abstrakt
at opdage og udvikle nye naturlige forbindelser med terapeutisk selektivitet eller som fortrinsvis kan dræbe kræftceller uden signifikant toksicitet for normale celler er et vigtigt område i kræftkemoterapi. Kushen, de tørrede rødder af Sophora flavescens Aiton, har en lang historie med brug i traditionel kinesisk medicin til behandling af inflammatoriske sygdomme og kræft. Kushen alkaloider (KS-As) og kushen flavonoider (KS-Fs) er godt karakteriserede komponenter i kushen. KS-As indeholdende oksymatrin, matrin og total alkaloider er blevet udviklet i Kina som anticancermedicin. Mere potente antitumoraktiviteter blev identificeret i KS-Fs end i KS-As in vitro og in vivo. KS-Fs kan udvikles som nye antitumormidler.
1. Introduktion
at opdage og udvikle nye naturlige forbindelser med terapeutisk selektivitet, eller som fortrinsvis kan dræbe kræftceller uden signifikant toksicitet for normale celler, er et vigtigt område i kræftkemoterapi. På grund af deres brede vifte af biologiske aktiviteter og lav toksicitet i dyremodeller er nogle naturlige produkter blevet brugt som alternative behandlinger for kræft. Mange anticancermedicin er afledt af naturligt forekommende forbindelser. Vincaalkaloider (f.eks. vinblastin, vincristin) og taksol er eksempler på sådanne forbindelser.
den traditionelle kinesiske medicin kushen er de tørrede rødder af Sophora flavescens Aiton (Leguminosae). Det blev først beskrevet i den kinesiske bog Shen Nong Ben Cao Jing i 200 e .kr. som en behandling for solide tumorer, betændelse og andre sygdomme. Den traditionelle anvendelse af kushen omfatter afkogning eller pulver af tørrede planterødder. Det er almindeligt anvendt til behandling af viral hepatitis, kræft, enteritis, viral myocarditis, arytmi og hudsygdomme (f .eks colpitis, psoriasis, eksem).
de kendte kemiske komponenter i kushen omfatter alkaloider (3,3%), flavonoider (1,5%), alkylksantoner, kinoner, triterpenglycosider, fedtsyrer og æteriske olier . Kushen alkaloider (KS-As) og kushen flavonoider (KS-Fs) er godt karakteriserede komponenter i kushen. KS-As er blevet udviklet som anticancermedicin i Kina. Mere potente antitumoraktiviteter er blevet identificeret i KS-Fs end i KS-As .
2. KS-As
KS-As er blevet godt undersøgt og anses for at være de vigtigste aktive komponenter i kushen som demonstreret i eksperimentelle dyremodeller og kliniske studier . Bioaktiviteterne af kushen (inklusive antitumor, antivirale og antiinflammatoriske aktiviteter) er blevet vist i KS-As-fraktionen .
KS-As indeholdende oksymatrin, matrin (Figur 1) og total alkaloider blev godkendt til behandling af kræftpatienter af den kinesiske stat Food and Drug Administration (SFDA) i 1992. Flere KS-As-produkter er blevet brugt bredt i Kina til behandling af kræft og hepatitis. De SFDA-godkendte KS-lægemidler til onkologi er alle KS-som anvendt som enkeltmidler eller i kombination med kemoterapi eller strålebehandling. Få undersøgelser fokuserede på effektiviteten af KS-som i dyremodeller og kliniske forsøg før 1992, da KS-As først blev godkendt.
den molekylære struktur af antitumerforbindelser afledt af Sophora flavescens.
