive: contează cu adevărat raportul? Int. J. Food Sci. Nutr. 2015; 66 :611–622. doi: 10.3109/09637486.2015.1077790. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]9.
Gleissman H., Segerström L., Hamberg M., Ponthan F., Lindskog M., Johnsen JI, Kogner P. Suplimentarea cu acizi grași Omega-3 întârzie progresia neuroblastomului in vivo. Int. J. Cancer. 2010; 128 :1703–1711. doi: 10.1002/ijc.25473. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]10.
Freitas RD, Campos MM Efectele protectoare ale acizilor grași Omega-3 în complicațiile legate de cancer. Nutrienți. 2019; 11 :945. doi: 10.3390/nu11050945. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]11.
Elbarbary NS, Ismail EAR, Farahat RK, El-Hamamsy M. ω-3 acizi grași ca terapie adjuvantă ameliorează hepatotoxicitatea indusă de metotrexat la copii și adolescenți cu leucemie limfoblastică acută: un studiu randomizat controlat cu placebo. Nutriție. 2016; 32 :41–47. doi: 10.1016/j.nut.2015.06.010. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]12.
Wang J., Luo T., Li S., Zhao J. Aplicațiile puternice ale acizilor grași polinesaturați în îmbunătățirea eficacității terapeutice a medicamentelor anticancerigene. Opinia expertului. Livrare droguri. 2011; 9 :1–7. doi: 10.1517/17425247.2011.618183. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]13.
Berquin IM, Edwards IJ, Chen YQ Multi-targeted Therapy of Cancer by Omega-3 Fatty Acids. Rac Lett. 2008; 269 :363–377. doi: 10.1016/j.canlet.2008.03.044. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]14.
Gutiérrez S., Svahn SL, Johansson ME Efectele acizilor grași Omega-3 asupra celulelor imune. Int. J. Mol. Sci. 2019; 20 :5028. doi: 10.3390/ijms20205028. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]15.
Schoeman J. Evaluarea și Intervenția Nutrițională într-o Unitate de Oncologie Pediatrică. Indian J. Cancer. 2015; 52 :186. doi: 10.4103/0019-509X.175832. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]16.
Rogers PC, Barr RD Relevanța nutriției pentru oncologia pediatrică: o perspectivă de control al cancerului. Pediatr. Cancer de sânge. 2020; 67 :e28213. doi: 10.1002/pbc.28213. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]17.
Triarico S., Rinninella E., Cintoni M., Capozza MA, Mastrangelo S., Mele MC, Ruggiero A. Impactul malnutriției asupra supraviețuirii și infecțiilor în rândul pacienților pediatrici cu cancer: un studiu retrospectiv. EURO. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2019; 23 :1165–1175. [ PubMed ] [ Google Scholar ]18.
Lenat J., Ladas EJ Nutriția în timpul tratamentului cancerului în copilărie: înțelegerea curentă și o cale pentru cercetarea viitoare. Lancet Child Adolesc. Sănătate. 2020; 4 :465–475. [ PubMed ] [ Google Scholar ]19.
Gaynor EPT, Sullivan PB Starea nutrițională și managementul nutrițional la copiii cu cancer. Arc. Dis. Copil. 2015; 100 :1169–1172. doi: 10.1136/archdischild-2014-306941. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]20.
Selwood K., Ward E., Gibson F. Assessment and Management of Nutritional Challenges in Children’s Cancer Care: A Survey of Current Practice in the United Kingdom. EURO. J. Oncol. Asistente medicale. 2010; 14 :439–446. doi: 10.1016/j.ejon.2010.04.004. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]21.
Barnés CM, Prox D., Christison-Lagay EA, Le HD, Short S., Cassiola F., Butterfield C., Nehra D., Kieran M., Puder M., et al. Inhibarea proliferării celulelor neuroblastomului cu acizi grași Omega-3 și tratamentul unui model murin de neuroblastom uman utilizând o dietă îmbogățită cu acizi grași Omega-3 în combinație cu Sunitinib. Pediat. Res. 2012; 71 :168–178. doi: 10.1038/pr.2011.28. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]22.
Robison LL, Bhatia S. Efecte tardive printre supraviețuitorii leucemiei și limfomului în timpul copilăriei și adolescenței. Br. J. Haematol. 2003; 122 :345–359. doi: 10.1046/j.1365-2141.2003.04499.x. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]23.
Brinksma A., Roodbol PF, Sulkers E., Kamps WA, de Bont ES, Boot AM, Burgerhof JG, Tamminga RY, Tissing WJ Modificări ale stării nutriționale la pacienții cu cancer din copilărie: un studiu de cohortă prospectiv. Clin. Nutr. 2015; 34 :66–73. doi: 10.1016/j.clnu.2014.01.013. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]24.
Iniesta RR, Gerasimidis K., Paciarotti I., McKenzie JM, Brougham MF, Wilson DC Starea micronutrienților influențează rezultatele clinice ale pacienților cu cancer pediatric în timpul tratamentului: un studiu de cohortă prospectiv. Clin. Nutr. 2021 doi: 10.1016/j.clnu.2021.03.020. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]25.
Iniesta RR, Paciarotti I., Brougham MF, McKenzie JM, Wilson DC Efectele cancerului pediatric și tratamentul său asupra stării nutriționale: o revizuire sistematică. Nutr. Rev. 2015; 73 :76–295. doi: 10.1093/nutrit/nuu062. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]26.
Ward EJ, Henry LM, Friend AJ, Wilkins S., Phillips RS Nutritional Support in Children and Young People with Cancer Subgoing Chemotherapy. Sistemul bazei de date Cochrane Rev. 2015; 8 :CD003298. doi: 10.1002/14651858.CD003298.pub3. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]27.
Brinksma A., Sulkers E., Ijpma I., Burgerhof JG, Tissing WJ Eating and Feeding Problems in Children with Cancer: Prevalence, Related Factors, and Consequences. Clin. Nutr. 2020; 39 :3072–3079. doi: 10.1016/j.clnu.2020.01.012. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]28.
Barr RD, Stevens MC Influența nutriției asupra rezultatelor clinice la copiii cu cancer. Pediatr. Cancer de sânge. 2020; 67 :e28117. doi: 10.1002/pbc.28117. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]29.
Brinksma A., Sanderman R., Roodbol PF, Sulkers E., Burgerhof JGM, De Bont ESJM, Tissing WJE Malnutriția este asociată cu o calitate proastă a vieții la copiii cu cancer. A sustine. Îngrijire Cancer. 2015; 23 :3043–3052. doi: 10.1007/s00520-015-2674-0. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]30.
Lange BJ, Gerbing RB, Feusner J., Skolnik J., Sacks N., Smith FO, Alonzo TA Mortalitatea la copiii supraponderali și subponderali cu leucemie mieloidă acută. JAMA. 2005; 293 :203–211. doi: 10.1001/jama.293.2.203. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]31.
Barr RD, Gomez-Almaguer D., Jaime-Perez JC, Ruiz-Argüelles GJ Importanța nutriției în tratamentul leucemiei la copii și adolescenți. Arc. Med. Res. 2016; 47 :585–592. doi: 10.1016/j.arcmed.2016.11.013. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]32.
Barnea D., Raghunathan N., Friedman DN, Tonorezos ES Obezitatea și bolile metabolice după cancerul copilăriei. Oncologie. 2015; 29 :849–855. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]33.
Galati PC, Resende CMM, Salomao RG, Scridelli CA, Tone LG, Monteiro JP Accurate Determination of Energy Needs in Children and Adolescents with Cancer. Nutr. Cancer. 2011; 63 :306–313. doi: 10.1080/01635581.2011.523505. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]34.
Gorjao R, dos Santos CMM, Serdan TDA, Diniz VLS, Alba-Loureiro TC, Cury-Boaventura MF, Hataqa E, Levada-Pires AC, Sato FT, Pithon-Curi TC, et al. Noi perspective asupra reglementării cașexiei canceroase de către acizii grași polinesaturați N-3. Pharmacol. Acolo. 2019; 196 : 117–134. doi: 10.1016/j.pharmthera.2018.12.001. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar35.
Segatto M., Fittipaldi R., Pin F., Sartori R., Ko KD, Zare H., Sandri M., Sartorelli V., Costelli P., Caretti G., et al. Direcționarea epigenetică a proteinei bromodomenului BRD4 contracarează cașexia cancerului și prelungește supraviețuirea. Nat. comun. 2017; 8 :1–16. doi: 10.1038/s41467-017-01645-7. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar36.
Bauer J., Jürgens H., Frühwald MC Aspecte importante ale nutriției la copiii cu cancer. Adv. Nutr. 2011; 2 :67–77. doi: 10.3945/an.110.000141. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]37.
Morland SL, Martins KJ, Mazurak VC n-3 Suplimentarea cu acizi grași polinesaturați în timpul chimioterapiei cancerului. J. Nutr. Intermediat. Metab. 2016; 5 :107–116. doi: 10.1016/j.jnim.2016.05.001. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]38.
Aristizabal P., Sherer M., Perdomo BP, Castelao E., Thornburg CD, Proudfoot J., Jacobs E., Newfield RS, Zage P., Roberts W., et al. Caracteristici sociodemografice și clinice asociate cu statutul de vitamina D la pacienții cu cancer pediatric nou diagnosticați. Pediatr. Hematol. Oncol. 2020; 37 :314–325. doi: 10.1080/08880018.2020.1721629. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]39.
Whitehouse A., Tisdale MJ Reglarea în jos a proteolizei dependente de ubiquitină de către acidul eicosapentaenoic în foamete acută. Biochim. Biophys. Res. comun. 2001; 285 :598–602. doi: 10.1006/bbrc.2001.5209. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]40.
Eley HL, Russell ST, Tisdale MJ Atenuarea atrofiei musculare într-un model murin de cașexie prin inhibarea proteinei kinazei dependente de dsARN. Br. J. Cancer. 2007; 96 :1216–1222. doi: 10.1038/sj.bjc.6603704. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]41.
White JP, Puppa MJ, Gao S., Sato S., Welle SL, Carson JA Muscle mTORC1 Suppression by IL-6 during Cancer Cachexia: A Role for AMPK. A.m. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 2013; 304 :E1042–E1052. doi: 10.1152/ajpendo.00410.2012. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]43.
Fappi A., Neves JDC, Kawasaki KA, Bacelar L., Sanches LN, da Silva FP, Larina-Neto R., Chadi R., Zanoteli E. Omega-3 Multiple Effects Increasing Glucocorticoid-induced Muscle Atrophy: Autophagic, Mecanisme AMPK și UPS. Physiol. Rep. 2019; 7 :e13966. doi: 10.14814/phy2.13966. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]44.
Bigornia SJ, Harris WS, Falcón LM, Ordovás JM, Lai CQ, Tucker KL Indicele Omega-3 este invers asociat cu simptomele depresive în rândul persoanelor cu biomarkeri de stres oxidativ crescut. J. Nutr. 2016; 146 :758–766. doi: 10.3945/jn.115.222562. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]45.
Lavriv DS, Neves PM, Ravasco P. Ar trebui folosiți acizii grași Omega-3 pentru tratamentul adjuvant al cașexiei canceroase? Clin. Nutr. ESPEN. 2018; 25 :18–25. doi: 10.1016/j.clnesp.2018.02.006. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]47.
Horvath A., Erzsébet PZ Toxicitatea hepatică indusă de chimioterapie la copiii cu boli maligne. Taur. Med. Sci. 2018; 91 :37–41. [ Google Scholar ]48.
Skender B., Vaculova AH, Hofmanova J. Docosahexaenoic Fatty Acid (DHA) in the Regulation of Colon Cell Growth and Cell Death: O Review. Biomed. Pap. 2012; 156 :186–199. doi: 10.5507/bp.2012.093. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]49.
Wu YP, Franciosi JP, Rothenberg ME, Hommel KA Behavioral Feeding Problems and Parenting Stress in Eozinophilic Gastrointestinal Disorders la copii. Pediat. Alergie Immunol. 2012; 23 :730–735. doi: 10.1111/j.1399-3038.2012.01340.x. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]50.
Nabavi SF, Bilotto S., Russo GL, Orhan IE, Habtemariam S., Daglia M., Devi KP, Loizzo MR, Tundis R. Omega-3 Polynesaturated Fatty Acids and Cancer: Lessons Learned from Clinical Trials. Cancer Metastasis Rev. 2015; 34 :359–380. doi: 10.1007/s10555-015-9572-2. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]51.
Deckelbaum RJ, Worgall TS, Seo T. n−3 Fatty Acids and Gene Expression. A.m. J. Clin. Nutr. 2006; 83 :1520–1525. doi: 10.1093/ajcn/83.6.1520S. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]52.
van Dijk SJ, Zhou J., Peters TJ, Buckley M., Sutcliffe B., Oytam Y., Gibson RA, McPhee A., Yelland LN, Muhlhausler BS și colab. Efectul suplimentării prenatale cu DHA asupra epigenomului sugarului: rezultate dintr-un studiu controlat randomizat. Clin. Epigenă. 2016; 8 :1–13. doi: 10.1186/s13148-016-0281-7. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]53.
Robinson SL, Mumford SL, Guan W., Zeng X., Kim K., Radoc JG, Trinh M.-H., Flannagan K., Schisterman EF, Yeung E. Maternal Fatty Acid Concentrations and Newborn DNA Methylation. A.m. J. Clin. Nutr. 2020; 111 :613–621. doi: 10.1093/ajcn/nqz311. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]54.
Oliviera V., Marinho R., Vitorino D., Santos GA, Moraes JC, Dragano N., Velloso LA, Pauli JR, Ropelle ER, Cintra DE, et al. Dietele care conțin acizi grași alfa-linolenic (n-3) sau oleic (n-9) reduc rezistența la insulină la șoarecii obezi. Endocrinologie. 2015; 156 :4033–4046. doi: 10.1210/en.2014-1880. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]55.
Bayram I., Erbey F., Celik N., Nelson JL, Tanyeli A. Utilizarea unui supliment cu conținut de acid eicosapentaenoic cu densitate energetică și proteică pentru pierderea în greutate legată de tumori maligne la copii. Pediatr. Cancer de sânge. 2009; 52 :571–574. doi: 10.1002/pbc.21852. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]56.
Gleissman H., Yang R., Martinod K., Lindskog M., Serhan CN, Johnsen JI, Kogner P. Docosahexaenoic Acid Metabolome in Neural Tumors: Identification of Cytotoxic Intermediates. FASEB J. 2009; 24 :906–915. doi: 10.1096/fj.09-137919. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]57.
D’Angelo S., Mottia ML, Meccariello R. Acizi grași polinesaturați n-3 și n-6. Obezitate Cancer Nutr. 2020; 12 :2751. [ Google Scholar ]58.
Kobayakawa M., Yamawaki S., Hamazaki K., Akechi T., Inagaki M., Uchitomi Y. Levels of Omega-3 Fatty Acid in Serum Phospholippides and Depression in Patients with Lung Cancer. Br. J. Cancer. 2005; 93 :1329–1333. doi: 10.1038/sj.bjc.6602877. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]59.
Müller CP, Reichel M., Mühle C., Rhein C., Gulbins E., Kornhuber J. Brain Membrane Lipids in Major Depression and Anxiety Disorders. Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipidele. 2015; 1851 :224–228. doi: 10.1016/j.bbalip.2014.12.014. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]60.
Stankovic JSK, Selakovic D., Mihailovic V., Rosic G. Suplimentarea antioxidantă în tratamentul neurotoxicității induse de chimioterapice pe bază de platină – O revizuire. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21 :7753. doi: 10.3390/ijms21207753. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]61.
Nakamoto K., Nishinaka T., Ambo A., Mankura M., Kasuya F., Tokuyama S. Possible Implication of Beta-endorphin in Docosahexaenoic Acid-Induced Antinociception. EURO. J. Pharmacol. 2011; 666 : 100–104. doi: 10.1016/j.ejphar.2011.05.047. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar63.
Mut-Salud N., Alvarez P., Garrido JM, Carrasco E., Aránega A., Rodríguez-Serrano F. Antioxidant Intake and Antitumor Therapy: Toward Nutritional Recommendations for Optimal Results. Oxid. Med. Celulă. Longev. 2016; 2016 :1–19. doi: 10.1155/2016/6719534. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]64.
Zhang Y., Zhang B., Dong L., Chang P. Potențialul acizilor grași polinesaturați Omega-3 în gestionarea disbiozei microbiene intestinale legate de chimioterapie sau radioterapie. Adv. Nutr. 2019; 10 :133–147. doi: 10.1093/advances/nmy076. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]65.
Calder PC, Yaqoob P. Omega-3 Polynesaturated Fatty Acids and Human Health Outcomes. BioFactors. 2009; 35 :266–272. doi: 10.1002/biof.42. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]66.
Yasueda A., Urushima H., Ito T. Eficacitatea și interacțiunea suplimentelor antioxidante ca terapie adjuvantă în tratamentul cancerului. Oxid. Med. Cell Longev. 2016; 15 :17–39. doi: 10.1177/1534735415610427. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]67.
Salvador C., Entenmann A., Niederwanger A., Crazzolara R., Kropshofer G. Terapia combinată de acizi grași Omega-3 și Acipimox pentru copii cu hipertrigliceridemie și leucemie limfoblastică acută. J. Clin. Lipidol. 2018; 12 :1260–1266. doi: 10.1016/j.jacl.2018.05.021. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]68.
Chen X., Wu S., Chen C., Xie B., Fang Z., Hu W. Suplimentarea cu acizi grași polinesaturați Omega-3 atenuează inflamația indusă de microgli-al prin inhibarea căii HMGB1/TLR4/NFkB în urma traumatismului experimental Leziuni cerebrale. J. Neuroinflamm. 2017; 14 :1–12. doi: 10.1186/s12974-017-0917-3. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]69.
Horvath A., Łukasik J., Szajewska H. Suplimentarea cu acizi grași ω-3 nu afectează tulburarea spectrului autist la copii: o revizuire sistematică și meta-analiză. J. Nutr. 2017; 147 :167–176. doi: 10.3945/jn.116.242354. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]70.
Chmielewska A., Dziechciarz P., Gieruszczak-Białek D., Horvath A., Pieścik-Lech M., Ruszczyński M., Skórka A., Szajewska H. Efectele suplimentării prenatale și/sau postnatale cu fier, PUFA Acidul folic asupra neurodezvoltării: actualizare. Br. J. Nutr. 2019; 122 : 10–15. doi: 10.1017 / S0007114514004243. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]71.
Bloch MH, Qawasmi A. Suplimentarea cu acizi grași Omega-3 pentru tratamentul copiilor cu tulburare de atenție-deficit/hiperactivitate Simptomatologie: revizuire sistematică și meta-analiză. J. Am. Acad. Copil Adolescent. Psihiatrie. 2011; 50 :991–1000. doi: 10.1016/j.jaac.2011.06.008. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]72.
Bloch MH, Mulqueen J. Suplimente nutriționale pentru tratamentul tulburării de hiperactivitate cu deficit de atenție. Copil Adolescent. Psihiatru. Clin. N. Am. 2014; 23 :83–897. doi: 10.1016/j.chc.2014.05.002. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]73.
Rogers LK, Valentine CJ, Keim SA Suplimentarea DHA: Implicații curente în sarcină și copilărie. Pharmacol. Res. 2013; 70 :13–19. doi: 10.1016/j.phrs.2012.12.003. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]74.
Wachira JK, Larson MK, Harris WS N-3 Acizii grași afectează hemostaza, dar nu măresc riscul de sângerare: observații clinice și perspective mecanice. Br. J. Nutr. 2014; 111 :1652–1662. doi: 10.1017/S000711451300425X. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]
Cancerul este principala cauză de mortalitate la nivel mondial. Diverse medicamente chimioterapeutice au fost utilizate pe scară largă pentru tratamentul cancerului. Cu toate acestea, medicamentele anticancer actuale provoacă reacții adverse severe și induc rezistență. Prin urmare, este importantă dezvoltarea unor agenți anticancerigen noi și eficienți cu efecte secundare minime sau fără efecte secundare. În special, compușii naturali au fost evidențiați ca medicamente împotriva cancerului. Printre acestea, mulți cercetători s-au concentrat asupra ciupercilor care au activități biologice, inclusiv activitate antitumorală. Scopul acestei revizuiri este de a discuta potențialul anticancer al diferitelor ciuperci și mecanismele moleculare subiacente. Oferim informații privind starea clinică actuală și posibilele moduri de acțiune moleculară a diferitelor ciuperci și compuși derivați din ciuperci.
Cuvinte cheie: cancer, ciuperci, compuși derivați din ciuperci, căi de semnalizare, rezistență la mai multe medicamente (MDR)
Cancerul este una dintre principalele cauze de deces la nivel mondial și a reprezentat aproape 10 milioane de decese în 2020, conform OMS [ 1 ]. Diagnosticul precis al cancerului este important pentru un tratament eficient, deoarece fiecare tip de cancer necesită un regim specific. Tratamentele pentru cancer sunt diverse, inclusiv chirurgie, tratament medicamentos anticancer, radioterapie și terapie sistemică (chimioterapia și terapii biologice țintite). Cu toate acestea, medicamentele actuale anticancer disponibile pe piață nu sunt specifice țintei, ceea ce duce la dezvoltarea rezistenței la medicamente și chiar provoacă mai multe efecte secundare în chimioterapia clinică [ 2 ].]. Prin urmare, este important să se dezvolte agenți anticancerigen noi și eficienți cu toxicitate scăzută. În acest sens, compușii naturali au fost evidențiați ca medicamente împotriva cancerului. Ciupercile au fost folosite în medicamentele tradiționale din Asia de Est datorită activităților lor imunomodulatoare, anticanceroase și antiinflamatorii [ 2 ]. Dintre 14.000 de specii diferite de ciuperci, aproximativ 700 de specii au fost raportate că prezintă proprietăți medicinale [ 3 ]. Recent, multe studii au relevat activitățile biologice și mecanismele de acțiune ale compușilor ciupercilor [ 2 , 3 , 4 , 5 ]. Unele ciuperci și compușii lor activi au proprietăți anticancerigene. Polizaharide izolate dinPhellinus linteus (PLP) a suprimat creșterea tumorii și metastazele pulmonare prin stimularea răspunsului imun, netoxic direct pentru celulele canceroase [ 4 ]. Triterpenoizii din Ganoderma lucidum au prezentat proprietăți anticancerigene [ 5 ]. β-D-glucanii din Ganoderma lucidum au prezentat efect anticancerigen prin inhibarea celulelor canceroase, protejarea celulelor normale împotriva radicalilor liberi și reducerea daunelor celulare normale [ 2 ]. Utilizarea lor potențială ca adjuvanti în terapia cancerului sau ca agenți anticancer a apărut. Numeroase studii clinice sunt în curs de desfășurare pentru a evalua beneficiile extractelor de ciuperci medicinale în chimioterapie [ 2 ].
În această revizuire, sunt descrise utilizarea clinică și mecanismele anticanceroase ale ciupercilor. Scopul nostru este de a oferi informații referitoare la potențiala utilizare terapeutică a extractelor de ciuperci și a compușilor lor activi împotriva diferitelor tipuri de cancer prin elucidarea căilor de semnalizare vizate subiacente. În plus, acești compuși derivați din ciuperci cu activități anticancerigene pot fi exploatate ca agenți anticancerigen noi.
2. Utilizări ale ciupercilor în terapia cancerului
Multe grupuri au raportat că ciupercile posedă activități anticancerigene și minimizează efectele secundare nedorite, cum ar fi greața, suprimarea măduvei osoase, anemia și insomnia și o rezistență mai scăzută la medicamente după chimioterapie și radioterapie [ 6 ] (tabelul 1și Tabelul S1 ).
tabelul 1
Studii clinice în curs de desfășurare pentru utilizarea ciupercilor în tratamentul cancerului.
În RCT efectuat de Tsai și colab., pacienții cu adenocarcinom avansat tratați cu Antrodia cinnamomea împreună cu chimioterapie au dezvoltat simptome gastrointestinale mai puțin severe, cum ar fi dureri abdominale și diaree, decât cei din grupul placebo [ 7 ]. Twardowski şi colab. a raportat căAgaricus blazei Murill a scăzut nivelul antigenului specific prostatic (PSA) și a reglat cancerul de prostată recurent prin scăderea factorului imunosupresor [ 8 ]. Ahn şi colab. au raportat că pacienții cu cancer ginecologic care au primit chimioterapie au prezentat mai puține efecte secundare, cum ar fi pierderea poftei de mâncare, alopecie și slăbiciune generală, atunci când terapia a fost însoțită de Agaricus blazei Murill, comparativ cu cei din grupul placebo.[9 ]. Hetland şi colab. a demonstrat că a existat un număr crescut de celule dendritice plasmacitoide (pDC) și celule reglatoare T (Tregs) în sânge; niveluri serice crescute de IL-1Ra (antagonist al receptorilor), IL-5 și IL-7; și un nivel crescut de gene de imunoglobuline, gene ale receptorului imunoglobulinei ucigașe (KIR) și gene ale leucocitelor umane (HLA) în măduva osoasă la pacienții cu mielom tratați cu extract de ciupercă Agaricus blazei (AndoSanTM) [ 10]. Pierderea poftei de mâncare a scăzut de-a lungul timpului la pacienții care au suferit șase cicluri de chimioterapie însoțită de Agaricus sylvaticus , în timp ce majoritatea pacienților din grupul placebo au suferit de pierderea poftei de mâncare și simptome gastrointestinale, cum ar fi diaree, constipație, greață și vărsături [ 11 ]. În cancerul pulmonar avansat, 3-84% dintre pacienții cărora li s-au administrat Ganoderma lucidum au prezentat simptome semnificativ îmbunătățite legate de cancer (de exemplu, febră, tuse, slăbiciune, transpirație și insomnie) comparativ cu grupul placebo (11-43%) [ 12 ]. În studiul randomizat controlat (RCT) realizat de Zhao, pacienții cu cancer de sân tratați cu Ganoderma lucidum au prezentat mai puțină oboseală legată de cancer decât pacienții supuși terapiei endocrine [ 13 ]. Într-un studiu de fază I/II cu supraviețuitori ai cancerului de sân, extractul de Grifola frondosa a acționat ca un imunomodulator prin creșterea producției de IL-2, IL-10, TNF-α și IFN-γ de către subseturi de celule T [ 14 ]. Hackman et al., au raportat că Lentinula endodes ca tratament singur a fost ineficient în tratarea pacienților cu cancer de prostată [ 15 ]. Activitatea anticanceroasă a unui derivat semisintetic al iludinei S din Omphalotus illudens se datorează alchilării ADN-ului, ARN-ului și proteinelor. Cu toate acestea, utilizarea sa în clinică este limitată din cauza toxicității sale retiniene puternice și a indicelui terapeutic îngust [ 16 ]. Într-un studiu de fază I realizat de Torkelson, Trametes versicolor a îmbunătățit starea imunitară la pacienții cu cancer de sân imunocompromiși [ 17 ]. Într-un RCT efectuat de Chay et al. pentru carcinomul hepatocelular (HCC) avansat, pacienții tratați cu Trametes versicolor au avut o supraviețuire globală (SG) mediană mai lungă și o supraviețuire mediană fără progresie comparativ cu grupul placebo[18 ]. Efectul imunostimulator și toxicitatea directă asupra celulelor canceroase prezentate de polizaharidele Trametes versicolor implică faptul că acestea pot fi aplicate mai mult decât o terapie adjuvantă [ 19 ].
3. Compuși anticancerigen din ciuperci medicinale
Compușii bioactivi găsiți în ciuperci includ polizaharide, proteine, grăsimi, fenolici, alcaloizi, ergosterol, seleniu, folat, enzime și acizi organici. Componentele anticancer din ciuperci sunt antrochinonolul, cordicepina, hispolonul, lectina, krestinul, polizaharida, polizaharida sulfatată, lentinanul și Fracția D Maitake [ 20 ]. Multe ciuperci sunt în prezent în studii clinice și doar câteva sunt disponibile pentru utilizare clinică [ 2 ]. Polizaharidele sunt cei mai puternici compuși de ciuperci cu proprietăți antitumorale și imunomodulatoare. Dintre polizaharide, β-glucanul constă dintr-o coloană vertebrală de resturi de glucoză legate prin legături β-(1→3)-glicozidice, frecvent cu resturi de glucoză atașate cu lanțuri laterale unite prin legături β-(1→6) [ 21 ].]. β-Glucanul stimulează sistemul imunitar ca moleculă non-auto prin inducerea producției de citokine care activează fagocitele și leucocitele [ 20 ]. Lentinan și lectinele din Lentinula edodes au demonstrat efecte citotoxice asupra celulelor canceroase de sân [ 22 ]. Lentinan din Lentinula edodes (numit și Pyogo în Coreea), schizophyllan (numit și SPG, sonifilan, sizofiran și sizofilan) din comuna Schizophyllum și PSK (numit și krestin) de la Trametes versicolor au fost aprobate ca medicamente anticancer eliberate în Japonia [ 23 ]. ]. Polizaharidele din ciuperci stimulează celulele ucigașe naturale, celulele T, celulele B și macrofagele, ceea ce duce la un răspuns imunitar crescut.24 ]. Cordycepin, cunoscut și sub denumirea de 3-deoxiadenozină, este un compus anticancer major la speciile Cordyceps . Ea exercită un efect apoptotic prin poliadenilare dereglată și determină terminarea alungirii ADN-ului sau ARN-ului prin legarea la locul unde urmează să fie legați acizii nucleici [ 25 ]. S-a raportat că hispolonul, un compus polifenol activ, exercită proprietăți antineoplazice puternice și sporește citotoxicitatea agenților chimioterapeutici [ 26 ]. Aceste descoperiri sugerează că unele ciuperci pot acționa sinergic în combinație cu medicamente anticancer din comerț ca instrumente eficiente pentru tratarea cancerelor rezistente la medicamente [ 6 ].
4. Mecanisme anticancerigene ale ciupercilor medicinale
În țările asiatice, utilizarea medicinală a ciupercilor este răspândită de mult timp; cu toate acestea, în ultimele decenii, utilizarea lor pentru tratarea unui număr de boli, inclusiv cancer, a crescut în alte părți ale lumii. Potențialul terapeutic extraordinar al ciupercilor comestibile și medicinale este atribuit substanțelor bioactive prezente în ciuperci. Pentru a crește ratele de succes terapeutic împotriva cancerului, este important să înțelegem mecanismele moleculare care stau la baza dezvoltării și progresiei cancerului și țintele moleculare ale compușilor bioactivi derivați din ciuperci. În această secțiune, discutăm despre modul în care ciupercile ajută la depășirea rezistenței la mai multe medicamente (MDR) și a căilor de semnalizare țintă, cum ar fi PI3K/AKT, Wnt-CTNNB1 și MAPK, în timpul tratamentului pentru cancer (masa 2).
masa 2
Mecanisme anticancerigene ale ciupercilor și substanțelor lor bioactive.
Notă: ↑, upregulation; ↓, downregulation; p, fosforilare; NG, nu este dat.
4.1. Depășirea MDR mediată de Pgp folosind ciuperci
Rezistența la medicamente este un obstacol major în chimioterapie. Rezistența endogenă sau dobândită la medicamente reprezintă dezvoltarea simultană a rezistenței în celulele tumorale la medicamente care nu sunt înrudite mecanic sau structural. Acest fenomen este cunoscut sub numele de rezistență la mai multe medicamente (MDR). Rezistența la medicamentele anticanceroase este unul dintre principalii factori ai eșecului tratamentului, rezultând o morbiditate ridicată. Supraexprimarea pompelor de eflux, care duce la rezistența la mai multe medicamente, este o problemă importantă care trebuie rezolvată.
O formă majoră de MDR este supraexprimarea transportatorilor casetei de legare ATP (ABC) și a glicoproteinei P (Pgp), un produs glicoproteic transmembranar de 170 KDa codificat de gena MDR1 . Mecanismul de rezistență la medicamente în celulele tumorale care exprimă Pgp implică o creștere a transportului extracelular al diverșilor agenți chimioterapeutici, ceea ce diminuează acumularea celulară și, astfel, scade eficacitatea medicamentului [ 31 , 44 , 45 ]. Agenții anticancer cu MDR mediat de Pgp includ paclitaxel (TAX), doxorubicină (DOX), actinomicina D, vinblastină și etoposidă, în timp ce Pgp nu afectează citotoxicitatea anumitor alte medicamente anticancerigene, cum ar fi 5-fluorouracil, cisplatin și carboplatin. 46]. Pentru a confirma activitatea de inversare a rezistenței la medicamente a extractelor de ciuperci Basidiomycete colectate în Coreea, activitatea citotoxică a paclitaxelului (TAX), un medicament anticancer bine-cunoscut legat de Pgp, asupra celulelor canceroase umane Pgp-pozitive și -negative în prezența sau absența extractul de ciuperci testat a fost comparat cu cel în prezența verapamilului (VER), un agent bine-cunoscut de inversare a MDR. Cantharellus cibarius (M02) și Russula emetica (M12) au crescut activitatea citotoxică a TAX prin blocarea efluxului de medicament mediat de Pgp în celulele canceroase Pgp-pozitive HCT15 și MES-SA/dX5, dar nu și în cancerul Pgp-negativ A549 și MES-SA celule. Cantharellus cibarius și Russula emeticaa crescut, de asemenea, citotoxicitatea doxorubicinei, un alt medicament împotriva cancerului asociat cu Pgp, împotriva celulelor MES-SA/DX5 [ 31 ]. Speciile de Ganoderma au indus apoptoza în celulele de cancer pulmonar cu celule mici (SCLC) umane sensibile la medicamente (H69) și multirezistente (VPA), care au fost rezistente la etoposidă și doxorubicină [ 47 ]. Polizaharida Ganoderma lucidum (PLP) inhibă activarea constitutivă a NF-kB, scăzând expresia PGP în celulele canceroase [ 48 ]. S-a descoperit că acizii Zhankuic A-C izolați din Taiwanofungus camphoratus exercită efecte inhibitoare împotriva Pgp, care a inversat rezistența la medicamente împotriva doxorubicină, vincritinei și paclitaxelului în celulele canceroase umane [ 43 ].] (figura 1).
O ilustrare a mecanismelor anticanceroase ale ciupercilor prin depășirea MDR mediată de Pgp. Structura acizilor zhankuici A, B și C din T. camphoratus adaptați din acizii zhankuici A, B și C din Taiwanofungus Camphoratus Acționează ca potențiatori ai citotoxicității prin reglarea glicoproteinei P în celulele canceroase rezistente la mai multe medicamente. Biomolecules, 2019. 9 (12).
4.2. Depășirea rezistenței tumorale pentru a inhiba interacțiunile punctelor de control imun, calea PD-1 și CTLA-4/CD80, folosind ciuperci
În ultimii ani, terapia cu blocarea punctelor de control imun (ICB) a provocat o schimbare de paradigmă în imunoterapia cancerului; inhibă în primul rând diferite puncte de control care controlează activitatea celulelor T gazdei prin reglarea interacțiunilor cu punctele de control imun, PD-1/PD-L1 și CTLA-4/CD80. Moartea celulară programată-1 (PD-1) (CD279) este un receptor inhibitor, care este exprimat în celulele T CD8+ activate (precum și în celulele B și celulele natural killer) și duce la scăderea răspunsurilor imune înnăscute și adaptative [ 49 ] . În special, PD-1 este foarte exprimat în celulele T specifice tumorii, ceea ce i-a determinat pe cercetători să examineze dacă inhibarea PD-1 suprimă agresivitatea cancerului prin promovarea unui răspuns imunitar eficient [ 50 , 51 ].]. Legarea PD-1 de ligand PD-L1 permite celulelor canceroase să evite răspunsul imun al gazdei. În plus, inducția PD-L1 protejează celulele canceroase de distrugerea mediată de celulele T [ 52 ]. Anticorpii de blocare a punctelor de control PD-1/PD-L1 au fost concentrați asupra ca o terapie ICB puternică pentru pacienții cu cancer. Cu toate acestea, pacienții cu cancer dezvoltă rapid rezistență la imunoterapie. S-a descoperit că β-glucanul din ciupercile medicinale, care acționează ca un adjuvant imunitar, stimulează răspunsurile imune înnăscute și adaptative. S-a raportat că administrarea β-glucanului cu particule întregi de glucan (WGP) împreună cu anticorpi de blocare a punctelor de control PD-1/PD-L1 duce la recrutarea crescută a celulelor asociate imunității, îmbunătățește reglarea echilibrului dintre activarea celulelor T. și toleranță imună și întârzie progresia tumorii [53 ]. S-a descoperit că această terapie combinată îmbunătățește supraviețuirea fără progresie la pacienții cu cancer avansat care au întrerupt anterior terapia anti-PD-1/PD-L1 din cauza progresiei bolii. Aceste descoperiri sugerează că β-glucanul poate fi utilizat ca adjuvant imunitar pentru a inversa rezistența anti-PD-1/PD-L1 prin reglarea sistemului imunitar [ 54 ]. Ganoderma lucidum și compușii săi bioactivi au redus nivelul proteinei PD-1 în limfocitele B umane cultivate GM00130 și GM02248, prevenind și tratând astfel cancerul [ 33 ] (Figura 2).
Ilustrarea mecanismelor anticanceroase ale ciupercilor prin inhibarea căii PD-1 și a căii CTLA-4/CD80.
Legarea dintre CD80 pe celulele prezentatoare de antigen (APC) și CD28 pe celulele T naive are ca rezultat activarea celulelor T în ganglionii limfatici, ceea ce crește răspunsul imun și ucide celulele canceroase. Cu toate acestea, interacțiunea CTLA-4 pe celulele T naive cu CD80 pe celulele canceroase produce un semnal inhibitor pentru activarea celulelor T, ceea ce duce la inhibarea activării celulelor T și la suprimarea răspunsului imun [ 55 ]. Inonotus obliquus blochează interacțiunea CTLA-4/CD80 și crește activitatea celulelor T, astfel încât celulele canceroase nu pot scăpa de răspunsul imun [ 36 ] (Figura 2).
4.3. Direcționarea căii de semnalizare PI3K/AKT în cancer folosind ciuperci
Calea PI3K/AKT este implicată în dobândirea rezistenței la medicamente chimioterapeutice. Activarea semnalizării fosfatidilinozitol 3-kinazei (PI3K) duce la producerea de VEGF, reduce infiltrarea celulelor T CD8+ tumorale și induce rezistența ulterioară la terapia cu blocare PD-1. În prezent, pentru a evita rezistența primară la blocarea PD-1/PD-L1, schemele de tratament clinic care combină terapia cu inhibitori de kinază cu o blocare a punctului de control imun sunt utilizate pentru a crește ratele de răspuns [ 52 ]. Fosfoinozitid 3-kinaza activată (PI3K) este o moleculă cheie de semnalizare care afectează supraviețuirea, proliferarea și diferențierea celulelor prin declanșarea activării secvențiale a AKT și a altor căi în aval [ 2 , 56 ]]. Atunci când multe componente ale acestei căi sunt modificate, aceasta duce la dezvoltarea diferitelor tipuri de cancer la om [ 2 ].
Mai multe grupuri de cercetare au demonstrat că compușii derivați din ciuperci pot exercita efecte antitumorale și antimetastatice prin afectarea diferitelor molecule din calea PI3K/AKT. De exemplu, hispolonul derivat din Phellinus linteus a inhibat invazia și motilitatea unei linii celulare de cancer hepatic foarte metastatic (SK-Hep1) prin reglarea în jos a MMP2, MMP9 și uPa și inhibarea activării ERK1/2, PI3K/AKT și Căile FAK [ 38 ]. Proteoglicanul (P1) din Phellinus linteus a arătat activitate antiproliferativă în mai multe celule canceroase umane prin inducerea unei scăderi notabile a concentrațiilor de AKT, Reg IV, EGFR și PGE2 plasmatic [ 57 ]. Un complex polizaharid-protein izolat din Pleurotus pilmonarius(PP) a suprimat semnalizarea PI3K/AKT în celulele canceroase hepatice [ 2 ]. În plus, atunci când PP a fost utilizat în combinație cu cisplatină, sensibilizarea celulelor canceroase hepatice la cisplatină a fost îmbunătățită. Fosforilarea BAD la Ser 136 prin AKT este necesară pentru viabilitatea celulară. Când acest nod AKT este suprimat în celulele cancerului ovarian, acestea devin sensibile la cisplatină. Inhibarea semnalizării PI3K/AKT de către PP a făcut celulele mai sensibile la cisplatină [ 2 ]. Acidul ganoderic din Ganoderma lucidum a suprimat glioblastomul uman prin inducerea apoptozei și autofagiei prin inactivarea căii de semnalizare PI3K/AKT [ 58 ].
4.4. Direcționarea căii Wnt/β-Cateninei în cancer folosind ciuperci
O rată mare de anomalie în calea de semnalizare Wnt a fost observată în multe tipuri de cancer. APC, CTNNB1, AXIN1, FAM123B și TCF7L2 sunt moleculele cheie în calea de semnalizare Wnt care pot suferi mutații somatice legate de cancerele umane comune, inclusiv cancerul de colon [ 59 ]. Debutul și progresia cancerului de colon sporadic (CRC) și a bolilor asociate cu polipoza adenomatoasă familială (FAP) sunt considerate a fi cauzate de mutații ale genei polipozei adenomatoase coli (APC) [ 2 ]. În funcție de stadiul și tipul cancerului, calea de semnalizare Wnt-CTNNB1 poate promova sau inhiba inițierea tumorii, creșterea, metastaza și rezistența la medicamente [ 2 ].]. S-a raportat o corelație inversă între activarea β-cateninei/Wnt în cancer și gradul de infiltrare a celulelor T CD8+ într-un model de melanom de șoarece [ 60 ]. Activitatea crescută a β-cateninei/Wnt s-a corelat, de asemenea, cu diminuarea infiltrației celulelor dendritice CD103+ datorită nivelurilor reduse de CCL4, o chemokină responsabilă pentru atragerea acestora. Terapia cu blocare PD-1 a fost ineficientă în tumorile melanomului cu activare β-catenină/Wnt, în timp ce acest tratament a funcționat bine în tumorile fără mutații β-catenină/Wnt [ 52 , 61 ]. Inhibarea Wnt a crescut infiltrarea celulelor T tumorale și a inhibat proliferarea și migrarea tumorii prin îmbunătățirea tratamentului cu anticorpi PD-1 și reglarea în creștere a expresiei PD-L1 la șoarecii cu glioblastom (GBM) [ 62 ].
Mai multe grupuri au raportat activitățile anti-oncogene ale diferiților compuși derivați din ciuperci prin semnalizarea Wnt-CTNNB1. De exemplu, 4-acetylantrochinonolul și antrochinonolul din Antrodia camphorata au fost descoperite că inhibă cancerul de colon prin suprimarea căii Wnt/β-cateninei [ 28 , 29 ]. Antrodia camphorata cultivată pe orez brun germinat a suprimat proliferarea celulelor canceroase de colon uman prin reglarea în sus a opririi fazei G0/G1 și a apoptozei și prin reducerea semnalizării β-cateninei [ 40 ]. Cercetătorii au arătat că Phellinus linteuspoate inhiba creșterea tumorii, invazia și angiogeneza prin reglarea în jos a genelor (ciclina D1 și TCF/LEF) ale căii de semnalizare Wnt în celulele canceroase de colon umane SW480, precum și in vivo. Phellinus linteus crescut pe orez brun germinat a atenuat nivelurile de proteine NF-κB, β-catenina și protein kinazei activate de mitogen (MAPK) [ 41 ]. Peroxidul de ergosterol și 4-acetylantrochinonolul din Inonotus obliquus au inhibat β-catenina nucleară în celulele cancerului de colon [ 2 ]. Când nivelul activității β-cateninei a fost redus, expresia genelor țintă a β-cateninei (c-myc, ciclina D1 și VEGF) a fost, de asemenea, scăzută, exercitând astfel efecte anticancer asupra celulelor meningiomului [ 63 ].]. Prin urmare, acești compuși pot fi potențiali candidați pentru tratamentul farmaceutic al meningioamelor umane.
