Abstrakt
objevit a vyvinout nové přírodní sloučeniny s terapeutickou selektivitou nebo které mohou přednostně zabíjet rakovinné buňky bez významné toxicity pro normální buňky je důležitou oblastí chemoterapie rakoviny. Kushen, sušené kořeny Sophora flavescens Aiton, má dlouhou historii použití v tradiční čínské medicíně k léčbě zánětlivých onemocnění a rakoviny. Kushen alkaloidy (KS-As) a kushen flavonoidy (KS-Fs) jsou dobře charakterizované složky v kushen. KS-as obsahující oxymatrin, matrin a celkové alkaloidy byly v Číně vyvinuty jako protinádorová léčiva. U KS-Fs byly identifikovány silnější protinádorové aktivity než u KS-jako in vitro a in vivo. KS-Fs může být vyvinut jako nová protinádorová činidla.
1. Úvod
objevit a vyvinout nové přírodní sloučeniny s terapeutickou selektivitou nebo které mohou přednostně zabíjet rakovinné buňky bez významné toxicity pro normální buňky je důležitou oblastí v chemoterapii rakoviny. Vzhledem k jejich široké škále biologických aktivit a nízké toxicitě na zvířecích modelech byly některé přírodní produkty použity jako alternativní léčba rakoviny. Mnoho protinádorových léčiv pochází z přirozeně se vyskytujících sloučenin. Vinka alkaloidy (např. vinblastin, vinkristin) a taxol jsou příklady takových sloučenin.
tradiční čínská medicína kushen je sušené kořeny Sophora flavescens Aiton (Leguminosae). Poprvé byl popsán v čínské knize Shen Nong Ben Cao Jing v roce 200 NL jako léčba solidních nádorů, zánětů a dalších nemocí . Tradiční použití kushenu zahrnuje odvar nebo prášek ze sušených kořenů rostlin. Běžně se používá k léčbě virové hepatitidy, rakoviny, enteritidy, virové myokarditidy, arytmie a kožních onemocnění (např.
známé chemické složky kushenu zahrnují alkaloidy (3,3%), flavonoidy (1,5%), alkylxantony, chinony, triterpenové glykosidy, mastné kyseliny a esenciální oleje . Kushen alkaloidy (KS-As) a kushen flavonoidy (KS-Fs) jsou dobře charakterizované složky v kushen. KS-As byly vyvinuty jako protinádorová léčiva v Číně. V KS-Fs byly identifikovány silnější protinádorové aktivity než v KS-As .
2. KS-As
KS-As byly dobře studovány a jsou považovány za hlavní aktivní složky přípravku kushen, jak bylo prokázáno v experimentálních zvířecích modelech a klinických studiích . Bioaktivity kushenu (včetně protinádorových, antivirových a protizánětlivých aktivit) byly prokázány ve frakci KS-As .
KS-as obsahující oxymatrin, matrin (Obrázek 1) a celkové alkaloidy byly schváleny pro léčbu pacientů s rakovinou čínským Státním úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (SFDA) v roce 1992. Více KS-As produkty byly široce používány v Číně pro léčbu rakoviny a hepatitidy. Léky KS schválené SFDA pro onkologii jsou všechny KS-používané jako jednotlivé látky nebo v kombinaci s chemoterapií nebo radioterapií. Několik studií se zaměřilo na účinnost KS-jako na zvířecích modelech a klinických studiích před rokem 1992, kdy byl KS-As poprvé schválen.
molekulární struktura protinádorových sloučenin odvozených od Sophora flavescens.