flere kliniske undersøgelser rapporterede, at KS-As var effektive til behandling af forskellige typer faste tumorer (inklusive lunge, lever og mave-tarmkanal). Behandlingsresponset var sammenligneligt med eller bedre end hos patienter behandlet med kemoterapi (tabel 1) . KS-As viser en god sikkerhedsprofil hos kræftpatienter, såsom reduceret toksicitet i knoglemarven, når den anvendes i kombination med kemoterapimidler . Langtids overlevelsesdata for KS-som-behandlede kræftpatienter skal stadig demonstreres med velkontrollerede kliniske studier og store patientkohorter.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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. De fås primært fra Sophora japonica (kushen), Sophora subprostrata (shandougen) og fra den overjordiske del af Sophora alopecuroides. Matrinerne blev først isoleret og identificeret i 1958; de er unikke tetracyclokinolisindinalkaloider, der hidtil kun findes i Sophora-arter .
in vitro-undersøgelser har vist, at matrin og oksymatrin svagt hæmmer væksten af forskellige humane tumorcellelinjer med en halvmaksimal inhiberende koncentration (IC50) på 1,0–4,0 mg/mL .
in vivo undersøgelser har vist, at KS-As, oksymatrin og matrin hæmmer væksten af murine tumorer, herunder H22, hepatom, S180, sarkom og MA737 brystkræftceller . I en human ksenograft-tumormodel ved anvendelse af SGC-7901-cellelinjen forbedrede matrine inhiberingen af 5-fluorouracil i tumoren .
Matrine kan også hæmme invasiviteten og metastasen af den humane maligne melanomcellelinie A375 og livmoderhalskræft HeLa-celler samt inducere differentiering af leukæmi K-562-celler . Derudover er matrin-induceret autofagi i rotte C6 gliomceller blevet observeret ved elektronmikroskopi .
KS ‘ antitumorrespons-som det blev yderligere demonstreret i flere kliniske undersøgelser i forskellige typer kræftformer, herunder mave, spiserør, lever, tyktarm, lunge, livmoderhals, æggestok og brystkræft, som et enkelt middel eller i kombination med kemoterapi eller strålebehandling . Det er blevet rapporteret, at matrin udøver sine antitumorvirkninger ved at hæmme proliferationen og inducere apoptose af mave-og livmoderhalscancerceller såvel som leukæmiske og gliomceller .
Flere in vitro-og in vivo-undersøgelser har forsøgt at belyse matrins virkningsmekanisme. Matrine fremmer apoptose i leukæmisk, brystkræft , ikke-småcellet lungekræft, hepatocarcinom og gastrisk cancerceller ved hjælp af en mitokondrie-medieret vej . Beclin 1 er involveret i matrin-induceret autofagi, og den pro-apoptotiske mekanisme af matrin kan være relateret til dens opregulering af Baksekspression . Nylige beviser tyder på, at matrine også har mærkbare virkninger ved modulering af immunresponset ved at reducere invasionen og metastasen af HCC-celler .
Vævshomeostase kræver en balance mellem cellernes opdeling, differentiering og død. En tumor er en type “cellecyklusforstyrrelse”, der har den unormale grænseflade mellem opdeling, differentiering og død . Som en” biologisk modifikator ” af celler kan matrine vende den unormale biologiske opførsel af tumorceller og genvinde balancen mellem cellernes opdeling, differentiering og død.
Matrine kan også hæmme invasiviteten og metastasen af den humane maligne melanomcellelinie A375 . Nogle undersøgelser rapporterede, at matrine reducerede adhæsionen og migrationen af HeLa-celler . Virkningsmekanismerne for matrin mod kræftcelleproliferation og invasion er forbundet med epidermal vækstfaktorvaskulær endotelvækstfaktor vaskulær endotelvækstfaktorreceptor 1 Akt–nuklear faktor-kappa B (EGF/VEGF—VEGFR1—Akt—NF-kB) signalering (tabel 2).
|
Matrin udviser synergistiske virkninger med anticancermidlerne celecoksib (cyclooksygenase-2-hæmmer), trichostatin a (histondeacetylaseinhibitor) og ROSIGLITASON mod tumorproliferation og VEGF-sekretion. Matrin kan have brede terapeutiske og/eller adjuverende terapeutiske anvendelser til behandling af human ikke-småcellet lungekræft, brystkræft og hepatom (tabel 2).
