Resumen
Descubrir y desarrollar nuevos compuestos naturales con selectividad terapéutica o que pueden destruir preferentemente células cancerosas sin toxicidad significativa para las células normales es un área importante en la quimioterapia contra el cáncer. El kushen, las raíces secas de Sophora flavescens Aiton, tiene una larga historia de uso en la medicina tradicional china para tratar enfermedades inflamatorias y cáncer. Los alcaloides de Kushen (KS-As) y los flavonoides de kushen (KS-Fs) son componentes bien caracterizados en kushen. Los KS-As que contienen oximatrina, matrina y alcaloides totales se han desarrollado en China como medicamentos contra el cáncer. Se identificaron actividades antitumorales más potentes en KS-Fs que en KS-As in vitro e in vivo. KS-Fs puede ser desarrollado como nuevos agentes antitumorales.
1. Introducción
Descubrir y desarrollar nuevos compuestos naturales con selectividad terapéutica o que pueden destruir preferentemente células cancerosas sin toxicidad significativa para las células normales es un área importante en la quimioterapia contra el cáncer. Debido a su amplia gama de actividades biológicas y baja toxicidad en modelos animales, algunos productos naturales se han utilizado como tratamientos alternativos para el cáncer. Muchos medicamentos contra el cáncer se derivan de compuestos naturales. Los alcaloides de la vinca (por ejemplo, vinblastina, vincristina) y el taxol son ejemplos de tales compuestos.
La medicina tradicional china kushen es las raíces secas de Sophora flavescens Aiton (Leguminosas). Fue descrito por primera vez en el libro chino Shen Nong Ben Cao Jing en el año 200 d .C. como un tratamiento para tumores sólidos, inflamación y otras enfermedades. El uso tradicional de kushen incluye la decocción o polvo de raíces de plantas secas. Se usa comúnmente para el tratamiento de hepatitis viral, cáncer, enteritis, miocarditis viral, arritmia y enfermedades de la piel (por ejemplo, colpitis, psoriasis, eccema) .
Los componentes químicos conocidos del kushen incluyen alcaloides (3,3%), flavonoides (1,5%), alquilxantonas, quinonas, glucósidos triterpénicos, ácidos grasos y aceites esenciales . Los alcaloides de Kushen (KS-As) y los flavonoides de kushen (KS-Fs) son componentes bien caracterizados en kushen. Los KS-As se han desarrollado como medicamentos contra el cáncer en China. Se han identificado actividades antitumorales más potentes en KS-Fs que en KS-As .
2. KS-As
KS-As han sido bien estudiados y se consideran los principales componentes activos de kushen, como se demostró en modelos animales experimentales y estudios clínicos . Las bioactividades del kushen (incluyendo actividades antitumorales, antivirales y antiinflamatorias) se han demostrado en la fracción KS-As .
KS-As que contienen oximatrina, matrina (Figura 1) y alcaloides totales fueron aprobados para el tratamiento de pacientes con cáncer por la Administración Estatal de Alimentos y Medicamentos de China (SFDA) en 1992. Múltiples productos KS-As se han utilizado ampliamente en China para el tratamiento de cánceres y hepatitis. Los medicamentos para el SK aprobados por la SFDA para oncología son todos SK, tal como se usan como agentes individuales o en combinación con quimioterapia o radioterapia. Pocos estudios se centraron en la eficacia del SK, como en modelos animales y ensayos clínicos anteriores a 1992, cuando se aprobó por primera vez el SK-As.
La estructura molecular de antitumer compuestos derivados de Sophora flavescens.
En varios estudios clínicos se notificó que el SK-A era eficaz en el tratamiento de varios tipos de tumores sólidos (incluso de pulmón, hígado y tracto gastrointestinal). Las respuestas al tratamiento fueron comparables o mejores que las de los pacientes tratados con quimioterapia (Tabla 1). KS-As demuestra un buen perfil de seguridad en pacientes con cáncer, como una reducción de la toxicidad en la médula ósea cuando se usa en combinación con fármacos quimioterapéuticos . Los datos de supervivencia a largo plazo de los pacientes de cáncer tratados con SK aún no se han demostrado con estudios clínicos bien controlados y cohortes de pacientes grandes.
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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. Se obtienen principalmente de Sophora japonica (kushen), Sophora subprostrata (shandougen) y de la porción superficial de Sophora alopecuroides. Las matrices se aislaron e identificaron por primera vez en 1958; son alcaloides tetraciclo-quinolizindina únicos que se encuentran solo en especies de Sophora hasta el momento .
Los estudios in vitro han demostrado que la matrina y la oximatrina inhiben débilmente el crecimiento de varias líneas celulares tumorales humanas con una concentración inhibitoria media máxima (CI50) de 1,0 a 4,0 mg/ml .