4.5. Direcționarea căii MAPK în cancer folosind ciuperci
Alte mutații asociate cu excluderea celulelor T și rezistența ulterioară la blocarea PD-1/PD-L1 apar de obicei în cascada de semnalizare a proteinei kinazei activate de mitogen (MAPK). Semnalizarea oncogenă constitutivă activată prin această cale duce la producerea de citokine imunosupresoare, și anume, factorul de creștere endotelial vascular (VEGF) și interleukina 8 (IL-8), care inhibă recrutarea celulelor T în țesutul canceros, precum și activitatea lor [ 52 ]. ]. Mutațiile din cascada MAPK sunt frecvente în melanoame și se știe că inhibarea acestei cascade îmbunătățește infiltrarea celulelor T CD8+ în cancere și le sensibilizează la terapia cu blocare PD-1 [ 52 ].]. Acest rezultat sugerează cu tărie că o terapie combinată care implică inhibarea multikinazei cu blocarea PD-1 poate fi utilizată în cancerele cu astfel de mutații.
S-a demonstrat că medicamentele anticancer pe bază de platină reglează expresia PD-L1 prin calea MAPK în celulele canceroase gastrice. Un β-glucan de la Lentinula edodes , adică lentinan, a suprimat expresia PD-L1 indusă de cisplatină sau oxaliplatină, sugerând că o combinație de chimioterapie pe bază de lentinan și platină poate recupera chimiosensibilitatea celulelor [ 64 ]. În plus, calea MAPK joacă un rol esențial în oncogeneză, deoarece mai multe oncoproteine în amonte de cascada MAPK, inclusiv ErbB-2, Scr RTKs, Ras și Raf, sunt mutate în forme activate de enzime [ 65 ]. Fracția îmbogățită cu triterpene, WEES-G6, din Ganoderma lucidum a inhibat creșterea celulelor de hepatom uman Huh-7 [ 66 , 67 ]]. Yang şi colab. a arătat că Antrodia camphorata a inhibat semnificativ calea de semnalizare MAPK, suprimând astfel invazia/migrarea celulelor MDA-MB-231 foarte metastatice [ 26 , 68 ]. În plus, extractul de triterpene de G. lucidum (GLT) a suprimat fosforilarea p38 MAPK, ducând la antofagie în celulele canceroase de colon [ 69 ]. Co-tratamentul folosind extractul de Phellinus linteus crescut pe orez brun germinat (PBR) și cetuximab a redus semnalizarea MAPK prin scăderea expresiei KRAS . PBR a sporit sensibilitatea celulelor canceroase de colon cu mutații KRAS la cetuximab [ 40 ].
4.6. Direcționarea căii NF-κB în cancer folosind ciuperci
Factorul de transcripție nucleară κB (NF-κB) este unul dintre factorii responsabili pentru chimiorezistența celulară și controlează o multitudine de expresii genice, inclusiv receptorii de antigen pe celulele imune, moleculele de adeziune, citokinele proinflamatorii și chemoatractanții pentru celulele inflamatorii [ 70 ]. NF-κB este asociat cu dezvoltarea neoplazică, inclusiv insensibilitatea la semnalele inhibitoare de creștere, evitarea apoptozei, metastazei și angiogenezei susținute și inflamația cronică [ 71 ].
Numeroase studii evidențiază efectul antitumoral al ciupercilor prin țintirea căii de semnalizare NF-κB. Antrochinonolul (AQ) și 4-acetylantrochinol-ul B (4-AAQB) de la Antrodia Camphorata au prezentat efecte inhibitoare asupra semnalizării NF-κB în celulele cancerului de sân MCF-7 [ 72 ]. Kadomatsu și colab. a constatat că tratamentul cu cordycepin, un compus major al Cordyceps militaris , a devenit sensibil la apoptoza mediată de TNF-α, care suprimă NF-κB pro-supraviețuire. Grupul lui Ho a raportat că Ganoderma a suprimat metastazele în celulele canceroase de sân și prostată foarte invazive prin blocarea semnalizării AP-1 și NF-κB constitutiv active [ 73 ]. Tratament cu polizaharidă sulfatată obținută din Grifola frondosa(S-GFB) a dus la apoptoza celulelor HepG2 prin inducerea opririi fazei S, inhibarea expresiei notch1, degradarea IκB-α, translocarea NF-κB din citoplasmă în nucleu și activarea caspazei 3 și 8. 35 ]. Sa demonstrat că Phellinus linteus produce ester fenetilic al acidului cafeic (CAPE), care inhibă în mod specific legarea NF-κB la ADN [ 74 , 75 ].
5. Reglarea funcției imune în cancer folosind ciuperci medicinale
În ciuda succesului tot mai mare al tratamentelor personalizate pentru cancer existente, recidivele și metastazele sunt frecvente, în funcție de tipul și stadiul bolii [ 11 ]. Multe studii au raportat efectele benefice ale ciupercilor medicinale, care sporesc în special calitatea vieții și reduc efectele secundare ale chimioterapiei convenționale. În plus, au fost raportate efectele lor pozitive asupra activității anticancer și asupra reglării imune. Au fost sugerate mai multe mecanisme pentru efectele antiproliferative și imunomodulatoare ale ciupercilor medicinale [ 2 , 20 , 76 , 77 ]. Polizaharidele din ciuperci stimulează celulele ucigașe naturale latente, celulele T, celulele B și răspunsurile imune dependente de macrofage.24 ].
Compușii derivați din ciuperci activează celulele imune pentru a induce fie citotoxicitate mediată celular, fie direct în celulele canceroase prin legarea de receptorii de recunoaștere a patogenilor. Compușii, cum ar fi lentinanul, cresc proliferarea limfocitelor T citotoxice și macrofagelor și induc răspunsuri imune nespecifice [ 78 ]. S-a demonstrat că extractele de Pleurotus tuber și Pleurotus rhinoceros promovează activarea limfocitelor și celulelor NK și cresc proliferarea macrofagelor, numărul de celule T helper și raportul și populația CD4/CD8, conferind efecte anticancer [ 9 , 11 , 20 , 79 ]]. Celulele ucigașe naturale acționează ca celule cheie în imunitatea înnăscută, atacând celulele țintă majore de histocompatibilitate clasa I negative, care pot evita supravegherea imună a celulelor T citotoxice. Activitatea celulelor ucigașe naturale la pacienții cu cancer ginecologic supuși chimioterapiei a fost semnificativ îmbunătățită atunci când au fost tratate concomitent cu Agaricus blazei Murill timp de 3 până la 6 săptămâni, comparativ cu cea din grupul placebo [ 9 ]. Leucopenia are ca rezultat cașexie și modificări metabolice la pacienții cu cancer și crește riscul de infecție [ 80 ]. La pacienţii cu mielom multiplu trataţi cu Agaricus blazeiMurill, starea imunitară a fost mult mai bună în ceea ce privește menținerea populației de globule albe și imunoglobine și a dus la mai puține infecții [ 81 ]. Componenta principală a ciupercii, β-glucanul, exercită efecte hematopoietice și crește regenerarea măduvei osoase in vitro [ 82 ]. De asemenea, β-Glucan a crescut semnificativ populația de DC (CD11c+/CD8+) și macrofage (CD11b+/F4-80+) și a scăzut populația de celule T reglatoare și de celule supresoare derivate din mieloid (MDSC), rezultând un răspuns imun îmbunătățit. [ 54 ]. Suplimentarea cu Ganoderma lucidum a dus la o stare de boală mai stabilă în populația studiată cu cancer pulmonar decât în grupul de control [ 83 ]. În plus, a existat o creștere semnificativă a procentului CD3, a activității celulelor ucigașe naturale și a reactivității mitogene a limfocitelor împotriva concanavalinei A la pacienții cu cancer pulmonar [ 11 ]. S-a raportat că Cordyceps militaris fermentat cu Pediococcus pentosaceus (GRC-ON89A) ajută la refacerea activității imune la șoarecii tratați cu ciclofosfamidă (un medicament chimioterapeutic) în doze mari, prin creșterea activității fagocitare a macrofagelor peritoneale de șoarece și prin stimularea producției de NO în macrofage. GRC-ON89A a redus toxicitatea agenților anticancer prin recuperarea sistemului imunitar [ 84 ].
Astfel, compușii derivați din ciuperci induc imunitatea înnăscută și adaptativă prin îmbunătățirea supravegherii imune împotriva cancerului prin afectarea monocitelor, macrofagelor, celulelor NK și celulelor B și prin activarea organelor imune [ 85 , 86 ], ceea ce duce la apoptoza celulelor canceroase, ciclul celular. stoparea și prevenirea angiogenezei și metastazelor [ 20 ]. Consumul de compuși de ciuperci stimulează, de asemenea, secreția de citokine antitumorale de către CTL și activarea organelor imune, eliminând astfel celulele canceroase și întărind sistemul imunitar slăbit [ 87 ].
6. Proprietățile prebiotice ale ciupercilor medicinale în cancer
Mai multe grupuri au raportat că ciupercile medicinale pot acționa ca prebiotice și, astfel, pot îmbunătăți creșterea microbiotei benefice. Prebioticele pot afecta populația microbiană intestinală umană și pot suprima diferite boli, cum ar fi diabetul, obezitatea și cancerul [ 77 ]. Sursele importante de prebiotice din ciuperci sunt polizaharidele, cum ar fi chitina, hemiceluloza, β- și α-glucanii, mananii, xilanii și galactanii, care pot suprima proliferarea agenților patogeni prin creșterea creșterii probioticelor în intestin [ 6 , 88 ]. ]. O compoziție slabă a microbiotei intestinale poate duce la dezvoltarea cancerului [ 88 ]. Este posibil ca efectele prebiotice ale ciupercilor medicinale să îmbunătățească calitatea vieții (QOL) în timpul și după terapia cancerului.
Această revizuire demonstrează utilizarea potențială a ciupercilor și mecanismele lor anticancerigene în tratamentul cancerului. Compușii bioactivi derivați din ciuperci activează și/sau reglează sistemul imunitar prin afectarea maturării, diferențierii și proliferarii celulelor imune, inhibând astfel metastaza și creșterea celulelor canceroase. Este foarte important să înțelegem mecanismele de acțiune de bază ale compușilor anticancer derivați din ciuperci pentru a suprima cancerul și pentru a îmbunătăți calitatea vieții pacienților cu cancer. Ciupercile prezintă potențial anticancerigen prin reglarea unei singure molecule a unei căi de semnalizare specifice sau prin faptul că au mai multe ținte în aceeași cale (căi) de semnalizare sau diferite, inclusiv căile PI3K/Akt, Wnt/β-catenina și MAPK. În plus, mai multe studii au evidențiat efectul componentelor derivate din ciuperci ca agenți terapeutici unici și adjuvanti în inversarea MDR prin țintirea interacțiunilor Pgp, PD-1/PD-L1 și CTLA-4/CD80. În plus, efectele prebiotice ale ciupercilor medicinale ar putea îmbunătăți calitatea vieții (QOL) în timpul și după terapia cancerului prin recuperarea microbiotei intestinale.
Cu toate acestea, doar câteva studii clinice asupra unui număr mic de ciuperci demonstrează efectele pozitive ale ciupercilor medicinale, inclusiv reducerea efectelor adverse ale terapiilor convenționale, precum și activitatea antitumorală și imunomodularea. Prin urmare, trebuie efectuate mai multe cercetări clinice asupra ciupercilor cu potențial anticancer, în special prin folosirea unei metodologii de înaltă calitate, a unor eșantioane de dimensiuni mai mari, a preparatelor standard de ciuperci și a unor urmăriri pe termen lung. În plus, studiile viitoare ar trebui să investigheze aspectele preventive ale ciupercilor medicinale în reducerea ratei de apariție a cancerului prin faptul că fac parte dintr-o dietă și un stil de viață sănătos. Sunt necesare studii clinice de înaltă calitate pentru a identifica potențialul ciupercilor medicinale în tratamentul cancerului.
Această lucrare a fost susținută de un grant al Fundației Naționale de Cercetare din Coreea (NRF) finanțat de guvernul coreean (MSIT, Nr. NRF-2021R1F1A1048156).
Joseph TP, Chanda W., Padhiar AA, Batool S., LiQun S., Zhong M., Huang M. O evaluare preclinică a activităților antitumorale ale ciupercilor comestibile și medicinale: o perspectivă moleculară. Integr. Cancer Ther. 2018; 17 :200–209. doi: 10.1177/1534735417736861. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]3.
Han SB, Lee CW, Jeon YJ, Hong ND, Yoo ID, Yang K.-H., Kim HM Efectul inhibitor al polizaharidelor izolate din Phellinus linteus asupra creșterii tumorii și metastazelor. Imunofarmacologie. 1999; 41 :157–164. doi: 10.1016/S0162-3109(98)00063-0. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]4.
Wu G.-S., Guo J.-J., Bao J.-L., Li X.-W., Chen X.-P., Lu J.-J., Wang Y.-T. Proprietăți anticanceroase ale triterpenoidelor izolate din Ganoderma lucidum – O revizuire. Opinia expertului. Investig. Droguri. 2013; 22 :981–992. doi: 10.1517/13543784.2013.805202. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]5.
Boh B., Berovic M., Zhang J., Zhi-Bin L. Ganoderma lucidum și compușii săi activi farmaceutic. Biotehnologia. Annu. Rev. 2007; 13 :265–301. [ PubMed ] [ Google Scholar ]6.
Jayachandran M., Xiao J., Xu B. O revizuire critică asupra beneficiilor de promovare a sănătății ale ciupercilor comestibile prin microbiota intestinală. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18 :1934. doi: 10.3390/ijms18091934. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]7.
Tsai M.-Y., Hung Y.-C., Chen Y.-H., Chen Y.-H., Huang Y.-C., Kao C.-W., Su Y.-L. , Chiu H.-HE, Rau K.-M. Un studiu preliminar randomizat controlat al tratamentului pe termen scurt cu Antrodia cinnamomea combinat cu chimioterapie pentru pacienții cu cancer avansat. Complement BMC. Altern. Med. 2016; 16 :322. doi: 10.1186/s12906-016-1312-9. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]8.
Twardowski P., Kanaya N., Frankel P., Synold T., Ruel C., Pal SK, Junqueira M., Prajapati M., Moore T., Tryon P., et al. Un studiu de fază I cu pulbere de ciuperci la pacienții cu cancer de prostată recurent din punct de vedere biochimic: Rolurile citokinelor și celulelor supresoare derivate din mieloide pentru răspunsurile antigenului specific de prostată induse de Agaricus bisporus. Cancer. 2015; 121 :2942–2950. doi: 10.1002/cncr.29421. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]9.
Ahn WS, Kim DJ, Chae GT, Lee JM, Bae SM, Sin JI, Kim YW, Namkoong SE, Lee IP Activitatea celulelor ucigașe naturale și calitatea vieții au fost îmbunătățite prin consumul unui extract de ciuperci, Agaricus blazei Murill Kyowa, la bolnavii de cancer ginecologic supuşi chimioterapiei. Int. J. Ginecol. Cancer. 2004; 14 :589–594. doi: 10.1136/ijgc-00009577-200407000-00003. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]10.
Hetland G., Tangen J.-M., Mahmood F., Mirlashari MR, Nissen-Meyer LSH, Nentwich I., Therkelsen SP, Tjønnfjord GE, Johnson E. Efecte antitumorale, antiinflamatorii și antialergice ale ciupercii Agaricus blazei extract și ciupercile bazidiomicete medicinale aferente, Hericium erinaceus și Grifola frondosa : o revizuire a studiilor preclinice și clinice. Nutrienți. 2020; 12 :1339. doi: 10.3390/nu12051339. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]11.
Jeitler M., Michalsen A., Frings D., Hubner M., Fischer M., Koppold-Liebscher DA, Murthy V., Kessler CS Semnificația ciupercilor medicinale în oncologia integrativă: o revizuire narativă. Față. Pharmacol. 2020; 11 :580656. doi: 10.3389/fphar.2020.580656. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]12.
Gao Y., Dai X., Chen G., Ye J., Zhou S. Un studiu randomizat, controlat cu placebo, multicentric al polizaharidelor Ganoderma lucidum (W.Curt.:Fr.) Lloyd (Aphyllophoromycetideae) (Ganopoly® ) ) la pacienţii cu cancer pulmonar avansat. Int. J. Med. Ciuperci. 2003; 5:14 . doi: 10.1615/InterJMedicMush.v5.i4.40. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]13.
Zhao H., Zhang Q., Zhao L., Huang X., Wang J., Kang X. Pulbere de spori de Ganoderma lucidum îmbunătățește oboseala legată de cancer la pacienții cu cancer de sân supuși terapiei endocrine: un studiu clinic pilot. Evid. Complement pe bază. Altern. Med. 2012; 2012 :809614. doi: 10.1155/2012/809614. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]14.
Deng G., Lin H., Seidman A., Fornier M., D’Andrea G., Wesa K., Yeung S., Cunningham-Rundles S., Vickers AJ, Cassileth B. Un studiu de fază I/II a unui extract polizaharidic din Grifola frondosa ( ciuperca Maitake ) la pacientii cu cancer de san: Efecte imunologice. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 2009; 135 :1215–1221. doi: 10.1007/s00432-009-0562-z. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]15.
White RWd, Hackman RM, Soares SE, Beckett LA, Sun B. Efectele unui extract de miceliu de ciuperci asupra tratamentului cancerului de prostată. Urologie. 2002; 60 :640–644. doi: 10.1016/S0090-4295(02)01856-3. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]16.
Seiden MV, Gordon AN, Bodurka DC, Matulonis UA, Penson RT, Reed E., Alberts DS, Weems G., Cullen M., McGuire WP, III. cancer. Ginecol. Oncol. 2006; 101 :55–61. doi: 10.1016/j.ygyno.2005.09.036. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]17.
Torkelson CJ, Sweet E., Martzen MR, Sasagawa M., Wenner CA, Gay J., Putiri A., Standish LJ Faza 1 studiu clinic de Trametes versicolor la femeile cu cancer de sân. ISRN Oncol. 2012; 2012 :251632. doi: 10.5402/2012/251632. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]18.
Chay WY, Tham CK, Toh HC, Lim HY, Tan CK, Lim C., Wang WW, Choo SP Coriolus versicolor (Yunzhi) Utilizare ca terapie la pacienții cu carcinom hepatocelular avansat cu funcție hepatică deficitară sau care nu sunt apți pentru terapia standard . J. Altern. Completa. Med. 2017; 23 :648–652. doi: 10.1089/acm.2016.0136. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]19.
Habtemariam S. Trametes versicolor (Synn. Coriolus versicolor) polizaharide în terapia cancerului: Ținte și eficacitate. Biomedicine. 2020; 8 :135. doi: 10.3390/biomedicines8050135. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]20.
Ayeka PA Potențialul compușilor de ciuperci ca imunomodulatori în imunoterapia cancerului: o revizuire. Evid. Complement pe bază. Altern. Med. 2018; 2018 :7271509. doi: 10.1155/2018/7271509. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]21.
Chen J., Seviour R. Importanța medicinală a beta-(1→3), (1→6)-glucanilor fungici. Pt 6 Mycol. Res. 2007; 111 :635–652. doi: 10.1016/j.mycres.2007.02.011. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]22.
Israilides C., Kletsas D., Arapoglou D., Philippoussis A., Pratsinis H., Ebringerova A., Hribalova V., Harding SE Proprietăți citostatice și imunomodulatoare in vitro ale ciupercii medicinale Lentinula edodes. Fitomedicina. 2008; 15 :512–519. doi: 10.1016/j.phymed.2007.11.029. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]23.
Mizuno T. Extracția și dezvoltarea polizaharidelor active antitumorale din ciuperci medicinale în Japonia (Review) Int. J. Med. Ciuperci. 1999; 1 :9–29. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.v1.i1.20. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]24.
Ciupercile medicinale Wasser SP în studiile clinice umane. Partea I. Activități anticanceroase, oncoimunologice și imunomodulatoare: o revizuire. Int. J. Med. Ciuperci. 2017; 19 :279–317. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.v19.i4.10. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]25.
Yoon SY, Park SJ, Park YJ Proprietățile anticanceroase ale cordycepinei și mecanismele lor subiacente. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19 :3027. doi: 10.3390/ijms19103027. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]26.
Patel S., Goyal A. Recent developments in mushrooms as anti-cancer therapeutics: A review. 3 Biotehnologie. 2012; 2 :1–15. doi: 10.1007/s13205-011-0036-2. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]27.
Chang TC, Yeh CT, Adebayo BO, Lin YC, Deng L., Rao YK, Huang CC, Lee WH, Wu AT, Hsiao M. și colab. 4-Acetylantrochinonolul B inhibă tumorigeneza cancerului colorectal și suprimă fenotipul asemănător tulpinii cancerului. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2015; 288 :258–268. doi: 10.1016/j.taap.2015.07.025. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]28.
Lin HC, Lin MH, Liao JH, Wu TH, Lee TH, Mi FL, Wu CH, Chen KC, Cheng CH, Lin CW Antroquinonol, un derivat de ubichinonă din ciuperca Antrodia camphorata, inhibă proprietățile asemănătoare celulelor stem ale cancerului de colon : Perspective asupra mecanismului molecular și a țintelor inhibitoare. J. Agric. Food Chim. 2017; 65 :51–59. doi: 10.1021/acs.jafc.6b04101. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]29.
Park DK, Lim YH, Park H.-J. Antrodia camphorata cultivată pe orez brun germinat inhibă proliferarea carcinomului de colon uman HT-29 prin inducerea opririi fazei G0/G1 și a apoptozei prin țintirea semnalizării β-cateninei. J. Med. Alimente. 2013; 16 :681–691. doi: 10.1089/jmf.2012.2605. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]30.
Park DK, Park H.-J. Proprietăți anti-proliferative ale extractului de acetat de etil de Phellinus linteus crescut pe ginseng ( Panax ginseng ) pe celulele de carcinom de colon uman HT-29 prin inducerea apoptozei. Științe alimentare Biotehnologia. 2012; 21 :683–690. doi: 10.1007/s10068-012-0089-y. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]31.
Choi CW, Yoon J.-W., Yon GH, Kim YS, Ryu SY, Seok S.-J., Kang S., Kim YH Activitatea de inversare a rezistenței la multidrog a extractelor de metanol din ciupercile basidiomicete din celulele canceroase. Nat. Prod. Sci. 2012; 18 :239–243. [ Google Scholar ]32.
Kadomatsu M., Nakajima S., Kato H., Gu L., Chi Y., Yao J., Kitamura M. Cordycepin ca sensibilizant la apoptoza indusă de factorul de necroză tumorală (TNF)-α prin factorul de inițiere a translației eucariote 2α (eIF2α) și ținta mamiferelor a complexului rapamicinei 1 (mTORC1) mediată de inhibarea factorului nuclear (NF)-kB. Clin. Exp. Imunol. 2012; 168 :325–332. doi: 10.1111/j.1365-2249.2012.04580.x. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]33.
Wang G., Wang L., Zhou J., Xu X. The Possible Role of PD-1 Protein in Ganoderma lucidum -Mediated Immunomodulation and Cancer Treatment. Integr. Cancer Ther. 2019; 18 :1534735419880275. doi: 10.1177/1534735419880275. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]34.
OuYang F., Wang G., Guo W., Zhang Y., Xiang W., Zhao M. Căile de semnalizare AKT și mitocondriale sunt implicate în apoptoza indusă de polizaharide ale ciupercilor și stoparea fazei G1 sau S în celulele hepatomului uman. Food Chim. 2013; 138 :2130–2139. doi: 10.1016/j.foodchem.2012.10.047. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]35.
Wang CL, Meng M., Liu SB, Wang LR, Hou LH, Cao XH O polizaharidă sulfatată chimic din Grifola frondos induce apoptoza celulei HepG2 prin calea notch1-NF-κB. Glucide. Polim. 2013; 95 :282–287. doi: 10.1016/j.carbpol.2013.02.057. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]36.
Kim TI, Choi J.-G., Kim JH, Li W., Chung H.-S. Efectul de blocare al extractului de ciuperci Chaga ( Inonotus oliquus ) pentru interacțiunea punctului de control imun CTLA-4/CD80. Appl. Sci. 2020; 10 :5774. doi: 10.3390/app10175774. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]37.
Kang JH, Jang JE, Mishra SK, Lee HJ, Nho CW, Shin D., Jin M., Kim MK, Choi C., Oh SH Peroxidul de ergosterol din ciuperca Chaga ( Inonotus obliquus ) prezintă activitate anti-cancer prin puf -reglarea căii β-cateninei în cancerul colorectal. J. Etnofarmacol. 2015; 173 :303–312. doi: 10.1016/j.jep.2015.07.030. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]38.
Huang GJ, Yang CM, Chang YS, Amagaya S., Wang HC, Hou WC, Huang SS, Hu ML Hispolon suprimă metastaza celulelor hepatomului uman SK-Hep1 prin inhibarea metaloproteinazei matriceale-2/9 și a activatorului urokinaze-plasminogenului Căile de semnalizare PI3K/Akt și ERK. J. Agric. Food Chim. 2010; 58 :9468–9475. doi: 10.1021/jf101508r. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]39.
Song KS, Li G., Kim JS, Jing K., Kim TD, Kim JP, Seo SB, Yoo JK, Park HD, Hwang BD și colab. Polizaharida legată de proteine din Phellinus linteus inhibă creșterea tumorii, invazia și angiogeneza și modifică Wnt/β-catenina în celulele canceroase de colon umane SW480. BMC Cancer. 2011; 11 :307. doi: 10.1186/1471-2407-11-307. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]40.
Park HJ, Park JB, Lee SJ, Song M. Phellinus linteus cultivat pe orez brun germinat crește sensibilitatea cetuximab a cancerului de colon mutat KRAS. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18 :1746. doi: 10.3390/ijms18081746. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]41.
Parcul H.-J. Phellinus linteus crescut pe orez brun germinat Suprimă metastazele și induce apoptoza celulelor canceroase de colon prin suprimarea căilor de semnalizare NF-κB și Wnt/β-catenina. J. Funct. Alimente. 2015; 14 :289–298. doi: 10.1016/j.jff.2014.12.033. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]42.
Park H.-J., Han Es, Park DK Extractul de acetat de etil al PGP ( Pellinus linteus crescut pe Panax ginseng ) suprimă proliferarea celulelor melanomului B16F10 prin inducerea diferențierii celulare și a apoptozei. J. Etnofarmacol. 2010; 132 :115–121. doi: 10.1016/j.jep.2010.07.052. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]43.
Teng YN, Wang YH, Wu TS, Hung HY, Hung CC Acizii Zhankuic A, B și C din Taiwanofungus Camphoratus acționează ca amplificatori de citotoxicitate prin reglarea P-glicoproteinei în celulele canceroase rezistente la mai multe medicamente. Biomolecule. 2019; 9 :759. doi: 10.3390/biom9120759. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]44.
Ramesh V., Santosh K., Anand TD, Shanmugaiah V., Kotamraju S., Karunakaran C., Rajendran A. Novel Bioactive Wild Medicinal Mushroom–Xylaria sp. R006 (Ascomicete) împotriva agenților patogeni bacterieni umani rezistenți la mai multe medicamente și liniilor celulare canceroase umane. Int. J. Med. Ciuperci. 2015; 17 :1005–1017. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.v17.i10.100. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]45.
Lum BL, Gosland MP, Kaubisch S., Sikic BI Molecular targets in oncology: Implications of the multidrog resistance gene. Farmacoterapia. 1993; 13 :88–109. [ PubMed ] [ Google Scholar ]46.
Ueda K., Cardarelli C., Gottesman MM, Pastan I. Expresia unui ADNc de lungime completă pentru gena umană „MDR1” conferă rezistență la colchicină, doxorubicină și vinblastină. Proc. Natl. Acad. Sci. STATELE UNITE ALE AMERICII. 1987; 84 :3004–3008. doi: 10.1073/pnas.84.9.3004. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]47.
Sadava D., Still DW, Mudry RR, Kane SE Efectul Ganodermei asupra celulelor de carcinom pulmonar cu celule mici sensibile la medicamente și multirezistente la medicamente. Rac Lett. 2009; 277 :182–189. doi: 10.1016/j.canlet.2008.12.009. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]48.
Sohretoglu D., Huang S. Polizaharidele Ganoderma lucidum ca agent anti-cancer. Agenți anticancerigen Med. Chim. (Fost. Curr. Med. Chim. -Agenți Anti-Cancer) 2018; 18 :667–674. doi: 10.2174/1871520617666171113121246. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]49.
Grabie N., Gotsman I., DaCosta R., Pang H., Stavrakis G., Butte MJ, Keir ME, Freeman GJ, Sharpe AH, Lichtman AH Endothelial programed death-1 ligand 1 (PD-L1) regulates CD8+ Leziuni mediate de celule T în inimă. Circulaţie. 2007; 116 :2062–2071. doi: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.709360. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]50.
Meng Q., Yang P., Li B., Zhou H., Huang X., Zhu L., Ren Y., Kijlstra A. Celulele T CD4+PD-1+ care acționează ca celule reglatoare în timpul inducției anterioare deviația imună asociată camerei. Investig. Oftalmol. Vis. Sci. 2006; 47 :4444–4452. doi: 10.1167/iovs.06-0201. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]51.
Maier H., Isogawa M., Freeman GJ, Chisari FV Interacțiunile PD-1:PD-L1 contribuie la suprimarea funcțională a limfocitelor T CD8+ specifice virusului din ficat. J. Immunol. 2007; 178 :2714–2720. doi: 10.4049/jimmunol.178.5.2714. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]52.
Nowicki TS, Hu-Lieskovan S., Ribas A. Mecanisms of Resistance to PD-1 and PD-L1 Blockade. Cancer J. 2018; 24 :47–53. doi: 10.1097/PPO.0000000000000303. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]53.
Ding J., Ning Y., Bai Y., Xu X., Sun X., Qi C. β-Glucanul induce autofagia în celulele dendritice și influențează diferențierea celulelor T. Med. Microbiol. Imunol. 2019; 208 :39–48. doi: 10.1007/s00430-018-0556-z. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]54.
Wang M., Bai Y., Pei J., Li D., Pu X., Zhu W., Xia L., Qi C., Jiang H., Ning Y. beta-Glucan combinat cu PD-1/ Blocarea punctului de control PD-L1 pentru imunoterapie la pacienții cu cancer avansat. Față. Pharmacol. 2022; 13 :887457. doi: 10.3389/fphar.2022.887457. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]55.
Li W., Kim TI, Kim JH, Chung HS Immune Checkpoint PD-1/PD-L1 CTLA-4/CD80 sunt blocați de Rhus verniciflua Stokes și compușii săi activi. Molecule. 2019; 24 :4062. doi: 10.3390/molecules24224062. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]56.
Liu P., Cheng H., Roberts TM, Zhao JJ Direcționarea căii fosfoinozitide 3-kinazei în cancer. Nat. Rev. Drug Discov. 2009; 8 :627–644. doi: 10.1038/nrd2926. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]57.
Nowakowski P., Markiewicz-Zukowska R., Bielecka J., Mielcarek K., Grabia M., Socha K. Treasures from the forest: Evaluation of mushroom extracts as anti-cancer agents. Biomed. Pharmacother. 2021; 143 :112106. doi: 10.1016/j.biopha.2021.112106. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]58.
Cheng Y., Xie P. Acidul ganoderic A deține o citotoxicitate promițătoare asupra glioblastomului uman mediată de apoptoză și autofagie și inactivarea căii de semnalizare PI3K/AKT. J. Biochim. Mol. Toxicol. 2019; 33 :e22392. doi: 10.1002/jbt.22392. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]59.
Anastas JN, Moon RT WNT căi de semnalizare ca ținte terapeutice în cancer. Nat. Rev. Cancer. 2013; 13 :11–26. doi: 10.1038/nrc3419. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]60.
Spranger S., Bao R., Gajewski TF Melanomul-beta-catenina intrinsecă de semnalizare previne imunitatea anti-tumorală. Natură. 2015; 523 :231–235. doi: 10.1038/nature14404. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]61.
Sweis RF, Spranger S., Bao R., Paner GP, Stadler WM, Steinberg G., Gajewski TF Molecular Drivers of the Non-T-cell-inflamed Tumor Microenvironment in Urothelial Bladder Cancer. Cancer Immunol. Res. 2016; 4 :563–568. doi: 10.1158/2326-6066.CIR-15-0274. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]62.
Zhang H., Bi Y., Wei Y., Liu J., Kuerban K., Ye L. Blocarea semnalului Wnt/β-catenin amplifică eficacitatea terapeutică anti-PD-1 prin inhibarea creșterii tumorii, a migrației și a promovării imunității Infiltrarea în glioblastoame care vizează semnalul Wnt/β-catenină și PD-1 în GBM. Mol. Cancer Ther. 2021; 20 :1305–1315. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-20-0825. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]63.
Das A., Alshareef M., Henderson F., Jr., Santos JLM, Vandergrift WA, 3rd, Lindhorst SM, Varma AK, Infinger L., Patel SJ, Cachia D. Ganoderic acid A/DM-induced NDRG2 over -expresia suprimă creșterea meningiomului de grad înalt. Clin. Transl. Oncol. 2020; 22 :1138–1145. doi: 10.1007/s12094-019-02240-6. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]64.
Ina H., Yoneda M., Mitsuro K., Kodera Y., Kabeya M., Yuasa S., Kataoka T., Furuta R., Ina K. Lentinan, A Shiitake Mushroom ÃÂ 2 -Glucan , Stimulates Tumor- Imunitatea adaptivă specifică prin reglarea în jos a PD-L1 în celulele canceroase gastrice. Med. Chim. 2016; 6 :710–714. doi: 10.4172/2161-0444.1000419. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]65.
Hilger RA, Scheulen ME, Strumberg D. Calea Ras-Raf-MEK-ERK în tratamentul cancerului. Oncologie. 2002; 25 :511–518. doi: 10.1159/000068621. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]66.
Lin SB, Li CH, Lee SS, Kan LS Extractele îmbogățite cu triterpene din Ganoderma lucidum inhibă creșterea celulelor hepatomului prin suprimarea protein kinazei C, activând protein kinazele activate de mitogen și oprirea ciclului celular în faza G2. Life Sci. 2003; 72 :2381–2390. doi: 10.1016/S0024-3205(03)00124-3. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]67.
Zaidman B.-Z., Yassin M., Mahajna J., Wasser SP Modulatori de ciuperci medicinale ai țintelor moleculare ca terapii pentru cancer. Appl. Microbiol. Biotehnologia. 2005; 67 :453–468. doi: 10.1007/s00253-004-1787-z. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]68.
Yang HL, Kuo YH, Tsai CT, Huang YT, Chen SC, Chang HW, Lin E., Lin WH, Hseu YC Activitățile anti-metastatice ale Antrodia camphorata împotriva celulelor cancerului de sân uman mediate prin suprimarea căii de semnalizare MAPK. Food Chim. Toxicol. 2011; 49 :290–298. doi: 10.1016/j.fct.2010.10.031. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]69.
Thyagarajan A., Jedinak A., Nguyen H., Terry C., Baldridge LA, Jiang J., Sliva D. Triterpenes from Ganoderma Lucidum induc autofagie în cancerul de colon prin inhibarea kinazei p38 activate de mitogen (p38 MAPK) Nutr. Cancer. 2010; 62 :630–640. doi: 10.1080/01635580903532390. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]70.
Petrova RD, Reznick AZ, Wasser SP, Denchev CM, Nevo E., Mahajna J. Metaboliți fungici care modulează activitatea NF-κB: O abordare a terapiei și chimioprevenției cancerului. Oncol. Rep. 2008; 19 :299–308. doi: 10.3892/or.19.2.299. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]71.
Hanahan D., Weinberg RA Semnele distinctive ale cancerului. Celulă. 2000; 100 :57–70. doi: 10.1016/S0092-8674(00)81683-9. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]72.
Lin T.-C., Germagian A., Liu Z. Semnalizarea NF-kB și semnalizarea Wnt/β-catenina în celulele cancerului de sân MCF-7 ca răspuns la componentele bioactive din ciuperca Antrodia Camphorata. A.m. J. Chin. Med. 2021; 49 :199–215. doi: 10.1142/S0192415X21500117. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]73.
Sliva D., Labarrere C., Slivova V., Sedlak M., Lloyd Jr FP, Ho NW Ganoderma lucidum suprimă motilitatea celulelor canceroase de sân și prostată extrem de invazive. Biochim. Biophys. Res. comun. 2002; 298 :603–612. doi: 10.1016/S0006-291X(02)02496-8. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]74.
Mattila P., Könkö K., Eurola M., Pihlava J.-M., Astola J., Vahteristo L., Hietaniemi V., Kumpulainen J., Valtonen M., Piironen V. Conținut de vitamine, elemente minerale , și unii compuși fenolici din ciupercile cultivate. J. Agric. Food Chim. 2001; 49 :2343–2348. doi: 10.1021/jf001525d. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]75.
Nakamura T., Akiyama Y., Matsugo S., Uzuka Y., Shibata K., Kawagishi H. Purificarea acidului cafeic ca antioxidant din miceliul de cultură submersă de Phellinus linteus (Berk. et Curt.) Teng (Aphyllophoromycetideae) Int. J. Med. Ciuperci. 2003 doi: 10.1615/InterJMedicMush.v5.i2.50. [ CrossRef ] [ Google Scholar ]76.
Aras A., Khalid S., Jabeen S., Farooqi AA, Xu B. Reglarea căilor de semnalizare a celulelor canceroase de către ciuperci și moleculele lor bioactive: Prezentare generală a călătoriei de la benchtop la studiile clinice. Food Chim. Toxicol. 2018; 119 :206–214. doi: 10.1016/j.fct.2018.04.038. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]77.
Rossi P., Difrancia R., Quagliariello V., Savino E., Tralongo P., Randazzo CL, Berretta M. B-glucans from Grifola frondosa and Ganoderma lucidum in breast cancer: An example of complementary and integrative medicine. Oncotarget. 2018; 9 :24837–24856. doi: 10.18632/oncotarget.24984. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]78.
Wasser SP, Weis AL Proprietățile medicinale ale substanțelor care apar în ciupercile bazidiomicete superioare: perspective actuale. Int. J. Med. Ciuperci. 1999; 1 :31–62. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.v1.i1.30. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]79.
Liu C., Choi MW, Xue X., Cheung PCK Efectul imunomodulator al polizaharidelor scleroțiale ciuperci caracterizate structural izolate din Polyporus rhinocerus pe celulele dendritice ale măduvei osoase. J. Agric. Food Chim. 2019; 67 :12137–12143. doi: 10.1021/acs.jafc.9b03294. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]80.
Wasser SP, Weis AL Efectele terapeutice ale substanțelor care apar în ciupercile Basidiomycetes superioare: o perspectivă modernă. Crit. Rev. Immunol. 1999; 19 :65–96. [ PubMed ] [ Google Scholar ]81.
Tangen JM, Tierens A., Caers J., Binsfeld M., Olstad OK, Troseid AM, Wang J., Tjonnfjord GE, Hetland G. Efecte imunomodulatoare ale extractului de ciuperci pe bază de Agaricus blazei Murrill AndoSan la pacienții cu mielom multiplu supus chimioterapiei în doze mari și transplant de celule stem autologe: un studiu clinic randomizat, dublu orb. bio. Res. Int. 2015; 2015 :718539. doi: 10.1155/2015/718539. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]82.
Sorimachi K., Akimoto K., Ikehara Y., Inafuku K., Okubo A., Yamazaki S. Secreția de TNF-alfa, IL-8 și oxid nitric de către macrofage activate cu fracțiuni de Agaricus blazei Murill in vitro. Structura celulară. Funct. 2001; 26 :103–108. doi: 10.1247/csf.26.103. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]83.
Tang W., Gao Y., Chen G., Gao H., Dai X., Ye J., Chan E., Huang M., Zhou S. Un studiu randomizat, dublu-orb și controlat cu placebo al unui Extract polizaharidic de Ganoderma lucidum în neurastenie. J. Med. Alimente. 2005; 8 :53–58. doi: 10.1089/jmf.2005.8.53. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]84.
Kwon H.-K., Jo W.-R., Park H.-J. Activitatea de îmbunătățire a imunității a C. militaris fermentat cu Pediococcus pentosaceus (GRC-ON89A) în modelul imunodeprimat indus de CY. Complement BMC. Altern. Med. 2018; 18:75 . doi: 10.1186/s12906-018-2133-9. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]85.
Goodridge HS, Wolf AJ, Underhill DM Recunoașterea beta-glucanului de către sistemul imunitar înnăscut. Imunol. Rev. 2009; 230 :38–50. doi: 10.1111/j.1600-065X.2009.00793.x. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]86.
Kumagai Y., Akira S. Identificarea și funcțiile receptorilor de recunoaștere a modelelor. J. Alergie Clin. Imunol. 2010; 125 :985–992. doi: 10.1016/j.jaci.2010.01.058. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]87.
Boh B. Ganoderma lucidum : Un potențial pentru producția biotehnologică de medicamente anti-cancer și imunomodulatoare. Brevetul recent. Medicament anticancer Discov. 2013; 8 :255–287. doi: 10.2174/1574891X113089990036. [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]88.
Friedman M. Polizaharide de ciuperci: chimie și antiobezitate, antidiabet, anticancer și proprietăți antibiotice în celule, rozătoare și oameni. Alimente. 2016; 5:80 . doi: 10.3390/foods5040080. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ CrossRef ] [ Google Scholar ]
Articole din
Jurnalul Internațional de Științe Moleculare sunt furnizate aici prin amabilitatea
Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
Se crede că cancerele de sân sunt organizate ierarhic cu un număr mic de celule stem de cancer de sân (BCSC) capabile să recrească o tumoare, în timp ce descendenții lor nu au această capacitate. Recent, mai multe grupuri au raportat îmbogățirea pentru BCSC atunci când cancerele de sân au fost supuse unui tratament anticancer clasic. Cu toate acestea, mecanismele care stau la baza acestei îmbogățiri sunt incomplet înțelese. Folosind non-BCSC-uri sortate din mostre de pacienți, am descoperit că radiațiile ionizante au reprogramat celulele diferențiate de cancer de sân în BCSC-uri induse (iBCSC). iBCSC-urile au arătat o formare crescută a mamosferei, o tumorigenitate crescută și au exprimat aceleași gene legate de tulpina ca și BCSC-urile din probele neiradiate. Reprogramarea a avut loc într-o subpopulație poliploidă de celule, a coincis cu reexprimarea factorilor de transcripție Oct4, Sox-2, Nanog și Klf4,
Concluzionăm că radiațiile pot induce un fenotip BCSC în celulele canceroase de sân diferențiate și că acest mecanism contribuie la creșterea numărului de BCSC observat după tratamentul anticancer clasic.
Celule stem. Manuscris de autor; disponibil în PMC 2013 1 mai.