několik klinických studií uvádí, že KS-As byly účinné při léčbě různých typů solidních nádorů (včetně plic, jater a gastrointestinálního traktu). Odpovědi na léčbu byly srovnatelné nebo lepší než u pacientů léčených chemoterapií (Tabulka 1) . KS-As vykazuje dobrý bezpečnostní profil u pacientů s nádorovým onemocněním, jako je snížená toxicita v kostní dřeni při použití v kombinaci s chemoterapeutickými látkami . Údaje o dlouhodobém přežití u pacientů s karcinomem s KS-As-léčených je třeba prokázat dobře kontrolovanými klinickými studiemi a velkými kohortami pacientů.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
AML: acute myeloid leukemia; CAF: cyclophosphamide, adriamycin, and fluorouracil; CAP: cyclophosphamide, doxorubicin, and cisplatin; CAVP: cyclophosphamide, doxorubicin, and etoposide; CBR: clinical benefit rate; CF: calcium 5-formyletrahydrofolate; CR: complete remission; DA: daunorubicin and cytarabine; DDP: cisplatin; FAM: fluorouracil, adriamycin, and mitomycin; FOLFOX: oxaliplatin, calcium folinate, and fluorouracil; FOLFOX4: oxaliplatin, calcium folinate and fluorouracil; fOLFRI: irinotecan, calcium folinate and fluorouracil; FOLFX: oxaliplatin, calcium folinate and fluorouracil; FOLRIRI: leucovorin, fluorouracil, and irinotecan; FP: fluorouracil and cisplatin; 5-FU: fluorouracil; GI: gastrointestinal; GP: gemcitabine and cisplatin; HCC: hepatocellular carcinoma; HCPT: hydroxycamptothecin; KPS: karnofsky performance scale; MA: mitoxantrone and cytarabine; MMC: mitomycin; MVP: mitomycin, vinblastine, and cisplatin; NP: vinorelbine and cisplatin; PDD: cisplatin; PR: partial remission; QoL: quality-of-life; TA: paclitaxel and epirubicin; TA(9): pirarubicin and cytarabine; TACE: fluorouracil, mitomycin, and epirubicin; TP: paclitaxel and cisplatin; TPF: paclitaxel, fluorouracil, and cisplatin; UFT: Tegafur-Uracil. |
3. Matrine and Oxymatrine
Matrine and oxymatrine (Figure 1) are the two major alkaloid components found in the roots of Sophora species. Jsou získávány především z Sophora japonica (kushen), Sophora subprostrata (shandougen) a z nadzemní části Sophora Alopecuroides. Matriny byly poprvé izolovány a identifikovány v roce 1958; jsou to jedinečné tetracyklo-chinolizindinové alkaloidy, které se dosud vyskytovaly pouze u druhů Sophora .
in vitro studie prokázaly, že matrin a oxymatrin slabě inhibují růst různých lidských nádorových buněčných linií s poloviční maximální inhibiční koncentrací (IC50) 1,0–4,0 mg/ml.
studie In vivo ukázaly, že KS-As, oxymatrin a matrin inhibují růst myších nádorů, včetně buněk rakoviny prsu H22, hepatomu, S180, sarkomu a MA737 . V modelu lidského xenograftu s použitím buněčné linie SGC-7901 matrin zvýšil inhibici 5-fluorouracilu v nádoru .
Matrin může také inhibovat invazivitu a metastázy lidské maligní melanomové buněčné linie a375 a buněk HeLa rakoviny děložního čípku a také indukovat diferenciaci leukemických buněk k-562 . Kromě toho byla elektronovou mikroskopií pozorována autofagie indukovaná matrinem v buňkách gliomu C6 u potkanů .
protinádorová odpověď KS-As byla dále prokázána v několika klinických studiích u různých typů nádorových onemocnění, včetně nádorů žaludku, jícnu, jater, tlustého střeva, plic, děložního čípku, vaječníků a prsu, v monoterapii nebo v kombinaci s chemoterapií nebo radioterapií . Bylo hlášeno, že matrin vykazuje své protinádorové účinky inhibicí proliferace a indukcí apoptózy buněk rakoviny žaludku a děložního čípku, jakož i leukemických a gliomových buněk .
několik studií in vitro a in vivo se pokusilo objasnit mechanismus účinku matrinu. Matrine podporuje apoptózu u leukemických, karcinomů prsu , nemalobuněčného karcinomu plic, hepatokarcinomu a buněk rakoviny žaludku mitochondrií zprostředkovanou cestou . Beclin 1 se podílí na autofagii indukované matrinem a proapoptotický mechanismus matrinu může souviset s jeho upregulací exprese Bax . Nedávné důkazy naznačují, že matrin má také znatelné účinky při modulaci imunitní odpovědi snížením invaze a metastáz HCC buněk .
tkáňová homeostáza vyžaduje rovnováhu mezi dělením, diferenciací a smrtí buněk. Nádor je typ „poruchy buněčného cyklu“, která má abnormální rozhraní dělení, diferenciace a smrti . Jako“ biologický modifikátor “ buněk může matrin zvrátit abnormální biologické chování nádorových buněk a obnovit rovnováhu mezi dělením, diferenciací a smrtí buněk.