Los estudios in vivo han demostrado que KS-As, oximatrina y matrina inhiben el crecimiento de tumores murinos, como H22, hepatoma, S180, sarcoma y células de cáncer de mama MA737 . En un modelo de tumor de xenoinjerto humano que utiliza la línea celular SGC-7901, matrine aumentó la inhibición del 5-fluorouracilo en el tumor .
Matrine también puede inhibir la invasividad y la metástasis de la línea celular de melanoma maligno humano A375 y las células HeLa de cáncer cervical, así como inducir la diferenciación de las células de leucemia K-562 . Además, se ha observado autofagia inducida por matrina en células de glioma C6 de rata mediante microscopía electrónica .
La respuesta antitumoral de KS-As se demostró en varios estudios clínicos en diversos tipos de cáncer, incluidos los cánceres de estómago, esófago, hígado, colon, pulmón, cuello uterino, ovario y mama, en monoterapia o en combinación con quimioterapia o radioterapia . Se ha reportado que la matrina ejerce sus efectos antitumorales inhibiendo la proliferación e induciendo la apoptosis de células de cáncer gástrico y cervical, así como células leucémicas y de glioma .
Varios estudios in vitro e in vivo han tratado de dilucidar el mecanismo de acción de la matrina. Matrina promueve la apoptosis en células leucémicas, cáncer de mama, cáncer de pulmón de células no pequeñas, hepatocarcinoma y células de cáncer gástrico por una vía mediada por mitocondrias . Beclin 1 está involucrado en la autofagia inducida por la matrina, y el mecanismo proapoptótico de la matrina puede estar relacionado con su regulación ascendente de la expresión de Bax . Pruebas recientes indican que la matrina también tiene efectos apreciables en la modulación de la respuesta inmunitaria al reducir la invasión y metástasis de las células del CHC .
La homeostasis tisular requiere un equilibrio entre la división, diferenciación y muerte de las células. Un tumor es un tipo de «trastorno del ciclo celular» que tiene la interfaz anormal de división, diferenciación y muerte . Como» modificador biológico » de las células, la matrina puede revertir el comportamiento biológico anormal de las células tumorales y recuperar el equilibrio entre la división, la diferenciación y la muerte de las células.
Matrine también puede inhibir la invasividad y la metástasis de la línea celular de melanoma maligno humano A375 . Algunos estudios informaron que la matrina redujo la adhesión y migración de las células HeLa . Los mecanismos de acción de la matrina contra la proliferación e invasión de células cancerosas se relacionan con la señalización del factor de crecimiento epidérmicofactor de crecimiento endotelial vascular del factor de crecimiento endotelial vascular receptor 1 Akt–factor nuclear-kappa B (EGF/VEGF—VEGFR1—Akt—NF-kB) (Tabla 2).
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Matrine muestra efectos sinérgicos con los agentes anticancerosos celecoxib (inhibidor de la ciclooxigenasa-2), tricostatina A (inhibidor de la histona desacetilasa) y rosiglitazona contra la proliferación tumoral y la secreción de VEGF. La matrina puede tener amplias aplicaciones terapéuticas o adyuvantes en el tratamiento del cáncer de pulmón de células pequeñas, el cáncer de mama y el hepatoma humanos (Tabla 2).
En algunos estudios también se notificó la actividad anticancerosa de la oximatrina en células de cáncer gástrico humano, cáncer de páncreas y células de cáncer de mama humano . La oximatrina puede inducir la muerte por apoptosis de las células cancerosas de páncreas humanas, lo que podría atribuirse a la regulación de las familias Bcl-2 y IAP, la liberación del citocromo C mitocondrial y la activación de la caspasa-3 (Tabla 2).
La inyección de kushen compuesto (CKI), comúnmente conocida como inyección de Yanshu, se extrae de dos hierbas, kushen (Radix Sophorae Flavescentis) y Baituling (Rhizoma Smilacis Glabrae), con los componentes primarios siendo oximatrina y matrina . La ICC se ha utilizado ampliamente sola o en combinación con quimioterapia o radioterapia durante muchos años en China. Los estudios clínicos han demostrado que la ICC atenúa los efectos secundarios de la quimioterapia y la radioterapia mejorando la calidad de vida y regulando la función inmune de los pacientes con cáncer, así como sinergizando los efectos terapéuticos de la quimioterapia y la radioterapia (Tabla 1) . Se ha demostrado que la ICC suprime el crecimiento de las células tumorales al inducir la apoptosis e inhibir la migración, invasión y adhesión de dichas células .