Datele clinice și preclinice recente susțin opinia că multe tipuri de cancer solide, inclusiv cancerele de sân, sunt organizate ierarhic cu un număr mic de celule stem canceroase (CSC) capabile să recrească o tumoră, în timp ce descendenții lor nu au această caracteristică 1 , 2 . Clinic, CSC-urile au fost asociate cu rate mai mari de recidivă și metastaze 3 , 4 . Este important că CSC din cancerul de sân și gliom s-au dovedit a fi relativ rezistente la radiații și chimioterapie în comparație cu descendenții lor non-tumorigenici 5 – 7 . În concordanță cu aceste rapoarte, mai multe grupuri au raportat îmbogățirea pentru CSC atunci când cancerele solide au fost supuse unor tratamente anticancerigene clasice 5 ,6 , 8 .
Folosind un sistem in vitro , am cuantificat numărul de CSC de sân (BCSC) care au supraviețuit după tratamentul cu radiații în mostre de pacienți, precum și în mai multe linii de cancer de sân. Când am comparat numărul absolut de CSC mamare (BCSC) care au supraviețuit tratamentului cu radiații cu numărul de BCSC care se aștepta să supraviețuiască, am constatat o îmbogățire profundă a BCSC-urilor după expunerea la radiații ionizante și o creștere atât de drastică a numărului nu ar putea fi explicată cu ușurință prin diferenţe de sensibilitate la radiaţii şi/sau prin repopulare activă. Aici raportăm că radiațiile ionizante au indus un fenotip BCSC în celulele anterior netumorigenice. Această tranziție a fost dependentă de Notch și a coincis cu reglarea în sus a factorilor de transcripție utilizați pentru a genera celule pluripotente induse din celule normale diferențiate.
Liniile de celule de cancer de sân uman SUM159PT au fost achiziționate de la Asterand (Asterand, Inc., MI). Liniile de celule umane MCF-7 și T47D de cancer de sân au fost achiziționate de la American Type Culture Collection (Manassas, VA). SUM159PT-ZsGreen-cODC, MCF-7-ZsGreen-cODC, T47D-ZsGreen-cODC, au fost obținute așa cum este descris în Vlashi și colab. 9. Celulele SUM159PT au fost cultivate în fază de log-creștere în mediu F12 (Invitrogen, Carlsbad, CA) suplimentat cu 5% ser fetal bovin (Sigma Aldrich, St Louis, MO), penicilină (100 unități/ml) și streptomicina (100 ug/ml). ) (ambele Invitrogen) și insulină (5 ug/ml) și hidrocortizon (1 ug/ml). Celulele MCF-7 și T47D au fost cultivate în fază de log-creștere în Mediu Eagle Modificat Dulbecco (DMEM) (Invitrogen, Carlsbad, CA) suplimentat cu 10% ser fetal bovin, penicilină și streptomicina. Toate celulele au fost crescute într-un incubator umidificat la 37°C cu 5% CO2.
Iradierea
Celulele crescute ca monostraturi au fost iradiate la temperatura camerei folosind un iradiator experimental cu raze X (Gulmay Medical Inc. Atlanta, GA) la o rată de doză de 2,789 Gy/min pentru timpul necesar pentru aplicarea unei doze prescrise. Martorii corespunzătoare au fost iradiați simulat. Evaluarea proliferării celulare, numărul de BCSC și testele de formare a sferei au fost efectuate la 5 zile după radiație.
Citometrie în flux
BCSC-urile au fost identificate pe baza activității lor scăzute de proteazom 9 , 10 folosind sistemul de raportare ZsGreen-cODC. La cinci zile după radiație, celulele au fost tripsinizate și expresia ZsGreen-cODC a fost evaluată prin citometrie în flux (MACSQuant Analyzer, Miltenyi). Celulele au fost definite ca „ZsGreen-cODC pozitiv” dacă fluorescența în canalul FL-1H a depășit nivelul de fluorescență de 99,9% din celulele martor goale transfectate cu vector.
Testul Aldefluor și separarea populației ALDH1-negative prin FACS
Genestier şi colab. au raportat anterior că celulele stem de cancer de sân ar putea fi izolate pe baza activității lor ridicate ALDH1 2 . Kit-ul ALDEFLUOR (StemCell Technologies, Durham, NC, SUA) a fost utilizat pentru a izola populația fără activitate enzimatică ALDH1. Celulele obținute din monostratul cancerului de sân (SUM159PT și T47D) au fost suspendate în tampon de testare ALDEFLUOR care conține substrat ALDH1 (BAAA, 1 μmol/l per 1 x 106 celule) și incubate timp de 40 de minute la 37°C. Ca martor negativ pentru fiecare probă de celule, o alicotă a fost tratată cu 50 mmol/L dietilaminobenzaldehidă (DEAB), un inhibitor specific ALDH1. Porțile de sortare au fost stabilite folosind celule colorate cu ALDEFLUOR tratate cu DEAB ca martori negativi.
Colorarea CD24/CD44 și separarea populației CD24 +/high /CD44 − prin FACS
Celulele MCF-7 și T47D care cresc ca culturi monostrat au fost colorate pentru exprimarea CD24 și CD44 așa cum s-a descris anterior 10 . Pe scurt, celulele au fost incubate cu tripsină-EDTA, disociate și trecute printr-o sită de 40 µm. Celulele au fost granulate prin centrifugare la 500 × g timp de 5 minute la 4°C, resuspendate în 100 µL de anticorp monoclonal de șoarece anti-uman CD24–fluorescein izotiocianat (FITC) (BD Pharmingen, San Jose, CA) și un monoclonal de șoarece anti- anticorp uman CD44-fitoeritrină (PE) (BD Pharmingen) și incubat timp de 20 de minute la 4°C. Porțile de sortare au fost stabilite folosind celule colorate cu controale de izotip (anticorpi conjugați cu FITC de control izotip (BD pharmingen) și respectiv anticorpi conjugați cu PE de control de izotip (BD pharmingen).
Capacitate de formare a sferelor
După iradiere, celulele au fost tripsinizate și placate în mediu de mammosferă (DMEM-F12, 0,4% BSA (Sigma), 10 ml/500 ml B27 (Invitrogen) 5 pg/ml insulină bovină (Sigma), 4 pg/ml heparină (Sigma), 20 ng/ml factor de creștere fibroblast 2 (bFGF, Sigma) și 20 ng/ml factor de creștere epidermică (EGF, Sigma)) în plăci cu 96 de godeuri cu aderență ultra-scăzută, variind de la 1 la 256 celule/godeu. Factorii de creștere, EGF și bFGF, au fost adăugați la fiecare 3 zile, iar celulele au fost lăsate să formeze sfere timp de 20 de zile. Numărul de sfere formate per godeu a fost apoi numărat și exprimat ca procent din numărul inițial de celule placate. Celulele au fost, de asemenea, placate în mediu mammosferă în vase de suspensie de 100 mm la 10.000 celule/ml și lăsate să formeze sfere timp de 15 zile, aceste celule au fost utilizate pentru experimente secundare de formare a sferei. Au fost efectuate trei experimente independente.
Transcriere inversă cantitativă-PCR
ARN total a fost izolat utilizând reactiv TRIZOL (Invitrogen). Sinteza cADN a fost efectuată utilizând SuperScript Reverse Transcription III (Invitrogen). PCR cantitativă a fost efectuată în termociclorul My iQ (Bio-Rad, Hercules, CA) folosind 2x iQ SYBR Green Supermix (Bio-Rad). Ct pentru fiecare genă a fost determinată după normalizarea la GAPDH sau RPLP0 și ΔΔCt a fost calculat în raport cu proba de referință desemnată. Valorile expresiei genelor au fost apoi setate egale cu 2 -ΔΔCtașa cum este descris de producătorul trusei (Applied Biosystems). Toți primerii PCR au fost sintetizați de Invitrogen și proiectați pentru secvențele umane Oct4, Sox2, Nanog, Klf4, c-Myc. Primerii pentru matricea personalizată de expresie a genei de celule stem au fost sintetizați de Real Time Primers LLC (Elkins Park, PA).
Citometrie în flux cu două canale pentru OCT4/Sox2/Nanog/Klf4/c-Myc și conținutul de ADN
Celulele au fost recoltate la momentele relevante, spălate în TBS rece și fixate peste noapte în etanol rece (-20 ° C) 70%. După două spălări în TBS, celulele au fost permeabilizate cu TBS/4% BSA/0,1% Triton X-100 timp de 10 minute la RT. Probele au fost incubate cu un anticorp policlonal anti-Oct4 de iepure (Cell Signaling), un anti-Sox2 monoclonal de șoarece (R&D Systems), un anti-Nanog policlonal de iepure (Abcam), un anti-Klf4 monoclonal de șoarece (Abgen), un anti-șoarece monoclonal anti -c-Myc (Abcam) sau controlul izotip corespunzător (Biolegend) în TBS/4% BSA/0,1% Triton X100 timp de 1 oră la RT. După trei spălări în TBS, celulele au fost incubate cu anticorpi de capră anti-iepure Alexa Fluor 750-APC (Invitrogen) sau capră anti-șoarece PE-Cy7 (Sigma) în TBS/4%BSA/0,1% Triton X100, 1:200 pentru 1 h în întuneric. ADN-ul a fost contracolorat cu 10 ug/ml soluție de iodură de propidiu (PI) în PBS,
animale
Șoareci femele nuzi (nu/nu), în vârstă de 6-8 săptămâni, obținuți inițial de la The Jackson Laboratories (Bar Harbor, ME) au fost re-derivați, crescuți și menținuți într-un mediu fără patogeni în Asociația Americană a Animalelor de Laborator Facilități pentru animale acreditate de îngrijire ale Departamentului de Oncologie cu radiații, Universitatea din California (Los Angeles, CA), în conformitate cu toate ghidurile locale și naționale pentru îngrijirea animalelor.
Xenotransplantul tumoral
Celulele negative SUM159PT-ZsGreen-cODC derivate din culturi monostrat și sortate prin sortarea celulelor activate prin fluorescență au fost placate în mediu F12 suplimentat cu ser fetal bovin și penicilină (100 unități/ml) și cocktail de streptomicina (100 ug/ml), insulină ( 5 ug/ml) și hidrocortizon (1 ug/ml). În ziua următoare, celulele au fost iradiate cu 0, 4 sau 8Gy. La cinci zile după iradiere, celulele au fost injectate subcutanat în coapsele și umerii șoarecilor femele Nu/Nu în vârstă de 6 săptămâni (106 , 105 , 104 , 103 sau 102 ).celule per inocul, n=8) în Matrigel (BD Biosciences). Creșterea tumorii a fost evaluată săptămânal, iar șoarecii au fost sacrificați atunci când dimensiunea tumorii a atins diametrele tumorii care necesită eutanasie. Experimentul a fost încheiat după 13 săptămâni. Datele au fost ajustate folosind un model de regresie sigmoidală (Y=a*X^b/(c+X^b), Graphpad Prism 5.0). Numărul de celule necesare pentru a obține tumori la 50% dintre animale (TD50) a fost calculat pentru fiecare doză de radiație.
Specimenele primare de cancer mamar uman
Specimenele de tumoră primară au fost obținute în conformitate cu un protocol aprobat de comitetele de revizuire instituționale de la Universitatea din California, Los Angeles prin intermediul Laboratorului de bază de patologie translațională (TCPL) de la UCLA (IRB# 02-02-057-22).
– Proba pacient 1: Carcinom mamar invaziv (90%), Carcinom lobular in situ (10%), gradul 2, Stadiul TNM: pT3, N0 (i-), Mx , ER3+, PR3+, HER/Neu1+, fără amplificare (FISH) ).
– Proba pacient 3: Carcinom ductal extensiv in situ (90%), Carcinom ductal invaziv (10%), grad 1, Stadiul TNM: pT1b, N0 (i-)(sn), Mx , ER3+, PR2+, Her/neu1, fara amplificare (FISH).
Specimenul de tumoră a fost digerat și celulele au fost extinse ex vivo timp de 2-3 săptămâni. Celulele ALDH-negative au fost izolate utilizând sortarea celulelor activată prin fluorescență.
Transfectarea Notch1-4 și Sox2/Nanog siRNA
Celulele SUM159PT au fost supuse transfecției cu Notch1, Notch2, Notch3, Notch4, Sox2 sau ARNsi specific Nanog (Sigma Aldrich). Control negativ universal MISSION ® siRNA (Sigma Aldrich) a fost utilizat ca control de transfecție. Pe scurt, ARNsi (în total 100 ng) și Lipofectamine (invitrogen) au fost diluate în mediu de ser redus OptiMEM I (Invitrogen), amestecate și incubate timp de 20 de minute așa cum este descris de producător. Celulele au fost clătite cu PBS 1X, de două ori și incubate în 750 uL de OptiMEM I. S-a adăugat amestec de siRNA/Lipofectamină deasupra celulelor și s-a incubat la 37°C, 5% CO2timp de 6h. După incubare, mediul a fost îndepărtat și s-au adăugat 2 ml de ser care conține mediu F12. La douăzeci și patru de ore după transfecție, celulele au fost placate pentru un test de capacitate de formare a sferei sau celulele au fost sortate și tratate așa cum s-a descris anterior.
Tratamentul cu Noscapine și analiza ciclului celular
Pentru a identifica contribuția poliploidiei la generarea de CSC, au fost tratate cu Noscapine MCF-7, T47D, SUM159PT și 2 probe de pacienți non-tumorigenice (2 și 3 ) . Celulele non-tumorigenice (CD24 +/high /CD44– , ALDH1-negative sau ZsGreen-cODC-negative) au fost sortate și placate ca culturi monostrat. În fiecare zi următoare, celulele MCF-7 și T47D au fost tratate cu Noscapină (0, 10 sau 25 pM). Celulele SUM159PT și mostrele de pacient 1 și 2 au fost tratate cu Noscapină la 0, 25 sau 50 pM (Sigma Aldrich). În ziua 5, prezența celulelor CD24- /low /CD44 high , ALDH1-pozitive sau ZsGreen-cODC-pozitive a fost analizată prin citometrie în flux. În paralel, celulele au fost analizate pentru poliploidie așa cum este descris mai sus.
metode statistice
Toate rezultatele sunt exprimate ca valori medii. O valoare p de ≤ 0,05 într-un test t Student cu două fețe pereche a fost considerată a indica diferențe semnificative statistic. Testul a fost aplicat datelor normalizate pentru a compensa variația măsurătorilor între replici independente din punct de vedere biologic ale acelorași experimente.
Radiația induce un fenotip BCSC în celulele anterior netumorigenice
În concordanță cu un fenotip radiorezistent pentru BCSC, noi și alții au raportat anterior că radiațiile ionizante au crescut numărul de BCSC în populația totală de celule de cancer de sân 5 , 6 , 10 . Acest lucru a fost atribuit uciderii selective a celulelor netumorigenice și/sau trecerii de la un tip de diviziune celulară asimetrică la simetrică a BCSC-urilor care dă naștere la două BCSC-uri fiice identice și, astfel, ducând la o creștere relativă și absolută a BCSC-urilor.
În studiul de față, am folosit suspensii de celule unice din specimenul proaspăt de sân uman și le-am colorat pentru activitatea ALDH1, un marker descris recent pentru BCSCs 2 , 3 . Folosind sortarea celulelor activate prin fluorescență (FACS), am izolat non-BCSC (celule ALDH1-negative) din aceste specimene după purjarea BCSC-urilor (celule ALDH1-pozitive). Ne-BCSC purificate (celule ALDH1-negative) au fost apoi placate și iradiate în ziua următoare cu 0, 4 sau 8 Gy. La cinci zile după iradiere, am evaluat numărul de BCSC care apar în cadrul populației non-BCSC. Am descoperit că radiațiile au condus la o creștere dependentă de doză a numărului de celule ALDH1 pozitive (Figura 1a; proba pacient 1: 0Gy, 0,92%, 4Gy, 1,92%, 8Gy, 4,05%; Proba pacient 2: 0Gy, 1,46%, 4Gy, 3,56%, 8Gy, 8,59%, Proba pacient 3: 0Gy, 1,24%, 4Gy, 2,9%, 8Gy, 3,45%).
(a) Probe de pacient proaspăt izolate și (b) celulele SUM159PT au fost colorate pentru activitatea ALDH1. Celulele ALDH1-negative au fost sortate, placate ca culturi monostrat și iradiate cu 0, 4 sau 8Gy în ziua următoare. Prezența celulelor ALDH1-pozitive (ALDH1 + ) a fost analizată la 5 zile după iradiere. Procente de celule ALDH1-pozitive sunt prezentate pentru 3 probe de pacient. Sunt prezentate petele reprezentative ale SUM159PT și mijloacele ALDH1-pozitive (ALDH1 + ) SUM159PT (n=3). ( c ) MCF-7 și T47D au fost colorate pentru CD24 și CD44 și purjate prin citometrie în flux din CD24 -/low / CD44 highcelule. Celulele au fost apoi placate ca monostraturi și iradiate în ziua următoare cu 0, 4 sau 8Gy. La cinci zile după tratament, celulele au fost colorate pentru CD24 și CD44, iar prezența celulelor CD24 -/low /CD44 ridicat a fost analizată de FACS. Celulele ZsGreen-cODC-negative de la SUM159PT au fost sortate și placate ca monostraturi sau mammosfere. În ziua următoare, celulele au fost iradiate. La cinci zile după tratament, prezența celulelor ZsGreen-cODC-pozitive a fost analizată prin citometrie în flux. (d) Petele reprezentative și (e) imaginile (contrastul de fază și fluorescența verde) ale mamosferelor SUM159PT-ZsGreen-cODC la 5 zile după iradiere sunt afișate. Mijloacele, sem și valoarea p pentru creșterile relative ale numerelor de celule pozitive ZsGreen-cODC sunt prezentate întabelul suplimentar 1 și 2 .
Din experiența anterioară cu populațiile de celule purificate cu FACS am fost conștienți de faptul că, în practică, aceste populații de celule purificate nu sunt 100% pure 9 . Într-adevăr, o privire mai atentă a populațiilor purificate cu FACS de celule ALDH1 negative a arătat că acestea au conținut întotdeauna o populație foarte mică de celule contaminante ALDH1 pozitive. Cu toate acestea, calculele se bazează pe numărul de celule contaminante, timpul lung de dublare a BCSC (~ 72 de ore), care nu este afectat de iradiere 10 și fracțiunea de supraviețuire a BCSC-urilor pentru fiecare punct de doză ( Figura 1 suplimentară ).), a sugerat că contaminarea BCSC prezente la momentul iradierii este puțin probabil să fie singura sursă a creșterii absolute a numărului de BCSC observată la 5 zile după iradiere. Prin urmare, am ales să testăm o explicație alternativă, și anume că celulele canceroase de sân netumorigenice dobândesc un fenotip BCSC ca răspuns la radiațiile ionizante, contribuind astfel la îmbogățirea BCSC observate după tratamentul cu radiații.
Pentru a testa această ipoteză alternativă, am folosit un grup de trei linii de celule de cancer de sân stabilite și utilizate pe scară largă (SUM159PT, MCF-7 și T47D). Acest panou a permis numărul necesar de repetări experimentale într-un număr mare de teste diferite. Pe lângă testul Aldefluor (Figura 1b) am folosit CD24 și CD44 pentru a identifica BCSC și am folosit un sistem de imagistică descris anterior pentru CSC în cancerul de sân și gliom. Acest ultim sistem se bazează pe o proteină de fuziune între proteina verde fluorescentă ZsGreen și degronul C-terminal al ornitin decarboxilazei murine (cODC) și raportează activitatea proteazomului 26S (Figura 1d, e), o activitate de protează care s-a dovedit a fi foarte scăzută în CSC 9 . Celulele cu activitate proteazomică scăzută acumulează proteina de fuziune fluorescentă, în timp ce în celulele cu activitate proteazomală ridicată, porțiunea cODC a proteinei de fuziune direcționează ZsGreen către degradarea independentă de ubiquitină de către proteazomul 26S. Foarte important, în cancerul de sân, celulele cu activitate proteazomală intrinsec scăzută s-au suprapus cu populația de celule CD24 -/low /CD44 mare 10 și cu celule pozitive pentru ALDH1 ( Figura suplimentară 2a/b ).
Apoi, am confirmat că creșterile induse de radiații ale numărului de BCSC nu au avut loc numai în non-BCSC-uri din probele de pacienți, ci și în non-BCSC-uri din liniile de celule stabilite. Prin urmare, celulele ALDH1-negative sortate din SUM159PT (Figura 1b) și liniile celulare T47D ( Figura suplimentară 3a ) au fost placate ca culturi monostrat și iradiate în ziua următoare cu 0, 4 sau 8Gy. Ca și în probele derivate de la pacient, am observat o creștere semnificativă dependentă de doză a numărului de celule ALDH1-pozitive, la cinci zile după iradiere (Figura 1b, SUM159PT: 0Gy: 0,3%; 4Gy, 1,76%, p = 0,008; 8Gy, 5,74%, p = 0,002; testul t Student bifacial). Pentru a confirma această observație, am folosit combinația de marker CD24 ridicat / CD44 scăzut pentru a izola celulele canceroase de sân MCF-7 și T47D non-tumorigenice. Din nou, la cinci zile după iradiere, am observat inducerea CD24 -/low /CD44 high din celulele CD24 high /CD44 scăzute anterior netumorigenice (MCF-7: 0Gy: 0,37%: 4Gy: 2,35%, p = 0,016; 8Gy). : 6,33%, p = 0,221. T47D: 0Gy: 0,08%: 4Gy: 0,38%, p = 0,025; 8Gy: 1,38%, p=0,006). În experimente paralele, am folosit celule SUM159PT, MCF-7 și T47D transfectate cu constructul reporter ZsGreen-cODC pentru activitatea proteazomului. Folosind acest al treilea marker pentru BCSC, am observat, de asemenea, o creștere dependentă de doză, indusă de radiații, a numărului de celule ZsGreen-cODC-pozitive (activitate scăzută a proteazomului) (Figura 1d/e,Figura 2, Tabelul suplimentar 1 și 2 ). Este important că celulele pozitive pentru markeri BCSC nu ar putea fi generate numai din celule diferențiate în culturi monostrat, ci și din celule diferențiate sortate din mamsfere (Figura 2, Figura suplimentară 3b ).
Radiația induce generarea de novo dependentă de Notch de CSC
(a) SUM159PT-, (b) MCF-7- și (c) Celulele negative T47D-ZsGreen-cODC au fost sortate și placate ca monostraturi sau mammosfere. În ziua următoare, celulele au fost apoi tratate cu 0, 2, 4, 6, 8 sau 12 Gy (rata de doză: 2,789 Gy/min). Cu 1 oră înainte de iradiere și în fiecare zi după iradiere, celulele au fost tratate cu un inhibitor de y-secretază (5 pM). La cinci zile după tratament, prezența celulelor pozitive ZsG-cODC a fost analizată de FACS. Este prezentată media pentru creșterile relative ale numerelor de celule pozitive ZsG-cODC (* și # indică p<0,05, vezi tabelul suplimentar 1 și 2 pentru medii, 95% CI și valoarea P). (d)Celulele SUM159PT au fost transfectate cu ARNsi specific Notch1, Notch2, Notch3 sau Notch4 și apoi sortate pentru celule negative ZsGreen-cODC. Celulele au fost placate ca monostraturi și iradiate cu 0, 4 sau 8 Gy în ziua următoare. Prezența celulelor ZsGreen-cODC-pozitive a fost analizată la 5 zile după tratament. Procentul mediu al numerelor de celule pozitive ZsGreen-cODC este prezentat (* indică p<0,05, n=4). (e)Celulele SUM159PT-ZsGreen-cODC au fost transfectate cu vector Strawberry-Red exprimat constitutiv. Celulele ZsGreen-cODC-pozitive/StrawberryRed-pozitive au fost izolate prin citometrie următoare și amestecate cu celule SUM159PT-ZsGreen-cODC-negative (transfectate fără StrawberryRed) la concentrații diferite (0, 2 sau 10%). Celulele au fost placate și iradiate în ziua următoare. La cinci zile după iradiere, prezența celulelor ZsGreen-cODC-pozitive/StrawberryRed-negative a fost evaluată de FACS. Sunt prezentate procentele medii ale numerelor de celule ZsGreen-cODC-pozitive/StrawberryRed-negative (n=3).
Studiile anterioare au raportat un rol pentru calea de semnalizare Notch în menținerea unui fenotip de celule stem în celulele epiteliale mamare 12 . Am decis să repetăm experimentele de radiație de mai sus în prezența unui inhibitor de γ-secretază pentru a bloca semnalizarea Notch. Inhibarea semnalizării Notch a atenuat generarea de celule pozitive pentru markerul BCSC (ZsGreen-cODC-pozitiv), dar nu a anulat complet capacitatea celulelor non-tumorigenice (ZsGreen-cODC-negative) de a da naștere la celule cu activitate proteazomului intrinsec scăzută. (Figura 2a-c, Tabelul suplimentar 1 și 2 ). Pentru a testa în continuare implicarea căii Notch în inducerea BCSC, am inhibat expresia receptorilor Notch prin transfectarea celulelor cu țintirea siARN. Celulele SUM159PT-ZsGreen-cODC au fost transfectate cu siARN specific care vizează receptorii Notch1, Notch2, Notch3 sau Notch4 folosind lipofectamină. La douăzeci și patru de ore după transfecție, celulele SUM159PT-ZsGreen-cODC negative au fost izolate și placate ca culturi monostrat. În ziua următoare, celulele au fost iradiate cu 0, 4 sau 8 Gy. La cinci zile după iradiere, am observat o scădere a numărului de BCSC-uri generate în comparație cu celulele transfectate cu un control siRNA amestecat. Reglarea în jos a Notch2, 3 și 4 nu a împiedicat inducerea BCSC (Figura 2d, 8Gy: siCTL: 3,04%, siNotch1: 1,54%, p = 0,013). Acest lucru a indicat că semnalizarea prin receptorul Notch1 a fost fie implicată în inducerea BCSC, fie în menținerea fenotipului de celule stem a BCSC-urilor nou generate.
Pentru a studia dacă celulele non-tumorigenice ar putea genera și BCSC-uri în prezența BCSC-urilor preexistente, am reconstituit o populație mixtă de celule non-tumorigenice și BCSC-uri marcate cu StrawberryRed la diferite diluții (0, 2 și 10% BCSC). După sortare, celulele netumorigenice SUM159PT-ZsGreen-cODC-negative și BCSC-uri SUM159PT-ZsGreen-cODC-pozitive/StrawberryRed au fost amestecate și placate ca culturi monostrat. În ziua următoare, celulele au fost iradiate cu 0, 4 sau 8Gy. Când am analizat celulele la cinci zile după iradiere prin citometrie în flux, am constatat că generarea de BCSC indusă de radiații (ZsGreen-cODC-pozitiv/StrawberryRed-negativ) a fost scăzută în prezența BCSC-urilor preexistente (Figura 2e) sugerând o buclă de feedback negativ a BCSC existente în generarea de BCSC induse (iBCSC).
Folosind mijloace operaționale, am căutat apoi să testăm dacă apariția celulelor pozitive ALDH1 și a celulelor pozitive ZsGreen-cODC cu activitate proteazomică scăzută a reflectat doar o inducere a expresiei markerului BCSC sau dacă a fost cu adevărat inducerea unui fenotip BCSC. Pentru a evalua capacitatea de auto-reînnoire a iBCSC, am folosit un test de formare a sferei în care celulele epuizate din BCSC cu activitate proteazomică scăzută au fost însămânțate la densități clonale în plăci cu aderență ultra-scăzută în absența serului fetal de vițel pentru a permite formarea mamosfere din celule unice. În cancerul de sân, formarea mamosferei este o măsură a capacității de auto-reînnoire in vitro a BCSC și se corelează strâns cu tumorigenitatea 13. Pentru a testa dacă radiația a indus un fenotip BCSC pe celulele netumorigene, am comparat capacitatea de formare a sferei a probelor iradiate și a controlului neiradiat. Mai mult, numărul de sfere formate pentru fiecare doză de radiație a fost comparat cu numărul ipotetic de mamosfere așteptate. Numărul așteptat de mammosfere la fiecare doză a fost calculat pe baza 1) numărul de celule contaminante ZsGreen-cODC pozitive după sortare, 2) un timp de dublare de 72 de ore în timpul celor 5 zile de cultură și 3) pe fracția lor de supraviețuire clonogenă. la fiecare punct de doză ( Figura 1 suplimentară ).
În sferele primare, capacitatea de auto-înnoire a celulelor iradiate a rămas fie aceeași, fie a depășit-o pe cea a celulelor de control neiradiate corespunzătoare. Cu excepția T47D, acest efect a fost observat și în mamosferele secundare. Cu toate acestea, atunci când numărul observat de mammosfere a fost comparat cu numărul așteptat de mammosfere la fiecare punct de doză, formarea mammosferei de celule iradiate a depășit semnificativ numărul de mammosfere estimate a fi formate (Figura 3ași Figura suplimentară 3b ).
Radiația induce generarea de novo de CSC funcționale
Celulele ZsGreen-cODC-negative de la SUM159PT, MCF-7 și T47D au fost sortate și placate ca monostraturi sau mamsfere (a se vedea figura suplimentară 3b ). În ziua următoare, celulele au fost iradiate. (a) La cinci zile după iradiere, celulele MCF-7, T47D și SUM159PT au fost însămânțate la densități clonale pentru a evalua capacitatea de formare a sferei. Sunt afișate mediile și sem, *indică p<0,05. Graficele cu linii întunecate reprezintă media numărului de mammosfere observate (n=3), liniile întrerupte reprezintă numărul de mammosfere care se așteaptă să derive din contaminarea BCSC-urilor. Capacitatea secundară de formare a sferei a fost evaluată la 15 zile după iradiere. (b)Celulele SUM159PT-ZsGreen-cODC negative au fost sortate și placate ca culturi monostrat. În ziua următoare, celulele au fost iradiate cu 0, 4 sau 8 Gy. La cinci zile după iradiere, celulele au fost injectate subcutanat în șoareci nuzi. La 13 săptămâni după injectare, s- au calculat valorile TC50 .
Apoi, am sortat celulele SUM159PT pe baza expresiei ZsGreen-cODC și non-BCSC-uri iradiate (ZsGreen-cODC-negativ) cu 0, 4 și 8 Gy. După 5 zile, celulele au fost injectate în coapsele și umerii șoarecilor femele Nu/Nu în vârstă de 6 săptămâni într-un test de diluție limitativă (106 , 105 , 104 , 103 sau 102 celule per inocul, n=8 per injecție). La 13 săptămâni după injectare, a fost calculat numărul de celule necesare pentru a iniția creșterea tumorii la 50% dintre animale (TD50 ) . După cum era de așteptat, valorile TD50 ale non-BCSC neiradiate au fost ridicate (1,15 x 105 celule ) în concordanță cu un număr mic de BCSC-uri contaminante după sortarea FACS. Cu toate acestea, TD 50valorile au fost reduse de 32 de ori după o singură doză de 4Gy (3,6×103 ) și de 9 ori (1,26× 104) după o singură doză de 8Gy , sugerând o creștere relativă și absolută indusă de radiații a numerelor BCSC (Figura 3bși Tabelul suplimentar 3 ). Luate împreună, aceste date au indicat că iradierea ionizantă nu numai că a indus expresia markerilor BCSC în BSCS non-tumorigenice, dar a condus și la dobândirea de trăsături de celule stem canceroase.
În cele din urmă, am decis să comparăm profilul de expresie a 86 de gene asociate cu trăsăturile celulelor stem între celulele negative ZsGreen-cODC neiradiate, BCSC-uri pozitive ZsGreen-cODC neiradiate și iBCSC-uri pozitive ZsGreen-cODC induse de 8Gy. 10 gene au fost regulate în mod constant și semnificativ în BCSC-uri ZsGreen-cODC-pozitive și iBCSC-uri generate de 8Gy (Figura 4ași Figura suplimentară 4). Genele au inclus elemente cheie ale căilor de semnalizare Notch, Wnt, Shh și FGF, precum și gene implicate în reglarea ciclului celular, aderența celulară și contactul celulă la celulă. Profilurile de expresie genică comparabile ale iBCSC-urilor ZsGreen-cODC-pozitive după o singură doză de radiație de 8Gy administrată unui non-BCSC ZsGreen-cODC-negativ sortat FACS și BCSC-urilor ZsGreen-cODC-pozitive preexistente au sugerat că iBCSC-urile sunt conduse de același set a genelor legate de celulele stem. Au existat totuși unele diferențe în acea expresie a SRY (regiunea determinantă a sexului Y) – caseta 1 (Sox-1), SRY (regiunea determinantă a sexului Y) – caseta 2 (Sox-2), proteina B care leagă calciul S100 (S100B), Omologul alfa 6 defect de partiționare Par-6 (PARP6A), omologul Deltex 1 (DTX1) și 1 asemănător Delta (DLL1) au fost semnificativ mai mari în iBSCS-uri,Figura 6b). În general, profilul de expresie al genelor legate de stemness în iBCSC-uri a reasamblat profilul de expresie găsit în BCSC-uri mult mai aproape decât profilul de expresie găsit în populația non-BCSC neiradiată din care provin.
Expresia a 86 de gene legate de celule stem și a 10 gene de menaj a fost analizată prin RT-PCR semi-cantitativă în celule ZsGreen-cODC-negative, -pozitive și iBCSC-uri (8 Gy). (a) Harta termică a genelor exprimate diferențial între celulele ZsGreen-cODC-negative, ZsGreen-cODC-pozitive neiradiate sau iBCSCs 8Gy și expresia medie (Mean of ZsGreen-cODC-negative cells, non-iradiate ZsGreen-cODC- sunt prezentate celule pozitive și celule iBCSCs 8Gy) (vezi, de asemenea , Figura 6 suplimentară ). (b) Expresia diferită semnificativă între BCSC-urile neiradiate ZsGreen-cODC-pozitive și iBCSC-urile 8Gy sunt prezentate (n = 3), * indică p<0,05.
Celulele poliploide induse de iradiere exprimă Oct4, Sox2, Nanog și Klf4 și sunt îmbogățite pentru BCSC
Nivelurile de expresie a proteinelor ZsGreen-cODC, Oct4, Sox2, Nanog, Klf4 și c-Myc și conținutul de ADN au fost analizate prin citometrie în flux. (a) Sunt prezentate mijloacele și sem ale celulelor poliploide induse de radiații. (b) Sunt prezentate mediile și sem ale numărului de celule poliploide Oct4-, Sox2-, Nanog-, Klf4- și c-Myc-pozitive după iradiere. (c) Expresia Oct4, Sox2 și Nanog în poliploid au fost analizate în probe derivate de la pacient (Pentru MCF-7 și T47D, vezi figura suplimentară 5 ). (d) Sunt afișate distribuțiile BCSC-urilor SUM159PT în populația totală, populația non-poliploidă, în populația poliploidă Oct4-, Sox2-, Nanog-, Klf4- sau c-Myc-pozitivă (a se vedea și figura suplimentară 6pentru MCF-7 și T47D). Datele sunt exprimate ca medii și sem, * indică p<0,05. (e) Celulele SUM159PT-ZsGreen-cODC au fost transfectate cu ARNsi țintit Sox2 și/sau Nanog, iar ZsGreen-cODC-negativ au fost sortate și iradiate. Sunt prezentate mediile (± sem) ale celulelor pozitive ZsGreen-cODC găsite la 5 zile după iradiere. * indică p<0,05.
Radiația induce re-exprimarea Oct4, Sox-2, Nanog și Klf4
Achiziția unui fenotip de celule stem a fost descrisă pentru celulele diferențiate nemaligne după supraexprimarea Oct4, Sox-2, Nanog, Klf4 și c-Myc. Acești factori de transcripție sunt acum utilizați în mod obișnuit pentru a genera celule stem pluripotente induse (iPS) din celule somatice diferențiate 14 , 15 și s-a dovedit, de asemenea, că mențin fenotipul BCSC 16 . Interesant, Oct4, Sox-2, Nanog și Klf4 sunt substraturi cunoscute ale proteazomului 26S 17 – 20și, prin urmare, se așteaptă să fie stabilizat în celule cu activitate proteazomică scăzută. Pentru a determina dacă acești factori de transcripție au fost reactivați în populațiile non-BCSC după iradiere, le-am analizat nivelurile de expresie la 5 zile după 0, 4 sau 8 Gy de radiație, momentul în care am observat creșteri absolute ale numerelor BCSC. După cum era de așteptat, am găsit o creștere semnificativă, dependentă de doza de radiație, a nivelurilor de expresie a ARNm Oct4, Sox-2, Nanog și Klf4 care se potrivea cu nivelurile de expresie pentru acești factori de transcripție în BCSC-uri neiradiate care apar intrinsec (Figura 5).
iBCSC-urile supraexprimă Oct4, Sox2, Nanog și Klf4, dar nu c-Myc
Celulele SUM159PT-ZsGreen-ODC au fost sortate în celule ZsGreen-cODC-pozitive și -negative. Celulele ZsGreen-cODC negative au fost placate ca monostraturi și iradiate în ziua următoare cu 4 sau 8 Gy. Celulele iBCSC au fost sortate în ziua 5 după iradiere. Expresia Oct4, Sox2, Nanog, Klf4 și c-Myc a fost analizată prin RT-PCR semi-cantitativă. Sunt prezentate mijloacele nivelurilor de expresie a genei factorului de transcripție (n=4), * indică p<0,05.
Pentru a testa dacă reexprimarea celor patru factori de transcripție de mai sus a avut loc în mod aleatoriu sau într-un subset specific de celule, am analizat expresia nivelurilor de proteine Oct4, Sox-2, Nanog și Klf4 și am corelat-o cu conținutul de ADN al celulelor. În celulele iradiate am observat un număr crescut de celule poliploide (SUM159PT: 0Gy: 0,74%, 4Gy: 4,63%, p <0,0001; 8Gy: 6,33%, p <0,0001; Proba pacient 2: 0Gy: 12,4%, 4Gy: 12,4%, 4Gy:% p <0,032; 8Gy: 22,5%, p <0,0003; Eșantion de pacient 3: 0Gy: 6,41%, 4Gy: 12,6%, p <0,012; 8Gy: 15,4%, p <0,0004; MCF-7: 4,60%:, 0Gy : 6,96%, p <0,004; 8Gy: 24,7%, p <0,0006; T47D: 0Gy: 12,0%, 4Gy: 17,6%, p<0,007; 8Gy: 47,23%, p <0,003;Figura 6ași Figura suplimentară 5a/b ) în care proteinele Oct4, Sox-2, Nanog și Klf4 au fost reglate în sus (SUM159PT: Oct4: 0Gy, 2,71%, 4Gy: 17,02%, p = 0,041; 8Gy: 20,1%, p = 0.003 ). Sox2: 0Gy, 4,52%, 4Gy: 14,5%, p = 0,0002; 8Gy: 48,98%, p <.0001; Nanog: 0Gy, 0,39%, 4Gy: 18,9%, p = 0,228 %, p = 0,228:%; 0,222: Klf4: 0Gy, 1,89%, 4Gy: 4,74%, p = 0,031, 8Gy: 9,86%, p = 0,084;Figura 6b/cși figura suplimentară 5c/d ) și care au fost, de asemenea, foarte îmbogățite pentru celule ZsGreen-cODC-pozitive cu activitate proteazomică scăzută (populație totală: 0Gy, 0,64%, 4Gy: 1,84%, p <0,0001; 8Gy: 9,09%, p <0,0001 Poliploid: 0Gy, 0,08%, 4Gy: 0,94%, p = 0,01; 8Gy: 2,69%, p = 0,005; Poliploid/Oct4 + : 0Gy, 0%, 4Gy: 3,97%, p <0,001:%, 12,12:%; p = 0,031; Poliploid/Sox2 + : 0Gy, 0%, 4Gy: 3,84%, p = 0,041; 8Gy: 10,19%, p = 0,042; Poliploid/Nanog + : 0Gy, 0,45%, 4Gy: 1,014%, p = 1,042; 8Gy: 2,79%, p = 0,029;Figura 6dși Figura suplimentară 5b ). Nivelurile c-Myc nu au fost crescute (Figura 6b/d,,5d).5d). În concordanță cu un raport anterior 21 , inhibarea activării Notch a atenuat inducerea poliploidiei (4Gy: 4,87%; 4Gy + inhibitor de y-secretază: 2,72, p = 0,03; 8Gy: 6,32%; 8Gy + inhibitor de y-secretază: p3,42: p . = 0,028; Figura suplimentară 5b ) și inducerea celulelor poliploide care exprimă Oct4, Sox-2, Nanog și Klf4 ( Figura suplimentară 5d ). Acest lucru a susținut din nou implicarea semnalizării Notch în reprogramarea radiațiilor.
Pentru a identifica rolul acestor factori de transcripție în generarea iBCSC-urilor, am folosit siRNA pentru a viza expresia Sox2 și Nanog. Celulele non-tumorigenice transfectate cu siARN-Sox2 și siARN-Nanog au fost sortate, placate și iradiate cu 0, 4 și 8Gy în ziua următoare. Reglarea în jos a fie a Sox2, fie a lui Nanog nu a avut niciun efect asupra inducerii iBCSC-urilor. Cu toate acestea, generarea iBCSC-urilor a fost redusă semnificativ atunci când Sox2 și Nanog au fost reglate în jos simultan (0Gy: control siRNA: 0,37%, siRNA-Sox2/Nanog: 0,57%, p = 0,505; 4Gy: control siRNA: 1,36%, siRNA-Sox2 /Nanog: 0,49%, p = 0,008, 8Gy: control siARN: 3,04%, siARN-Sox2/Nanog: 1,63%, p = 0,047;Figura 6e).
Inducerea generării induse de poliploidie de iBCSC
În celulele diferențiate, Sox2 și Oct4 sunt reduse la tăcere epigenetic. Suprimarea expresiei genelor pentru ambii factori de transcripție este incompletă, dar încă suficientă pentru a menține nivelurile de proteine sub un prag critic. Am emis ipoteza că în celulele poliploide găsite după iradiere, mai multe copii ale genelor Oct4 și Sox2 parțial reduse la tăcere ar putea fi suficiente pentru a conduce expresia genei dincolo de acest prag, inducând astfel un fenotip BCSC. Pentru a testa această ipoteză, am explorat dacă efectul radiațiilor ar putea fi imitat prin inducerea farmacologică a poliploidiei. Tratamentul liniilor celulare de cancer de sân și a probelor de pacient cu noscapină a determinat o creștere substanțială a numărului de celule poliploide în ziua 5 după adăugarea medicamentului. Creșterea observată a fost comparabilă cu cantitatea de poliploidie găsită după iradiere (Figura 7ași Figura suplimentară 7a/b ). Apoi am testat dacă a crescut și numărul de BCSC. În ambele probe de pacienți, tratamentul cu noscapină a crescut semnificativ numărul de celule ALDH1-pozitive (Figura 7b). Un număr crescut de BCSC-uri cu activitate proteazomală scăzută au fost, de asemenea, găsite atunci când celulele care exprimă ZsGreen-cODC MCF-7, T47D sau SUM159PT au fost analizate pentru celulele pozitive ZsGreen-cODC (Figura 7cși Figura suplimentară 7c ) și când celulele MCF-7 și T47D au fost analizate pentru numărul de celule CD24 scăzut/- /CD44 ridicat (Figura 7d). Aceste rezultate au sugerat că doza crescută de gene în celulele poliploide ar putea fi într-adevăr unul dintre mecanismele care conduc la achiziționarea unui fenotip CSC în cancerul de sân, ca răspuns la tratamentul cu radiații.