nogle undersøgelser har også rapporteret om anticanceraktiviteten af oksymatrin i humane gastriske cancerceller, bugspytkirtelkræft og humane brystkræftceller . Apoptose død af humane pancreascancerceller, som kan tilskrives reguleringen af Bcl-2 og IAP familier, frigivelse af mitokondrie cytochrom C og aktivering af caspase-3 (Tabel 2).
sammensat kushen-injektion (CKI), almindeligvis kendt som yanshu-injektion, ekstraheres fra to urter, kushen (Sophorae Flavescentis) og Baituling (jordstængel Smilacis Glabrae), hvor de primære komponenter er oksymatrin og matrin . CKI er blevet brugt i vid udstrækning alene eller i kombination med kemoterapi eller strålebehandling i mange år i Kina. Kliniske undersøgelser har vist, at CKI dæmper bivirkningerne af kemoterapi og strålebehandling ved at forbedre livskvaliteten og regulere kræftpatienternes immunfunktion samt synergisere de terapeutiske virkninger af kemoterapi og strålebehandling (tabel 1) . Det er blevet påvist, at CKI undertrykker væksten af tumorceller ved at inducere apoptose og hæmme migrationen, invasionen og vedhæftningen af sådanne celler .
kræftstamceller (CSC ‘ er) spiller en vigtig rolle i initiering, tilbagefald og metastase af kræft. Et specifikt middel har ikke vist sig at målrette mod CSC ‘ er, fordi de er resistente over for de fleste konventionelle terapier og spredes på ubestemt tid. I en undersøgelse undertrykte CKI størrelsen af sidepopulationen (SP; ~90%) og nedregulerede hovedgenerne for vnt-signalvejen i MCF-7 SP-celler. CKI undertrykte tumorvækst ved at nedregulere vnt/B-catenin-vejen, mens cisplatin aktiverede vnt/b-catenin-vejen og kunne spare SP-celler. Disse data antydede, at CKI kan tjene som et nyt lægemiddel rettet mod CSC ‘ er, men yderligere undersøgelser anbefales .
4. KS-Fs
antitumorvirkningerne af nogle flavonoidforbindelser (Figur 1) er påvist in vitro og in vivo . Overraskende nok var antitumoraktiviteterne af KS-Fs mere potente end KS-As, som er blevet anset for at være de vigtigste aktive komponenter i planten . KS-Fs såsom kurarinon, 2 ‘ – metoksikurarinonog sophoraflavanon G (lavandulylflavanoner isoleret fra S. flavescens) (Figur 1) kan hæmme celleproliferation i a549, NCI-H460 (nonsmall-celle lunge), SK-OV-3 (ovarie), SK-MEL-2 (hud), HF498 (centralnervesystem), HCT-15 (kolon) HL-60 (myeloid leukæmi) og SPC-a-1 (lunge) celler med IC50-værdier mellem 2 liter/mL og 36 liter/mL .
Antitumoreffektiviteter blev bekræftet i musmodeller af H22, S180 og Luvis lungetumorer såvel som nøgne musmodeller af humane h460 og Eca-109 røntgenfotograferede tumorer . Desuden forbedrede KS-Fs og kurarinon Antitumoraktiviteterne af Taksol in vitro og in vivo . Den orale eller intravenøse maksimalt tolererede dosis af KS-Fs var >2,8 g/kg eller 750 mg/kg, signifikant mere end den orale median letale dosis af KS-As (i forhold til 1,18 g/kg). Bivirkninger blev ikke observeret. Derudover blev perifere blodlegemer ikke signifikant påvirket hos normale mus behandlet med KS-Fs ved 200 mg/kg/dag i 2 uger .