Matrin může také inhibovat invazivitu a metastázy lidské maligní melanomové buněčné linie a375 . Některé studie uvádějí, že matrin snížil adhezi a migraci buněk HeLa . Mechanismy působení matrinu proti proliferaci a invazi rakovinných buněk jsou spojeny s epidermálním růstovým faktoremcévní endoteliální růstový faktor vaskulární endoteliální růstový faktor receptor 1 Akt-jaderný faktor-kappa B (EGF/VEGF—VEGFR1—Akt—NF-kB) signalizace (Tabulka 2).
|
Matrine vykazuje synergické účinky s protinádorovými látkami celekoxib (inhibitor cyklooxygenázy-2), trichostatin A (inhibitor Histon deacetylázy) a rosiglitazon proti proliferaci nádoru a sekreci VEGF. Matrin může mít široké terapeutické a / nebo adjuvantní terapeutické aplikace při léčbě lidského nemalobuněčného karcinomu plic, rakoviny prsu a hepatomu (Tabulka 2).
některé studie také uváděly protinádorovou aktivitu oxymatrinu u lidských nádorových buněk žaludku, rakoviny pankreatu a lidských buněk rakoviny prsu . Oxymatrin může indukovat smrt apoptózy lidských rakovinných buněk pankreatu, což lze připsat regulaci rodin Bcl-2 a IAP, uvolňování mitochondriálního cytochromu C a aktivaci kaspázy-3 (Tabulka 2).
sloučenina kushen injekce (CKI), běžně známý jako Yanshu injekce, se extrahuje ze dvou bylin, kushen (Radix Sophorae Flavescentis) a Baituling (Rhizoma Smilacis Glabrae), s primárními složkami jsou oxymatrin a matrin . CKI se v Číně používá rozsáhle samostatně nebo v kombinaci s chemoterapií nebo radioterapií po mnoho let. Klinické studie ukázaly, že CKI zmírňuje vedlejší účinky chemoterapie a radioterapie zlepšením kvality života a regulací imunitní funkce pacientů s rakovinou, jakož i synergizací terapeutických účinků chemoterapie a radioterapie (Tabulka 1). Bylo prokázáno, že CKI potlačuje růst nádorových buněk indukcí apoptózy a inhibicí migrace, invaze a adheze takových buněk .
rakovinné kmenové buňky (CSC) hrají důležitou roli při iniciaci, relapsu a metastázách rakoviny. Nebylo zjištěno, že specifická látka cílí na CSC, protože jsou rezistentní na většinu konvenčních terapií a proliferují se donekonečna. V jedné studii CKI potlačil velikost boční populace (SP; ~90%) a downreguloval hlavní geny signální dráhy Wnt v buňkách MCF-7 SP. CKI potlačil růst nádoru downregulací dráhy Wnt/b-Katenin, zatímco cisplatina aktivovala cestu Wnt/b-Katenin a mohla ušetřit SP buňky. Tyto údaje naznačují, že CKI může sloužit jako nový lék zaměřený na CSC, ale doporučují se další studie .
4. KS-Fs
protinádorové účinky některých flavonoidních sloučenin (Obrázek 1) byly prokázány in vitro a in vivo . Překvapivě byly protinádorové aktivity KS-Fs účinnější než aktivity KS-As, které byly považovány za hlavní aktivní složky v závodě . KS-Fs jako kurarinon, 2′ – methoxykurarinon a sophoraflavanon G (lavandulyl flavanony izolované od S. flavescens) (Obrázek 1) může inhibovat proliferaci buněk v buňkách a549, NCI-H460 (nemalobuněčné plíce), SK-OV-3 (vaječníky), SK-MEL-2 (kůže), XF498 (centrální nervový systém), HCT-15 (tlusté střevo) HL-60 (myeloidní leukémie) a SPC-a-1 (plíce) s hodnotami IC50 mezi 2 µg/mL a 36 µg/ml.
protinádorová účinnost byla potvrzena u myších modelů plicních nádorů H22, S180 a Lewis, stejně jako u modelů nahých myší lidských xenografovaných nádorů H460 a Eca-109 . Kromě toho KS-Fs a kurarinone zvýšily protinádorové aktivity Taxolu in vitro a in vivo . Perorální nebo intravenózní maximální tolerovaná dávka KS-Fs byla >2, 8 g / kg nebo 750 mg / kg, což je znatelně více než perorální střední letální dávka KS-As (≤1, 18 g / kg). Nežádoucí účinky nebyly pozorovány. Kromě toho nebyl počet periferních krvinek významně ovlivněn u normálních myší léčených KS-Fs dávkou 200 mg/kg / den po dobu 2 týdnů .