(a) Evaluarea poliploidiei induse de noscapină în liniile celulare MCF-7, T47D, SUM159PT și 2 probe derivate de la pacient, la cinci zile după tratamentul medicamentos.
Celule non-tumorigenice Celulele derivate de la pacient ALDH1-negative (b) , MCF-7-, T47D- și SUM159PT-ZsGreen-cODC-negative (c) și celulele CD24 + /CD44 – MCF-7 și T47D (d) au fost tratați cu noscapină la 0, 25 sau 50 pM. Prezența iBCSC-urilor a fost evaluată după 5 zile prin citometrie în flux.
Celula SUM159PT și probele de pacient 2 și 3 au fost transfectate cu ARNsi specifici care vizează receptorii Notch (e) sau Sox2 și Nanog (f) . Secvențele amestecate au fost folosite ca control. La douăzeci și patru de ore după transfecție, celulele au fost placate pentru un test de capacitate de formare a sferei. Pentru fiecare condiție sunt afișate procentele de celule capabile să formeze o sferă.
În cele din urmă, am confirmat că BCSC se bazează pe semnalizarea Notch folosind siRNA-uri specifice care vizează receptorii Notch1, Notch2, Notch3 sau Notch4. Celulele au fost transfectate cu Lipofectamină, la 24 de ore după transfecție, celulele au fost placate în mediu de sferă pentru un test de capacitate de formare a sferei. După cum era de așteptat, reglarea în jos a expresiei receptorului Notch a redus capacitatea celulelor de a forma mamosfere (Figura 7e). În plus, pentru a demonstra că BCSC se bazează pe factorii de transcripție induși de radiații, am reglat în jos Sox2 și Nanog folosind siRNA-uri specifice. Celulele au fost transfectate cu Lipofectamină, la 24 de ore după transfecție, celulele au fost placate și testate pentru formarea sferei. După cum era de așteptat, reglarea în jos a expresiei Sox2 și Nanog a redus capacitatea de auto-reînnoire a celulelor din liniile celulare de cancer de sân consacrate și probele primare de cancer de sân, iar Sox2, care acționează în amonte de Nanog și are ținte în plus față de Nanog, a fost mai eficient în (Figura 7f).
Se știe de multă vreme că lipsurile de tratament în radioterapie agravează rezultatul la pacienții care suferă de cancere epiteliale, inclusiv cancere ale regiunii capului și gâtului și ale sânului 22 , 23 .. Mecanismele care stau la baza sunt înțelese incomplet, dar în general sunt atribuite repopulării accelerate, un fenomen care se referă la ratele crescute de creștere a cancerelor în timpul intervalelor de tratament care depășesc cu mult ratele lor inițiale de creștere. Se crede că, în timpul repopulării accelerate, CSC-urile trec de la un tip asimetric de diviziune celulară, care duce la o CSC fiică și o celulă de diferențiere, la un tip simetric de diviziune celulară care dă două CSC-fiice identice. Datele noastre sugerează că, pe lângă viziunea clasică a repopulării accelerate, în care CSC-urile trec de la un tip asimetric de diviziune celulară care duce la o CSC fiică și la o celulă de diferențiere la un tip simetric de diviziune celulară care dă în două CSC fiice, celulele canceroase diferențiate pot, de asemenea, să dobândească trăsături de celule stem în anumite condiții de stres micro-mediu tumoral, inclusiv stresul indus de radiațiile ionizante. Dobândirea trăsăturilor de celule stem de către celulele gliom netumorigenice CD133-negative a fost raportată anterior în condiții hipoxice24 și ca răspuns la semnalizarea crestăturii induse de oxid nitric 25 , sugerând că plasticitatea celulelor stem canceroase poate fi un răspuns comun la stimuli multipli, inclusiv terapii pentru cancer.
Este provocatoare observația noastră că radiațiile ionizante au reactivat aceiași factori de transcripție în celulele canceroase de sân diferențiate care reprogramează celulele somatice diferențiate în celule iPS. Cu toate acestea, este în conformitate cu rapoartele recente că nivelurile inițiale ale expresiei Sox2, Oct4 și Nanog pot fi detectate în cancerele de sân 26 , 27 și că supraexprimarea ectopică a Oct4 în celulele epiteliale mamare normale induce un fenotip BCSC 28.. Datele noastre indică în continuare că un număr crescut de copii ale genelor Oct4 și Sox2 în celulele poliploide ar putea fi un posibil mecanism din spatele reprogramării induse de radiații. Acest lucru a fost susținut de datele noastre care arată că reglarea în jos a Sox2 a prevenit formarea mamosferei. Reglarea în jos a țintei Sox2 din aval Nanog a fost mai puțin eficientă, indicând faptul că mai multe gene în aval de Sox2 contribuie la dobândirea unui fenotip de celule stem canceroase. Observații similare au fost raportate pentru celulele limfomului 29 . În plus, acest lucru este în conformitate cu rapoartele anterioare privind inducerea poliploidiei 21 dependentă de Notch și datele noastre care arată că inhibarea semnalizării Notch a prevenit parțial apariția iBCSC-urilor ( Figura suplimentară 5b), sugerând că țintirea semnalizării Notch ar putea îmbunătăți controlul local după radioterapie.
Ipoteza CSC a fost formulată cu mai bine de un secol în urmă 30 . Cu toate acestea, până de curând identificarea prospectivă a CSC a fost imposibilă. Descoperirea combinațiilor de markeri care identifică CSC au dus la noi perspective asupra biologiei cancerului. Totuși, ipoteza CSC a fost contestată și unele date experimentale susțin un model de evoluție clonală ca o structură organizațională alternativă a tumorilor 31 în care fiecare celulă canceroasă poate dobândi trăsături de celule stem la un moment dat.
Studiul nostru reunește modelele concurente de evoluție clonală și organizarea ierarhică a cancerelor 32deoarece sugerează că tumorile în creștere netulburată mențin într-adevăr un număr scăzut de CSC. Cu toate acestea, dacă sunt provocate de diverși factori de stres, inclusiv radiații ionizante, iCSC-uri sunt generate, care împreună cu CSC-urile supraviețuitoare pot repopula o tumoare. Aceste constatări au implicații pentru proiectarea de noi protocoale de tratament care vizează CSC, inclusiv radioterapia. Curabilitatea unui cancer poate depinde nu numai de radiosensibilitatea intrinsecă a CSC, ci și de radiosensibilitatea CSC induse și de rata la care acestea sunt generate. Controlul radiorezistenței BCSC și generarea de noi iBCSC în timpul tratamentului cu radiații poate îmbunătăți în cele din urmă curabilitatea și poate permite de-escaladarea dozelor totale de radiații administrate în prezent pacienților cu cancer de sân, reducând astfel efectele adverse acute și pe termen lung.
În rezumat, studiul nostru arată că radiațiile ionizante au reactivat expresia Oct4 și Sox2 și au indus un fenotip CSC în celulele cancerului de sân anterior netumorigenice. Fenomenul a fost dependent de inducerea poliploidiei și a semnalizării Notch. Concluzionăm că o înțelegere detaliată a căilor subiacente ar putea duce la terapii combinate noi care vor spori potențial eficacitatea tratamentului cu radiații.
FP a fost susținută de subvenții din California Breast Cancer Research Program (15NB-0153), Departamentul de Apărare (W81XWH-07-1-0065) și Institutul Național al Cancerului (5RO1CA137110). CL a fost susținut de un premiu din partea Fundației pentru Familie Ward.
Contribuția autorilorChann Lagadec : Concepție și proiectare, Colectare și asamblare de date, Analiza și interpretarea datelor, Scrierea manuscriselor;
Erina Vlashi : Concepție și design, Analiza și interpretarea datelor;
Lorenza Della Donna : Concepție și design;
Carmen Dekmezian : Colectarea si asamblarea datelor;
Frank Pajonk : Concepție și proiectare, Analiza și interpretarea datelor, Scrierea manuscrisului, Aprobarea finală a manuscrisului, Sprijin financiar;
Al-Hajj M, Wicha MS, Benito-Hernandez A, et al. Identificarea prospectivă a celulelor canceroase de sân tumorigene. Proc. Natl Acad. Sci. STATELE UNITE ALE AMERICII. 2003; 100 :3983–3988. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]2.
Ginestier C, Hur MH, Charafe-Jauffret E, et al. ALDH1 este un marker al celulelor stem mamare umane normale și maligne și un predictor al rezultatelor clinice slabe. Celulă stem celulară. 2007; 1 :555–567. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]3.
Charafe-Jauffret E, Ginestier C, Iovino F, et al. Celulele stem canceroase aldehiddehidrogenaza 1-pozitive mediază metastazele și rezultatul clinic slab în cancerul de sân inflamator. Clin Cancer Res. 2010; 16 :45–55. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]4.
Marcato P, Dean CA, Pan D, et al. Activitatea aldehidei dehidrogenazei a celulelor stem din cancerul de sân se datorează în principal izoformei ALDH1A3, iar expresia acesteia este predictivă pentru metastaze. Celule stem. 2010 [ PubMed ] [ Google Scholar ]5.
Phillips TM, McBride WH, Pajonk F. Răspunsul celulelor CD24(-/low)/CD44+ care inițiază cancerul de sân la radiații. J Natl Cancer Inst. 2006; 98 :1777–1785. [ PubMed ] [ Google Scholar ]6.
Woodward WA, Chen MS, Behbod F, și colab. WNT/beta-catenina mediază rezistența la radiații a celulelor progenitoare mamare de șoarece. Proc Natl Acad Sci US A. 2007; 104 :618–623. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]7.
Li HZ, Yi TB, Wu ZY. Cultură în suspensie combinată cu agenți chimioterapeutici pentru sortarea celulelor stem de cancer de sân. BMC Cancer. 2008; 8 :135. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]8.
Celulele stem Bao S. Glioma promovează radiorezistența prin activarea preferențială a răspunsului la deteriorarea ADN-ului. Natură. 2006; 444 :756–760. [ PubMed ] [ Google Scholar ]9.
Vlashi E, Kim K, Lagadec C, et al. Imagistica in vivo, urmărirea și țintirea celulelor stem canceroase. J Natl Cancer Inst. 2009; 101 :350–359. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]10.
Lagadec C, Vlashi E, Della Donna L, et al. Capacitatea de supraviețuire și auto-reînnoire a celulelor inițiatoare de cancer de sân în timpul tratamentului cu radiații fracționate. Cancer mamar Res. 2010; 12 :R13. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]11.
Mitchell ID, Carlton JB, Chan MY, et al. Poliploidie indusă de noscapină in vitro. Mutageneză. 1991; 6 :479–486. [ PubMed ] [ Google Scholar ]12.
Dontu G, Jackson KW, McNicholas E, et al. Rolul semnalizării Notch în determinarea destinului celular al celulelor stem/progenitoare mamare umane. Cancer mamar Res. 2004; 6 :R605–R615. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]13.
Fillmore CM, Kuperwasser C. Liniile de celule de cancer de sân uman conțin celule stem care se auto-reînnoiesc, dau naștere la descendență fenotipic diverse și supraviețuiesc chimioterapiei. Cancer mamar Res. 2008; 10 :R25. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]14.
Patel M, Yang S. Progrese în reprogramarea celulelor somatice la celule stem pluripotente induse. Stem Cell Rev. 2010; 6 :367–380. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]15.
Zhao R, Daley GQ. De la fibroblaste la celulele iPS: pluripotență indusă de factori definiți. J Cell Biochim. 2008; 105 :949–955. [ PubMed ] [ Google Scholar ]16.
Wu K, Jiao X, Li Z și colab. Factorul de determinare a destinului celular teckelul reprogramează funcția celulelor stem ale cancerului de sân. J Biol Chem. 2010 [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]17.
Chen ZY, Wang X, Zhou Y, et al. Destabilizarea proteinei factorului 4 asemănător Kruppel ca răspuns la stimularea serică implică calea ubiquitină-proteazom. Cancer Res. 2005; 65 :10394–10400. [ PubMed ] [ Google Scholar ]18.
Baltus GA, Kowalski MP, Zhai H, et al. Acetilarea sox2 induce exportul său nuclear în celulele stem embrionare. Celule stem. 2009; 27 :2175–2184. [ PubMed ] [ Google Scholar ]19.
Moretto-Zita M, Jin H, Shen Z, et al. Fosforilarea stabilizează Nanog prin promovarea interacțiunii sale cu Pin1. Proc Natl Acad Sci US A. 2010; 107 :13312–13317. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]20.
Xu H, Wang W, Li C și colab. WWP2 promovează degradarea factorului de transcripție OCT4 în celulele stem embrionare umane. Cell Res. 2009; 19 :561–573. [ PubMed ] [ Google Scholar ]21.
Baia GS, Stifani S, Kimura ET, et al. Activarea Notch este asociată cu tetraploidie și instabilitate cromozomială sporită în meningioame. Neoplazie. 2008; 10 :604–612. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]22.
Bese NS, Sut PA, Ober A. Efectul întreruperilor de tratament în iradierea postoperatorie a cancerului de sân. Oncologie. 2005; 69 :214–223. [ PubMed ] [ Google Scholar ]23.
Withers HR, Maciejewski B, Taylor JM și colab. Repopularea accelerată în cancerul de cap și gât. Radiat fata Ther Oncol. 1988; 22 :105–110. [ PubMed ] [ Google Scholar ]24.
Heddleston JM, Li Z, McLendon RE, et al. Micromediul hipoxic menține celulele stem de glioblastom și promovează reprogramarea către un fenotip de celule stem canceroase. Ciclul celulei. 2009; 8 :3274–3284. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]25.
Charles N, Ozawa T, Squatrito M, et al. Oxidul nitric perivascular activează semnalizarea crestăturii și promovează caracterul asemănător tulpinii în celulele gliom induse de PDGF. Celulă stem celulară. 2010; 6 :141–152. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]26.
Leis O, Eguiara A, Lopez-Arribillaga E, et al. Expresia Sox2 în tumorile mamare și activarea în celulele stem ale cancerului de sân. Oncogene. 2011 [ PubMed ] [ Google Scholar ]27.
Ezeh UI, Turek PJ, Reijo RA, et al. Genele celulelor stem embrionare umane OCT4, NANOG, STELLAR și GDF3 sunt exprimate atât în seminom, cât și în carcinomul mamar. Cancer. 2005; 104 :2255–2265. [ PubMed ] [ Google Scholar ]28.
Beltran AS, Rivenbark AG, Richardson BT, et al. Generarea de celule inițiatoare de tumoră prin livrarea exogenă a factorului de transcripție OCT4. Cancer mamar Res. 2011; 13 :R94. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]29.
Salmina K, Jankevics E, Huna A, et al. Reglarea în sus a rețelei de auto-reînnoire embrionară prin poliploidie reversibilă în celulele tumorale mutante p53 iradiate. Exp Cell Res. 2010; 316 :2099–2112. [ PubMed ] [ Google Scholar ]30.
Paget S. Distribuția creșterilor secundare în cancerul de sân. Lancet. 1889; 1 :571–573. [ PubMed ] [ Google Scholar ]31.
Quintana E, Shackleton M, Sabel MS, et al. Formarea eficientă a tumorii de către celulele melanomului uman unice. Natură. 2008; 456 :593–598. [ Articol gratuit PMC ] [ PubMed ] [ Google Scholar ]32.
Reya T, Morrison SJ, Clarke MF, et al. Celule stem, cancer și celule stem canceroase. Natură. 2001; 414 :105–111. [ PubMed ] [ Google Scholar ]
Cancerul este una dintre principalele cauze de deces la nivel global și considerat ca o provocare majoră pentru sistemul de sănătate publică. Toxicitatea ridicată și lipsa selectivității terapiilor anticanceroase convenționale fac din căutarea tratamentelor alternative o prioritate. În această revizuire, descriem principalele produse naturale derivate din plante utilizate ca agenți anticanceroși. Sursele naturale, metodele de extracție, mecanismele anticanceroase, studiile clinice și formularea farmaceutică sunt discutate în această revizuire. Studiile acoperite de această revizuire ar trebui să ofere o bază solidă cercetătorilor și medicilor pentru a îmbunătăți cercetarea de bază și clinică privind dezvoltarea terapiilor anticancerigene alternative.
Cancerul a fost evidențiat ca una dintre principalele cauze de deces la nivel global. Incidența sa este în continuă creștere și se preconizează o creștere cu 70% în următorii 20 de ani [ 1 ]. Terapiile convenționale împotriva cancerului implică intervenții chirurgicale, radiații și chimioterapie. Utilizarea chimioterapiei este asociată cu recurența cancerului, apariția rezistenței și dezvoltarea efectelor secundare severe [ 2 ].
Plantele au fost considerate de mulți ani ca o sursă esențială de medicamente pentru tratarea diferitelor afecțiuni. Una dintre cele mai vechi înregistrări de utilizare a produselor vegetale în medicină provine din tablete de lut în cuneiform care au fost create de sumerieni în Mesopotamia (2600 î.Hr.). Aceste tablete au arătat utilizarea a peste 1000 de produse pe bază de plante în tratamentul medical [ 3 ]. Utilizarea plantelor pentru tratarea bolilor a fost, de asemenea, populară în rândul egiptenilor antici. Înregistrările istorice au relevat utilizarea a peste 700 de produse derivate din plante în tratamente medicale [ 4 ].
Eficiența limitată și efectele secundare grave asociate cu utilizarea terapiilor anticanceroase convenționale i-au încurajat pe oamenii de știință să se concentreze pe descoperirea și dezvoltarea de noi agenți anticanceroși derivați din produse naturale [ 5 ]. S-au raportat metaboliți secundari din surse vegetale precum flavonoide, alcaloizi, terpenoizi, saponine și alții ca surse importante pentru agenți anticanceroși puternici [ 6 , 7 , 8 , 9]. Majoritatea (peste 60%) dintre medicamentele anticancerigene care au prezentat o eficiență ridicată în utilizarea clinică au fost obținute de la plante, organisme acvatice și microorganisme. Efectul anticancer al acestor produse naturale este mediat de diferite mecanisme, inclusiv inducerea apopotozei, modularea sistemului imunitar și inhibarea angiogenezei [ 10 ].
În această revizuire, rezumăm 14 agenți anticanceroși derivați din plante. O discuție cuprinzătoare a fost oferită pentru a acoperi sursele lor naturale, metodele de extracție, mecanismele de acțiune ca agenți anticanceroși, utilizarea lor în studiile clinice și formularea farmaceutică.Mergi la:
2. Produse naturale derivate din plante ca agenți anticanceroși
2.1. Curcumina
Curcumina este una dintre cele trei componente ale compușilor fenolici diferuloilmetanici cunoscuți sub numele de curcuminoizi. Este un constituent activ major găsit în rizomii uscați ai Curcuma longa (familia: Zingiberaceae), care este cunoscut în mod obișnuit ca turmeric [ 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 ]. Structura chimică a fost identificată pentru prima dată de Lamp și Milobedeska în 1910 [ 15 , 17 , 18 , 19 ] (figura 1). Are două grupări aromatice O- metoxi fenolice, un fragment β-dicarbonil și un linker cu șapte carbonuri conținând două fragmente enonice; denumirea sa IUPAC este (1 E , 6 E ) -1,7-bis (4-hidroxi-3-metoxifenil) -1,6-heptadienă-3,5-dionă) [ 15 , 16 ].
Curcumina a fost extrasă și izolată pentru prima dată de Vogel în secolul al XIX-lea [ 15 , 17 , 18 , 19 ]. Aplicarea diferitelor metode convenționale pentru extragerea curcuminoidelor din surse naturale implică extragerea solvenților organici, distilarea cu abur, percolarea la cald și la rece, utilizarea soluției alcaline [ 13 ] și utilizarea hidrotropului [ 20 ]. Mai mult, au fost studiate, de asemenea, mai multe metode avansate, cum ar fi extracția fluidelor supercritice, care are avantajul că nu conține solvenți organici, extracție cu ultrasunete și microunde și extracție asistată de enzime [ 18 , 21 , 22]. Extracția Soxhlet este considerată metoda tradițională de referință și, în comparație cu metodele mai avansate, randamentul extracției curcuminei folosind metoda Soxhlet a fost considerabil mai mare decât cele obținute din extracțiile asistate de microunde, asistate de ultrasunete și asistate de enzime [ 22 ]. Procesele de post-extracție includ în principal tehnici cromatografice pentru a separa curcuminoidele de alte uleiuri volatile și oleorezine co-extrase și pentru a izola curcumina de compușii săi curcuminoizi corespondenți, și anume demetoxicircumina și bisdemetoxicircumina [ 23 , 24 ]. Pentru extragerea curcuminei au fost folosiți mai mulți solvenți organici, totuși etanolul rămâne solventul preferat [ 21], și solvenți alimentari, cum ar fi triacilglicerolii, sunt testați și utilizați [ 25 ].
Diferitele metode dezvoltate vizează scăderea cantității de solvenți organici utilizați în metodele de extracție și scăderea timpului necesar pentru procedurile de extracție și post-extracție în mai multe etape, inclusiv separarea curcuminei de analogii săi. În plus, își propun să găsească o metodă de extracție mai selectivă, cu randament de înaltă calitate în scopuri alimentare și terapeutice, care se dovedește a fi o metodă rentabilă [ 13 , 20 , 22 , 23 , 24 , 26 ].
Curcumina a fost recunoscută pentru a prezenta mai multe proprietăți farmacologice, inclusiv antiinflamatoare, antioxidante, antibacteriene, antivirale, antidiabetice și de vindecare a rănilor și este cercetată pe scară largă pentru potențialul său cancer și activitate chimiopreventivă împotriva diferitelor tipuri de cancer [ 11 , 15 , 16 , 17 , 27 ]. Acesta produce efectul său anticancer prin diferite mecanisme de acțiune care includ inhibarea creșterii celulelor canceroase, inducerea apoptozei celulelor canceroase și suprimarea metastazei celulelor canceroase. Aceste mecanisme au fost studiate in vitro și in vivo într-o mare varietate de tipuri de cancer, inclusiv cancerul colorectal și cel de sân [ 17 , 28 ,29 , 30 ], în care curcumina a fost implicată în mai multe căi de semnalizare, inclusiv inducerea căilor apoptoze ligand (TRAIL) induse de apoptoza legată de factorul necrozei tumorale (TRAIL) căi apoptotice prin reglarea ascendentă a receptorului de moarte 5 (DR5) în celulele canceroase de colon HCT-116 și HT-29 [ 31 ]. În plus, curcumina a inițiat calea apoptotică mediată de Fas în cancerul de colon HT-29 prin activarea caspazei 8 [ 32 ] și s-a constatat că reglează în sus expresia Bax și suprima Bcl-2 prin fosforilarea la Ser15 și activarea p53 în colonul HT-29 celula adenocarcinomului [ 33 ], în celulele HCT-116 [ 17 ] și COLO-205 [ 34]. Curcumina a fost, de asemenea, raportată că inhibă NF-κB-luciferaza HT-29 și în celulele canceroase ale colonului HCT-116 și inhibă calea Wnt / β-catenină in vitro în celulele canceroase ale colonului HCT-116 și in vivo la șoarecii care poartă mutația genei APC .
Efectul anticancer al curcuminei asupra osteosarcomului a fost mediat de inactivarea semnalizării JAK / STAT și inhibarea proliferării și migrării celulelor MG-63 [ 14 ]. Curcumina interferează cu o serie de căi celulare (in vivo și in vitro) în cancerul de prostată, inclusiv protein kinaza activată cu mitogen (MAPK), receptorul factorului de creștere epidermic (EGFR) și factorul nuclear κ (NFκB) [ 19 ]. Mai mult, curcumina reglează proteina p53 in vivo și in vitro în mai multe linii celulare de cancer de sân, după cum au analizat Talib și colab. (2018) [ 15 ]. Curcumina modulează căile celulare implicate în proliferarea celulară a carcinomului cu celule scuamoase la nivelul capului și gâtului, mai ales NF-κB și STAT3, care se dovedesc a fi supraexprimate în mai multe carcinoame ale capului și gâtului [ 19].]. Studiul in vivo utilizând celule U-87 de gliom uman xenogrefate în șoareci atimici a arătat că curcumina este capabilă să suprime angiogeneza gliomului prin inhibarea MMP-9 și reglarea descendentă a markerilor de celule endoteliale. Curcumina a fost de asemenea capabilă să inducă oprirea ciclului celular G2 / M prin creșterea protein kinazei 1 (DAPK1) în celulele glioblastomului maligne U-251, ceea ce indică faptul că suprimarea DAPK1 de către curcumină nu numai că induce oprirea celulelor, ci inhibă și STAT3 și NF-κB și activează caspaza-3 [ 19 ].
2.2. Resveratrol
Resveratrolul este un polifenol natural care aparține clasei stilbene [ 35 ]. Este extras din diferite tipuri de plante și prezentat în 34 de familii care implică 100 de specii [ 36 ]. Concentrații mari de resveratrol au fost găsite în arahide, soia, struguri purpurii și rodii [ 37 ]. Deși resveratrolul are configurații cis și trans , izomerul trans este mai stabil cu efecte bioactive ridicate [ 38 ]. Resveratrolul este extras în principal din rădăcini, frunze, flori, fructe și semințe [ 36]. Au fost raportate diferite metode de extracție și separare a resveratrolului. Extracția solventului organic este una dintre procedurile convenționale utilizate pentru extragerea resveratrolului [ 39 , 40 ]. O nouă metodă cu ultrasunete asistată de enzime a fost aplicată pentru extragerea resveratrolului din Polygonum cuspidatum . A produs un randament semnificativ ridicat de 11,88 mg / g [ 41 ]. Mai mult, extracția trans- resveratrol din mugurii de arahide a fost optimizată prin utilizarea extracției accelerate cu solvent și metoda suprafeței de răspuns [ 42 ]. Un studiu comparativ a arătat că metoda de macerare a produs un randament ridicat de resveratrol comparativ cu extracția asistată cu ultrasunete și extracția asistată cu microunde [ 43]. Resveratrolul din vinul roșu a fost determinat folosind metoda HPLC de extracție în fază solidă online îmbunătățită prin exercitarea unui nou absorbant nanofibros [ 44 ]. Un alt studiu a arătat o îmbunătățire semnificativă a randamentului total de resveratrol prin aplicarea încălzirii termice urmată de tratamentul enzimatic (β-glucanază și pectinaze) a extractelor din coaja de struguri [ 45 ]. Mai multe uleiuri de arahide cu diferite mărci de pe piața locală au fost analizate pentru a determina trans resveratrol. Studiul a arătat că utilizarea extracției magnetice rapide în fază solidă bazată pe nanoparticule magnetice mezopore altoite de alendronat de sodiu poate detecta în mod eficient trans- resveratrolul [ 46 ].
Resveratrolul (3,5,4′-trihidroxistilben) este un stilbenoid și o fitoalexină produse de mai multe plante ca răspuns la rănire sau la orice atac de patogen [ 47 ]. Structura de bază a resveratrolului este compusă din două inele fenolice legate între ele printr-o legătură dublă de stiren (Figura 2) [ 48 ]. Resveratrolul are o rată de absorbție scăzută datorită solubilității scăzute în apă legată de structura sa chimică [ 49 ]. În trecut, resveratrolul a fost utilizat pentru dureri de stomac, hepatită, artrită, infecții ale tractului urinar și boli inflamatorii și cardiovasculare [ 50 ].Figura 2
Structura chimică a resveratrolului.
Recent, mai multe studii s-au concentrat asupra proprietăților anticanceroase ale resveratrolului și au dezvăluit capacitatea sa ridicată de a viza mai multe semnale distinctive ale cancerului [ 51 ]. Resveratrolul a prezentat efecte apoptotice și antiproliferative asupra celulelor carcinomului cervical uman prin inhibarea creșterii celulare, activarea caspazei-3 și caspazei-9, reglarea în sus a proteinei X asociate Bcl-2 și inducerea expresiei p53 [ 52 ]. Mai mult, resveratrolul a inhibat proliferarea celulelor cancerului de colon, indusă apoptoza celulară și oprirea fazei G 1 prin suprimarea căii de semnalizare AKT / STAT3 [ 53 ]. Un alt studiu a arătat că resveratrolul a îmbunătățit efectele apoptotice și oxidante ale paclitaxelului prin activarea canalului TRPM2 în celulele glioblastomului [ 54]. În plus, resveratrolul a prezentat un efect citotoxic împotriva carcinomului cu celule scuamoase la nivelul capului și gâtului și a redus expresia factorului de creștere endotelial vascular (VEGF) [ 55 ]. Resveratrolul inhibă metastaza în celulele cancerului pancreatic prin afectarea expresiilor IL-1β, TNF-α, vimentină, N-caderină și CTA-2 [ 56 ]. Zhao și colab. a raportat că resveratrolul încapsulat în lipozomii peptidici a îmbunătățit proprietățile fizico-chimice și a redus foarte mult toxicitatea resveratrolului liber. A indus apoptoza în tumora mamară prin reglarea în sus a expresiei p53 și Bax, creșterea activității Bcl-2 și inducerea activării caspazei-3 [ 57 ].
Chatterjee și colab. a constatat că resveratrolul și pterostilbenul sunt eficiente în reducerea remarcabilă a unui model de tumoră de cancer de col uterin in vivo atunci când sunt injectate direct în tumoră [ 58 ]. O combinație de resveratrol și timochinonă a fost investigată în ambele modele in vitro și in vivo, rezultatele au arătat o inhibare semnificativă a celulelor canceroase, promovarea apoptozei și suprimarea angiogenezei [ 59 , 60 ]. Un alt studiu a relevat un efect sinergic între resveratrol și doxorubicină împotriva celulelor cancerului de sân. Terapia combinată a inhibat volumul tumorii și a crescut durata de viață în celulele carcinomului ascetic Ehrlich purtătoare de șoareci [ 61 ]. Mai mult, trans-resveratrolul a prezentat activitate antitumorală pe celulele melanomului uman într-o manieră dependentă de doză [ 62 ]. Cheng și colab. a raportat că acumularea speciilor de oxigen reactiv celular indus de resveratrol a dus la activarea apoptozei și inhibă proliferarea celulelor cancerului pancreatic [ 63 ]. Recent, hidroxid dublu stratificat acoperit cu ser albumină serică (LDH-BSA) a fost utilizat pentru încapsularea resveratrolului. Capacitatea anticancerigenă a nanohibridului a fost investigată în celulele cancerului pulmonar uman (A549) și a indicat o activitate mai mare comparativ cu resveratrolul gol [ 64 ]. Mai mult, resveratrolul inițiază apoptoza și moartea autofagică a celulelor canceroase pulmonare prin stimularea căii de semnalizare p53 [ 65 ].
2.3. EGCG (Epigallocatechin Gallate)
Epigalocatechin-3-galatul (EGCG) este un polifenol natural care aparține clasei flavonolului [ 66 ]. Principalele surse alimentare de EGCG sunt ceaiul verde ( Camellia sinensis , Theaceae) [ 67 ] și produsele pe bază de cacao [ 68 ]. S-au folosit diverse metode de extracție pentru extragerea compușilor bioactivi din ceaiul verde, cum ar fi extracția convențională cu solvent, extracția asistată de microunde, extracția asistată cu ultrasunete, dioxidul de carbon supercritic, extracția Soxhlet, prelucrarea la presiune înaltă și extracția apei subcritice [ 69 , 70 , 71]. Condițiile de modulare ale metodei de extracție asistată de ultrasunete au optimizat cantitatea extrasă de EGCG din microalge extrase cu lipide [ 72 ]. Mai mult, extracția subcritică a apei EGCG din ceaiul verde a fost aplicată cu parametri de extracție ajustați, rezultând un randament de 4,66% de EGCG [ 73 ]. Eficiența extracției galatului de epigalocatechină a fost îmbunătățită prin utilizarea metodelor electrochimice. S-a constatat că utilizarea electrodului polimeric PAN / PPY îmbogățit cu nanoparticule de TiO 2 și rGO a economisit timp și a sporit eficiența pentru a extrage EGCG de înaltă puritate [ 74]. Ayyildiz și colab. au arătat că metoda asistată de ultrasunete a fost mai eficientă în extragerea EGCG decât metoda cu apă fierbinte; cu toate acestea, ar putea fi utilizat pentru producerea de băuturi de ceai verde [ 75 ]. Mai mult, utilizarea unui agent de extracție verde, cum ar fi β-ciclodextrina, a îmbunătățit randamentul de extracție al EGCG și ECG, în comparație cu solventul de apă și etanol [ 76 ].
Epigalocatechin-3-galatul este esterul epigalocatechinei și al acidului galic (Figura 3) [ 77 ]. În mod tradițional, ceaiul verde a fost folosit în China și medicina indiană ca stimulent, diuretic, astringent și pentru a îmbunătăți sănătatea inimii [ 78 ]. EGCG are diferite beneficii pentru sănătate reprezentate de reducerea nivelului de colesterol LDL, inhibarea formării anormale a cheagurilor de sânge, suprimarea creșterii tumorale [ 79 ]. Printre diferiții derivați ai catehinei de ceai verde, EGCG este cel mai puternic agent antiinflamator și anticancer [ 80 ].
Structura chimică a galatului de epigalocatechină.
Mai multe studii au arătat proprietățile EGCG ca agent anticancerigen. Are activități antiproliferative, antimetastazice și pro-apoptoză [ 81 ]. EGCG a inhibat activitatea metastatică a celulelor carcinomului nazofaringian uman prin reglarea descendentă a expresiei proteinelor MMP-2 prin modularea căii de semnalizare Src [ 82 ]. Mai mult, combinarea EGCG cu eugenol sau amarogentin a prezentat un potențial chimioterapeutic sinergic în linia celulară a cancerului de col uterin. Efectul antiproliferativ a fost justificat de capacitatea lor de a regla în jos ciclina D1 și de a regla în sus inhibitorii ciclului celular LIMD1, RBSP3 și p16 în faza G1 / S a ciclului celular [ 83]]. Naponelli și colab. a raportat că stresul reticulului endoplasmatic indus de EGCG a afectat expresia genelor și interferează cu proteostaza intracelulară la diferite niveluri [ 84 ]. Mai mult, EGCG a reușit să sensibilizeze apoptoza și autofagia celulelor CAR de cancer oral rezistent la cisplatină, activând calea AKT / STAT3 și suprimând semnalizarea rezistenței multidrog 1 [ 85 ]. Mai multe studii in vivo au investigat efectul consumului de ceai verde asupra reducerii incidenței tumorilor maligne, inclusiv a cancerului colorectal, stomacului, ficatului și pulmonar [ 86 , 87]. Interesant este că au fost testați zece polifenoli diferiți pentru a determina activitatea lor chemopreventivă, EGCG a arătat cele mai puternice efecte antiproliferative și a stimulat semnificativ oprirea ciclului celular în faza G1 și apoptoza celulară [ 88 ]. Chen și colab. a raportat că nanoemulsia EGCG poate inhiba celulele cancerului pulmonar prin mecanisme independente de matrice metaloproteinază (MMP) -2- și -9 [ 89 ].
Sheng și colab. a demonstrat efectul EGCG asupra citotoxicității keratinocitelor orale induse de doxorubicină și a activității anticancer împotriva celulelor canceroase orale. A atenuat efectul citotoxic al doxorubicinei fără a slăbi eficacitatea anticancer [ 90 ]. Mai mult, EGCG a reușit să suprime creșterea tumorii a cancerului de prostată la șoarecii TRAMP și a scăzut PSA seric derivat din tumori [ 91 ]. O activitate sinergică anticanceroasă a curcuminei și a catechinelor a fost raportată împotriva adenocarcinomului de colon uman și a liniilor celulare ale carcinomului laringelui uman [ 92 ]. Recent, epigalocatechina galat încapsulată cu PLGA (EGCG-NPs) a arătat o activitate mai mare decât EGCG liber în inhibarea tumorilor cancerului pulmonar în modelul PDX prin suprimarea expresiei genelor reglementate NF-κB [ 93]. În plus, nanoparticulele de aur încărcate cu epigalocatechin-3-galat au prezentat o eficacitate semnificativă împotriva cancerului la șoarecii care poartă carcinomul ascitei Ehrlich [ 94 ].
2.4. Alicină
Alicina este un tioester al acidului sulfenic sau alil tiosulfinatului (Figura 4). Se găsește în principal în usturoi ( Allium sativum ) și aparține familiei Liliacerae [ 95 ]. Alicina este instabilă din punct de vedere chimic și se descompune ușor în soluții uleioase, cum ar fi sulfura de dialil, disulfura de dialil și trisulfura de dialil, precum și soluțiile solubile în apă, cum ar fi SAC și S- alil mercaptocisteina [ 96 ]. Prin urmare, condițiile de prelucrare au un impact mare asupra compoziției compușilor tiosulfinați din usturoi [ 97 ]. Shi și colab. a raportat că uscarea prin pulverizare, liofilizarea și uscarea la cuptor la o temperatură ridicată a usturoiului proaspăt au dus la pierderea activității și la deteriorarea alininazei, ceea ce a dus la prevenirea formării alicinei [ 98]. Extractul bogat în alicină s-a obținut din usturoi prin extracție lichidă sub presiune cu o concentrație de 332 μg de alicină pe gram de probă. Această metodă a fost mai eficientă comparativ cu probele de usturoi proaspăt și usturoi praf [ 99 ]. Mai mult, s-au raportat utilizarea altor metode de extracție, cum ar fi extracția supercritică a CO 2 [ 100 ], extracția fluidelor supercritice [ 101 ], testul HPLC-MTT [ 102 ] și extracția asistată cu ultrasunete [ 103 ]. Li și colab. a arătat că aplicarea extracției sărate în condiții optimizate a produs alicină cu puritate ridicată (68,4%), comparativ cu puritatea extractului brut (31,8%) [ 104]. Recent, alicina a fost extrasă cu apă, apoi legarea asistată de ultrasunete cu izolate de proteine din zer pentru a forma conjugați. Acest proces a îmbunătățit stabilitatea, solubilitatea și proprietățile emulsionante ale alicinei [ 105 ].
Alliina este un sulfoxid care reprezintă 80% din sulfoxizii de cisteină din usturoi și este considerată molecula precursoră a alicinei. Enzima Allinase activată atunci când bulbii de usturoi zdrobiți sau răniți au dus la conversia alinei în alicină [ 95 ]. Timp de vârstă, usturoiul a fost folosit pentru a vindeca multe boli, inclusiv hipertensiunea, infecțiile și mușcăturile de șarpe [ 106 ].
S-a demonstrat că alicina posedă diferite activități biologice, cum ar fi antiinflamatoare, antimicrobiene și anticanceroase. Chen și colab. a raportat că alicina a suprimat în mod semnificativ proliferarea celulelor și invazia celulelor colangiocarcinomului. A indus apoptoza și a prevenit migrarea celulelor prin reglarea în sus a SHP-1 și inhibarea activării STAT3. Mai mult, a atenuat creșterea tumorii în modelul de șoarece nud al colangiocarcinomului [ 107 ]. Mai mult, a fost efectuat un studiu in vivo pentru a evalua efectul alicinei asupra radiosensibilității celulelor cancerului colorectal. Rezultatele au arătat că alicina îmbunătățește sensibilitatea radioterapiei cu raze X în cancerul colorectal prin inhibarea căii de semnalizare NF-κB [ 108]. În plus, alicina a prezentat activitate antitumorală împotriva celulelor de gliom infectate cu HCMV prin inhibarea eliberării citokinelor, reglarea în sus a activității p53 și îmbunătățirea sensibilității la radioterapie [ 109 ]. De asemenea, se constată că alicina ar putea regla în sus miR-486-3p și ar putea crește chimiosensibilitatea la temozolomidă in vitro și in vivo [ 110 ]. Schultz și colab. a demonstrat activitatea alicinei în inhibarea ornitinei decarboxilazei, o enzimă care limitează rata în proliferarea celulară a neuroblastomului și inducerea apoptozei celulare [ 111 ]. Mai mult, alicina suprimă creșterea celulelor melanomului prin creșterea ciclinei D1 și prin reducerea expresiei ARNm a MMP-9 [ 112 ]. De asemenea, inhibă proliferarea glioblastomului uman prin stimularea S și G 2Stoparea ciclului celular de fază M / apoptoză și autofagie [ 113 ]. Alicina a demonstrat eficacitate în reducerea creșterii și metastazelor carcinomului gastric prin reglarea în sus a miR-383-5p și reglarea în jos a ERBB4 [ 114 ].
Alicina a dezvăluit o activitate anticancerigenă sinergică cu 5-fluorouracil împotriva celulelor carcinomului pulmonar și colorectal [ 115 ], precum și sensibilizarea celulelor canceroase hepatocelulare la 5-fluorouracil [ 116 ]. S-a raportat că alicina poate împiedica în mod eficient creșterea celulelor celulelor de gliom U251 [ 117 ] și reduce sarcina tumorală în celulele canceroase la sân [ 118 , 119 ].
2.5. Emodin
Emodin este cel mai frecvent extras din rădăcinile și rizomii de, Rheum palmatum (rubarbă chineză, familie: Polygonaceae), deși se găsește în alte plante din aceeași familie, cum ar fi Polygonum cuspidatum ( tricotul asiatic) și Polygonum multiflorum ( tricotul chinezesc) , și în plante din alte familii, și anume Aloe vera (familia: Asphodelaceae) și Cassia obtusifolia (China senna, familia: Fabaceae) [ 120 , 121 , 122 ]. De asemenea, este izolat de diferite specii fungice, inclusiv Aspergillus ochraceus și Aspergillus wentii [ 123]. Emodin (1,3,8-trihidroxi-6-metil-antrachinonă), este un derivat natural al antrachinonului [ 124 ] (Figura 5), cunoscut ca având diverse activități terapeutice, cum ar fi antibacteriene, antiinflamatorii, antivirale, antitumorale, imunosupresoare și alte activități farmacologice [ 125 , 126 , 127 , 128 ].
Metodele pentru extracția emodinei din plante au inclus extracția prin macerare (ME), extracția prin reflux (RE), extracția cu nebulizare cu ultrasunete (UNE) extracția asistată cu microunde (MAE), extracția prin amestecare (SE), extracția supercritică a dioxidului de carbon și cromatografia lichidă preparativă [ 123 , 129 , 130 , 131 ]. Procedura ME este o metodă de extracție foarte simplă care ar putea fi utilizată pentru extragerea componentelor termolabile. Cu toate acestea, această metodă consumă mult timp, cu un randament scăzut de extracție [ 132 , 133 ]. Tehnica RE nu are nevoie de atât de mult timp ca ME și consumă cantități mai mici de solvent. Cu toate acestea, RE poate fi utilizat numai pentru extragerea substanțelor chimice termo-stabile [ 133, 134 ]. Extracția cu ultrasunete UE este o metodă de extracție care utilizează energia ultrasonică a undei, unde aceste unde produc cavitație în solvent accelerând dizolvarea și difuzia solutului, precum și transferul de căldură. UE ar putea fi aplicat la extragerea compușilor termolabili folosind cantități mici de solvent cu consum redus de energie. Această abordare este utilizată în mod obișnuit pentru a extrage polifenoli, ginsenozide și alți compuși naturali. Mai mult, este o procedură de economisire a timpului și o operațiune convenabilă care are ca rezultat un randament ridicat al extractului [ 131 , 133 , 135 ].
UNE este o metodă viabilă și alternativă de extracție din probe de plante cu constituenți corespunzători. UNE este diferit de UE deoarece folosește aerosoli transportați de gaze. Această abordare are multe avantaje față de celelalte metode, deoarece oferă, de obicei, cel mai mare randament din extract, economisind totuși timp [ 131 ]. Metoda de extracție în fază solidă ar putea fi utilizată pentru a izola emodina din amestecul de pigment roșu produs de A. ochraceus [ 123 ].