Kuraridin, sophora flavanone G, kurarinon, kushenol F og norkurarinol har ekstremt stærk tyrosinasehæmmende aktivitet . Kurarinol, kuraridinol og trifolihisin hæmmede markant (>50%) melaninsyntese .
virkningsmekanismen for KS-Fs og kurarinon involverer inhibering af tumornekrose alpha one (TNFal)-induceret NF-kB-aktivering og forbedrer apoptose . Den apoptoseinducerende virkning blev forbedret i nærvær af taksol. I h460 ksenograftmus behandlet med kurarinon blev der observeret nedregulering af Bcl-2 og opregulering af caspase 8 og caspase 3 i tumorer . KS-Fs og kurarinon inducerer apoptose i tumorer ved at virke på flere cellulære mål, herunder inhibering af NF-kB-aktivering og multiple receptortyrosinkinase-aktiviteter . Kurarinon og kuraridin dæmper NF-kB-aktivering ved inhibering af IkBa-proteolyse og P65-nuklear translokation såvel som phosphorylering af ekstracellulær signalreguleret kinase (ERK)1/2, c-Jun N-terminal kinase (JNK) og p38 mitogenaktiverede proteinkinaser . Konstitutive NF-kB-og RSK2-aktiviteter er vigtige kendetegn ved humane kræftformer (inklusive hæmatopoietiske maligniteter og solide tumorer), så prenylerede flavanoner repræsenterer en attraktiv klasse af naturlige hæmmere af Erk/RSK2-signalvejen til kræftbehandling (tabel 2).
femoghalvfems flavonoider er blevet identificeret fra KS-Fs. Enogtyve af KS-Fs har vist sig at have antitumoraktiviteter. Undersøgelser har vist, at mere potente antitumoraktiviteter observeres i KS-Fs i stedet for KS-As fraktioner. KS-Fs var mere end 10 gange mere potent end KS-As I celleproliferationsanalysen. Yderligere evaluering af sikkerheden og effekten af KS-Fs i kliniske onkologiske indstillinger er berettiget. KS-Fs kunne udvikles som botaniske lægemidler til faste tumorer, og kurarinon kunne bruges som en markørforbindelse. Yderligere strukturelle ændringer af KS-Fs-forbindelser kunne også generere mere potente lægemiddelkandidater.
5. Konklusioner og fremtidsperspektiver
dette papir opsummerede kushen ‘ s antitumoreffektivitet og virkningsmekanisme og dets bestanddele in vitro og in vivo. Mange patenter på kushen-ekstrakter er blevet anvendt i USA, Kina og andre lande (tabel 3). Disse resultater styrker hypotesen om, at kushen (eller dets komponenter) alene eller kombination med kemoterapimidler kunne modulere forskellige molekylære veje i tumorer eller anvendes til behandling af kræft. Undersøgelser beskrevet her og andre steder fremhæver brugen af flavonoider af kushen som nye kemopræventionsmidler til kræftintervention. Det forventes, at fremtidige undersøgelser med kushen vil bidrage til at definere forskellige molekylære mekanismer og mål for hæmning og apoptose af tumorceller. Antallet af multicenter, stor prøve, randomiseret, dobbeltblind, kontrolleret kemoprevention kliniske forsøg med kushen er meget begrænset. Omfattende klinisk forskning er berettiget til yderligere at evaluere sikkerheden og kemopræventionseffekten af kushen alene eller i kombination med kemoterapimidler.
|
anerkendelser
dette arbejde blev støttet af National Natural Science Foundation (Grant no. 30701070), videnskabelige og teknologiske projekt af Shanghai (11dc1971702), vil Bao-en hepatisk fibrose Forskningsfond (20100048), Shanghai Rising-Star Program (08KA1406200), Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, e-institute of Shanghai Municipal Education Commission (projekt E03008), Innovative forskergruppe på universiteter, Shanghai Municipal Education Commission, Shanghai Key Laboratory of Traditional Chinese Clinical Medicine, og centrale discipliner af leveren og galdeblære sygdomme i statens administration af traditionel kinesisk medicin af Folkerepublikken Kina.