Kuraridin, sophora flavanon G, kurarinon, kushenol F a norkurarinol mají extrémně silnou inhibiční aktivitu tyrosinázy . Kurarinol, kuraridinol a trifolirhizin významně inhibují syntézu melaninu (>50%).
mechanismus účinku KS-Fs a kurarinonu zahrnuje inhibici aktivace NF-kB vyvolané nekrózou nádorů alfa one (TNFal) a zvyšuje apoptózu . Účinek vyvolávající apoptózu byl zvýšen v přítomnosti taxolu. U myší s xenograftem H460 léčených kurarinonem byla pozorována downregulace Bcl-2 a upregulace kaspázy 8 a kaspázy 3 v nádorech . KS-Fs a kurarinon indukují apoptózu v nádorech působením na více buněčných cílů, včetně inhibice aktivace NF-kB a aktivity tyrosinkinázy s více receptory. Kurarinon a kuraridin tlumí aktivaci NF-kB inhibicí proteolýzy IkBa a jaderné translokace p65, stejně jako fosforylace extracelulární signálně regulované kinázy (ERK)1/2, c-Jun N-terminální kinázy (JNK )a P38 mitogenem aktivovaných proteinkináz. Konstitutivní aktivity NF-kB a RSK2 jsou důležitými znaky lidských rakovin (včetně hematopoetických malignit a solidních nádorů), takže prenylované flavanony představují atraktivní třídu přírodních inhibitorů signální dráhy ERK/RSK2 pro léčbu rakoviny (Tabulka 2).
z KS-Fs bylo identifikováno padesát šest flavonoidů. Bylo zjištěno, že jedenadvacet KS-Fs má protinádorové aktivity. Studie prokázaly, že silnější protinádorové aktivity jsou pozorovány v KS-Fs místo KS-As frakcí. KS-Fs byly více než 10krát účinnější než KS-jako v testu proliferace buněk. Další hodnocení bezpečnosti a účinnosti KS-Fs v prostředí klinické onkologie je oprávněné. KS-Fs by mohl být vyvinut jako Botanická léčiva pro pevné nádory a kurarinon by mohl být použit jako markerová sloučenina. Další strukturální modifikace sloučenin KS-Fs by také mohly generovat silnější kandidáty na léky.
5. Závěry a budoucí perspektivy
tento článek shrnul protinádorovou účinnost a mechanismus účinku kushena a jeho složek in vitro a in vivo. Mnoho patentů extraktů kushen bylo použito v USA, Číně a dalších zemích (Tabulka 3). Tyto výsledky posilují hypotézu, že kushen (nebo jeho složky) samotný nebo v kombinaci s chemoterapeutickými látkami by mohl modulovat různé molekulární dráhy v nádorech nebo být použit k léčbě rakoviny. Studie popsané zde a jinde zdůrazňují použití flavonoidů kushen jako nových chemoprevenčních činidel pro intervenci rakoviny. Očekává se, že budoucí studie s kushenem pomohou definovat různé molekulární mechanismy a cíle pro inhibici a apoptózu nádorových buněk. Počet multicentrických, velkých vzorků, randomizovaných, dvojitě zaslepených, kontrolovaných klinických studií chemoprevence s kushenem je velmi omezený. K dalšímu vyhodnocení bezpečnosti a chemoprevenční účinnosti přípravku kushen samotného nebo v kombinaci s chemoterapeutickými látkami je nutný rozsáhlý klinický výzkum.
|
poděkování
tato práce byla podpořena Národní přírodovědnou nadací (číslo grantu. 30701070), vědecký a technologický projekt Šanghaje (11DZ1971702), Wang Bao-En fond pro výzkum jaterní fibrózy (20100048), Shanghai Rising-Star Program (08QA1406200), Xinglin Scholars Program Šanghajské univerzity tradiční čínské medicíny, E-institut Šanghajské městské vzdělávací Komise (Projekt E03008), inovativní výzkumný tým na univerzitách, Shanghai Municipal Education Commission, Shanghai Key Laboratory of Traditional Chinese Clinical Medicine, a klíčové disciplíny onemocnění jater a žlučníku státní správy tradiční čínské medicíny v Šanghaji. Čínská lidová republika.