Conform revizuirii lui Hsu și Chung (2012), mecanismele moleculare ale emodinei cuprind oprirea ciclului celular, apoptoza și promovarea expresiei factorului 1α inductibil de hipoxie, glutation S- transferază P , N- acetiltransferază și glutation faza I și Enzime de detoxifiere II în timp ce inhibă angiogeneza, invazia, migrația, formarea aductului ADN carcinogen indus chimic, HER2 / neu, kinaza CKII și kinaza p34cdc2 în celulele canceroase umane [ 136 ]. S-a raportat că inhibă angiogeneza asociată tumorii prin inhibarea fosforilării ERK. De asemenea, se bucură de efecte antiproliferative și antimetastatice [ 137]. Reglează în jos expresia supravieținei și a β-cateninei, inducând deteriorarea ADN-ului și inhibând expresia reparării ADN-ului [ 136 , 138 ]. De asemenea, inhibă activitatea cazeinei kinazei II (CKII) prin concurență la situsurile de legare a ATP [ 136 , 139 ]. Conform unor constatări, acesta reglează în sus factorul HIF-1 inductibil al hipoxiei și superoxidul intracelular dismutaze și crește eficacitatea medicamentelor citotoxice [ 140 , 141 ].
Emodin poate sensibiliza celulele tumorale la radioterapie și chimioterapie și poate inhiba căile care duc la rezistența la tratament. S-a constatat că inversează rezistența la gemcitabină in vitro în liniile celulare de cancer pancreatic prin scăderea expresiei MDR-1 ( P- gp), NF-κB și Bcl-2 și creșterea nivelurilor de expresie ale Bax, citocrom-C și caspază -9 și -3 și promovând apoptoza celulară nestimulată și în liniile celulare ale cancerului pancreatic cu rezistență indusă de gemcitabină [ 142 ]. Mai mult, descoperirile in vitro și in vivo au concluzionat că emodina a reglementat în jos atât XIAP, cât și NF-κB și apoptoza crescută la șoarecii care au celule de cancer pancreatic uman [ 143 , 144]. Chemosensibilizarea a fost observată și în cancerul vezicii biliare, unde tratamentul independent combinat al emodinei cu cisplatină, carboplatină sau oxaliplatină a crescut chemosensibilitatea in vitro la celulele canceroase ale vezicii biliare SGC996 și in vivo la șoarecii purtători de tumori ai vezicii biliare. Wang și colab. (2010) au creditat aceste descoperiri la nivelul redus al glutationului și la reglarea descendentă a proteinei 1 legate de rezistența multidrog (MRP1) și la apoptoza crescută cauzată de astfel de combinații [ 145].]. În plus, a fost observată o chemosensibilitate crescută in vitro în liniile celulare de cancer DU-145 (linia celulară de carcinom de prostată multirezistentă) și in vivo la șoarecii purtători de tumori atunci când au fost tratați cu o combinație de emodină și cisplatină. S-a arătat că mecanismul implică suprimarea mediată de ROS a rezistenței multidrog și a factorului inductibil de hipoxie-1 în celulele HIF-1 activate [ 146 ].
2.6. Timoquinona (TQ)
Timoquinona (TQ) este principalul constituent bioactiv fitochimic găsit în uleiul volatil izolat din Nigella sativa (chimen negru, semințe negre), care a fost utilizat ca medicament tradițional în multe țări [ 59 , 147 , 148 ]. TQ are multe activități farmacologice, inclusiv antioxidanți, antiinflamatori, imunomodulatori, antihistaminici și antimicrobieni, precum și cu o activitate antitumorală foarte promițătoare [ 148 , 149 , 150 , 151 , 152 ] (Figura 6).Figura 6
Structura chimică a timquinonei.
TQ poate fi obținut prin diferite metode de extracție, cum ar fi hidrodistilarea (HD), folosind aparate de tip Clevenger, distilarea cu abur uscat (SD), distilarea cu abur a uleiurilor brute obținute prin extracția solventului (SE-SD) și extracția fluidelor supercritice (SFE- SD). Atât în HD cât și în SD, procesul de extracție este finalizat atunci când se formează ulei galben pal [ 153 ]. SE se efectuează de obicei cu un aparat Soxhlet, folosind n- hexan ca solvent. După 120 h de extracție, reziduul este supus distilării cu abur și o etapă suplimentară de extracție care urmează cu evaporarea rotativă, care produce un ulei volatil galben maroniu [ 153]. SFE este o metodă de extracție flexibilă datorită posibilității de modulare continuă a solventului. În această metodă pot fi utilizați diferiți solvenți, cum ar fi hexanul, pentanul, butanul, oxidul de azot, hexafluorura de sulf și hidrocarburile fluorurate. Cu toate acestea, cel mai comun solvent SFE utilizat este dioxidul de carbon (CO 2 ), deoarece este ieftin, disponibil și sigur. Extracția trebuie să fie la presiuni scăzute și temperatura trebuie să fie aproape de temperatura camerei. Totuși, această metodă are un dezavantaj: costurile investiționale mai mari comparativ cu tehnicile tradiționale de extracție a presiunii atmosferice [ 129 , 153 ].
Activitățile potențiale anticancerigen TQ sunt mediate de mai multe mecanisme care modifică reglarea ciclului celular, a factorului de creștere, a enzimei protein kinazei, a genei supresoare tumorale, a apoptozei, a semnalelor de supraviețuire, a factorilor de transcripție și a enzimelor de fază I și II [ 148 ]. Modificarea progresiei ciclului celular este un pas important în inhibarea dezvoltării și progresiei cancerului. TQ conjugat cu acid gras are activitate potențială asupra proliferării celulare, apoptozei și căilor de semnalizare [ 148 ]. Conjugarea se face pentru a crește capacitatea TQ de a penetra membranele celulare. Au fost studiate mai multe forme conjugate în HCT116 și HCT116 p53 – / –cancerul de colon și celulele hepatomului HepG2 in vitro. Tratamentul cu TQ-4-α-linolenilhidrazonă sau TQ-4-palmitilhidrazonă a fost eficient în celulele HCT116 p53-competente, mediat de o reglare ascendentă a p21cip1 / waf1 și o reglare descendentă a ciclinei E și asociată cu o oprire S / G2 a celulei ciclu. Celulele HCT116 p53 – / – și HepG2 au prezentat doar un răspuns minor la TQ-4-α-linolenoylhydrazone [ 154 ]. TQ a indus oprirea ciclului celular G0 / G1, a crescut expresia p16, a scăzut expresia proteinei ciclinei D1 în tumorile cutanate promovate de DMBA TPA la șoareci, a inactivat CHEK1 și a contribuit la apoptoza în celulele cancerului colorectal [ 155 , 156]. Mai mult, TQ determină oprirea celulelor în diferite etape în funcție de concentrația utilizată (25 și 50 μM) in vivo în linia de celule epiteliale de cancer mamar uman, MCF-7 [ 157 ]. TQ a redus nivelurile crescute ale producției serice de enzime TNF-α, IL-6 și iNOS și a îmbunătățit rezultatele histopatologice la șobolanii Wistar cu leziuni ale sistemului hepatorenal induse de metotrexat [ 158 ]. În plus, TQ are un rol în reducerea nivelurilor de NO prin reglarea descendentă a expresiei iNos, reducerea expresiei Cox-2 și, prin urmare, în generarea PGE2 și reducerea sintezei de celule PDA a Cox-2 și MCP1 [ 159 , 160 ].
TQ are un rol eficient în reducerea migrației celulelor endoteliale, formarea tuburilor și suprimarea angiogenezei tumorale. TQ a redus în mod vizibil fosforilarea EGFR la reziduurile de tirozină-1173 și JAK2 in vitro în celulele cancerului de colon uman HCT 116 [ 161 ]. TQ determină oprirea ciclului celular G2 / M și apoptoza agitată și scade semnificativ expresia nucleară a NF-κB. Mai mult, TQ are un rol în creșterea activității PPAR-γ și reglarea descendentă a expresiei genei pentru Bcl-2, Bcl-xL și survivin [ 162 ]. Mai mult, are un efect antiproliferativ, în special atunci când îl combină cu doxorubicină și 5-fluorouracil, ceea ce a dus la creșterea citotoxicității la modelul de șoareci cu xenogrefă pentru cancerul de sân [ 162]. Mai mult, TQ are un rol în reglarea descendentă a expresiei produselor genei reglementate de STAT3 în cancerul gastric atât în modele in vivo, cât și in vitro [ 163 ]. Rapoartele au arătat că TQ joacă un rol esențial în inducerea apoptozei prin scăderea, de asemenea, a expresiei proteinelor antiapoptotice; de asemenea, a crescut semnificativ expresia proteinei pro-apoptotice [ 164 ]. Acest proces este mediat de activarea caspazelor 8, 9 și 7 într-o manieră dependentă de doză și crește activitatea PPAR-γ [ 165 , 166 , 167 ].
TQ previne deteriorarea ADN-ului cauzată de radicalii liberi prin eliminarea activității radicalilor liberi [ 168 , 169 , 170 ]. TQ arată un efect semnificativ în scăderea expresiilor enzimelor CYP3A2 și CYP2C 11 [ 171 ]. Tratamentul TQ a arătat activitate în reducerea activității enzimei CYp1A2, CYP 3A4 și CYp3A4 și creșterea enzimei de fază II, GST. TQ și-a dovedit rolul în prevenirea tumorii prin activarea enzimelor antioxidante și a activității sale antioxidante [ 172]. Tratamentul TQ a ilustrat un rol valoros în creșterea mARN-ului PTEN. Mai mult, are un rol esențial în inhibarea proliferării celulare a cancerului de sân și inducerea apoptozei prin activarea căii P53 în linia celulară MCF-7, constatarea a arătat că o creștere dependentă de timp a PTEN apare în celulele tratate cu TQ ca comparativ cu celulele netratate [ 173 ]. TQ induce degradarea subunității tubulinei în celule; inhibă, de asemenea, activitatea enzimei telomerazei. Mai mult, provoacă suprimarea expresiei receptorilor de androgen și a E2F-1, care este esențială pentru proliferarea și viabilitatea celulelor canceroase de prostată sensibile la androgen și independente de androgen [ 148 ].
2.7. Genistein
Genisteina [4 ‘, 5,7-trihidroxiisoflavonă sau 5,7-dihidroxi-3- (4-hidroxifenil) cromen-4-onă] este un izoflavonoid cu un schelet de 15 carbon (Figura 7) și este clasificat ca fitoestrogen. Se găsește în alimente (în special leguminoase) sub formă glicozilată sau liberă. Structural este similar cu 17β-estradiolul, care este motivul capacității sale de a se lega și de a modula activitatea receptorilor de estrogen [ 174 ].
A fost izolat pentru prima dată în anul 1899 de Genista tinctoria , de unde a fost numit după genul acestei plante. Cu toate acestea, este principalul metabolit secundar al speciei Trifolium și în glicină max (soia). De fapt, soia, alimentele pe bază de soia și băuturile pe bază de soia sunt cele mai bune surse de genisteină. Lupinul ( Lupinus perennis ) este, de asemenea, o leguminoasă care deține o valoare nutritivă similară cu cea a soiei în ceea ce privește conținutul de genisteină. Alte leguminoase importante sunt fasolea și boabele de naut, despre care se știe că conțin cantități semnificative de genisteină, deși mai puțin decât soia și lupinul [ 174 , 175]. Forma liberă (forma agliconică) a genisteinei este forma farmacologic activă și acționează ca agenți anticanceroși, estrogeni și antiosteoporetici. Poate fi extras din sursa sa prin diferite mijloace, cum ar fi tratamentul cu enzime și / sau tratamentul cu acid, urmat de extracția solventului [ 176 ]. În literatura de specialitate au fost raportate alte metode de extracție, inclusiv extracția asistată de ultrasunete [ 177 ] și extracția fluidelor supercritice cu și fără hidroliză enzimatică [ 178 , 179 ]. Pe de altă parte, genisteina poate fi sintetizată chimic folosind cuptoare cu microunde convenționale [ 174 , 176] sau poate fi sintetizat biotehnologic prin germinarea semințelor de soia și îmbunătățirea conținutului său de genisteină sau prin manipularea genetică a culturilor care nu sunt leguminoase, cum ar fi orezul (de exemplu, orezul transgenic cu conținut ridicat de genisteină) [ 174 ].
Genisteina își exercită efectele anticanceroase prin inducerea apoptozei, scăderea proliferării și inhibarea angiogenezei, precum și a metastazei, care a fost ilustrată în scăderea creșterii și dezvoltării tumorii în modelele de cancer hepatocelular ale șoarecilor nud [ 180 ] și șobolanilor Wistar [ 181 ], precum și în modelul cancerului gastric al șobolanilor Wistar [ 182]. Rolul genisteinei în cancerul de prostată a fost studiat extensiv in vivo în diferite modele animale, cum ar fi șobolanul Lobund-Wistar, (care este un model unic de șobolan care dezvoltă spontan cancer de prostată metastastic la 30% din populația sa) și la șoareci SCID transplantați cu om celule de carcinom de prostată (LNCaP, PC3 și DU-145). Unele studii in vivo au inclus șobolani normali pentru a testa efectul toxic al genisteinei asupra prostatei și efectul acesteia asupra expresiei receptorilor de androgen și estrogen [ 183 , 184 , 185 ]. În plus, cancerul de prostată a fost abordat in vitro în mai multe tipuri de celule (LNCaP, PC3, DU-145, PNT-1, PNT-2 și VeCaP) [ 184 ]. Testul biologic al genisteinei împotriva mai multor alte linii de celule canceroase a fost raportat în 2017 de Estrela și colab. [186 ], care a inclus următoarele linii de celule canceroase și rezultatul IC 50 al genisteinei: carcinom mamar (MDA-MB-231 și T47D; IC 50 : 43 și respectiv 48 µM, respectiv), carcinom de colon (HT29 și COLO201; IC 50 : 50 și respectiv 73 µM), carcinom pulmonar (A549 și NCI-H460; IC 50 : 64 și respectiv 47 µM), carcinom pancreas (BxPC-3 și PANC-1; IC 50 : 79 și respectiv 87 µM), melanom (MML-1 și SK-MEL-2; IC 50 : 42 și respectiv 36 µM, respectiv) și glioblastom (U87 și LN229; IC 50 : 55 și respectiv 44 µM).
Se raportează că genisteina inhibă ciclooxigenaza-2 (COX-2) direct și indirect prin suprimarea factorilor de stimulare a COX-2, cum ar fi proteina activată-1 (AP-1) și Nf-κB. Supraexprimarea COX-2 a fost descrisă în cancerul pancreatic, de colon, de sân și de plămâni, iar inhibarea acestuia a fost corelată cu dezvoltarea scăzută a tumorii canceroase în esofag și în colon [ 175 ]. Genisteina inhibă CDK prin reglarea în sus a p21 și suprimă ciclina D1 care induce în cele din urmă oprirea ciclului celular G2 / M și scade progresia celulelor tumorale [ 175 , 184 , 186 , 187 , 188]. S-a raportat că genisteina reglează în jos nivelurile de expresie ale matricei metaloproteinazei-2 (MMP-2) în glioblastom, melanom, sân și linii celulare de cancer de prostată. Metaloproteinaza matricială (MMP) este etapa inițială în cascadă de metastază și angiogeneză [ 175 , 189 , 190 ]. În plus, AP-1 este o citokină angiogenă, care este inhibată de genisteină și, în consecință, un astfel de efect inhibitor va împiedica mai multe ținte, inclusiv ciclina D1, MMP, VEGF, Bcl-2, uPA și Bcl-XL [ 175] ]. Mai mult, genisteina poate influența metastazele și induce apoptoza prin inhibarea Akt, precum și a cascadelor NF-κB, în liniile celulare PC3 și liniile celulare MDA-MB-231 de cancer mamar [ 175 , 191]. Mai mult, genisteina scade Akt-ul fosforilat în celulele cancerului de colon HT-29 [ 192 ], în celulele LNCaP de cancer de prostată [ 193 ] și în liniile celulare de cancer cervical HeLa și CaSki [ 194 ], precum și în alte culturi de celule canceroase [ 175] ].
Un alt proces fiziologic important în care este implicată genisteina este modularea epigenetică într-o manieră directă sau indirectă prin căi dependente de receptorul de estrogen [ 195 ]. S-a descoperit că genisteina inhibă enzimele histone deacetilazei (HDAC), care sunt responsabile de reglarea acetilării histonei ADN-ului [ 175 ], în MCF-7 și MDA-MB-468, și în celulele mamare fibrocistice MCF10A imortalizate, dar necanceroase, la un nivel foarte scăzut, dietetic. concentrații relevante [ 196 ]. O anumită enzimă HDAC este HDAC-6, care se știe că acetilează și activează proteina de șoc termic (Hsp90). Basak și colab. (2008) [ 197] a raportat că ubiquitinarea crescută a receptorilor de androgeni s-a datorat inhibării chaperonelor Hsp90 în celulele de cancer de prostată LNCaP tratate cu genisteină. Aceste rezultate susțin cu tărie ipoteza că genisteina poate fi un agent chemopreventiv eficient pentru cancerul de prostată.
2.8. Partenolida
Partenolida este un metabolit important care apare în mod natural în familia plantelor medicinale Asterceae [ 198 ], în special în Tanacetum parthenium (febră) [ 199 ]; cu toate acestea, poate fi găsit la alte specii, inclusiv Tanacetum vulgare ( tansy ) și Tanacetum larvatum [ 200 ].
Partenolida se găsește în principal în lăstarii plantei sau în părțile aeriene, în principal flori și frunze, și în cantități mici în rădăcini. Cu toate acestea, partenolida disponibilă în scop comercial pentru scopuri de cercetare a fost extrasă cu o puritate de peste 97% din frunzele de Tanacetum parthenium [ 201 ]. S-a efectuat o extracție convențională a scăderii febrei folosind cloroform și eter de petrol pentru a extrage partenolida [ 202 ]. Ulterior, metoda cu gradient de cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC) a fost stabilită [ 203 ]. De asemenea, au fost raportate o serie de alte metode de extracție HPLC [ 204 , 205 ]. Zhou și colab. indicați acetonitrilul cu 10% apă ( v / v) folosind metode de amestecare a sticlei, s-a extras cea mai mare cantitate de partenolidă (930 mg / 100 g materie primă) din matrică [ 205 ]. Mai mult, a fost raportată izolarea parthenolidei de la febră cu extracția supercritică a dioxidului de carbon [ 206 , 207 , 208]. Cretnik și colab. a comparat performanța tehnicilor convenționale și de extracție la presiune înaltă pentru separarea parthenolidei de matcă. Au descoperit că cel mai bun solvent organic pentru extracțiile convenționale a fost acetonitrilul, care a extras 350 mg de partenolidă din 100 g de materie primă, unde extracția supercritică urmată de separarea într-o singură etapă a arătat că sunt necesari parametri de funcționare ridicați (600 bari, 60 ° C) pentru a obține aproximativ aceeași cantitate de partenolidă izolată (328,8 mg / 100 g materie primă) ca la extracția cu acetonitril [ 209 ]. În plus, studiile au arătat că conținutul de partenolidă în diferite părți ale Tanacetum parthenium a scăzut pe parcursul a 18 luni de depozitare [ 210 ].
Partenolida este o lactonă sesquiterpenă cu inel metilen-γ-lactonă și grup epoxid (Figura 8) care permite interacțiuni rapide cu siturile biologice [ 211 ]. În trecut, Partenolida a fost utilizată în principal pentru tratamentul migrenei, febrei și artritei reumatoide, în timp ce recent, studiile au constatat că partenolida a exercitat efect anticancerigen într-o varietate de tumori, cum ar fi cancerul de sân, colangiocarcinomul, cancerul pancreatic, cancerul vezicii urinare, cancerul de prostată și leucemie [ 212 ]. Partenolida are proprietăți farmacologice relativ slabe, derivate din solubilitatea sa scăzută în apă și, prin urmare, biodisponibilitatea redusă, care limitează utilizarea sa clinică potențială ca medicament anticancer; cu toate acestea, o serie de derivați de partenolide au fost pregătite pentru a depăși această problemă [ 213 ].
Partenolida induce efectul său anticancer prin diferite mecanisme de acțiune [ 214 ]. Acțiunea sa citotoxică ar putea fi legată de întreruperea replicării ADN-ului de către grupul inactiv de lactonă, epoxid și grupuri metilenice foarte reactive [ 215 ]. Mai mult, a mediat inhibarea STAT3 inducând expresia receptorilor morții și, prin urmare, o cale apoptotică [ 216 ]. Mai mult, mecanismul molecular al acțiunii partenolidelor este puternic asociat cu acțiunea proapoptotică prin activarea p53 și producția crescută de specii reactive de oxigen (ROS) [ 199 , 210 ], împreună cu reducerea redusă a glutationului (GSH) [ 214]. Duan și colab. a raportat că partenolida poate viza tioredoxin reductaza mitocondrială pentru a provoca apoptoza mediată de ROS [ 217 ]. În plus, partenolida interferează cu formarea microtubulilor și previne proliferarea celulelor maligne [ 218 ]. Partenolida induce trombopoieza prin activitatea inhibitoare a NF-κB și, prin urmare, face ca celulele canceroase să fie predispuse la apoptoză [ 219 ]. În plus, partenolida poate afecta căile de semnalizare dependente de kinază prin adeziune focală și, prin urmare, proliferarea celulelor, supraviețuirea și motilitatea [ 220 ]. Interesant este faptul că studiile au arătat că partenolida afectează în mod specific maligne, dar este inofensivă pentru celulele normale [ 221 ].
Mai multe studii au ilustrat eficacitatea partenolidei ca agent anticancerigen. Partenolida a suprimat creșterea tumorii într-un model xenogrefă al cancerului colorectal prin inducerea apoptozei [ 222 ] și a redus semnificativ dezvoltarea cancerului de colon asociat colitei și a acutității histologice într-un model murin [ 223 ]. Kim și colab. a demonstrat eficiența partenolidei ca agenți anticanceroși împotriva colangiocarcinomului, carcinomului canalului biliar intrahepatic, deoarece poate induce în mod eficient apoptoza în patru linii celulare distincte de colangiocarcinom [ 224]. Partenolida a prezentat un potențial chemopreventiv puternic împotriva carcinogenezei orale induse de dimetilbenzen-antracen (DMBA), folosind ca model hamsterul bucal; administrarea orală de partenolidă a împiedicat complet formarea tumorii și a redus semnificativ modificările histopatologice nefaste [ 225 ]. Partenolida a exercitat efecte citotoxice asupra celulelor stem asemănătoare cancerului de sân, inducând stres oxidativ și necroză [ 226 ]. Partenolida prezintă proprietăți antitumorale și induce selectiv radiosensibilitatea în liniile celulare de cancer de prostată de șoarece, protejând în același timp liniile celulare epiteliale de prostată primare de daunele provocate de radiații [ 227 ].
Nakabayashi și Shimizu au examinat efectul partenolidei asupra Glioblastomului, cel mai agresiv tip de cancer cerebral, folosind un model de șoareci cu xenogrefă. Au descoperit că partenolida inhibă în mod semnificativ creșterea celulelor glioblastom transplantate în raport cu grupul martor [ 228 ]. Cercetări recente indică faptul că partenolida poate spori efectele antiproliferative ale gemcitabinei în celulele cancerului pancreatic [ 229 ]. La fel, acidul hidroxamic suberoilililidic, un inhibitor al histonei deacetilazei, sensibilizează sinergic celulele cancerului de sân la efectul citotoxic al partenolidei [ 230 ].
2.9. Luteolină
Luteolina este un flavonoid comun întâlnit abundent în multe specii de plante. Este predominant prezent în fructe și legume, cum ar fi țelina, florile de crizantemă, ardeii grași dulci, morcovii, frunzele de ceapă, broccoli și patrunjelul [ 231 , 232 ]. Mai mult, poate fi obținut din alte plante, inclusiv Sesbania grandifolra , Cajanus cajan , Apium graveolens , Platycodon grandiflorum , Mentha spicata și Perilla frutescens [ 233 ].
S-au dezvoltat diferite tehnici de extracție pentru a extrage luteolina din plante. Abidin și colab. a evaluat extracția luteolinei folosind macerarea, refluxul de căldură și extracția Soxhlet. Au ajuns la concluzia că tehnica de reflux folosind metanol ca solvent este mai bună decât celelalte tehnici de extracție [ 234 ]. Hidrodistilarea a fost, de asemenea, utilizată pentru extracția flavonoidelor, inclusiv luteolina [ 235 ]. În plus, în extracția luteolinei a fost folosită tehnica de extracție asistată de microunde și s-a raportat că această metodă este mai eficientă și produce un randament de extracție mai mare comparativ cu metodele de extracție prin macerare și reflux de căldură [ 233]. Mai mult, metoda asistată cu ultrasunete a prelucrat avantaje pe extractul îmbogățit cu flavonoizi, comparativ cu extracția prin încălzire și extracția asistată cu microunde [ 236 ]. Pe de altă parte, Paula și colab. a raportat absența luteolinei în extractul de dioxid de carbon supercritic și a justificat acest lucru prin natura hidrofilă a luteolinei, care face din luteolină o moleculă insolubilă în dioxid de carbon [ 237 ]. În plus, extracția asistată de enzime a luteolinei a fost investigată prin utilizarea a trei enzime, și anume celulază, beta-glucozidază și pectinază, și s-a constatat că pectinaza este mai eficientă decât celelalte două enzime, în aceleași condiții [ 238 ].
Luteolina este o flavonă polifenolică (3 ′, 4 ′, 5,7-tetrahidroxil flavonă) (Figura 9) [ 239 ]. Luteolina se găsește adesea sub formă glicozilată. Este compus din trei inele benzenice: A și B sunt doar benzenice, în timp ce al treilea, inelul C, conține dublă legătură de oxigen și carbon în poziția 2-3. Dubla legătură și grupările hidroxil sunt caracteristici importante în structura luteolinei, deoarece acestea sunt asociate cu activitățile sale biologice [ 240 , 241 ]. Plantele bogate în luteolină au fost utilizate pe scară largă în medicina tradițională chineză. Luteolina prezintă efecte biologice multiple, cum ar fi antiinflamatorii, antialergice și anticancerigene, și poate acționa ca un antioxidant [ 242 ].
Studiile au demonstrat capacitatea terapeutică a luteolinei împotriva diferitelor tipuri de cancer prin multiple mecanisme. Luteolina acționează ca un agent anticancer prin inhibarea proliferării celulare, angiogeneză, metastază și inducerea apoptozei prin diferite mecanisme [ 242 ]. Luteolina activează atât căile de apoptoză extrinseci, cât și cele intrinseci și măresc expresia receptorului de moarte 5 [ 243 ]. Cai și colab. a demonstrat că luteolina poate inhiba creșterea celulară și induce oprirea G2 și moartea celulelor apoptotice prin activarea JNK și inhibarea translocației NF-κB [ 244]. În plus, luteolina a suprimat proliferarea și supraviețuirea celulelor canceroase prin inhibarea angiogenezei prin blocarea activării receptorului VEGF și a moleculei sale din aval PI3K / Akt și PI3K / p70S6 kinazei [ 245 ]. Mai mult, luteolina poate suprima metastaza celulelor canceroase prin inhibarea panoului larg de activități ale receptorului tirozin-kinazic, cum ar fi receptorul 2 al factorului de creștere epidermic uman (HER-2), factorul de creștere asemănător insulinei (IGF) și receptorul factorului de creștere epidermic ( EGFR) [ 246 ]. Majoritatea flavonoidelor, inclusiv luteolina, pot acționa ca antioxidanți prin diferite mecanisme [ 247]. În primul rând, Luteolina servește ca un agent de eliminare a ROS, unde structura sa satisface cerințele de bază pentru această activitate: 3 ′, 4′-hidroxilare, prezența unei duble legături între carbonii 2 și 3 și o grupare carbonil pe carbon 4. În al doilea rând, luteolina inhibă oxidazele generatoare de ROS, cum ar fi activitatea xantin oxidazei. În al treilea rând, luteolina își poate exercita efectul antioxidant protejând sau îmbunătățind antioxidanții endogeni, cum ar fi glutation- S- transferaza (GST), glutation reductaza (GR) și superoxidul dismutaza [ 242 ]. Este de la sine înțeles că antioxidanții au un rol crucial în strategia terapeutică a cancerului, deoarece stresul oxidativ implică fiziopatologia diferitelor tipuri de cancer [ 248]. În plus, un studiu recent a arătat că modularea expresiei genelor este unul dintre mecanismele prin care luteolina își poate induce efectul anticancer; a crescut expresia genelor legate de apoptoză și răspuns la stres în celulele Leydig tumorale LC540 [ 249 ].
Mai multe studii au confirmat rezultatele promițătoare ale luteolinei în tratamentul diverselor tipuri de cancer: cancer de sân, colon, pancreatic, prostatic, oral, pulmonar, cutanat, renal și ovarian [ 231 ]. Luteolina a exercitat în mod eficient un efect terapeutic puternic asupra invaziei și metastazelor cancerului de sân în liniile celulare umane de cancer de sân MDA-MB-231 și BT5-49 [ 250 ]. Mai mult, luteolina inhibă metastaza, migrația celulelor și viabilitatea celulelor de cancer mamar triple-negative în modelul de șoareci cu metastază xenogrefă [ 251 ]. Luteolina a inhibat proliferarea, progresia ciclului celular și apoptoza indusă a liniei celulare de cancer de colon uman LoVo sugerând potențialul său ca agent chimiopreventiv și chimioterapeutic împotriva cancerului de colon [ 252 ,253 ]. Mai mult, dovezile au susținut activitatea luteolinei împotriva cancerului pulmonar cu celule mici, deoarece poate inhiba proliferarea celulelor și induce apoptoza atât a celulelor A549, cât și a celulelor H460 [ 254 , 255 , 256 ]. Kasala și colab. a confirmat activitățile antioxidante și antitumorale ale luteolinei împotriva carcinogenezei pulmonare induse de benzo (a) piren la șoarecii albini elvețieni [ 257 ]. Tjioe și colab. a identificat luteolina ca un medicament citotoxic puternic împotriva carcinomului cu celule scuamoase orale cu toxicitate scăzută și eficiență ridicată [ 258]. Rămâne să menționăm că efectele chemopreventive și chimioterapeutice ale luteolinei sunt, de asemenea, contribuite la efectele sinergice cu alte terapii anticanceroase, cum ar fi ciclofosfamida, doxorubicina și AINS, cum ar fi celecoxib [ 259 , 260 ].
2.10. Quercetin
Quercetina este un flavonoid polifenolic natural care se găsește în mod obișnuit în diferite plante, cum ar fi Ginkgo biloba , Aesculus hippocastanum și Hypericum perforatum [ 261 ], precum și în fructe și legume, inclusiv ceapă, mere, broccoli, fructe de pădure și ceai verde și roșu. [ 262 ].
Diferite metode convenționale au fost utilizate pentru extracția cu quercetină. Extracția simplă la rece cu acetat de etil a fost raportată ca metodă eficientă și rapidă de izolare a quercetinei brute cu o eficiență similară cu acetatul de etil fierbinte [ 263 ]. În plus, quercetina a fost extrasă din piei de ceapă roșie și galbenă, folosind dioxid de carbon supercritic ca solvent [ 264 ]. Quercetina a fost extrasă cu succes prin extracția apei subcritice, un proces ecologic, cu eficiență mai mare decât cele obținute prin metode convenționale de extracție folosind etanol, metanol și apă la punctul de fierbere [ 265]. Sharifi și colab. a demonstrat că extracția asistată cu ultrasunete a fost cea mai eficientă metodă de extracție cu quercetină în comparație cu metodele tradiționale, inclusiv macerarea, digestia și Soxhlet. Superioritatea acestei metode este timpul de extracție mai scurt, utilizarea cantităților de solvent mai mici și randamentul extras mai mare [ 266 ]. Zhang și colab. a constatat că extracția quercetinei folosind cuptorul cu microunde este o metodă rapidă cu un randament mai mare și un consum mai mic de solvent comparativ cu metodele Soxhlet și cu ultrasunete [ 267 ]. Mai mult, a fost dezvoltat și utilizat procedeul de extracție a lichidului sub presiune ionizat pe bază de lichid cuplat cu cromatografie lichidă de înaltă performanță și utilizat pentru extragerea quercetinei [ 268 ].
Quercetina, cunoscută chimic sub numele de 3,3 ′, 4 ′, 5,7-pentahidroxiflavonă, este un flavonoid de tip flavonol [ 269 ] cu structură O -dihidroxil la pozițiile 3 ′ și 4 ′ în inelul B, așa-numitul catecol grup (Figura 10), care este responsabil pentru multe activități biologice ale quercetinei, inclusiv efectul său de eliminare a radicalilor liberi [ 270 ]. La fel ca alte flavonoide, quercetina se găsește frecvent sub formă glicozidică [ 269 ]. Quercetina este o moleculă utilă cu multe proprietăți farmacologice. Este bine recunoscut ca agent neuroprotector, antiviral, antimicrobian, antiinflamator, hepatoprotector, cardiovascular și protector al sistemului reproductiv, precum și agent anti-obezitate și anticancer [ 271 ].
S-a raportat că diferite ținte celulare sunt implicate în activitatea anticancer a quercetinei. S-a raportat că quercetina a redus expresia receptorului factorului de creștere epidermic (EGFR), a tirozin kinazelor implicate în dezvoltarea unei largi varietăți de tumori solide, rezultând inhibarea creșterii celulare și inducerea apoptozei [ 272 ]. Quercetina a crescut, de asemenea, expresia receptorului de moarte 5 (DR5), rezultând stimularea ligandului inducător de apoptoză a factorului de necroză tumorală (TRAIL) și a apoptozei ulterioare a celulelor canceroase [ 273 ]. Mai mult, Lee și colab. a raportat că quercetina și-a exercitat efectul chemopreventiv prin direcționarea directă a Raf și MEK în cascada Raf / MEK / ERK, care este o cale importantă în transformarea neoplazică [ 274]. Studiile au sugerat, de asemenea, că quercetina poate induce apoptoza prin activarea directă a cascadei caspazelor, crește nivelul caspazei-3 și -9 și apoi crește expresia membrilor familiei proapoptotice Bcl-2 și scade nivelurile de Bcl-xL antiapoptotice care contribuie direct la procesul apoptotic [ 275 ]. Srivastava și colab. a confirmat interacțiunea quercetinei cu ADN-ul direct ca unul dintre mecanismele de inducere a apoptozei atât în liniile celulare canceroase, cât și în țesuturile tumorale, prin activarea căii intrinseci [ 276 ]. La fel ca alți flavonoizi, quercetina își poate induce activitatea anticancerigenă prin proprietățile sale antioxidante și de eliminare a radicalilor [ 277 , 278 , 279 ].
Mai multe studii au documentat rolul anticancer al quercetinei. Tratamentul liniilor celulare de cancer de sân MCF-7 și MDA-MB-231 cu quercetină îmbunătățește apoptoza împreună cu oprirea fazei G1 [ 280 , 281 ]. În plus, s-a constatat că quercetina mărește chemosensibilitatea celulelor cancerului de sân la doxorubicină prin inhibarea proliferării și invaziei celulare, rezultând îmbunătățirea apoptozei celulare [ 282 ]. Mai mult, o acțiune sinergică a quercetinei și curcuminei a fost observată în liniile celulare de cancer de sân triple-negative prin modularea genelor supresoare tumorale [ 283]. Quercetina poate fi un agent terapeutic puternic pentru tratamentul cancerului colorectal, deoarece inhibă supraviețuirea și induce apoptoza în liniile celulare de cancer de colon, și anume CT26, MC38 și CACO-2; poate suprima, de asemenea, metastaza pulmonară colorectală la modelul șoarecelui [ 284 , 285 ]. Mai mult, studiile au arătat că tratamentul șoarecilor cu quercetină are un efect pozitiv împotriva cancerului de colon indus de 1,2-dimetil hidrazină, aprobând efectele sale de protecție [ 286 ]. De asemenea, quercetina inhibă semnificativ proliferarea, promovează apoptoza și induce oprirea ciclului celular în faza G1 în celulele cancerului pancreatic [ 287]. Oršolić și Car au demonstrat că tratamentul șoarecilor albini masculi de tulpini elvețiene cu quercetină a arătat o îmbunătățire a cisplatinei care inhibă activitatea de creștere a tumorii, pe lângă un efect protector asupra deteriorării ADN-ului indus de cisplatină în celulele normale [ 288 ]. Quercetina a prezentat, de asemenea, rezultate promițătoare asupra carcinomului pulmonar uman celulele A549: a indus apoptoza, a redus numărul de celule tumorale și a suprimat invazia și migrația celulară [ 289 ]. Mai mult, quercetina poate fi un agent chemopreventiv și chimioterapeutic eficient și ar putea preveni propagarea celulară și formarea de colonii a celulelor canceroase ale vezicii umane [ 290 , 291 ]. Quercetina a redus, de asemenea, considerabil viabilitatea celulelor mezoteliomului pleural malign și a indus moartea celulelor apoptotice [292 ]. Ali și Dixit au raportat că administrarea orală de quercetină, la o concentrație de 200 și 400 mg / kg greutate corporală zilnic timp de 16 săptămâni, a redus dimensiunea tumorii și numărul de papiloame din tumoarea pielii induse de uleiul de croton la șoarecii albini elvețieni [ 293 ] . Din ce în ce mai multe, dovezile au arătat că tratamentul combinat cu quercetină cu iradiere X a crescut daunele ADN și a creat moartea celulară apoptotică comună în liniile celulare de cancer ovarian, și anume OV2008 și SKOV3, comparativ cu celulele prezentate doar la quercetină sau la raze X [ 294 ].
2.11. Paclitaxel
Paclitaxel (Taxol) a fost inițial izolat de scoarța Taxus brevifolia (tisa Pacificului) ca urmare a unui imens program de screening al plantelor inițiat de Institutul Național al Cancerului în anii 1960 [ 295 ]. Ace și frunze de Taxus baccata (tisa engleză) au furnizat 10-deacetilbaccatină ca precursor pentru semisinteza taxolului [ 296 , 297 ]. Deși Taxol este extras într-o concentrație mai mare din scoarța de Taxus brevifolia , dar recoltarea scoarței distruge copacul și amenință serios populația de arbori de tei cu creștere foarte lentă și s-a dovedit inadecvată pentru producția pe termen lung sau pe scară largă de Taxol [ 298]. Din păcate, cererea de droguri depășește oferta sa din surse naturale. Prin urmare, este necesară găsirea unor surse alternative. Deși a fost pregătită cu succes prin sinteza chimică totală, aceste metode nu sunt viabile din punct de vedere comercial. Fermentarea microbiană este în prezent cea mai promițătoare alternativă pentru producerea taxolului la nivel industrial [ 299 ].
Au fost dezvoltate diferite proceduri pentru izolarea paclitaxelului din surse naturale. Majoritatea proceselor obișnuite de extracție a solventului raportate în literatură au folosit metanolul ca solvent de extracție, unde metoda de extracție accelerată a solventului îmbunătățește procesul convențional de extracție folosind solventul la temperaturi ridicate [ 300 , 301 ]. Pe de altă parte, analiza HPLC și spectroscopia de masă a arătat că acetonă este cel mai bun solvent pentru extracția paclitaxelului din ace Taxus baccata [ 298 ]. Paclitaxelul pur din material vegetal a fost obținut folosind procedura de precipitare cu acetonă / apă [ 301 ]. Extracția paclitaxelului din coaja de sol a Taxus brevifoliaa fost raportată și utilizarea dioxidului de carbon supercritic [ 302 ]. În plus, a fost dezvoltată și optimizată o procedură simplă și rapidă de extracție asistată de cuptorul cu microunde pentru extracția paclitaxelului din acele tassului Taxus baccata [ 303 ]. Tan și colab. a raportat validitatea tehnicii de extracție asistată cu ultrasunete utilizând metanol și lichide ionice magnetice ca adjuvanți pentru extragerea paclitaxelului cu un randament bun de extracție și un timp scurt de extracție [ 304 ].
Paclitaxelul este un alcaloid diterpenic cu o structură chimică complexă datorită sistemului său inelar și a numeroaselor sale centre chirale (Figura 11) [ 305 ]. Are sistem de inele rigide format din patru inele; printre ele, unul este un ciclodecan și altul un inel oxetan [ 306 ].
Mecanismul principal prin care paclitaxelul își exercită efectul anticancer implică stabilizarea microtubulilor celulari prin legarea subunității β-tubulinei și inhibarea depolimerizării acestora ducând la blocarea progresului diviziunii mitotice și interzicerea diviziunii celulare pentru a provoca în cele din urmă apoptoza [ 307 ]. În plus, concentrațiile intra-tumorale de paclitaxel cauzează moartea celulelor datorită lipsei agregării cromozomiale pe fusurile multipolare în care celulele fiice rezultante sunt aneuploide, iar o parte din acestea mor din cauza pierderii unuia sau mai multor cromozomi esențiali [ 308 ]. Paclitaxel s-a dovedit, de asemenea, că vizează mitocondriile și inhibă funcția inhibitorului apoptozei proteine celule B leucemie 2 (Bcl-2) [ 309 ].
Studiile timpurii din 1980 au indicat că paclitaxelul este un inhibitor puternic al replicării și migrației celulare în celulele fibroblastelor de șoarece [ 310 ]. Mai târziu, multe studii au introdus această moleculă ca agenți anticanceroși puternici și ca prim agent de stabilizare a microtubulilor [ 311 ]. Acum, paclitaxelul a fost aprobat de FDA pentru a fi utilizat singur sau în combinație cu alți agenți anticanceroși pentru tratamentul cancerului de sân, al cancerului pulmonar cu celule mici și al cancerului ovarian. De asemenea, poate fi utilizat pentru tratarea multor alte tipuri de cancer, inclusiv a capului și gâtului, esofagului, vezicii urinare, endometrului și cancerului de col uterin [ 309 , 312 ].
2.12. Vincristine
Vincristina este un agent chimioterapeutic natural izolat în principal din frunzele Catharanthus roseus ( pervința Madagascarului) [ 313 , 314 ]. Rata de producție a vincristinei din sursa sa originală este foarte mică, ceea ce necesită prezența altor surse [ 315 ]. Din fericire, vinblastina, un alt medicament anticancer de la aceeași plantă se prezintă la niveluri de 1000 de ori mai mari decât vincristina. Vinblastina este utilizată ca medicament de bază pentru obținerea vincristinei prin modificări structurale simple [ 316 ]. S-a raportat că vincristina este produsă de Fusarium oxysporum , un endofit al Catharanthus roseus [ 317]. În plus, biosinteza vincristinei anticanceroase în culturile de calus din Catharanthus roseus este una dintre alternativele promițătoare [ 314 ].
Vincristina a fost pur și simplu extrasă din frunzele de Catharanthus roseus prin înmuierea materialului vegetal în apă rece / 0,1% HCl metanolic (1: 1 v / v ) peste noapte [ 318 ]. Coloana de cărbune a fost raportată ca o metodă simplă și fiabilă pentru izolarea formei foarte purificate de vincristină și vinblastină din planta uscată a Catharanthus roseus [ 319 ]. Mai mult, extracția fluidului supercritic folosind dioxid de carbon cu modificator de bază a fost utilizată pentru a extrage vinblastina și vincristina din porțiunile aeriene ale Catharanthus roseus [ 320 ]. Karimi și Raofie au raportat o metodă optimizată de extracție a lichidului supercritic al vincristinei dinCatharanthus roseus , folosind etanol ca co-solvent pentru dioxid de carbon [ 321 ]. Mai mult, a fost dezvoltată o metodă îmbunătățită denumită extracția cavitației cu presiune negativă, urmată de cromatografie lichidă de înaltă performanță în fază inversă pentru extracția și cuantificarea vincristinei din frunzele Catharanthus roseus . Randamentul acestei metode este comparabil cu cel obținut prin binecunoscuta metodă de extracție asistată cu ultrasunete și semnificativ mai mare decât cel obținut prin extracția prin macerare și extracția prin reflux de căldură [ 322 ]. Recent, Santana-Viera și colab. vincristina izolată de pești marini utilizând tehnica de extracție asistată cu microunde [ 323 ].
Vincristina este alcaloid terpenoid bis-indol (Figura 12) [ 324 ]. Moleculele precursoare monomerice sunt vindolina și catharantina. Vincristina este forma oxidată a vinblastinei [ 322 ].
Vincristina și-a indus efectele anticanceroase în principal prin inhibarea polimerizării microtubulilor prin legarea cu tubulina. Aceasta produce o arestare în faza G2 / M și induce apoptoza [ 325 ]. Se știe, de asemenea, că vincristina este un puternic inhibitor al topoizomerazei II [ 326 ]. În plus, vincristina prezintă o afinitate ridicată față de cromatină; legarea vincristinei modifică structura cromatinei care perturbă interacțiunea histonă-ADN și, eventual, are loc îndepărtarea / deplasarea histonelor din ADN, rezultând creșterea efectului citotoxic al acesteia [ 327 ]. Vincristina a fost descoperită inițial ca agent anticancer în 1963, când era capabilă să vindece leucemia transplantabilă a șoarecilor P-1534 [ 328]. Acum, vincristina este un agent anticancer puternic și utilizat pe scară largă, în special pentru malignitățile hematologice ale copiilor și adulților și tumorile solide, inclusiv sarcoame, boala Hodgkin, limfom non-Hodgkin, tumora Wilms și neuroblastom [ 329 , 330 ].
2.13. Bromelain
Bromelaina este un extract de ananas ( Ananas comosus ) care conține un amestec de proteaze și componente non-proteaze [ 331 ]. Bromelaina este abundentă în tulpină și fructe ale plantei de ananas și poate fi, de asemenea, izolată în cantitate mică din alte părți, cum ar fi miezul, frunzele și coaja [ 332 ]. Bromelaina se acumulează în diferite părți ale plantei la nivel diferit, iar proprietățile sale variază în funcție de sursa sa [ 333 ]. Testele pentru componentele individuale ale proteazei bromelainei au fost recent stabilite, ridicând posibilitatea standardizării preparatelor de bromelaină [ 334]. Bromelaina este vândută în magazinele naturiste ca supliment nutritiv pentru a promova digestia și vindecarea rănilor și ca agent antiinflamator [ 335 ].
Bromelaina poate fi extrasă cu ușurință din suc de ananas prin ultrafiltrare; cu toate acestea, bromelaina de fructe (FBM) nu este disponibilă comercial, datorită faptului că este diferită de bromelina de stem (SBM) [ 335 , 336 ]. Metodele tradiționale pentru izolarea bromelainei au fost prin microfiltrare și ultrafiltrare urmate de precipitații chimice folosind sulfat de amoniu și apoi ultracentrifugare [ 337 ]. Extracția și purificarea bromelainei au fost raportate printr-un sistem apos în două faze folosind copolimeri bloc de polietilenoxid (PEO) -polipropilenoxid (PPO) -polietilenoxid (PEO) bloc copolimeri [ 338 ]. În plus, mai multe studii au demonstrat purificarea bromelainei printr-o singură etapă a sistemului bifazic apos polimer / sare [ 339, 340 , 341 ]. Mai mult, extracția micelară inversă poate fi folosită cu succes pentru extracția selectivă și separarea bromelainei [ 342 ]. Campos și colab. a raportat că bromelina poate fi extrasă prin formarea de complexe nesolubile cu caragenan, polizaharide naturale, ca agenți precipitanți. Mai mult, s-a dovedit că bromelina și-a menținut activitatea biologică prin acest proces de precipitare, deoarece carrageenanul a acționat și ca stabilizator enzimatic [ 343 ]. Cromatografia cu schimb de ioni s-a aplicat și pentru extracția și purificarea bromelainei [ 344 , 345]. Devakate și colab. a constatat că puritatea bromelainei obținută prin cromatografie a fost de 3,3 ori comparată cu cea obținută prin precipitare [ 345 ]. În plus, tehnologia membranei a fost folosită cu succes pentru extracția selectivă și separarea bromelainei de ananas prin ultrafiltrare ceramică în două etape [ 346 ]. În plus, membranele de afinitate au fost folosite pentru a extrage bromelina. Zhang și colab. a pregătit o membrană de afinitate modificată chimic cu chitosan ca membrană compusă din două straturi, care la rândul său a fost atașată covalent la Cibacron Blue, o pată specifică bromelainei, această membrană a prezentat o capacitate mare de adsorbție a bromelainei [ 347 ].
Bromelaina este un extract apos brut conține un amestec de proteaze diferite; cu toate acestea, este bogat în cisteină proteaze. Conține componente non-proteaze, cum ar fi fosfataza, glucozidazele, peroxidazele, celulazele și glicoproteina [ 333 , 348 ].
Studii recente au arătat că bromelina are capacitatea de a modifica căile cheie care implică tratamentul cancerului [ 349 ]. Bromelaina inhibă creșterea celulelor canceroase prin creșterea expresiei genelor de apoptoză p53 și activatoare Bax în celulele canceroase [ 350 ]. Bromelaina a inhibat proliferarea celulelor canceroase și a indus apoptoza prin activarea căilor dependente și independente de caspază [ 351 ]. Bromelina a diminuat expresia proteinelor de reglare a ciclului celular ciclină A, ciclină B și ciclină D, rezultând oprirea G1 [ 352]. Bhui și colab. a afirmat că bromelina și-a exercitat activitatea antitumorală prin inhibare proteină kinază (ERK1 / 2) reglată de semnal extracelular și proteină kinază activată mitogen p38 (MAPK) pe lângă scăderea expresiei Cox-2 și inhibarea căii NF-κB [ 353 ]. În plus, bromelaina a prezentat un efect antiangiogen prin interferența cu VEGF [ 354 , 355 ]. Mai mult, s-a arătat că bromelina stimulează ROS și acest lucru ar avea un impact direct asupra modulației semnalizării în celulele canceroase care a dus la proprietăți de ucidere a celulelor tumorale [ 334 ].
Multe dovezi existente indică faptul că bromelina poate fi un candidat promițător pentru tratamentele împotriva cancerului. Bromelina disponibilă în comerț a exercitat efecte puternice asupra celulelor cancerului de sân MCF-7; a arătat un efect inhibitor împotriva proliferării MCF-7 cu IC 50 de valori de 5,13 pg / ml, comparativ cu taxolul cu IC 50 valoare de 0,063 pg / ml, iar observarea microscopică a celulelor tratate cu bromelain MCF-7 au demonstrat detașare [ 356 ]. De asemenea, a îmbunătățit apoptoza în celulele cancerului de sân cu reglarea în sus a kinazei c-iunie N- terminale și a kinazei p38 [ 357]. Bromelaina a prezentat, de asemenea, efecte inhibitorii atât împotriva carcinomului epidermoid uman A431 cât și a melanomului A375 și a determinat epuizarea glutationului intracelular și generarea de specii reactive de oxigen, urmată de depolarizarea membranei mitocondriale care a dus la oprirea ciclului celular în faza G2 / M [ 358 ] . A fost evaluat efectul antitumoral in vivo al bromelainei folosind șoareci injectați cu diferite panouri de celule leucemice; bromelina a arătat o creștere semnificativă a indicelui de supraviețuire, în special la șoarecii care poartă tumoare ascitică Ehrlich, iar acest efect a fost superior celui obținut utilizând 5-fluorouracil (318% față de 263%) [ 359]. În plus, bromelina a prezentat efecte inhibitorii tumorii la papiloamele pielii de șoarece induse chimic; aplicarea topică a bromelainei a întârziat apariția tumorigenezei și a redus numărul cumulativ de tumori, volumul tumorii și numărul mediu de tumori / șoareci [ 360 ]. Mai mult, Bromelain a prezentat efecte sinergice cu alți agenți anticanceroși. Mohamad și colab. a confirmat că tratamentul cu bromelaină ar putea potența efectul antitumoral al cisplatinei asupra celulelor 4T1 de cancer de sân triple-negative prin modularea inflamației tumorale a mediului [ 361]. Mai mult, prezența peroxidazei sporește eficiența biologică a bromelainei; un studiu realizat de Debnath și colab. a evaluat efectul anticancerigen al bromelainei în prezența sau absența peroxidazei în diferite linii celulare canceroase și a stabilit că ananasul proaspăt are un potențial mai mare de apoptoză datorită prezenței peroxidazei [ 362 ].
2.14. Acid Boswellic
Acizii boswellici sunt fitochimici obținuți din rășina gumei din speciile Boswellia care aparțin familiei Burseraaceae [ 363 ]. Acizii boswellici sunt principalii constituenți ai Boswellia serrata cunoscută în mod obișnuit sub numele de Salai guggal, guggal alb și oliban indian [ 364 ].
Pentru extracția acizilor boswellici din rășina de gumă Boswellia serrata s-au folosit metode convenționale de extracție, cum ar fi extracția Soxhlet, percolarea și extracția solventului . În procesul de extracție a solventului, varietatea de solvenți precum hexan, acetat de etil, etanol, metanol, acetonă și eter de petrol sunt utilizate în cea mai mare parte [ 365 , 366 , 367 , 368 ]. Mai mult, Sharma și colab. a dezvoltat o metodă de cromatografie lichidă de înaltă performanță pentru analiza calitativă și cantitativă a acizilor boswellici extrasați din Boswellia serrata folosind diferite tehnici [ 369]. S-a raportat că se utilizează extracție asistată cu ultrasunete pentru a extrage acizi boswellici cu un timp de extracție mai mic comparativ cu extracția Soxhlet [ 370 ]. Niphadkar și colab. a introdus tehnica de partiționare în trei faze ca metodă alternativă și simplă de extracție a acizilor boswellici din rășină de gumă oleo plantă Boswellia serrata . A avut un randament ridicat de extracție, comparativ cu extracția convențională Soxhlet, extracția discontinuă și noile metode EAU cu consum redus de solvent [ 371 ].
Acizii boswellici sunt triterpenoizi pentaciclici care aparțin grupului ursane [ 372 ]. În această plantă au fost identificați șase derivați ai acizilor boswellici, și anume acidul α- și β-boswellic, acidul acetil-α- și acetil-β-boswellic (ABA), acidul 11-ceto-β-boswellic (KBA) și 3 – Acid O -acetil-11 ceto-β-boswellic (AKBA) [ 373 ]. Cei mai puternici acizi boswellici anticanceroși ai Boswellia sunt acidul acetil-11-ceto-β-boswellic (AKBA) (Figura 13) și acidul 11-ceto-β-boswellic (KBA) [ 374 ].
Structura chimică a acidului acetil-11-ceto-β-boswellic.
Acum este bine stabilit că acizii boswellici sunt agenți multitargeting. Acestea pot modula mai multe ținte moleculare, inclusiv enzime, factori de creștere, kinaze, factori de transcripție, receptori și altele legate de supraviețuirea și proliferarea celulelor [ 375 ]. Studiile au arătat că acizii boswellici și-au indus activitatea antitumorală prin inhibarea topoizomerazelor I și II ducând la apoptoză în diferite linii celulare [ 376 , 377 ]. În plus, Liu și colab. a raportat că celulele canceroase tratate cu AKBA au prezentat oprirea celulelor în faza G1 prin reglarea descendentă a ciclinelor fazei G1 și a kinazelor ciclin-dependente (CDK). De asemenea, au descoperit că oprirea fazei G1 indusă de AKBA depindea de expresia inhibitorului CDK p21 [ 378]. Acizii boswellici au indus puternic apoptoza însoțită de activarea caspazei-3, -8 și -9, rezultând expresia DR4 și DR5 [ 379 , 380 , 381 ]. În plus, AKBA a suprimat puternic creșterea tumorii prin inhibarea angiogenezei prin vizarea căii de semnalizare a factorului de creștere endotelial vascular (VEGFR2) [ 382 ]. AKBA a interzis, de asemenea, fosforilarea kinazei-1 și -2 reglate cu semnal extracelular (Erk-1/2) și a afectat motilitatea celulelor canceroase; calea Erk joacă un rol crucial în transducția semnalului și tumorigeneză [ 383]. În conformitate cu aceasta, Li și colab. a confirmat recent că AKBA a suprimat creșterea celulelor glioblastomului prin inhibarea autofagiei prin reglarea căilor de semnalizare ERK și P53 [ 384 ]. Mai mult, AKBA a potențat apoptoza indusă de citokine și agenți chimioterapeutici, a suprimat invazia indusă de TNF prin inhibarea expresiei genei reglementate de NF-κB [ 385 ]. În ultimul timp, Wang și colab. a sugerat că inducerea senescenței premature de către AKBA prin răspunsul la deteriorarea ADN însoțit de afectarea genelor de reparare a ADN ca un mecanism nou care contribuie la suprimarea creșterii AKBA în carcinomul hepatocelular [ 386 ].
Un număr de cercetători au raportat că triterpenele pentaciclice ale Boswellia, acizii boswellici, sunt unul dintre cei mai promițători agenți anticanceroși. Syrovets și colab. s-a dovedit că acizii boswellici au inhibat proliferarea și au indus moartea celulelor în celulele canceroase de prostată umane PC-3 independente de androgen chemoresistant [ 387 ]. AKBA a prezentat, de asemenea, efecte antiproliferative împotriva diferitelor linii celulare de cancer de colon, și anume HT-29, HCT-116 și LS174T. De asemenea, a indus arestarea acestor celule în faza G1 [ 378 ]. Mai mult, s-a demonstrat că, deși atât curcumina, cât și tratamentele AKBA pot suprima creșterea tumorii la un model de xenogrefă de șoarece de cancer de colon, tratamentul combinat a dus la suprimarea sinergică a tumorii [ 388]. Acizii boswellici au prezentat activitate antitumorală împotriva celulelor HL-60 ale leucemiei umane; au inhibat sinteza ADN, ARN și proteine într-o manieră dependentă de doză [ 389 ]. Recent, Lv și colab. a demonstrat efectul anticancer al acidului acetil-11-ceto-β-boswellic asupra liniilor celulare umane de cancer pulmonar cu celule mici, și anume A549, H460 și H1299, prin oprirea ciclului celular în faza G0 / G1, inducerea apoptozei și suprimarea autofagiei [ 390 ]. Mai mult, Xue și colab. a dovedit utilizarea potențială a AKBA pentru a inversa rezistența multidrog în adenocarcinomul ileocecal uman; studiul a arătat că citotoxicitatea vincristinei a crescut drastic în celulele rezistente la vincristină, HCT-8 / VCR [ 391]. Acizii boswellici au prezentat, de asemenea, un efect sinergic cu cisplatina împotriva carcinomului hepatocelular care a fost indus prin administrarea orală de dietil nitrozamină la șobolani [ 392 ].tabelul 1 rezumă produsele naturale discutate anterior, analogii lor și mecanismele de acțiune ca agenți anticanceroși.
tabelul 1
.
tabelul 1
Mecanisme de acțiune a produselor naturale și analogii acestora.
Compuși
Linia celulară a cancerului și modelul animalului
Mecanisme de acțiune
Clase de analogi
Mecanisme de acțiune
Curcumina
HCT-116, HT-29, COLO-205, MG-63, U-87, U-251
Căile apoptotice ale ligandului indus (TRAIL) prin reglarea ascendentă a receptorului de moarte 5 [ 31 ]. Calea apoptotică mediată de Fas a inițiat prin activarea caspazei-8 [ 32 ]. Reglați expresia Bax și suprimați Bcl-2 prin activarea p53 [ 33 ]. În activarea semnalizării JAK / STAT [ 14 ]. Inhibarea MMP-9; marker de celule endoteliale de reglare descendentă; și inhibarea STAT3 și NF-κB și a caspazei-3 activate [ 19 ].
Analog 4-brom 4′-clor
5,7-dimetoxi-3- (3- (2 – ((1 E , 4 E ) -3-oxo-5- (piridin-2-il) penta-1,4- dien-1-il) fenoxi) propoxi) -2- (3,4,5-trimetoxifenil) -4 H – cromen-4-ona
A arătat o îmbunătățire de cinci ori a potenței și apoptoza crescută prin inducția caspazei-3 19,9%, comparativ cu curcumina [ 393 ]. Creșterea apoptozei celulelor canceroase prin întreruperea funcției mitocondriilor, prevenirea activității TrxR și creșterea producției de Bax / Bcl-2 [ 394 ].
Resveratrol
HeLa DLD1, HCT-15 DBTRG HSC-3, HN-8, HN-30 PANC-1 MCF-7 T47D MDA-MB-321 Celule de melanom uman A549 TC-1 mouse model BALB / c șoareci EAC mouse model
A inhibat creșterea celulară prin activarea caspazei-3 și caspazei-9, reglarea în sus a proteinei X asociate Bcl-2 și inducerea expresiei p53 [ 52 ]. Apoptoza celulară indusă și oprirea fazei G 1 prin suprimarea căii de semnalizare AKT / STAT3 [ 53 ]. Efecte apoptotice și oxidante îmbunătățite ale paclitaxelului prin activarea canalului TRPM2 [ 54 ]. Expresia factorului de creștere endotelial vascular redus (VEGF) [ 55 ]. Metastază inhibată prin afectarea expresiilor IL-1β, TNF-α, vimentină, N- caderină și CTA-2 [ 56 ]. Reglarea în sus a expresiei p53 și Bax, creșterea activității Bcl-2 și inducerea activării caspazei-3. Scăderea dimensiunii tumorii prin reducerea nivelului de proteine E6 și tumorale [ 57 ],
3,4 ′, 5- trans- trimetoxistilben (( E ) -4,40- (eten-1,2-diil) bis (3-metilfenol) substituit cu imino- N -aril ))
Apoptoza indusă prin inhibarea topoizomerazei II [ 395 ]. Proprietăți anticanceroase îmbunătățite ale resveratrolului natural prin inhibarea creșterii celulare, prevenirea metastazelor și declanșarea apoptozei celulelor canceroase [ 396 ]. Arestarea ciclului celular indusă în faza S prin modularea ciclinei A1 / A2 și promovarea morții celulare prin reglarea în sus a Bax / Bcl 2 [ 397 ].
EGCG
Celule NPC, NBC-39, HONE-1, NPC-BM HeLa PCa CAL 27 H1299 HSC-2 LNCaP HCT 15, HCT 116, Hep G-2 A549, H1299 Șoareci BALB / c nu / nu șoarece EAC
A inhibat activitatea metastatică prin reglarea descendentă a expresiei proteinelor de MMP-2 prin modularea căii de semnalizare Src [ 82 ]. Inhibitori ai ciclinei D1 reglate în jos și ale ciclului celular suprareglementat LIMD1, RBSP3 și p16 în faza G1 / S a ciclului celular [ 83 ]. Apoptoză îmbunătățită prin activarea căii AKT / STAT3 și suprimarea semnalizării rezistenței multidrog 1 [ 85 ]. Creșterea celulară inhibată prin mecanisme independente de metaloproteinază matricială (MMP) -2- și -9 [ 89 ]. Creșterea tumorii suprimată la șoarecii TRAMP și scăderea serului PSA derivat din tumoră [ 91 ]. Tumori de cancer inhibate în modelul PDX prin suprimarea expresiei genelor reglementate NF-κB [ 93].
Monoesteri Diesteri G28, G37 și G56 M1 și M2
Pro-EGCG EGCG-C16
Ameliorarea morții celulelor canceroase prin inducerea apoptozei și inhibarea activității FASN [ 398 ]. Inhibă proliferarea celulară prin reglarea descendentă a proteazomului celular [ 399 ]. Previne creșterea tumorii prin inhibarea fosforilării EGFR, precum și prin inducerea apoptozei [ 400 ].
Alicină
CCA HCT-116 U87MG U251-MG, A172 A375 DBTRG-05MG HGC27, AGS SK-MES-1, DLD-1 SK-Hep-1, BEL-7402 U251 MCF-7 EMT6 / P Șoareci nud Model BALB / c șoareci
Apoptoza indusă și prevenirea migrației celulare prin reglarea în sus a SHP-1 și inhibarea activării STAT3 [ 107 ]. Creșterea tumorală atenuată la modelul șoarece nud al colangiocarcinomului [ 107 ]. Inhibarea căii de semnalizare NF-κB [ 108 ]. Reglează în sus miR-486-3p și crește chimiosensibilitatea la temozolomidă [ 110 ]. Inhibarea eliberării citokinelor și reglarea în sus a activității p53 [ 109 ]. Inhibarea ornitinei decarboxilazei, o enzimă care limitează rata în proliferarea celulară a neuroblastomului și inducerea apoptozei celulare [ 111 ]. Suprimă creșterea celulelor melanomului prin creșterea ciclinei D1 și reducerea expresiei ARNm-ului MMP-9 [112 ]. Inhibarea proliferării glioblastomului uman prin stimularea opririi ciclului celular de fază S și G 2 / M, apoptoză și autofagie [ 113 ]. Reducerea creșterii și metastazelor prin reglarea ascendentă a miR-383-5p și reglarea descendentă a ERBB4 [ 114 ].
3f, 3h, 3m și 3u
Creșterea activității caspazei-3 și expresia modulată a Bax / Bcl 2 [ 401 ].
Emodin
SW1990 HT-29, HUVECs SGC996 DU-145
Arestarea ciclului celular, apoptoza și promovarea expresiei factorului 1α inductibil de hipoxie, glutation S -transferază P , N- acetiltransferază și enzime de detoxifiere de fază I și II glutation, în timp ce inhibă angiogeneza, invazia, migrația, carcinogenul indus chimic -Formarea aductului ADN, HER2 / neu, kinaza CKII și kinaza p34cdc2 [ 136 ]. Inhibă angiogeneza asociată tumorii prin inhibarea fosforilării ERK [ 137 ]. Reglează în jos expresia supravieținei și a β-cateninei, inducând deteriorarea ADN-ului și inhibând expresia reparării ADN-ului [ 136 , 138 ]. Inhibă activitatea cazeinei kinazei II (CKII) concurând la situsurile de legare a ATP [ 136 , 139 ]. Reglează în sus factorul HIF-1 inductibil al hipoxiei și superoxidul intracelular dismutaze și crește eficacitatea medicamentelor citotoxice [ 140 , 141 ]. Scade expresia MDR-1 ( P- gp), NF-κB și Bcl-2 și crește nivelurile de expresie ale Bax, citocrom-C, caspază-9 și -3 și promovează apoptoza celulară [ 142 ]. Reglează în jos atât XIAP, cât și NF-κB și îmbunătățește apoptoza [ 143 , 144 ]. Suprimarea mediată de ROS a rezistenței multidrog și a factorului inductibil hipoxie-1 în celulele HIF-1 supraactivate [146 ].
Em08red (1,8-dihidroxi-9 (10 H ) -antracenonă)
A suprimat activitatea ErbB2, a declanșat arestarea G2, a reglat în jos expresia (Bcl-xl și Bcl-2) și a indus caspaza-3 și caspaza-9 [ 402 ].
Reglarea ascendentă a p21cip1 / waf1 și o reglare descendentă a ciclinei E și asociată cu o oprire S / G2 a ciclului celular [ 154 ]. A indus oprirea ciclului celular G0 / G1, a crescut expresia p16, a scăzut expresia proteinei ciclinei D1, a inactivat CHEK1 și a contribuit la apoptoză [ 155 , 156 ]. Reducerea nivelurilor crescute ale producției serice de enzime TNF-α, IL-6 și iNOS [ 158 ]. Reducerea nivelurilor de NO prin reglarea descendentă a expresiei iNos, reducerea expresiei Cox-2 și, prin urmare, generarea PGE2 și reducerea sintezei de celule PDA a Cox-2 și MCP1 [ 159 , 160 ]. A redus în mod vizibil fosforilarea EGFR la tirozină -1173 reziduuri și JAK2 [ 161 ]. Creșterea activității PPAR-γ și reglarea descendentă a expresiei genei pentru Bcl-2, Bcl-xL și supraviețuitoare [ 162 ]. Reglarea descendentă a expresiei genei reglementate de STAT3 [ 163 ]. Activarea caspazelor 8, 9 și 7 într-o manieră dependentă de doză și crește activitatea PPAR-γ [ 165 , 167 ]. Scăderea expresiilor enzimelor CYP3A2 și CYP2C 11 [ 171 ]. Creșterea mARN-ului PTEN [ 173 ]. Suprimă expresia receptorilor de androgen și E2F-1 [ 148 ].
Analogii 6 și 14 ATQTHB și ATQTFB
A inhibat creșterea celulelor canceroase de două ori, în comparație cu timochinona naturală [ 403 ]. Suprimă viabilitatea celulară și reduce moleculele pro-supraviețuire și pro-angiogene COX-2 [ 404 ].
Inhibă ciclooxigenaza-2 (COX-2) direct și indirect prin suprimarea factorilor de stimulare a COX-2, cum ar fi proteina activată 1 (AP-1) și Nf-κb [ 175 ]. Inhibă CDK prin reglarea în sus a p21; suprimă ciclina D1, inducând în cele din urmă oprirea ciclului celular G2 / M; și scade progresiile celulelor tumorale [ 175 , 184 , 186 , 187 , 188 ]. Reglează în jos nivelurile de expresie ale metaloproteinazei-2 matrice (MMP-2) [ 175 , 189 , 190 ]. Inhibă mai multe ținte, inclusiv Cyclin D1, MMP, VEGF, Bcl-2, uPA și Bcl-XL [ 175 ]. Influențează metastaza și induce apoptoza prin inhibarea Akt, precum și a cascadelor NF-κB [ 175 , 191 ]. Inhibă enzimele histon deacetilazei (HDAC), care sunt responsabile de reglarea acetilării histonice a ADN-ului [ 175 ]. Inhibarea chaperonilor Hsp90 [ 197 ].
A mediat inhibarea STAT3, inducând expresia receptorilor de moarte și, prin urmare, o cale apoptotică [ 216 ]. Activarea p53 și producția crescută de specii reactive de oxigen (ROS) [ 199 , 210 ], împreună cu reducerea redusă a glutationului (GSH) [ 214 ]. Țintește tioredoxin reductaza mitocondrială pentru a provoca apoptoza mediată de ROS [ 217 ]. Interferă cu formarea microtubulilor și previne proliferarea celulelor maligne [ 218 ]. Induce trombopoieza prin activitatea inhibitoare a NF-κB și, în consecință, face ca celulele canceroase să fie predispuse la apoptoză [ 219 ]. Afectează căile de semnalizare dependente de kinază prin adeziune focală și, prin urmare, proliferarea celulelor, supraviețuirea și motilitatea [ 220 ].
(-) – goyazensolide, (-) – 15-deoxygoyazensolide
DMAPT
Reducerea viabilității celulelor canceroase prin activarea caspazei-3 și suprimarea NF-κB [ 406 ]. Induce apoptoza prin stimularea ROS și inhibarea NF-κB [ 407 ].
Luteolină
MDA-MB-231 BT5-49 LoVo A549, H460 SCC-25 Model de șoarece cu metastază xenografică șoareci albini elvețieni
Activează atât căile de apoptoză extrinseci, cât și cele intrinseci și măresc expresia receptorului de moarte 5 [ 243 ]. Inhibă creșterea celulară și induce arestarea G2 și moartea celulelor apoptotice prin activarea JNK și inhibarea translocației NF-κB [ 244 ]. Suprimarea proliferării și supraviețuirii celulelor canceroase prin inhibarea angiogenezei prin blocarea activării receptorului VEGF și a moleculei sale din aval PI3K / Akt și PI3K / p70S6 căi kinazice [ 245 ]. Inhibiții ale unui grup larg de activități ale receptorilor tirozin-kinaze, cum ar fi receptorul 2 al factorului de creștere epidermic uman (HER-2), factorul de creștere asemănător insulinei (IGF) și receptorul factorului de creștere epidermic (EGFR) [ 246 ]. Creșterea expresiei genelor legate de apoptoză și răspuns la stres în celulele Leydig tumorale LC540 [ 249 ].
Reducerea expresiei receptorului factorului de creștere epidermic (EGFR), tirozin kinazelor implicate în dezvoltarea unei largi varietăți de tumori solide, rezultând în inhibarea creșterii celulare și inducerea apoptozei [ 272 ]. Creșterea expresiei receptorului de moarte 5 (DR5) rezultând în stimularea ligandului inducător de apoptoză (TRAIL) legat de factorul de necroză tumorală și apoptoza ulterioară a celulelor canceroase [ 273 ]. Direcționarea directă a Raf și MEK în cascada Raf / MEK / ERK, care este o cale importantă în transformarea neoplazică [ 274 ]. Activarea cascadei caspase; crește nivelul de caspază-3 și -9 și apoi o expresie mai mare a membrilor familiei proapoptotice Bcl-2 și niveluri mai mici de antiapoptotice Bcl-xL care au contribuit direct la procesul apoptotic [ 275 ]. Interacțiunea quercetinei cu ADN-ul direct ca unul dintre mecanismele de inducere [ 276 ].
Q3’S, Q3G
Q2 și Q5
Stimulează oprirea ciclului celular în faza S și activează calea apoptozei dependente de ROS [ 408 ]. Apoptoza declanșată prin suprimarea topoizomerazelor și activarea căii ROS [ 271 ].
Paclitaxel
Celula fibroblastă HeLa Mouse
Stabilizarea microtubulilor celulari prin legarea subunității β-tubulinei și inhibarea depolimerizării acestora ducând la blocarea progresului diviziunii mitotice și interzicerea diviziunii celulare pentru a provoca în cele din urmă apoptoza [ 307 ]. Provoacă moartea celulară datorită lipsei agregării cromozomiale pe fusurile multipolare în care celulele fiice rezultante sunt aneuploide și o parte din acestea mor din cauza pierderii unuia sau mai multor cromozomi esențiali [ 308 ]. Țintește mitocondriile și inhibă funcția inhibitorului apoptozei proteina Leucemia 2 a celulelor B (Bcl-2) [ 309 ].
Docetaxel
Întreruperea depolimerizării microtubulare și modularea expresiei genei bcl-2 și bcl-xL [ 409 ].
Vincristine
leucemie transplantabilă la șoareci P-1534
Inhibarea polimerizării microtubulilor prin legarea cu tubulina. Aceasta produce o oprire în faza G2 / M și induce apoptoza [ 325 ]. Inhibitor al topoizomerazei II [ 326 ]. Afinitate mare la cromatină; legarea vincristinei modifică structura cromatinei care perturbă interacțiunea histonă-ADN și, eventual, îndepărtarea / deplasarea histonelor din ADN are loc, ducând la creșterea efectului său citotoxic [ 327 ].
Vinblastină
Inhibarea diviziunii celulare prin interacțiunea cu formarea tubulinei, rezultând stop mitotic sau moarte celulară [ 410 ].
Bromelain
A431, A375 MCF-7 4T1 Șoareci albini elvețieni
Crește expresia genelor de apoptoză p53 și activatoare Bax în celulele canceroase și promovează moartea celulelor apoptotice în tumori [ 350 ]. Apoptoza indusă prin activarea căilor dependente și independente de caspază [ 351 ]. Diminuarea expresiei proteinelor de reglare a ciclului celular ciclină A, ciclină B și ciclină D, rezultând întreruperea G1 [ 352 ]. Protein kinaza (ERK1 / 2) și p38 proteina kinază activată cu mitogen (MAPK), cu inhibare a semnalului extracelular, inhibă inhibarea căii NF-κB [ 353 ]. Efect antiangiogen prin interferența cu VEGF [ 354 , 355 ]. Stimulează ROS și acest lucru ar avea un impact direct asupra modulației semnalizării în celulele canceroase, ducând la proprietăți de ucidere a celulelor tumorale [ 334 ]. Reglarea în sus a kinazei c-iunie N- terminale și a kinazei p38 [ 357 ].
Inhibarea topoizomerazelor I și II, ducând la apoptoză în diferite linii celulare [ 376 , 377 ]. Reglarea descendentă a ciclinelor fazei G1 și a kinazelor dependente de ciclină (CDK) [ 378 ]. Apoptoza indusă însoțită de activarea caspazei-3, -8 și -9, rezultând expresia DR4 și DR5 [ 379 , 380 , 381 ]. Suprimarea creșterii tumorale prin inhibarea angiogenezei prin direcționarea căii de semnalizare a factorului de creștere endotelial vascular (VEGFR2) [ 382 ]. A interzis fosforilarea kinazei-1 și -2 reglate cu semnal extracelular (Erk-1/2) și a afectat motilitatea celulelor canceroase; Calea Erk joacă un rol crucial în transducția semnalului și tumorigeneză [ 383 ]. Inhibarea autofagiei prin reglarea căilor de semnalizare ERK și P53 [ 384 ]. Invazia suprimată indusă de TNF prin inhibarea expresiei genei reglementate de NF-κB [ 385 ]. Răspunsul la deteriorarea ADN însoțit de afectarea genelor de reparare a ADN-ului [ 386 ].
Analogii 7, 8, 9 și 10
Induceți moartea celulelor canceroase prin promovarea fragmentării ADN-ului [ 410 ].
Deși în prezent este investigat în studii clinice la om, instabilitatea și biodisponibilitatea scăzută datorită solubilității apoase scăzute au împiedicat utilizarea terapeutică dorită a curcuminei. Acest lucru dictează utilizarea abordărilor de livrare direcționate, cum ar fi abordările nanotehnologice, pentru o mai bună aplicare medicală. Majoritatea formulărilor se concentrează pe îmbunătățirea biodisponibilității și solubilității curcuminei și protejarea acesteia de inactivare. Unele dintre ele sunt vizate pentru o circulație și reținere susținute în organism, în timp ce altele se concentrează pe livrarea țintită și eliberarea intracelulară [ 411 ]. Următoarea parte discută principalele strategii de livrare utilizate pentru a spori biodisponibilitatea, solubilitatea și stabilitatea curcuminei.
3.1.1. Nanoparticule
Nanoparticulele sunt sisteme de administrare a medicamentelor utilizate pe scară largă pentru a crește dispersabilitatea apoasă a medicamentelor hidrofobe. S-a demonstrat că formulările de nanoparticule de curcumină cresc biodisponibilitatea orală in vivo a compusului de cel puțin nouă ori [ 412 ]. Nanoparticulele polimerice, lipidice solide, magnetice, aurii și pe bază de albumină sunt exemple de nanoparticule care sunt utilizate pe scară largă pentru a îmbunătăți aplicațiile terapeutice ale curcuminei.
Nanoparticulele polimerice sunt capabile să circule mult timp în sânge [ 413 ]. N-izopropilacrilamidă (NIPAAM), alcool polivinilic (PVA), acid poli (lactic-co-glicolic) (PLGA) [ 414 , 415 ], monoacrilat de polietilen glicol [NIPAAM (VP / PEG A)], N -vinil-2- pirolidona, fibroina de mătase, amidonul modificat, chitosanul [ 416 ], nanoparticulele de silice [ 417 ], nanoparticulele de cazeină (Sahu, Kasoju și colab., 2008) și copolimerul cationic Eudragit R E100 [ 418 ] sunt exemple de polimeri de nanoformulare.
Alte formulări de nanoparticule de curcumină includ glicerol monooleat și pluronic F127 curcumină încărcată cu nanoparticule [ 419 ] și nanoparticule cu oxid de zinc (ZnO) încărcate cu curcumină [ 420 ].
3.1.2. Lipozomi
Lipozomii (caracterizați prin prezența unuia sau mai multor stratificări fosfolipidice care înconjoară un spațiu interior apos) sunt considerați ca sisteme de livrare ideale pentru substanțe biologic active datorită stabilității lor ridicate, biocompatibilității și biodegradabilității ridicate, solubilității ridicate, toxicității reduse, țintind celule specifice, controlate distribuție și pregătire ușoară [ 421 ].
Multe studii au arătat că medicamentele lipozomale se acumulează în principal în ficat, splină, plămâni, măduva osoasă sau alte țesuturi și organe, ceea ce ajută la scăderea efectelor secundare. S-a dovedit a fi cel mai potrivit vehicul pentru tratarea diferitelor boli de cancer [ 422 ].
3.1.3. Adjuvanți
Adjuvanții sunt compuși utilizați pentru a inhiba inactivarea metabolică sau eliminarea accelerată a curcuminei. Piperina este un cunoscut adjuvant care îmbunătățește biodisponibilitatea, care inhibă enzimele hepatice și glucuronale intestinale, îmbunătățind astfel absorbția intestinală și biodisponibilitatea sistemică a curcuminei [ 423 ].
S-a raportat că alți agenți precum quercetina, naringenina, genisteina, epigalocatechina-3-galatul și eugenolul au efecte sinergice atunci când sunt utilizați în combinație cu curcumina [ 424 ].
O altă strategie pentru a spori solubilitatea curcuminei a fost prin utilizarea proprietăților solubilizante ale rubuzozidei (RUB). Solubilitatea a crescut liniar de la 61 ug / ml la 2,318 mg / ml [ 425 ], iar curcumina solubilizată cu RUB a fost stabilă în condiții fiziologice atunci când a fost reconstituită. În plus, curcumina solubilizată cu RUB a demonstrat eficacitate împotriva liniilor celulare de colon, sân și cancer pancreatic uman [ 425 ].
3.1.4. Micelele și complexele fosfolipidice
Aceste complexe se referă la un grup de molecule de surfactant amfifilic care se agregează în vezicule sferice în apă. Acestea cresc biodisponibilitatea medicamentelor prin îmbunătățirea solubilității și absorbției gastrointestinale.
Micelele polimerice ale curcuminei (Cur-M) introduse de Liu și colegii săi au reușit să oprească dezvoltarea tumorilor mamare și a metastazelor pulmonare spontane [ 426 ]. Micelele de curcumin-poli (etilen glicol) metil eter (MPEG-PCL) au fost utile în tratamentul carcinomului pulmonar [ 427 ]. Într-un alt studiu, micelele încărcate cu curcumină de dimensiuni mici s-au sugerat că au un efect citotoxic mai bun asupra celulelor carcinomului colonului uman comparativ cu micelele mai mari [ 428 ]. Mai mult, curcumina încărcată în micelele ze-poli (sulfobetaină metacrilat) (zeina-PSBMA) a avut stabilitate, absorbție celulară și citotoxicitate mult mai bune pentru celulele canceroase comparativ cu curcumina liberă [ 429 ].
3.1.5. Conjugați
Conjugatele sunt complexe formate prin unirea a două sau mai multe molecule în principal printr-o legătură covalentă pentru a îmbunătăți solubilitatea și stabilitatea medicamentelor. Conjugatele de curcumină cu acid hialuronic [ 430 ], acid piperic și glicină [ 431 ], acid glutaric [ 12 ], nanoparticule de aur-PVP [ 432 ], metoxi poli (etilen glicol) (mPEG) și PLA [ 433 , 434 ] sunt exemple . Curcumina a fost, de asemenea, cuplată la purtători de peptide / proteine, cum ar fi beta-cazeina, o polipeptidă amfifilică pentru a forma micele [ 435 ].
3.1.6. Ciclodextrine
Ciclodextrinele sunt sisteme purtătoare constând din oligozaharide ciclice cu o suprafață exterioară hidrofilă și o cavitate lipofilă, care poate solubiliza compuși hidrofobi precum curcumina [ 433 ]. Acestea sunt compuse din șase (α-), șapte (β-) sau opt (γ-) unități d- glucopiranoză legate prin legături α-1,4-glicozidice pentru a forma macrocicluri [ 436 ]. Derivații β-CD și γ-CD sunt folosiți pe scară largă datorită prețului lor redus, sintezei relativ ușoare și adaptabilității. Sistemele de administrare a medicamentelor curcuminei mediate de β-CD prezintă o distribuție sporită și o valoare terapeutică a curcuminei în celulele canceroase de prostată în comparație cu curcumina neformulată [ 411 ].
3.1.7. Dispersii solide
Dispersiile solide sunt dispersii ale unui compus slab solubil în apă (dizolvat sub formă amorfă sau semi-cristalină) într-o matrice inertă pentru a spori solubilitatea sa [ 433 ]. Exemplele includ dispersiile solide de 2-hidroxipropil-β-ciclodextrină (HP-β-CD) -curcumină co-precipitate [ 437 ] și curcumină-polietilen glicol-15-hidroxistearat dispersii solide [ 438 ].
3.1.8. Nanosfere și Microcapsule
Nanosferele sunt particule de matrice solidă în care medicamentul este amestecat, în timp ce microcapsulele au miez intern și înveliș polimeric exterior. Nanosfere de curcumină fără surfactant (cu efect anticancerigen asupra cancerului de sân și osteosarcom) [ 439 ], nanosfere PLGA încapsulate cu curcumină (cu o aplicație clinică potențială în cancerul de prostată) [ 440 ], nanosfere PLGA încapsulate cu dimetil curcumină (ASC-J9) (utilizate asupra celulelor canceroase la sân) [ 441 ], nanosfere curcumin-poli (etilen glicol) -pol (acid lactic) (PEG-PLA) (eficiente împotriva celulelor canceroase HeLa și MDA-MB-231) [ 442 ] sunt exemple pentru nanosfere. Incapsularea curcuminei în microcapsule care conțin o nanoparticulă lipidică solidă și o coajă de silice mezoporă [ 443] și microcapsulele pe bază de acid curlumină-polilactic (PLA) [ 444 ] sunt exemple pentru microcapsule.
3.1.9. Nanoformulații diverse
Anuchapreeda și colegii săi au pregătit o nanoemulsie de curcumină pe bază de ulei de soia [ 445 ]. Într-un alt studiu, au fost dezvoltate nanocapsule din poli (ε-caprolactonă) cu nuclee lipidice încărcate cu curcumină, acoperite cu polisorbat 80 (C-LNC). Au prezentat o eficiență de încapsulare de 100% [ 446 ].
Nanogelurile, celulele de drojdie, metallo-complexele și nanodisculurile sunt alte tipuri de formulări pentru a spori activitatea biologică a curcuminei [ 411 ]. Un nanogel este un sistem de nanoparticule compus dintr-un hidrogel reticulat la un polimer. Această structură oferă o bază solidă pentru eliberarea și eliberarea medicamentului [ 447 ]. Nanoparticule de hidrogel încărcate cu curcumină formate prin combinarea hidroxipropil metilcelulozei și polivinil pirolidonei [ 448 ], nanoparticulelor de aur încărcate cu curcumină – nanogeluri chitosanici [ 449 ] și curcuminei livrate sub formă de capsule auto-asamblate cu carboximetil celuloză și nanogeli de cazeină cu acid folic și cazeină [ 450] ] sunt exemple.
Nanodiscurile care sunt în formă de disc, stabilizate de apolipoproteine și sisteme auto-asamblate, sunt utilizate pentru a spori solubilitatea și a viza eliberarea curcuminei [ 411 ].
S-a demonstrat că formularea de curcumină încărcată cu celule de drojdie protejează curcumina de factori de mediu precum lumina, umiditatea și căldura [ 451 ]. Curcumina complexată cu paladiu (II) a prezentat un puternic efect anticancer asupra celulelor canceroase MCF-7, HeLa și A549 [ 452 ].
S-a demonstrat că formularea fitosomală a curcuminei, un complex de curcumină cu fosfatidilcolină, îmbunătățește biodisponibilitatea curcuminei [ 453 ]. Formularea fitosomală a curcuminei este sigură, se dovedește că sporește biodisponibilitatea și stabilitatea orală împotriva metabolismului și este eficientă împotriva mai multor boli umane, inclusiv a cancerului [ 454 ]. Studiile in vivo și umane au sugerat că această formulare are proprietăți bune pentru utilizare clinică [ 455 ].
Numeroase studii clinice au studiat profilul farmacocinetic, siguranța și eficacitatea curcuminei la diferite boli, inclusiv la cancer. Unele rezultate pozitive promițătoare au arătat că curcumina ar putea opri sau chiar elimina creșterea celulelor canceroase [ 411].
Forma liberă și nanoformulațiile curcuminei au fost cercetate în studii clinice la om de mai mulți ani și curcumina a demonstrat beneficii clinice împotriva diferitelor tipuri de cancer, inclusiv mielom multiplu, colorectal, pancreatic și cancer de sân. Curcumina se administrează în principal pe cale orală sub formă de capsule în doze mari, datorită biodisponibilității sale scăzute. Studiile au arătat că dozele de până la 12 g pe zi nu au toxicități [ 433 ].
3.1.10. Studii clinice de curcumină
Într-un studiu clinic semi-cantitativ controlat, Meriva (fitosomii curcuminei) a fost evaluată pentru a evalua potențialul său de a atenua efectele secundare ale chimioterapiei și radioterapiei pentru cancer. În plus, această formulare a fost testată ca adjuvant la chimioterapie la un grup de pacienți cu tumori solide (administrate 1500 mg / zi în trei doze divizate) timp de șase săptămâni. A îmbunătățit semnificativ calitatea vieții pacienților și a suprimat inflamația sistemică [ 456 ].
Într-un studiu pilot pentru a evalua eficacitatea Meriva în hiperplazia benignă de prostată (BPH) (administrată 1000 mg / zi în două doze divizate), s-au înregistrat îmbunătățiri în toate elementele Scorului internațional al simptomelor de prostată, cu o eficacitate mai bună și fără efecte secundare. [ 457 ].
Siguranța și activitatea anticanceroasă a curcuminei la participanții umani cu cancer de colon au fost demonstrate într-un studiu clinic realizat de Shehzad și colegii de muncă [ 458 ]. Într-un studiu clinic de fază I, în care extractul de curcumă administrat pe cale orală la pacienții cu cancer colorectal la doze de până la 2,2 g pe zi (echivalent cu 180 mg de curcumină) timp de câteva luni, sa demonstrat că curcumina se acumulează la nivelul colorectului și atinge concentrație terapeutică eficientă, care a ilustrat potențialul curcuminei de a vindeca cancerul colorectal [ 459 ].
Într-un studiu de fază II, douăzeci și cinci de pacienți cu cancer pancreatic avansat au primit 8 g / zi de capsule de curcumină, cu restabilire la fiecare opt săptămâni [ 460 ]. Nu s-a observat toxicitate atunci când nivelurile medicamentului au atins un nivel maxim de 22 până la 41 ng / ml. Acest studiu a demonstrat că, în ciuda absorbției sale limitate, curcumina orală a prezentat activitate biologică și a fost suficient de sigură la unii pacienți cu cancer pancreatic. Mai mult, expresiile NF-κB, COX-2, traductor de semnal fosforilat și activator al transcripției 3 (care au fost mai mari la pacienți comparativ cu voluntarii sănătoși), s-au dovedit a fi scăzute în celulele mononucleare din sângele periferic la majoritatea pacienților.
Într-un studiu de fază I, docetaxel plus curcumină administrat pacienților cu cancer mamar avansat cu creșterea dozei, au arătat unele îmbunătățiri, cum ar fi răspunsurile biologice și clinice la majoritatea pacienților [ 461 ]. Într-un alt studiu, a fost investigată eficacitatea administrării concomitente de curcumină și quercetină pentru regresia adenoamelor la pacienții cu polipoză adenomatoasă familială (FAP) (o tulburare autosomală dominantă caracterizată prin cancer de colon și rect). Pacienților cu FAP cu colectomie anterioară li s-a administrat oral curcumină o doză de 480 mg și quercetină 20 mg de trei ori pe zi timp de șase luni. Numărul și dimensiunea acestor polipi care vor deveni canceroși au fost semnificativ reduse [ 462 ].
Într-un alt studiu clinic pentru evaluarea expresiei antigenului specific prostatei (PSA) care reflectă dezvoltarea cancerului de prostată, 43 de participanți sănătoși au primit un supliment care conține 40 mg izoflavone (66% daidzeină, 24% glicitină și 10% genistină) și 100 mg curcumină și 42 de voluntari au primit placebo zilnic într-un studiu dublu-orb timp de șase luni. Nivelurile de PSA au scăzut la unii voluntari, iar curcumina a fost bine tolerată. Acest lucru indică faptul că combinația poate avea avantaje terapeutice în cancerul de prostată [ 463 ].
A fost efectuat un studiu clinic comparativ randomizat, dublu-orb, controlat cu placebo, în grup paralel, pentru a evalua eficacitatea și siguranța unei perfuzii intravenoase de curcumină în asociere cu paclitaxel la un grup de 150 de femei cu cancer de sân avansat. Pacienții au fost urmăriți timp de trei luni. Acest studiu a concluzionat că tratamentul cu curcumină în combinație cu paclitaxel a fost superior combinației paclitaxel-placebo [ 464 ].
Într-un studiu clinic de fază I, siguranța, farmacocinetica și tolerabilitatea curcuminei lipozomale intravenoase au fost evaluate la voluntari sănătoși. Administrarea pe termen scurt a acestei formulări a fost în siguranță până la o doză de 120 mg / m 2 [ 465 ].
3.2. Resveratrol
Deși s-a demonstrat că resveratrolul (RES) are un potențial terapeutic promițător confirmat de studiile in vitro, studiile la animale și clinice au arătat rezultate mai puțin promițătoare din cauza biodisponibilității extrem de scăzute a RES orale [ 466 ]. În prezent, RES se administrează numai pe cale orală. Alternativ, utilizarea altor căi de administrare sau sisteme de livrare pentru a evita metabolismul la prima trecere va crește biodisponibilitatea RES și concentrațiile la siturile active. Această parte a lucrării se concentrează pe formulările alternative și sistemele de administrare asociate cu utilizarea potențială a RES ca agent anticancer.
3.2.1. Administrare Transmucoasă Orală
Administrarea orală transmucozală a resveratrolului utilizând pastile de riboză a atins concentrații mai mari și mai rapide de RES în sânge comparativ cu administrarea orală [ 467 ]. Într-o altă abordare legată de administrarea bucală, RES a fost formulată ca nanospongi pe bază de ciclodextrină. Acest sistem de livrare a prezentat eliberare îmbunătățită, stabilitate și acumulare de RES în mucoasa de iepure [ 468 ].
3.2.2. Metaboliți
Unii metaboliți RES, cum ar fi metaboliții sulfat, s-au dovedit a se regenera și produc concentrații biologic active de RES în plasmă și țesuturi [ 469 ]. În ceea ce privește controlul metabolismului RES, biodisponibilitatea RES a fost îmbunătățită prin administrarea RES în combinație cu quercetina care inhibă glucuronoconjugarea și sulfarea acesteia [ 470 ].
3.2.3. Formulări noi
Un produs format din celule roșii de struguri (RGC) în care RES cu un fragment hexoză a fost polifenolul principal, a relevat o biodisponibilitate și solubilitate ridicată în fluidele corporale și o absorbție gastro-intestinală rapidă comparativ cu RES singur. Această structură glicozilată a RES oferă o mai mare stabilitate și rezistență la metabolismul enzimatic [ 471 ].
3.2.4. Manipularea dozelor
În încercarea de a spori biodisponibilitatea orală a RES, s-a constatat că saturarea enzimelor responsabile de metabolismul său cu creșterea dozei de RES crește biodisponibilitatea orală a RES cu farmacocinetică liniară [ 472 ].
3.2.5. Analogi RES care apar în mod natural
Unii analogi naturali ai RES, cum ar fi RES trimetil eter ( trans -3,5,5′-trimetoxistilbene, RTE), s-au dovedit a avea o stabilitate metabolică mai bună decât RES. Acest lucru este atribuit metoxilării complete a grupărilor hidroxil ale RES. Solubilitatea apoasă relativ scăzută care determină administrarea orală a RTE ar putea fi îmbunătățită prin sisteme de eliberare a medicamentelor, cum ar fi ciclodextrina (β-ciclodextrină metilată aleatoriu (RM-β-CD) [ 473 ].
S-a demonstrat că pterostilbenul ( trans -3,5,5-dimetoxi-4′-hidroxistilbenul, PTS), un alt analog al RES, prezintă o farmacocinetică mai favorabilă în comparație cu RES. PTS posedă mai puține grupări hidroxil decât RES, ceea ce îl face mai puțin susceptibil la metabolism. PTS suferă o distribuție extinsă către principalele organe țintă medicamentoase, cum ar fi rinichii, ficatul, inima, creierul și plămânii [ 474 ].
Oxyresveratrol ( trans -3,5,2 ′, 4′-tetrahidroxistilben, OXY), un alt analog al RES, posedă o grupare hidroxil fenolică suplimentară care are ca rezultat o solubilitate mai bună în apă decât RES. Profilul farmacocinetic al OXY și RES la șobolanii Sprague Dawley și profilurile lor farmacocinetice au fost găsite comparabile [ 472 ]. Mai mult, OXY a demonstrat o biodisponibilitate orală bună, o absorbție mai rapidă și un clearance mult mai lent în comparație cu RES.
Isorhapontigenin ( trans -3,5,4′-trihidroxi-3′-metoxistilben, ISO), un analog metoxilat al RES, sa dovedit a fi mai biodisponibil oral decât RES, aproximativ cu 50% [ 475 ].
Trans -4-4′-dihidrostilbena (DHS) a prezentat o activitate anticanceroasă promițătoare în studiile preclinice. Deoarece bariera majoră cu DHS a fost solubilitatea sa apoasă, solubilitatea apoasă a DHS a fost depășită prin solubilizarea acestuia cu hidroxipropil-β-ciclodextrină. Acest lucru a dus la un profil farmacocinetic îmbunătățit în comparație cu RES numai [ 473 , 476 ].
Unii derivați RES, cum ar fi gnetin-C, un dimer RES natural, s-au dovedit a avea proprietăți anticancerigene și profil farmacocinetic mai bune decât RES împotriva leucemiei mieloide acute (LMA) [ 477 ]. O combinație de curcumină și RES a prezentat un răspuns sinergic chemopreventiv în carcinogeneza pulmonară la șoareci [ 478 ].
Într-o altă abordare, RES a fost reformulată ca derivați de acil-glucozil care rezistă la absorbție și sunt capabili de a fi conjugați constant în tractul gastro-intestinal pentru a oferi o doză eficientă de RES liberă la nivelul mucoasei colonului [ 479 ].
3.2.6. Nanotehnologie
Nanoparticulele lipidice solide (SLN) [ 480 ], nanoparticulele de aur [ 481 ], nanoparticulele poli d acoperite cu chitosan cationic și alginat anionic , nanoparticulele l -lactid-coglicolide [ 482 ] și nanocores și nanocapsule [ 483 , 484 ] sunt bazate pe nanotehnologie sisteme de livrare pentru SRE. Sistemele de livrare bazate pe nanotehnologie pentru SRE includ, de asemenea, nanopurtori pe bază de polimeri, nanofibre electrospun, nanopurtători pe bază de lipide, CD-uri și alți nanopurtători [ 485 ].
3.2.7. Nanoparticule de lipide solide (SLN), aur și chitosan
S-a arătat că formulările SLN de RES cresc semnificativ biodisponibilitatea orală a RES, protejând RES încorporat de metabolismul rapid pe lângă proprietățile de eliberare controlată. SLN-urile cu gliceril behenat au fost utilizate pentru a furniza RES la creier ca strategie de tratare a gliomului [ 486 ].
În plus față de biodisponibilitatea sporită și absorbția celulară, s-a demonstrat că RES conjugată cu nanoparticule de aur îmbunătățește activitatea anticancer în comparație cu forma liberă de RES [ 487 ].
S-a descoperit că nanoparticulele poli d , l -lactidă-coglicolidă acoperite cu chitosan cationic și alginat anionic cresc stabilitatea RES și îmbunătățesc încărcarea medicamentelor și mecanismele de eliberare controlată. Mai mult, s-a constatat că aceste nanoparticule previn sau suprimă în mod eficient cancerele după administrarea intravenoasă sau topică [ 482 ].
Nanopurtătorii pe bază de polimeri sunt compuși din polimeri naturali sau sintetici. Exemple pentru polimeri naturali includ polizaharide precum chitosan (CS) [ 488 , 489 ] și proteine precum gelatina [ 490 ], Zein [ 491 ], fibroină [ 492 ] și albumina [ 493 ].
Polimerii sintetici includ homopolimeri precum poli (acid lactic-co-glicolic) (PLGA) [ 494 ], PLGA cuplat cu un ligand galactoză ( N -oleoil- d- galactozamină) [ 495 ], transferină (Tf) [ 496 ], poli (acid lactic) (PLA), poli (ε-caprolactonă) (PCL) și copolimeri precum poli (acid acrilic) -pol (acid metacrilic) cunoscut comercial sub numele de Eudragits [ 497 ].
Sistemul de administrare a RES utilizând PEG și PLA a prezentat efecte anticancer asupra modelelor de cancer de colon in vitro și in vivo [ 498 ]. În plus, PEG-PLA conjugat cu transferină (Tf) a fost utilizat pentru a viza gliomul [ 496 ].
Mai mult, încapsularea RES în Eudragit E100-PVA NPs a îmbunătățit semnificativ profilul de eliberare a RES și activitatea antioxidantă și antiinflamatorie a RES, luând în considerare efectul său hepatoprotector in vivo [ 497 ].
3.2.8. Nanocore și nanocapsule RES
Nanocapsulele RES care utilizează polivinilpirolidonă 17 PF (PVP K17) ca stabilizator și poloxamer 188 (F188) ca agent tensioactiv au fost dezvoltate de Hao și colegii săi [ 483 ]. la suspensia de carboximetilceluloză RES gratuită conform studiilor in vivo utilizând administrare orală [ 484 ].
3.2.9. Nanofibrele Electrospun
Suprafața ridicată a acestor purtători le face adecvate pentru livrarea controlată a compușilor foarte instabili și volatili [ 499 ]. În plus, acești purtători sunt capabili să imite matricea extracelulară și să faciliteze procesele de aderență, proliferare și diferențiere a celulelor.
3.2.10. Nanopurtători pe bază de lipide
Nanopurtătorii pe bază de lipide sunt compuși în principal din lipide digestibile care favorizează absorbția intestinală a medicamentelor. Nanopurtătorii pe bază de lipide includ nanoemulsiile și lipozomii [ 466 ]. Nanoemulsiile sunt sisteme de particule coloidale care asigură o suprafață ridicată și o stabilitate mare [ 500 ]. Sistemele de eliberare auto-nanoemulsifiante (SNEDS), care sunt preconcentrate sau izoforme anhidre de nanoemulsii, sunt capabile să treacă prin calea portală hepatică de primă trecere și să medieze transportul limfatic al medicamentelor lipofile [ 501 ]. Sistemul de livrare SNEDSs a RES a fost capabil să inhibe creșterea în celulele cancerului de sân MCF-7 [ 502]. Recent, guma arabică a fost folosită cu proteina din zer ca emulgator pentru a spori emulsificarea și stabilitatea la depozitare a nanoemulsiei RES [ 503 ].
O emulsie Pickering în care stabilizatorii precum granulele de amidon de quinoa sunt particule, este un alt tip de emulsie. RES încărcat cu acest tip de emulsie a fost mai stabil comparativ cu emulsia stabilizată cu Tween 20 [ 504 ].
S-a constatat că lipozomii RES compuși din lecitină și colesterol accelerează semnificativ absorbția RES in vivo [ 484 ].
3.2.11. Ciclodextrine
Deoarece structura ciclodextrinelor are trei grupări hidroxil, RES poate fi atașat la cavitatea hidrofobă interioară a CD-urilor semi-sintetice, β-CD-urilor [ 505 ]. Acest lucru mărește cantitatea de RES într-o soluție apoasă și întârzie oxidarea RES [ 506 ].
Într-un alt studiu, au fost pregătiți complexe de incluziune care utilizează HP-β-CD și metilat aleator-β-ciclodextrine (RM-β-CD) pentru a spori solubilitatea și biodisponibilitatea RES [ 507 ].
3.2.12. Nanopurtători suplimentari
În nanocristale, medicamentele sunt organizate într-o structură cristalină pe nanoscală [ 508 ]. Nanocristalele RES, preparate folosind diferite combinații și proporții de succinat de d -α-tocoferol polietilen glicol 400 (TPGS), lecitină și Pluronic F127 (PF127), au prezentat solubilitate RES îmbunătățită, biodisponibilitate și absorbție peste bariera intestinală atunci când sunt administrate oral la Sprague Șobolani Dawley [ 509 ].
Un alt nanopurtător este Niosomii care au structuri lamelare formate prin auto-asamblare a surfactanților neionici în combinație cu alcooli grași. Niosomii RES pentru administrare orală au fost produși prin metoda de hidratare a filmului subțire [ 510 ]. Într-un alt studiu, niosomii încărcați cu RES au fost produși utilizând sonicare. Acești purtători au crescut solubilitatea RES și activitatea antioxidantă [ 511 ].
3.2.13. Studii clinice cu resveratrol
Studiile clinice ale RES au investigat activitatea terapeutică potențială a acestuia într-o serie de boli, inclusiv cancer, obezitate, neurologice, cardiovasculare și infecții. Accentul din această revizuire se pune pe rolul SRE ca anticancer. Deși utilizarea clinică a RES este extrem de limitată de problemele sale de stabilitate și biodisponibilitate, studiile clinice au arătat că a fost activ fie singur, fie în combinație. Această parte a revizuirii discută studiile clinice și farmacocinetice finalizate ale RES din articolele publicate [ 512 ].
Siguranța RES a fost evaluată la subiecții sănătoși și s-a dovedit a fi sigură până la dozele de 5 g / zi [ 513 ]. Cancerul de colon, cancerul de sân și mielomul multiplu sunt cele mai frecvente tipuri de cancer care au răspuns pozitiv la SRE.
Într-unul dintre studiile clinice efectuate, siguranța și eficacitatea RES au fost evaluate la 40 de voluntari sănătoși [ 513 ]. RES sa dovedit a fi sigur și pentru a reduce nivelurile de IGF-1 și IGFBP-3, semnalizând molecule legate de mai multe tipuri de cancer.
A fost efectuat un studiu de fază I pentru a evalua efectul RES cu doză mică (80 mg / zi) și pulbere de struguri liofilizată (GP) care conține RES (80 g / zi, care este echivalent cu 450 g de struguri proaspeți) asupra colonului cancer. După 14 zile de tratament, s-a constatat o creștere a expresiei micului și ciclinei D1 în țesutul cancerului de colon. S-a constatat că GP produce efecte mai pronunțate în comparație cu RES [ 514 ]. În plus, GP a scăzut semnificativ CD133 cu un efect ușor asupra LGR5 (reglarea descendentă a CD133 și LGR5 este legată de inhibarea creșterii celulelor cancerului de colon) în mucoasa colonică normală [ 515 ].
Deși RES a demonstrat o anumită eficacitate la pacienții cu cancer, biodisponibilitatea slabă îi limitează utilizarea. Prin urmare, s-au făcut eforturi pentru a modifica resveratrolul pentru a îmbunătăți biodisponibilitatea și a reduce toxicitatea [ 516 ].
Într-un alt studiu, RES micronizată (SRT501) a fost utilizată pentru a spori absorbția RES în tractul gastro-intestinal. SRT501 a fost utilizat la 5 g / zi, timp de două săptămâni, la pacienții cu cancer colorectal și metastaze hepatice. SRT501 a fost mai bine tolerat și s-a demonstrat că crește nivelul mediu al RES plasmatic (de 3,6 ori) comparativ cu RES nemicronizat după o singură doză [ 517 ].
Într-un studiu clinic randomizat controlat cu placebo la femei cu risc crescut de cancer mamar, efectele RES asupra expresiei unor gene legate de cancer, cum ar fi CCND-2, p16, RASSF-1α și prostaglandina E2 care promovează cancerul (PGE2 ), au fost evaluate [ 518 ]. Voluntarii au primit două capsule pe zi, timp de 12 săptămâni, conținând placebo, 5 mg trans- RES sau 50 mg trans- RES. Nivelurile PGE2 s-au dovedit a fi reduse.
Deși aceste observații oferă sprijin pentru efectul potențial al RES împotriva cancerului de sân, acestea se bazează pe un singur studiu clinic și este necesară validarea suplimentară într-o cohortă mai mare de pacienți.
3.3. Epigalocatechin-3-Gallat (EGCG)
3.3.1. Formulări și sisteme de livrare
Un sistem vezicular coloidal de EGCG pentru prevenirea și tratamentul cancerului de piele a fost dezvoltat pentru a depăși problemele asociate cu instabilitatea chimică și biodisponibilitatea scăzută a EGCG. EGCG a fost încapsulat în sisteme veziculare coloidale ultradeformabile (vezicule care conțin accentuare a penetrării (PEV), etozomi și transetozomi (TE)) pentru administrare topică în cancerul de piele [ 527 ]. EGCG și stabilitatea fizică, PEV-urile încărcate cu EGCG și TE au arătat un efect inhibitor asupra carcinomului epidermoid in vitro și reducerea dimensiunilor tumorilor la șoareci [ 527 ].
Pentru a-și spori biodisponibilitatea și a-i permite să atingă cele mai ridicate niveluri plasmatice, EGCG a fost luat după o perioadă de post peste noapte, împreună cu 200 mg acid ascorbic și 1000 mg acizi grași omega-3 [ 519 ]. Mai mult, administrarea EGCG pe stomacul gol cu cel puțin 30 de minute înainte de micul dejun [ 519 ],dedurizarea apelor de băut dure [ 520 ] sau adăugarea zaharozei (care sporește absorbția în tractul digestiv) poate îmbunătăți biodisponibilitatea EGCG [ 521 ]. Piperina alcaloidă de ardei negru ar putea servi drept potențial modulator dietetic al biodisponibilității EGCG prin inhibarea glucuronoconjugării sale în intestinul subțire, precum și prin inhibarea golirii gastrice și a tranzitului gastro-intestinal, ceea ce poate duce la creșterea absorbției [ 522]. Abordări promițătoare pentru îmbunătățirea biodisponibilității EGCG, cum ar fi încapsularea EGCG în nanoparticule, îmbunătățirea absorbției intestinale prin stabilizarea polifenolului [ 523 ], proiectarea derivaților O- acil ai EGCG [ 524 ], sinteza în fază solidă a derivaților EGCG [ 525 ] sau luarea în considerare a altor sisteme de livrare și căi de administrare, cum ar fi livrarea transdermică [ 526 ].
Într-un alt studiu, EGCG a fost încapsulat în nanoparticule lipidice solide (EGCG-SLN) pentru a-și spori stabilitatea pentru activitatea anticancerigenă. Studiile in vitro au arătat că citotoxicitatea EGCG-SLN-urilor sa dovedit a fi de 8,1 ori mai mare împotriva celulelor cancerului de sân uman și de 3,8 ori mai mare împotriva celulelor canceroase de prostată umană, comparativ cu forma pură a EGCG [ 528 ].
EGCG a fost, de asemenea, încapsulat cu nanoparticule de chitosan pentru a îmbunătăți biodisponibilitatea și absorbția intestinală [ 529 ]. Β-lactoglobulina tratată termic a protejat proprietățile antioxidante și a îmbunătățit stabilitatea și eliberarea EGCG în tractul digestiv [ 530 , 531 ]. Lipozomii și gelatina au fost utile în îmbunătățirea stabilității și biodisponibilității catechinelor in vivo și in vitro [ 532 ].
Amelioratorii stabilității EGCG includ antioxidanți precum acidul ascorbic [ 533 ]. Cu toate acestea, sa descoperit că acidul ascorbic destabilizează EGCG în prezența zaharozei [ 534 ]. Alți antioxidanți includ galatul de propil (Pgal) și dihidroxitoluen butilat (BHT) [ 535 ]. În plus, compușii amfifilici și alți stabilizatori, cum ar fi glicerina și Transcutol P, s-au dovedit a-i spori stabilitatea [ 535 ]. De asemenea, sa raportat că Na 2 EDTA (14 mM) crește stabilitatea EGCG deoarece poate elimina ionii metalici care catalizează auto-oxidarea EGCG [ 536 ].
Acetilarea EGCG poate reduce solubilitatea în apă și poate spori stabilitatea și încapsularea EGCG [ 537 ]. Mai mult, esterificarea poate crește lipofilicitatea și biodisponibilitatea EGCG [ 538 ].
Polizaharidele cationice, cum ar fi chitosanul (CS) sunt adecvate pentru eliberarea orală EGCG [ 539 ]. Sistemele de eliberare administrate intravenos, cum ar fi nanoparticulele, sunt direcționate pasiv spre tumori, ca urmare a efectului de permeabilitate și de retenție îmbunătățit, în plus față de eliberarea țintită a medicamentului [ 540 ].
Metodele locale de livrare, inclusiv căile de administrare topice, oculare și intratumorale, evită clearance-ul renal rapid și reduc semnificativ efectele secundare sistemice [ 533 ].
3.3.2. Studii clinice și epidemiologice
În această parte, accentul se pune pe studiile care au raportat o asociere semnificativă între aportul de ceai verde și cancer, deoarece pare a fi mai mult asociat cu un risc redus de cancer, în comparație cu ceaiul negru.
Un studiu de cohortă pe 481.563 de voluntari cu vârste cuprinse între 51 și 71 de ani și după până la opt ani de urmărire a arătat o relație inversă semnificativă statistic între consumul de ceai fierbinte și riscul de cancer faringian [ 541 ]. Într-un studiu clinic randomizat de fază II controlat cu placebo efectuat pe 59 de pacienți pentru a examina efectul extractului de ceai verde asupra leucoplaciei mucoasei bucale (leziune precanceroasă a cancerului oral), 37,9% dintre pacienții cărora li s-a administrat ceai verde au prezentat dimensiuni reduse ale leziunilor orale [ 542 ].
Într – un alt placebo-controlat de faza II studiu clinic randomizat , completat pentru a evalua potențialul de extract de ceai verde pentru a preveni cancerul oral efectuat pe 42 de pacienți care au primit cantități orale de 500, 750 sau 1000 mg / m 2 de extract de ceai verde pe zi sau placebo, 50% dintre pacienții care au finalizat studiul au avut un răspuns favorabil într-un mod dependent de doză [ 543 ].
Singurul studiu epidemiologic (un studiu de caz-control imbricat în cadrul Studiului de cohortă din Shanghai) care a examinat catehine specifice de ceai legate de riscul de cancer esofagian cu utilizarea biomarkerilor urinari validați pentru absorbția și metabolismul polifenolului de ceai, a arătat un risc scăzut atât pentru esofag cât și pentru gastric. cancer cu prezența EGC în urină, cu o asociere inversă mai puternică la nefumători sau nefumători de alcool sau printre cei cu niveluri serice mai scăzute de caroten [544 ].
O meta-analiză care a inclus 13 studii (cinci cohorte și opt cazuri-control) a raportat o asociere inversă între consumul de ceai verde și riscul de cancer de stomac numai în studiile caz-control, dar nu și în studiile de cohortă [ 545 ].
O analiză comună mai recentă a șase studii de cohortă a constatat o asociere inversă semnificativă statistic între consumul de ceai verde și riscul de cancer de stomac la femei (în primul rând în rândul femeilor nefumătoare), dar nu și la bărbați [ 546 ].
Un studiu de caz-control (cuibărit în cadrul unei cohorte prospective de bărbați chinezi din Shanghai, China) sugerează în mod direct un rol protector al catechinei de ceai EGC asupra cancerului de stomac [ 544 ], deoarece nivelurile urinare de catehine de ceai au fost semnificativ asociate cu riscul redus de stomac-cancer.
O meta-analiză care include 25 de studii epidemiologice în 11 țări [ 547 ], a concluzionat o asociere inversă între aportul de ceai verde și riscul de cancer de colon în patru studii de caz-control.
Un alt studiu prospectiv (o cohortă de 69.710 femei chinezești cu vârsta cuprinsă între 40 și 70 de ani, dintre care majoritatea erau nefumători pe tot parcursul vieții sau care nu beau băuturi alcoolice) a fost realizat pentru a evalua asocierea dintre consumul de ceai verde și riscul de cancer colorectal și a fost reevaluat doi-trei ani mai târziu, într-un sondaj de urmărire. Studiul a concluzionat că aportul regulat de ceai a redus semnificativ riscul de cancer colorectal [ 548 ].
Un alt studiu prospectiv a furnizat dovezi pentru efectul catechinelor de ceai împotriva dezvoltării cancerului de colon. A examinat asocierea dintre nivelurile urinare de EGC, 4′- O -metil-epigalocatechină (4′-MeEGC) și EC și metaboliții acestora și riscul de a dezvolta cancer colorectal. Persoanele cu niveluri ridicate de catechine urinare au avut un risc mai mic de cancer de colon. Cu toate acestea, nu a existat nicio asociere între catehinele de ceai verde urinar și metaboliții acestora și cancerul rectal [ 549 ].
Un studiu clinic randomizat de fază II controlat cu placebo a susținut un rol protector al polifenolilor de ceai verde împotriva a doi factori de risc stabiliți pentru cancerul hepatic, și anume, aflatoxina și hepatita B [ 550 ]. Un studiu de caz-control bazat pe populație a arătat o asociere inversă semnificativă statistic între riscul de cancer pancreatic cu consumul de ceai verde [ 551 ].
Având în vedere supraviețuirea scurtă și progresia rapidă a cancerului pancreatic, datele epidemiologice disponibile sunt insuficiente pentru a trage o concluzie dacă ceaiul verde poate proteja sau nu împotriva cancerului pancreatic.
Într-o meta-analiză care a inclus 22 de studii, riscul de cancer pulmonar a scăzut semnificativ odată cu consumul de ceai verde. Riscul scăzut a fost limitat la nefumători și asocierea a fost ușor mai puternică pentru studiile prospective de cohortă comparativ cu studiile retrospective de caz-control [ 552 ].
Într-un studiu de fază II randomizat, controlat cu intervenție pentru ceai, pentru a evalua efectul aportului regulat de ceai verde asupra reducerii daunelor ADN (prin caracteristicile sale antioxiative) la fumătorii înraiti , a fost raportată o scădere semnificativă statistic a daunelor ADN. În același studiu, nu a fost găsită nicio asociere în grupul de ceai negru [ 553 ].
Într-un studiu clinic pilot care a implicat zece paciente de sex feminin (38-55 de ani) cu cancer de sân neinflamator local avansat supus radioterapiei, capsulele EGCG (400 mg) au fost administrate oral de trei ori pe zi, timp de două până la opt săptămâni. S-a constatat că EGCG potențează eficacitatea radioterapiei la pacienții cu cancer de sân și crește potențialul EGCG de a fi un adjuvant terapeutic în tratamentul cancerului de sân metastatic [ 554 ].
O meta-analiză, incluzând șapte studii epidemiologice (două cohorte, un caz-control imbricat și patru cazuri-control) pentru a evalua efectul ceaiului verde asupra cancerului de sân, a raportat o asociere inversă între riscul de ceai verde și cancer de sân numai în date de studii clinice control caz [ 555 ].
Două cohorte prospective [ 556 , 557 ], au raportat o scădere semnificativă statistic a riscului de recurență a cancerului de sân asociat cu aportul de ceai verde. Două studii bazate pe biomarkeri prediagnostici ai aportului de ceai și metabolism asupra riscului de cancer mamar [ 558 , 559 ] nu au găsit nicio asociere între nivelurile urinare ale niciunui biomarker măsurat și riscul de cancer mamar [ 559 ].
În timp ce unele studii de caz-control au raportat o relație inversă semnificativă statistic între consumul de ceai verde și riscul de cancer de prostată [ 560 ], studiile prospective de cohortă nu au găsit nicio asociere [ 561 ]. Au fost efectuate patru studii intervenționale pentru a evalua efectul aportului de ceai verde asupra modificării riscului biomarkerilor de cancer de prostată [ 562 , 563 , 564 , 565 ]. Trei au fost studii cu fază II cu etichetă deschisă cu un singur braț.
În primul studiu care a implicat 42 de pacienți cu cancer de prostată independent de androgen, unul dintre pacienți aprezentat o scădere cu 50% a nivelului de antigen specific prostatei (PSA), această scădere fiind susținută până la două luni [ 562 ]. Al doilea studiu a fost de a evalua eficacitatea și toxicitatea extractului standardizat de ceai verde asupra cancerului de prostată, 40% din pacientii care au finalizat terapia au întârziat progresia bolii [ 563 ].
Al treilea studiu care a fost efectuat pentru a evalua efectul polifenolilor standardizați ai ceaiului verde în intervalul dintre biopsia prostatei și prostatectomia, a arătat că suplimentarea (conținând 1300 mg polifenoli de ceai sau 800 mg catehine de ceai verde) a redus semnificativ nivelurile mai multor tipuri de cancer biomarkeri de risc [ 564 ].
Conform celui de-al patrulea studiu, care a fost un studiu randomizat dublu-orb controlat cu placebo de fază II pentru a evalua efectul catechinelor de ceai verde asupra cancerului de prostată cu neoplazie intraepitelială de prostată de înaltă calitate, nu s-a observat niciun efect clinic [ 565 ]. Un alt studiu cu o urmărire de doi ani a arătat un efect protector al ceaiului verde împotriva dezvoltării cancerului de prostată [ 566 ].
Cinci studii de caz-control [ 567 , 568 ] au raportat un risc statistic semnificativ crescut de cancer al vezicii urinare asociat cu consumul de ceai verde sau ceai negru. Într-un alt studiu de cohortă cu șase ani de urmărire, aportul de ceai negru a fost invers asociat cu riscul de cancer al vezicii urinare într-o manieră dependentă de doză [ 569 ]. Într-un studiu de caz-control bazat pe populație [ 570 ], nu a existat nicio asociere între consumul de ceai și riscul de cancer al vezicii urinare.
Două studii clinice de control al cazurilor spitalicești au constatat că consumul de ceai verde a fost asociat cu un risc semnificativ statistic scăzut de leucemie [ 571 , 572 ].
În concluzie, un număr mare de studii au evaluat asocierea dintre consumul de ceai și riscul apariției diferitelor tipuri de cancer. Cu toate acestea, datele obținute din aceste studii sunt uneori contradictorii sau inconsecvente.
Inconsecvența și rezultatele variate ale asociațiilor de ceai-cancer s-ar putea datora nivelurilor relativ scăzute de ceai sau polifenoli de ceai consumate în unele populații umane și conținutului variabil de catehine de ceai în diferite tipuri de ceai.
Alți factori, cum ar fi efectul termic al băuturii din ceai, aportul total de lichide și efectele confuzive ale fumatului și alcoolului, pot contribui la rezultatele inconsistente.
Ceaiul verde pare a fi mai mult asociat cu un risc redus de cancer în comparație cu ceaiul negru, posibil datorită concentrațiilor relativ mari de catehine din ceaiul verde decât în ceaiul negru.
Utilizarea biomarkerilor validați pentru absorbția și metabolismul polifenolilor din ceai oferă măsurători mai fiabile și, prin urmare, rezultate consistente, comparativ cu încrederea în auto-raportare.
3.4. Alicină
3.4.1. Formulări și sisteme de livrare
Deși alicina este slab stabilă și de scurtă durată, poate trece cu ușurință prin membranele celulare datorită naturii sale hidrofobe. În compartimentele celulare, alicina reacționează rapid cu grupările tiol libere [ 573 ].
Activitatea optimă a enzimei alinazei, care transformă alina în alicină, este la pH 7,0 și devine inactivată la valori de pH sub 3,5 sau cu încălzire [ 574 , 575 ]. Astfel, a fost adoptată o formulare acoperită cu enter pentru a preveni dezintegrarea stomacului la multe mărci de suplimente de usturoi și pentru a proteja enzima allinază [ 576 ].
O formulare microparticulată, în care alina și alininaza sunt încapsulate separat în microsfere, a fost dezvoltată pentru aplicare pulmonară [ 577 ].
Într-un studiu pentru a determina biodisponibilitatea alicinei la 23 de tipuri de produse de usturoi la indivizi sănătoși (șase femele și șapte bărbați) după 32 de ore de consum, rezultatele au arătat biodisponibilitatea alicinei de 26-109% pentru capsulele de usturoi pudră, 36-104% pentru comprimate enterice, 80-111% pentru comprimatele non-enterice, 16% pentru fiert, 30% pentru prăjit, 19% pentru murat și 66% pentru alimentele cu usturoi tocate cu acid [ 576 ].
O strategie pentru îmbunătățirea instabilității chimice a alicinei a fost prin conjugarea chimică a enzimei aliinazei la un anticorp monoclonal pentru un marker specific al cancerului pancreatic. Acest conjugat a indus în mod eficient apoptoza în celulele MIA PaCa-2 [ 578 ].
Mai mult, încapsularea lipozomilor a îmbunătățit stabilitatea alicinei prin protejarea acesteia de condiții nefavorabile. Acest lucru și-a diminuat mirosul neplăcut caracteristic [ 579 ].
Alicina a fost încărcată pe nanoparticulele din gumă de salcâm (LBGAN). S-a demonstrat că acest sistem oferă protecție și stabilitate și a îmbunătățit activitatea farmacologică a alicinei. Mai mult, guma de salcâm (LBG) care este un aditiv alimentar natural a fost raportată a fi eficientă împotriva cancerului de colon [ 580 ].
Mai recent, mai mulți derivați stabilizați de alicină au fost sintetizați și testați pentru activitatea lor pe celule canceroase la sân umane sensibile la medicamente (MCF-7) și multirezistente (MCF-7 / Dx). Unii dintre acești derivați au fost mai eficienți decât alicina liberă pentru inducerea apoptozei [ 581 ].
3.4.2. Studii clinice și epidemiologice
Deși s-a demonstrat că alicina are o activitate antitumorală in vivo remarcabilă pe diferite tipuri de cancer, aceasta nu a fost urmată de un număr comparabil de studii la om [ 582 ].
Există un singur studiu clinic înregistrat pe clinictrials.gov privind aplicarea alicinei în cancer (limfom folicular NCT00455416 ), fără rezultate publicate.
Un studiu controlat randomizat dublu-orb care a implicat pacienți cu adenoame colorectale a concluzionat că o doză mare de extract de usturoi în vârstă a fost asociată cu un risc semnificativ redus de noi adenoame colorectale [ 583 ].
Într-un alt studiu multi-intervențional randomizat cu 7,3 ani de urmărire, administrând zilnic 800 mg extract de usturoi plus 4 mg ulei de usturoi distilat cu abur zilnic [ 584 ], prevalența leziunilor gastrice precanceroase nu a scăzut, iar incidența cancerului gastric nu a fost semnificativă afectat [ 585 ].
Datele studiilor clinice ale diferitelor forme de usturoi sunt inconsistente din cauza diferenței semnificative în biodisponibilitatea constituenților din usturoiul crud și a formulărilor specifice de supliment de usturoi [ 586 ].
În extractul de usturoi îmbătrânit (AGE), usturoiul este învechit până la 20 de luni, un proces care transformă compușii mirositori, duri și iritanți ai usturoiului în compuși de sulf stabili și siguri [ 587 ].
S-a demonstrat că extractul de usturoi în vârstă reduce incidența și proliferarea cancerului colorectal [588 ]. Administrarea usturoiului în vârstă la pacienții cu cancer avansat al sistemului digestiv a îmbunătățit activitatea celulelor natural killer (NK), dar nu a îmbunătățit calitatea vieții (QoL) [ 589 ]. Mai mult, s-a demonstrat că doze mari de alitrid și microdoze de seleniu previn cancerul gastric, în special la bărbați [ 590 ].
Deși o anumită asociere între creșterea aportului de ceapă și usturoi și riscul scăzut de anumite tipuri de cancer a fost susținută de studii epidemiologice, datele sunt limitate și uneori conflictuale.
Dovezile epidemiologice majore sugerează efecte protectoare ale usturoiului și / sau cepei împotriva cancerelor gastro-intestinale. Aceste observații s-au bazat pe recenzii sistematice recente și metaanalize [ 591 ].
O meta-analiză care a implicat 19 studii de caz-control și două studii de cohortă a arătat un risc redus de cancer gastric cu o creștere de 20 g / zi de legume totale Allium, inclusiv usturoi, ceapă, praz, arpagic chinezesc, scallions și tulpini de usturoi [ 592 ].
O altă meta-analiză care implică 14 studii de caz-control care au investigat efectul legumelor Allium asupra cancerului de stomac și cinci studii de caz-control care au investigat efectul usturoiului asupra cancerului de stomac, a concluzionat un potențial efect preventiv al cancerului legumelor de Allium asupra cancerului de stomac [ 591 ].
Datele studiilor epidemiologice asupra cancerului colorectal sunt contradictorii. Unele studii de meta-analiză [ 593 ] nu au arătat nicio scădere a riscului de cancer colorectal cu un consum crescut de Allium . Alte studii caz-control (1037 cazuri și martori 2020) [ 594 ] au constatat că atât ceapa, cât și usturoiul au fost protectoare împotriva cancerelor intestinului gros.
Un alt studiu efectuat pentru a evalua efectul consumului diferitelor alimente, inclusiv usturoi / ceapă crude, asupra dezvoltării carcinomului cu celule scuamoase esofagiene care implică 343 de pacienți cu carcinom cu celule scuamoase esofagiene și 755 control fără cancer, a concluzionat că consumul de usturoi / ceapă cel puțin cel puțin o dată pe săptămână protejează semnificativ împotriva carcinomului cu celule scuamoase esofagiene [ 595 ].
Într-un studiu de control al cazurilor bazat pe populație [ 596 ], indivizii din cea mai mare dintre cele trei categorii de aport de legume totale de Allium au avut o incidență scăzută de 53% a cancerului de prostată comparativ cu cei cu aportul cel mai mic. Atât usturoiul, cât și scallionul au fost, de asemenea, asociate cu o incidență scăzută, în timp ce prazul, arpagicul chinezesc și ceapa nu.
Cu toate acestea, într-un alt studiu, utilizarea suplimentelor de usturoi nu a fost asociată cu un risc scăzut de cancer de prostată [ 597 ].
Au fost investigate asocierile dintre ceapă sau usturoi și cancerele cavității bucale / faringelui, laringelui, celulelor renale, sânului, ovarului și endometrului [ 594 , 598]. S-a raportat că există asocieri invers semnificative între aportul de ceapă de șapte sau mai multe ori pe săptămână și cancerele cavității bucale / faringiene, cancerului laringian și cancerului ovarian. Mai mult, șansele semnificativ scăzute de cancer laringian și ovarian au fost asociate cu una până la șapte porții de ceapă / săptămână. Porțiile de peste două ori pe săptămână au fost asociate cu un risc scăzut de cancer endometrial. Mai mult, aportul ridicat de usturoi a dus la scăderea probabilității de cancer de cavitate bucală / faringian, laringian, ovarian, celular renal și endometrial. Asocierile observate între ceapă sau usturoi și cancer de sân sau pentru ceapă și carcinom cu celule renale au fost semnificative. Un alt studiu de caz în care controalele au fost selectate aleatoriu dintr-o listă de rezidenți a constatat că aportul ridicat de ceapă, dar nu usturoi,a fost asociat cu un risc scăzut de cancer pulmonar [599 ], cu asociere mai puternică cu risc scăzut de carcinom cu celule scuamoase decât cu adenocarcinom.
Studiile de cohortă privind vitaminele și stilul de viață (VITAL) au arătat că aportul ridicat de suplimente de usturoi timp de peste 10 ani a fost asociat cu scăderea cu 45% a șanselor de tumori maligne hematologice [ 600 ].
3.5. Emodin
3.5.1. Formulări și sisteme de livrare
Au fost evaluate o varietate de abordări pentru îmbunătățirea solubilității emodinei. Emodina lipozomală a îmbunătățit stabilitatea fizică și a oferit un timp de circulație adecvat în sânge. Lipozomal-emodina a fost conjugată cu d-α-tocoferil polietilen glicol 1000 succinat (TPGS) pentru a îmbunătăți eficiența încapsulării și stabilitatea lipozomilor fosfatidilcolină / colesterol din ou emodin. Acest sistem a fost comparat cu metoxipolietilenglicol 2000-derivatizat distearoil-fosfatidiletanolamină (mPEG2000-DSPE) lipozomal emodin și a arătat citotoxicitate mai îmbunătățită a emodinei pe celulele leucemice și timp de circulație mai lung în sânge. Mai mult, o ASC mai mare a emodinei în plămâni și rinichi a fost atinsă cu lipozomii TPGS comparativ cu lipozomii mPEG2000-DSPE, cu cantitatea ridicată comparabilă de emodină în inimă pentru ambii lipozomi [ 601 ].
Lipozomii de emodină 1,2-dimiroidoil- sn -glicero -3-fosfocolină / Tween20 acoperiți cu fibroină de mătase au fost semnificativ mai eficienți asupra celulelor cancerului mamar decât emodina lipozomală nedestinată [ 602 , 603 ].
Emodin a fost, de asemenea, formulat folosind gel termoreversibil pe bază de poloxamer (poloxamer 407, poloxamer 188 și PEG400) pentru administrare topică. Solubilitatea emodinei a fost sporită, cel puțin de 100 de ori, comparativ cu 10% etanol sau apă. Această formulare a îmbunătățit absorbția celulară de linia celulară de fibroblaste dermice umane și linia celulară de cancer de colon DLD-1 [ 604 ].
În plus, emodina încărcată pe nanoparticule lipidice solide (E-SLNs) a fost pregătită pentru a-și îmbunătăți eficacitatea împotriva cancerului. Comparativ cu emodina liberă, acest sistem a prezentat eliberare susținută și citotoxicitate semnificativ mai mare împotriva celulelor MCF-7 ale cancerului de sân uman și a celulelor HepG2 ale hepatomului uman [ 605 ].
E-SLN-urile preparate folosind poloxamer 188 și Tween 80 ca surfactanți au prezentat stabilitate fizică sporită și profil susținut. Acest lucru face din acest purtător un purtător promițător pentru livrarea orală a medicamentelor. Mai mult, E-SLN-urile au îmbunătățit semnificativ citotoxicitatea in vitro împotriva liniei celulare a cancerului mamar uman celulele MCF-7 și MDA-MB-231 [ 606 ].
Includerea emodinei în hidroxipropil-β-ciclodextrină (emodin / HP-β-CD) a îmbunătățit în mod remarcabil solubilitatea în apă a compusului, precum și citotoxicitatea sa in vitro în comparație cu emodina în monoterapie [ 607 ]. Într-un alt studiu, silice mezoporă SBA-15 a fost utilizată ca vehicul pentru transportul emodinei pentru a-l proteja de condițiile acide ale stomacului și de fotodecompunere. Studiile in vitro pentru evlauarea acestui sistem pe liniile celulare tumorale melanomul A375, B16 și B16F10 au arătat efect antiproliferativ și apoptotic al tumorii [ 608 ].
3.5.2. Studii clinice Emodin
Căutând pe site-ul https://clinicaltrials.gov/ pentru studii clinice privind activitatea anticancerigenă a emodinei, am returnat doar un studiu asupra efectului emodinei asupra cancerului de sân, dar cu status necunoscut (identificator ClinicalTrials.gov: NCT01287468 ).
3.6. Timochinonă
3.6.1. Formulări și sisteme de livrare
Timochinona are un profil de siguranță bun și prezintă activitate anticancerigenă la doze foarte mici, mai mici de 10 mg / kg [ 609 ]. Limitarea clinică a tirochinonei la om se datorează hidrofobicității sale, care este responsabilă pentru caracteristicile slabe ale formulării și, prin urmare, biodisponibilitatea slabă și capacitatea slabă de penetrare a membranei [ 610 ].
Derivații chimici au fost dezvoltați pentru a îmbunătăți biodisponibilitatea timochinonei. Timochinone-4-α-linolenoyilhidrazona și timochinona-4-palmitoylhydrazone sunt exemple pentru derivați de timochinonă care s-au dovedit a inhiba proliferarea celulară cu o biodisponibilitate îmbunătățită [ 154 ]. Analogii conjugați ai cariofililului, germacrilului și acizilor grași ai timochinonei au arătat o activitate semnificativ mai puternică împotriva liniilor celulare de cancer de sân MCF-7 sensibile și rezistente comparativ cu timochinona [ 611 , 612 ].
Mai mult, nanoformulările au fost foarte eficiente în îmbunătățirea biodisponibilității timochinonei. Lipozomii încărcați cu timochinonă, în care lipozomii au fost modificați cu Triton X-100 (XLP), s-au dovedit a îmbunătăți stabilitatea și biodisponibilitatea și a menține activitatea anticancerigenă a timochinonei [ 610 ]. În plus, sa constatat că formularea de nanoparticule pe bază de PLGA și polietilen glicol (PEG) -5000 îmbunătățește efectele antiproliferative, antiinflamatoare și chemosensibilizante ale timinochonei [ 613 ].
Timochinona formulată cu sfere de silice dublă mezoporă cu coajă a fost mai eficientă în inducerea apoptozei în comparație cu timochinona liberă, datorită eliberării lente din structura mezoporă [ 614 ].
Nanoparticulele încapsulate cu timochinonă, folosind polimeri hidrofili precum polivinilpirolidonă și polietilenglicol, au fost eficiente în îmbunătățirea solubilității tirochinonei, reducerea sensibilității sale termice și la lumină și îmbunătățirea biodisponibilității sistemice. Acest sistem poate induce apoptoza celulelor canceroase la sân și reduce migrația [ 615 ].
S- a constatat că nanogelul chitosanic al acidului miristic încărcat cu timochinonă [ 616 ] are o activitate anticancerigenă mai eficientă asupra celulelor adenocarcinomului mamar uman MCF-7 decât tirochinonă singură.
NP-urile de chitosan preparate prin gelificare ionică au prezentat eliberare de explozie, urmată de eliberare lentă susținută, cu direcționare ridicată către creier după administrarea intranazală [ 617 ]. Nanoparticulele lipidice solide (SLN) preparate prin ultrasunetare au arătat o fază inițială de eliberare rapidă urmată de o fază de eliberare susținută mai lentă, cu o creștere de două ori a biodisponibilității timochinonei după administrarea orală la șobolani [ 618 ]. SLN-urile preparate prin injecție cu solvent cu eliberare controlată în timp de timochinonă au arătat o creștere de cinci ori a biodisponibilității timochinonei după administrarea orală la șobolani, concentrații mai mari în organele majore și leziuni hepatice mai mici [ 619 ].
3.6.2. Studii clinice actuale
Deși există un număr mare de studii in vitro și in vivo care au relevat potențialul timochinonei ca agent anticancer, nu există încă nicio aplicație clinică. Nu există studii clinice pentru timochinonă înregistrate pe ( https://clinicaltrials.gov/ ).
3.7. Genistein
3.7.1. Formulări și sisteme de livrare
Genisteina are o valoare ridicată a dezvoltării clinice ca medicament anticancer, deoarece poate fi administrată oral și are mai puțină toxicitate și efecte secundare decât alte medicamente anticanceroase. Aplicațiile clinice ale genisteinei au fost restricționate din cauza biodisponibilității sale scăzute, a activității estrogenice biologice și a efectelor dăunătoare asupra funcției tiroidiene. Biodisponibilitatea genisteinei poate fi îmbunătățită prin fermentare, utilizarea micromicelelor și modificarea structurii sale chimice. Una dintre strategiile de îmbunătățire a biodisponibilității genisteinei este fermentarea produselor din soia în care există în principal genisteina. Fermentarea transformă majoritatea izoflavonelor în liganzi glicozidici izoflavonici care au o biodisponibilitate ridicată și o absorbție accelerată [ 620 ].
Shen și colegii săi au dezvoltat micromicele de genisteină care i-au îmbunătățit semnificativ solubilitatea în apă, permeabilitatea membranei și biodisponibilitatea orală [ 621 ].
Wang și colegii săi au adăugat grupări fosfat în genisteină pentru a forma acid genistein- O -fosfatidic . Solubilitatea acidului genistein- O- fosfatidic în apă, permeabilitatea intestinului subțire și, astfel, concentrația plasmatică a genisteinei au fost mult îmbunătățite [ 622 ]. Mai mult, stabilitatea genisteinei împotriva metabolismului a fost îmbunătățită prin metilarea grupării hidroximetilice libere a genisteinei [ 623 ].
3.7.2. Studii clinice Genistein
O meta-analiză a femeilor peri-menopauză a indicat faptul că aportul crescut de alimente din soia a redus incidența cancerului de sân [ 624 ]. O altă meta-analiză care implică 9000 de cazuri de cancer mamar a sugerat că creșterea dozei de genisteină ar reduce riscul de cancer mamar [ 625 ]. Cu toate acestea, dozele mici de genisteină inhibă proliferarea celulelor cancerului mamar, în timp ce dozele mari de genisteină promovează proliferarea celulelor cancerului mamar în condiții in vitro [ 626 ].
Două studii de meta-analiză au arătat că genisteina a fost capabilă să amâne difuzia și invazia cancerului de prostată și să sporească aderența intercelulară [ 627 , 628 ].
Într-un studiu clinic care a implicat 140 de pacienți cu cancer de sân în fază timpurie, în care grupul a primit o dietă suplimentată cu soia (25,8 g / zi) timp de 30 de zile, concentrația mare de genisteină în plasmă a fost asociată cu o proliferare crescută a celulelor cancerului de sân [ 629 ].
Pe de altă parte, un studiu clinic de fază I care a inclus pacienți cu cancer de prostată tratați cu doze diferite (inclusiv 2, 4 și 8 mg / kg / zi) de genisteină nu a prezentat reacții adverse evidente [ 630 ]. Un alt studiu pe pacienți cu cancer de prostată, care a primit o doză zilnică de genisteină la 300 sau 600 mg, timp de 84 de zile, nu a indicat reacții adverse evidente [ 631 ]. Acest studiu a fost urmat de un studiu clinic de fază II în care pacienții cu cancer de prostată au primit genisteină timp de patru săptămâni. Expresia MMP-2 în grupul tratat cu genisteină a fost cu 76% mai mică decât cea din grupul de control [ 632]. Mai mult, un studiu clinic randomizat, dublu orb, de fază II, controlat cu placebo, care a inclus pacienți cu cancer de prostată, a primit genisteină înainte ca prostatectomia radicală să demonstreze că nivelul biomarkerului de cancer de prostată antigen specific prostatei (PSA) din sânge a fost redus comparativ cu martorul / grupul control[ 633 ] .
Într-un studiu clinic pilot de fază I / II (identificator ClinicalTrials.gov: NCT01985763 ) pentru a evalua eficacitatea genisteinei în tratamentul cancerului colorectal metastatic singur sau combinat cu 5-fluorouracil și compuși de platină, s-a descoperit că genisteina poate inhiba Wnt semnalizarea, o cale activată în majoritatea cancerelor colorectale și crește inhibarea creșterii atunci când este combinată cu compuși de 5-fluorouracil și platină.
Un studiu de fază II (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00376948 ) pe pacienți cu cancer pancreatic local avansat sau metastatic, a arătat că genisteina în combinație cu gemcitabină și erlotinib poate ajuta la distrugerea mai multor celule tumorale, făcând celulele tumorale mai sensibile la medicamente.
Un studiu randomizat de fază II (identificator ClinicalTrials.gov: NCT01325311 ) pe pacienți cu cancer de prostată în stadiu incipient a demonstrat că colecalciferolul (200.000 UI) și genisteina (ca G-2535 care furnizează 600 mg de genisteină) pot încetini creșterea celulelor canceroase și pot să fie un tratament eficient pentru cancerul de prostată.
3.8. Partenolidă (PTL)
3.8.1. Formulări și sisteme de livrare
Au fost dezvoltate diverse sisteme de livrare pentru a spori solubilitatea apoasă și biodisponibilitatea PTL. Aceste sisteme includ micele formate din copolimeri de poli (stiren-anhidridă alt-maleică) -b-poli (stiren) (de exemplu, PSMA 100 -b-PS 258 ). Micelele PSMA-b-PS încărcate cu PTL au prezentat o citotoxicitate dependentă de doză față de celulele AML de leucemie mieloidă acută și au fost capabile să reducă viabilitatea celulară cu 75% la 10 μM PTL [ 634 ].
Sistemul de eliberare a nanografenului funcțional carboxil (fGn) a fost utilizat pentru a depăși hidrofobitatea extremă a PTL. Gn oferă un sistem ușor de modificat și personalizabil pentru încărcarea și livrarea medicamentelor [ 635 ]. Acest sistem a fost comparat cu analogul solubil în apă al PTL, dimetilamino-partenolida (DMAPT) pentru eficacitatea anticancer [ 636 ]. Sistemul fGn este postulat pentru a spori activitatea PTL, asistând în procesul de internalizare a medicamentului, îmbunătățind solubilitatea în apă a medicamentului și îmbunătățind absorbția celulară a medicamentului. linia celulară de cancer pancreatic uman, Panc-1, în timp ce DMAPT nu a fost [ 635 ].
În plus, s-a constatat că administrarea combinată PLT cu compusul ginsenozidic K (CK), folosind purtătorii de tumoare lipozomi tLyp1, îmbunătățește penetrarea țesuturilor și țintă selectiv neuropilina-1 pe suprafața celulelor canceroase pulmonare, facilitând astfel administrarea de PTL și CK la tumoare. Studiile in vivo au arătat că lipozomii PTL / CK tLyp-1 au produs un efect antitumoral mai mare împotriva cancerului pulmonar decât administrarea combinată a acestor compuși, cu toxicitate minimă [ 637 ].
„Lipozomi stealth”, preparați din fosfatitolcolină (EPC), colesterol și polietilen glicol-distearoil fosfatfatidil etanolamină (PEG2000-DSPE), au fost folosiți pentru a încapsula PTL individual și în combinație cu medicamente precum vinorelbina pentru direcționarea celulelor cancerului mamar și CSC. Lipozomii încărcați cu PTL au ucis eficient CSC-urile, iar lipozomii PTL / vinorelbină au inhibat complet creșterea tumorii in vivo [ 638 ].
PTL a fost, de asemenea, încorporat în sistemele lipozomice compuse din fosfatidilcolină și 1,2-distearoil- sn -glicero-3-fosfoetanolamină poli (etilen glicol) 2000 (DSPE-PEG 2000) în combinație cu trei produse naturale din sistemele lipozomice, și anume, acidul betulinic , honokiol și ginsenosid Rh2 pentru tratamentul cancerului pulmonar. S-a demonstrat că acest sistem de lipozomi de cocktail oferă un tratament mai eficient și mai sigur pentru cancerul pulmonar [ 639 ].
3.8.2. Studii clinice
Nu există studii clinice efectuate pentru a evalua activitatea anticanceroasă a partenolidei disponibile pe site-ul https://clinicaltrials.gov/ .
3.9. Luteolină
Formulări și sisteme de livrare
Solubilitatea slabă în apă, biodisponibilitatea și excreția extinsă de luteolină și-au limitat semnificativ utilizarea clinică [ 640 ]. Căutarea clinictrials.gov a returnat un singur studiu clinic pentru a evalua efectul luteolinei (nano-luteolina) asupra carcinomului limbii care a trecut de data finalizării cu status necunoscut.
Pentru a îmbunătăți biodisponibilitatea orală a luteolinei, aceasta a fost încapsulată cu proteină zeină și cazeinat de sodiu. Aceste nanoparticule de luteolină au prezentat citotoxicitate sporită împotriva celulelor cancerului de colon (SW480) și apoptoză indusă [ 641 ].
Lipozomii acoperiți cu polietilen glicol 1000 succinat 1000 (TPGS) cu acid E vitamina d-α-tocoferol au prezentat absorbție și apoptoză celulară îmbunătățită și livrare țintită de luteolină in vivo și in vitro. În plus față de proprietățile sale excelente de emulsionare și solubilizare [ 642 ], sa constatat că TPGS inhibă rezistența multidrog mediată de p -gp și sporește absorbția și citotoxicitatea medicamentelor [ 643 ].
Nanoparticulele lipidice solide (SLN) s-au dovedit a îmbunătăți biodisponibilitatea luteolinei [ 644 ]. Mai mult, solubilitatea luteolinei a fost îmbunătățită de aproximativ 2,5 ori în comparație cu luteolina liberă atunci când a fost complexată cu fosfolipide [ 645 ].
Folosind un proces, numit injecție asistată supercritică într-un antisolvent lichid (SAILA), luteolina a fost prinsă în microparticule de zeină. Acest sistem a arătat o rată de dizolvare mai rapidă, cu o consecință a creșterii biodisponibilității, păstrând în același timp activitatea antioxidantă a luteolinei [ 646 ].
Solubilitatea și biodisponibilitatea orală a luteolinei au fost, de asemenea, îmbunătățite prin aplicarea sistemului de livrare a medicamentelor auto-nanoemulsifiante super-saturabile (S-SNEDDS). Acest sistem este format din trigliceride caprilice / caprice, ulei de ricin polioxil 35 hidrogenat și polietilen glicol 400 [ 647 ].
În plus, luteolina formulată ca PLA-PEG a prezentat un efect inhibitor mai mare asupra creșterii tumorii comparativ cu luteolina liberă atunci când a fost testată pe șoareci nudiți atimici și celule Tu212 (celule canceroase laringiene) folosind o doză de 3,3 mg / kg [ 648 ].
3.10. Quercetin
3.10.1. Formulări și sisteme de livrare
Quercetina are o biodisponibilitate redusă datorită solubilității sale scăzute în apă și instabilității în condiții fiziologice [ 649 ]. Nano-formulări care includ microemulsie, nanoparticule, lipozomi și nanoparticule lipidice solide au fost dezvoltate pentru quercetină pentru a spori biodisponibilitatea acesteia [ 650 ].
Incapsularea quercetinei în micelii monometoxi poli (etilen glicol) -pol (ε-caprolactonă) (MPEG-PCL) miceli biodegradabile au dus la dispersia completă a quercetinei în apă și au prezentat un potențial promițător în tratamentul cancerului ovarian [ 651 ].
Quercetina a fost, de asemenea, formulată ca quercetină lipozomală PEGilată (Lipo-Que). Studiile in vitro au arătat că Lipo-Que a indus apoptoza și a suprimat proliferarea celulară atât la modelele de cancer ovarian uman, rezistente la cisplatină (A2780cp), cât și la cisplatină (A2780s) [ 652 ].
3.10.2. Studii clinice Quercetin
Un studiu clinic de fază I pentru evaluarea profilului de siguranță al quercetinei a concluzionat că quercetina poate fi administrată în siguranță prin injecție intravenoasă în bolus. În plus, s-a demonstrat că quercetina inhibă limfocitele tirozin kinază [ 653 ].
Există un singur studiu clinic finalizat pentru a evalua efectul quercetinei legat de prevenirea și tratamentul cancerului (mucozita orală indusă de chimioterapie), dar fără rezultate postate ( https://clinicaltrials.gov/ ).
3.11. Paclitaxel (Taxol)
Paclitaxel este vândut sub numele de marca Taxol ® din 1993. Este practic insolubil în mediu apos, și , prin urmare, se administrează într – o soluție care conține alcool și ulei de ricin [polioxietilat 654 ].
Dezvoltarea de noi sisteme de administrare a medicamentului a permis paclitaxelului să-și depășească rezistența la mai multe medicamente, solubilitatea apoasă slabă, neurotoxicitatea clinică și neutropenia [ 654 ].
Primul paclitaxel injectabil lecitină / colesterol lipozomului, Lipusu ® , a fost utilizat în tratamentul ovarian, de san, non-SCLC, gastric și cancerul capului și gâtului [ 655 ]. Lipusu ® a redus semnificativ toxicitatea paclitaxelului [ 655 , 656 ]. Abraxane ® este un alt sistem injectabil de eliberare a nanoparticulei de albumină pentru paclitaxel care a îmbunătățit solubilitatea paclitaxelului, cu îmbunătățirea efectelor secundare ale neuropatiei după întreruperea tratamentului. A fost aprobat în 2005 de FDA și în 2012 de Agenția Europeană pentru Medicamente (EMA) [ 657 ].
Mai mult, s-au dezvoltat mimici de paclitaxel semisintetic, cu o structură simplificată, mai puține efecte secundare și proprietăți farmaceutice îmbunătățite. Acest lucru a permis descoperirea docetaxelului (pe piață din 1995) [ 658 ]. Un alt exemplu pentru mimica paclitaxelului este cabazitaxelul (Jevtana ® ) care a fost aprobat de FDA pentru tratamentul cancerului de prostată metastatic refractar la hormoni și a tumorilor rezistente la docetaxel sau paclitaxel [ 659 ].
Paclitaxel este deja testat în combinație cu alte medicamente anticanceroase, cum ar fi nilotinib (identificator ClinicalTrials.gov: NCT02379416 ), carboplatină și acetat de megesterol (identificator ClinicalTrials.gov: NCT00584857 ) și bavituximab (identificator ClinicalTrials.gov: NCT01288 ).
3.12. Vincristine
3.12.1. Formulări și sisteme de livrare
Utilizarea clinică a vincristinei ca anticancer a fost aprobată de Food and Drug Administration (FDA) în 1963 [ 660 ]. A fost utilizat în chimioterapia pentru adulți și copii, în special împotriva leucemiei limfoblastice acute (LLA). Încorporarea vincristinei în regimul de tratament sa dovedit a crește rata de supraviețuire la 80% [ 661 ].
Principalele obstacole asociate cu utilizarea vincristinei sunt apariția sa naturală scăzută și, în consecință, costul ridicat de extracție și efectele sale secundare, cum ar fi neuropatia periferică [ 662 ]. Incapsularea vincristinei în lipozomi atenuează unii dintre acești factori prin creșterea timpului de circulație, optimizarea livrării către țesuturile țintă și permiterea creșterii dozei fără toxicitate [ 663 ].
În 2012, vincristina lipozomală sfingomielină / colesterol (SM / Chol) (Marqibo ® ) a fost aprobată de FDA pentru tratarea adulților cu LLA recidivantă. Vincristina lipozomală SM / Chol prezintă un timp de circulație mai lung, o rată redusă de scurgere și un efect antitumoral îmbunătățit comparativ cu vincristina lipozomală PEGilată [ 664 ].
Co-încapsularea vincristinei și a quercetinei în nanopurtătorii lipidici-polimerici (LPN) au prezentat un efect sinergic și au prezentat o abordare potențială pentru a depăși limfomul chimio-rezistent [ 665 ]. Sulfatul de vincristină a fost încorporat în nanoparticule lipidice solide de palmitat de cetil folosind sulfat de sodiu dextran. Acest sistem a prezentat efecte citotoxice comparabile cu medicamentul liber împotriva celulelor MDA-MB-231 și a îmbunătățit timpul de înjumătățire și concentrația în plasmă și țesutul cerebral [ 666 ].
Particulele compozite acid folic / peptidă / PEG PLGA sunt un alt sistem material utilizat pentru a încorpora vincristina. Acest sistem a fost capabil să sporească absorbția medicamentului în celulele MCF-7 [ 667 ]. În plus, încapsularea vincristinei în nanoparticulele hibride auto-asamblate sulfat de dextran-PLGA a reușit să depășească tumorile multirezistente [ 668 ].
Particulele compozite miez-coajă (cu un miez PLGA, un înveliș PEG hidrofil, un complex electrostatic de fosfatidilserină și un monostrat lipidic amfifilic pe suprafața miezului) au prezentat caracteristici de eliberare susținută și o eficiență mai mare de absorbție și toxicitate pentru celulele MCF-7 / Adr [ 669 ].
Diferite formule de PLGA, PEG, sulfat de dextran, acid oleic, lipozomi, chitosan (peliculă complexă de colagen-chitosan încărcat cu PLGA, nanoparticule poli (butilcianoacrilat) (PBCA) modificate cu F-127 plironic, transferom (transfersom încărcat cu vincristină) și vincristină niosomală au fost pregătite [ 670 ].
3.12.2. Studii clinice Vincristine
Au fost efectuate diferite studii clinice pentru a stabili siguranța, eficacitatea și farmacocinetica Marqibo în LLA ALL și Philadelphia cu cromozom negativ ALL (identificator ClinicalTrials.gov: NCT00495079 ) și melanom malign și disfuncție hepatică (identificator ClinicalTrials.gov: NCT00145041 ). În general, Marqibo a reușit să îmbunătățească indicele terapeutic al vincristinei și să prezinte remisie completă în LLA recidivantă (identificator ClinicalTrials.gov: NCT00495079 ).
Vincristina prezintă, în general, o eficacitate mai bună atunci când este administrată în asociere cu alți agenți antitumorali. Acest lucru ajută, de asemenea, la scăderea toxicității și a rezistenței la medicamente. Au fost efectuate diverse studii clinice finalizate (cu rezultate afișate) pentru a evalua eficacitatea chemoprevenției vincristinei în combinație cu alte medicamente anticanceroase.
3.13. Bromelain
3.13.1. Formulări și sisteme de livrare
Deși au fost efectuate numeroase studii asupra bromelainei, există puține literaturi care raportează activitatea anticancerigenă a complexului. Bromelina administrată oral este bine absorbită de intestin fără a-și pierde proprietățile biologice [ 671 ].
Nanostructurile bromelainei au fost dezvoltate folosind compuși anorganici, cum ar fi nanoparticulele de silice mezoporoase (MSN) [ 672 ]. În general, MSN-urile dezvoltate cu bromelină pot spori difuzia către matricea extracelulară tumorală [ 673 ]. Nanopurtătorii de aur care permit funcționalizarea suprafeței, este o altă strategie [ 674 , 675 ]. Polimerii sintetici utilizați în proiectarea nanoparticulelor de bromelaină includ acid poli acrilic (PAA) [ 676 ] și PLGA [ 677 ].
Incapsularea bromelainei a prezentat o capacitate anticancerigenă îmbunătățită în carcinogeneza pielii la modelele de șoareci [ 677 ]. Bromelaina încapsulată cu copolimer PLGA altoit cu acid hialuronic (HA) a fost livrată eficient la diferite celule canceroase, cu o citotoxicitate mai mare. Administrarea intraperitoneală și intravenoasă de bromelină încapsulată a arătat că NP-urile au fost eficiente în suprimarea creșterii tumorale la modelele animale din carcinomul ascitei Ehrlich [ 678 ]. Derivații chitosanului, cum ar fi chitosanul modificat de acid lactobionic (CLA), s-au dovedit a fi polimeri eficienți care vizează tumorile [ 679 ].
În plus, au fost dezvoltate formulări niosomale pentru a încorpora enzimele protează papaină și bromelaină. Niosomii elastici încărcați cu bromelină au prezentat o proprietate elastică superioară și o eficiență de captare în comparație cu niosomii neelastici [ 680 ]. Nanocapsulele cu nucleu lipidic funcționalizat la suprafața bomelainei (LCN) au prezentat un efect antiproliferativ îmbunătățit împotriva celulelor cancerului de sân uman (MCF-7) [ 681 ].
3.13.2. Studii clinice de bromelină
Nu s-au efectuat studii clinice controlate pe bromelină ca anticancer. Studiile clinice anecdotice timpurii despre bromelaină oferă dovezi sugestive ale efectului său împotriva unor tipuri de cancer precum cancerul de sân și ovarian [ 682 , 683 ]. Unele studii clinice de bromelină au fost finalizate, dar fără rezultate postate pe clinictrials.gov.
3.14. Acizi boswellici (BA)
3.14.1. Formulări și sisteme de livrare
BA-urile sunt comercializate sub formă de tablete, capsule și unguente. Deși nu există un regim de dozare standard pentru BA, doza orală de extract de BA, de 300-350 mg, de trei ori pe zi, dă o concentrație plasmatică eficientă [ 684 ].
Au fost utilizate mai multe abordări pentru a spori biodisponibilitatea și nivelul creierului BA. Administrarea BA cu o masă standardizată [ 685 ] sau cu medicamente anionice [ 686 ] sa dovedit a-și spori biodisponibilitatea.
În plus, pentru a depăși diferite formulări, cum ar fi forma de livrare a lecitinei (PhytosomeR), sistemele de livrare a nanoparticulelor, inclusiv lipozomi, emulsii, nanoparticule lipidice solide, purtători de lipide nanostructurate, micele și nanoparticule poli (acid lactic-co-glicolic) și derivatizarea sintetică limitările de biodisponibilitate ale BA [ 687 , 688 , 689 ]. S-a constatat că sistemul de administrare a lecitinei îmbunătățește absorbția și penetrarea țesutului BA într-o singură doză, după cum sa raportat printr-un studiu randomizat deschis [ 690 ].
Incapsularea BA cu β-CD și hidroxipropil-beta-ciclodextrină (HPβ-CD) a îmbunătățit solubilitatea și profilul de biodisponibilitate orală [ 691 ]. Mai mult, livrarea solubilizată micelară a extractului de Boswellia a dus la o creștere remarcabilă a ASC și Cmax a tuturor BA în plasmă [ 692 ].
Sistemul de auto-nanoemulsifiere (SNES) a fost utilizat pentru a spori biodisponibilitatea BA, inclusiv acidul 11-ceto-β-boswellic (KBA) și acidul acetil-11-ceto-β-boswellic (AKBA). Solubilitatea în apă și biodisponibilitatea orală a KBA și AKBA au fost crescute de două până la trei ori [ 693 ].
Absorbția intestinală AKBA a fost îmbunătățită din fracția totală de BA folosind formulări de ciclodextrină (CD) și dispersie solidă poloxamerică (PXM SDs). S-a demonstrat că HP-β-CD și PXM 407 îmbunătățesc în mod eficient absorbția intestinală prin solubilitate îmbunătățită [ 694 ].
Nanopurtătorii folosiți pentru livrarea și direcționarea BA includ formularea de lecitină din soia a extractului standard de rășină de gumă B. serrata (Casperome ™) [ 687 ]. După administrarea orală, Casperome ™ a crescut semnificativ nivelurile plasmatice de KBA și βBA în comparație cu extractul non-formulat. De asemenea, a crescut în mod remarcabil concentrațiile de KBA și AKBA (de 35 de ori), precum și de βBA (de trei ori) în creier la o doză similară și a atins niveluri de BA de 17 ori mai mari în organele slab vascularizate, cum ar fi ochiul [ 687 ].
Nanoparticulele BA care conțin 10 și 20 mg / kg BA, cercetate la modele animale cu cancer de prostată, au prezentat remisie completă [ 695 ]. S-a descoperit că formularea de nanoparticule AKBA pe bază de PLGA (AKBA-NPs) îmbunătățește biodisponibilitatea orală a AKBA [ 696 ].
3.14.2. Studii clinice privind acizii boswellici
Acizii boswellici (BA), o serie de molecule triterpene pentaciclice, au fost implicați în diferite faze ale studiilor clinice la om. După cum reiese dintr-un studiu pilot dublu-orb controlat placebo, randomizat, prospectiv pe 44 de pacienți cu tumori cerebrale maligne primare sau secundare atribuite aleatoriu la radioterapie plus Boswellia serrata (BS) 4200 mg / zi sau placebo, s-a demonstrat că tratamentul cu BS scade edem cerebral la pacienții iradiați pentru tumorile cerebrale cu cel puțin 75% [ 697 ]. Un alt studiu [ 698 ] efectuat pentru a investiga utilizarea preparatului BS H15 la 12 pacienți cu edem cerebral, a arătat un răspuns clinic sau radiologic la 8 din 12 pacienți.
Singurul studiu clinic finalizat pentru cancer (dar fără rezultate publicate) a fost un studiu clinic de fază II, multicentric, autocontrolat, pentru a testa siguranța și eficacitatea capsulelor OPERA (supliment alimentar în care acidul α-lipoic, Boswellia Serrata , metilsulfonilmetanul MSM și bromelina sunt combinate într-o singură capsulă) pentru tratarea cancerului de sân (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04161833 ).tabelul 2 rezumă sistemele de livrare țintă aprobate comercial și produsele naturale active ale acestora.
tabel 2
Sisteme de livrare țintă aprobate comercial și componentele active ale acestora.
Nume comercial
Substanta activa
Sistemul de livrare a medicamentelor
Indicații
Lipusu ®
paclitaxel
Lecitină / colesterol lipozom
Tratamentul cancerului ovarian, mamar, non-SCLC, gastric și de cap și gât [ 656 ]
Abraxane ®
paclitaxel
Nanoparticule legate de albumina
Adenocarcinom metastatic al pancreasului și cancerului de sân [ 658 ]
Datorită caracteristicilor lor de toxicitate scăzută și proprietăți fiziochimice excelente, nanoparticulele (NP), în special nanoparticulele cu oxid de fier, au devenit o platformă puternică în multe aspecte ale biomedicinei [ 702 ]. Cu toate acestea, aplicațiile lor biomedicale pe scară largă au ridicat îngrijorări serioase cu privire la siguranța lor. Această parte discută aspectele de toxicitate și siguranță ale nanoparticulelor (NP), inclusiv NP metalice și nemetalice.
4.1. NP oxid de fier
Materialele pe bază de oxid de fier precum magnetitul (Fe 3 O 4 ) și maghemitul (γ-Fe 2 O 3 ) sunt considerate cele mai potrivite materiale pentru sinteza nanoparticulelor magnetice (MNP) [ 703 ]. Maghemitul este mai preferat pentru nucleele MNP, deoarece este mai puțin probabil să provoace pericole pentru sănătate, deoarece ionii de fier (III) se găsesc deja în corpul uman [ 704 ].
Se crede că efectele toxice ale NP-urilor cu oxid de fier se datorează producției excesive de specii reactive de oxigen (ROS). Acestea generate de ROS determină în continuare deteriorarea ADN-ului și peroxidarea lipidelor [ 705 ].
Mărimea nanoparticulelor, încărcarea suprafeței, forma și stabilitatea sunt factori majori care contribuie la determinarea interacțiunii nanoparticulelor de oxid de fier cu proteinele și, astfel, soarta și biodistribuirea lor în interiorul corpului [ 705 ].
În funcție de mărime, NP-urile cu oxid de fier pot fi distribuite la diferite organe, țesuturi și celule. De exemplu, oxizii de fier NP mai mici de 10 nm sunt de obicei îndepărtați rapid prin clearance-ul renal, în timp ce oxizii de fier NP mai mari de 200 nm sunt sechestrați de splină prin filtrare [ 706 ].
NP-urile cu oxid de fier sunt distribuite în principal în ficat și într-o măsură mai mică în splină și în măduva osoasă [ 707 ]. NP-urile cu oxid de fier s-au dovedit, de asemenea, capabile să traverseze bariera hematoencefalică după inhalare [ 708 ].
Problema majoră a biosecurității legată de oxidul de fier NP este interferența cu fierul eliberat de metabolismul fiziologic al fierului. Acumularea fierului intracelular poate oxida și deteriora componentele proteinelor și acidului nucleic ale celulelor [ 705 ], poate induce liza celulară și poate perturba coagularea sângelui [ 709 ].
Pentru a spori stabilitatea NP pe bază de fier, acoperirea cu alte materiale precum polimeri și materiale nobile (aur și argint) le poate oferi o stabilitate, o durabilitate și o rezistență mecanică mai bune [ 702 ].
Derivați precum oxid de fier acoperit cu dextran NPs (100-150 nm, 0,1 mg / ml) [ 710 ], oxid de fier acoperit cu chitosan NPs (13,8 nm, 123,52 μg / ml) [ 711 ] și 1-hidroxi-etiliden- S-a raportat că oxidul de fier NP acoperit cu acid 1,1-bisfosfonic (20 nm, 0,1 mg / ml) [ 712 ] scade viabilitatea celulară la modelele in vitro.
Potențialul de toxicitate al NP-urilor cu oxid de fier depinde în mare măsură de diferitele combinații și funcționalizare utilizate. Studiile in vivo și in vitro privind siguranța NP cu oxid de fier neacoperit au prezentat citotoxicitate la eritrocite [ 713 ] și toxicitate neurocomportamentală la 10 ppm [ 714 ]. Cu toate acestea, un alt studiu nu a indicat nicio toxicitate inerentă pentru oxidul de fier NP neacoperit [ 702 ].
Expunerea ridicată la NP-uri încărcate a dovedit că duce la pierderea fetală dependentă de sarcină la un model animal [ 715 ]. NP-urile cu oxid de fier pe bază de PLGA au prezentat citotoxicitate dependentă de concentrație în celulele canceroase BEL7402 [ 716 ]. Creșterea încărcării de suprafață a NP-urilor datorită stratului de chitosan a sporit absorbția intracelulară a particulelor și, astfel, a crescut activitatea lor citotoxică [ 717 ].
Pe de altă parte, alte combinații și formule de oxid de fier NP inclusiv oxid de amidon-fier NP și oxid dextran-fier NP [ 718 ], nanoparticule de oxid de fier superparamagnetic acoperite cu acid dimercaptosuccinic [ 719 ], oxid de fier acoperit cu aur NP [ 720 ] , oxidul de fier acoperit cu aminoacizi NP [ 721 ], oxidul de fier PEGilat NP [ 722 ], oxidul de fier multifuncțional NP (cu anticorp anti-CD47) [ 723 ] și oxidul de fier pe bază de mangan NP [ 724 ] nu au prezentat niciun potențial toxicitate în modele in vitro sau in vivo. Cu toate acestea, NP-urile cu oxid de fier acoperite cu polietilenimină (PEI) au prezentat toxicitate letală dependentă de doză la modelul șoarecilor BALB / c [ 722 ].
Interesant este faptul că NP-urile de oxid de fier acoperite cu n -octiltrietoxisilan au scăzut semnificativ efectele citotoxice [ 725 ]. Mai mult, s-a raportat că NP-urile cu oxid de fier acoperite cu carbon reduc semnificativ toxicitățile neurocomportamentale comparativ cu MNP-urile goale [ 726 ].
4.2. NP oxid de aluminiu
S-au raportat că NPs cu oxid de aluminiu modifică viabilitatea celulară, funcția mitocondrială și expresia proteinei de joncțiune strânsă a barierei hematoencefalice (BBB) și crește stresul oxidativ [ 727 ]. Cu toate acestea, unele studii nu au arătat efecte toxice semnificative asupra viabilității celulelor de mamifere (la concentrații de 10, 50, 100, 200 și 400 μg / mL) [ 728 ] și o citotoxicitate dependentă de doză asupra celulelor stem mezenchimale umane [ 729 ]. Mai mult, proprietățile genotoxice dependente de doză [ 730 ] au fost asociate cu utilizarea NP-urilor cu oxid de aluminiu.
4.3. NP-uri de aur
PN-urile de aur sunt considerate relativ sigure [ 731 ]. Un studiu pentru a evalua efectele citotoxice ale mai multor NPs aurii (4, 12 și 18 nm) cu agenți de acoperire diferiți împotriva liniei celulare de leucemie [ 732 ], a sugerat că NP sferice din aur nu sunt citotoxice. Cu toate acestea, unele alte rapoarte au indicat faptul că citotoxicitatea depinde de doză, lanțul lateral (cationic) și stabilizatorul utilizat [ 733 , 734 ]. S-a constatat, de asemenea, că depinde de tipul testului de toxicitate, linia celulară și proprietățile fizice / chimice [ 735 ].
4.4. NP oxid de cupru
S-a raportat că NPs cu oxid de cupru (50 nm) au efecte genotoxice și citotoxice pe lângă capacitatea de a perturba integritatea membranei celulare și de a induce stres oxidativ [ 736 ].
4.5. NP-uri de argint
Studiul in vivo a arătat că NP-urile de argint au fost detectate în diferite organe, inclusiv plămâni, splină, rinichi, ficat și creier după inhalare sau injecție subcutanată [ 737 ]. NP-urile de argint s-au dovedit a avea o toxicitate semnificativă, indusă de generarea crescută de ROS [ 738 ].
Citotoxicitatea NP-urilor de argint depinde de tipul de acoperire. De exemplu, folosind linia celulară de cancer pulmonar uman, NP-urile de argint acoperite cu polivinil-pirolidonă (6-20 nm) au prezentat o citotoxicitate dependentă de doză și formarea de aduct ADN celular [ 739 ]. Alte rapoarte au susținut că NP-urile de argint acoperite cu peptide (20 nm) sunt mai citotoxice în comparație cu NP-urile de argint acoperite cu citrat de aceeași dimensiune [ 740 ].
4.6. Oxid de zinc
Cele mai frecvente efecte toxice ale nanomaterialelor pe bază de zinc au fost deteriorarea membranei celulare și stresul oxidativ crescut atunci când au fost testate pe diferite linii celulare de mamifere [ 741 , 742 ]. Mai mult, deteriorarea ADN-ului, modificarea activității mitocondriale, moartea celulară aproape completă în culturile celulare [ 743 , 744 ] și genotoxicitatea [ 745 ] au fost raportate după expunerea la oxid de zinc NP (20 nm).
4.7. Oxid de titan
NP-urile cu oxid de titan au prezentat diferite efecte toxice la animalele experimentale, inclusiv deteriorarea și inflamația ADN-ului [ 746 , 747 ]. De asemenea, au fost raportate că afectează sistemul imunitar, ficatul, rinichii, splina, miocardul, glucoza și homeostazia lipidelor la animalele experimentale [ 748 , 749 ].
4.8. Nanomateriale pe bază de carbon
Nanomaterialele pe bază de carbon, cum ar fi nanotuburile de carbon, au fost raportate ca agenți citotoxici [ 731 , 750 ]. Aceste efecte variază în funcție de mărimea, metoda de preparare și prezența urmei metalelor în NP [ 731 ].
4.9. Silice
PN-urile de silice induc generarea de ROS și stresul oxidativ ulterior, biomarkeri inflamatori precum IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α și leziuni mitocondriale [ 731 , 751 , 752 ]. S-a demonstrat că NPs pe bază de silice (70 nm) la 30 mg / kg modifică parametrii biochimici împreună cu efectele hepatotoxice [ 753 ].
4.10. PN de materiale polimerice
NPs bazate pe polimeri, cum ar fi nanosistemele pe bază de poli- ( d , l -lactidă-co-glicolidă), nu au prezentat efecte citotoxice, imunogene sau inflamatorii. Cu toate acestea, sa constatat că învelișul de suprafață al acestor NP induce toxicitatea NP polimerice față de macrofage [ 754 ].
În plus față de biocompatibilitate, NP-urile derivate din anumite substanțe bioceramice precum hidroxiapatit