Las células madre cancerosas (CSC) desempeñan un papel importante en el inicio, la recaída y la metástasis del cáncer. No se ha encontrado que un agente específico se dirija a las CCC porque son resistentes a la mayoría de las terapias convencionales y proliferan indefinidamente. En un estudio, la ICC suprimió el tamaño de la población lateral (SP; ~ 90%) y redujo los genes principales de la vía de señalización Wnt en las células SP MCF-7. La ICC suprimió el crecimiento tumoral mediante la regulación a la baja de la vía Wnt/b-catenina, mientras que el cisplatino activó la vía Wnt/b-catenina y pudo prescindir de las células SP. Estos datos sugirieron que la ICC puede servir como un medicamento novedoso dirigido a los CCC, pero se recomiendan estudios adicionales .
4. KS-Fs
Los efectos antitumorales de algunos compuestos flavonoides (Figura 1) se han demostrado in vitro e in vivo . Sorprendentemente, las actividades antitumorales de KS-Fs fueron más potentes que las de KS-As, que se han considerado los principales componentes activos en la planta . KS-Fs como kurarinona, 2 ‘ – metoxicurarinona y sophoraflavanona G (flavanonas de lavandulil aisladas de S. flavescens) (Figura 1) puede inhibir la proliferación celular en las células A549, NCI-H460 (pulmón de células no pequeñas), SK-OV-3 (ovario), SK-MEL-2 (piel), XF498 (sistema nervioso central), HCT-15 (colon) HL-60 (leucemia mieloide) y SPC-A-1 (pulmón) con valores de CI50 entre 2 µg/ml y 36 µg/ml . Se confirmaron efectos antitumorales en modelos de ratones de tumores pulmonares H22, S180 y Lewis, así como modelos de ratones desnudos de tumores humanos de injerto xenófobo H460 y Eca-109 . Además, KS-Fs y kurarinone mejoraron las actividades antitumorales de Taxol in vitro e in vivo . La dosis máxima tolerada oral o intravenosa de KS-Fs fue 2,8 g/kg o 750 mg/kg, respectivamente, considerablemente más que la dosis letal media oral de KS-As (≤1,18 g/kg). No se observaron reacciones adversas. Además, los recuentos de células sanguíneas periféricas no se vieron afectados significativamente en ratones normales tratados con KS-Fs a 200 mg/kg/día durante 2 semanas .
La kuraridina, la sophora flavanona G, la kurarinona, el kushenol F y el norkurarinol tienen una actividad inhibidora de la tirosinasa extremadamente fuerte . Kurarinol, kuraridinol y trifolirhizina inhibieron notablemente (>50%) la síntesis de melanina .
El mecanismo de acción de KS-Fs y kurarinona implica la inhibición de la activación de NF-kB inducida por necrosis tumoral alfa uno (TNFal) y mejora la apoptosis . El efecto inductor de apoptosis se incrementó en presencia de taxol. En ratones xenoinjertos H460 tratados con kurarinona, se observó una regulación a la baja de Bcl-2 y una regulación al alza de caspasa 8 y caspasa 3 en tumores . KS-Fs y kurarinona inducen apoptosis en tumores al actuar sobre múltiples dianas celulares, incluso la inhibición de la activación de NF-kB y las actividades de la tirosina quinasa de múltiples receptores . La kurarinona y la kuraridina atenúan la activación de NF-kB mediante la inhibición de la proteólisis IkBa y la translocación nuclear p65, así como la fosforilación de la quinasa regulada por señal extracelular (ERK)1/2, la quinasa N-terminal c-Jun (JNK) y las proteínas quinasas activadas por mitógenos p38 . Las actividades constitutivas de NF-kB y RSK2 son características importantes de los cánceres humanos (incluidas las neoplasias malignas hematopoyéticas y los tumores sólidos), por lo que las flavanonas preniladas representan una clase atractiva de inhibidores naturales de la vía de señalización ERK/RSK2 para el tratamiento del cáncer (Tabla 2).
Se han identificado cincuenta y seis flavonoides de KS-Fs. Veintiún de los KS-FS tienen actividades antitumorales. Los estudios han demostrado que se observan actividades antitumorales más potentes en KS-Fs en lugar de fracciones KS-As. KS-Fs fueron más de 10 veces más potentes que KS-Como en el ensayo de proliferación celular. Se justifica una evaluación adicional de la seguridad y eficacia de KS-Fs en entornos de oncología clínica. El KS-FS podría desarrollarse como fármacos botánicos para tumores sólidos, y la kurarinona podría usarse como un compuesto marcador. Modificaciones estructurales adicionales de los compuestos KS-Fs también podrían generar candidatos a fármacos más potentes.
5. Conclusiones y Perspectivas futuras
Este artículo resume la eficacia antitumoral y el mecanismo de acción del kushen y sus constituyentes in vitro e in vivo. Se han aplicado muchas patentes de extractos de kushen en Estados Unidos, China y otros países (Tabla 3). Estos resultados refuerzan la hipótesis de que el kushen (o sus componentes) solo o en combinación con agentes quimioterapéuticos podría modular varias vías moleculares en tumores o usarse para tratar el cáncer. Los estudios descritos aquí y en otros lugares destacan el uso de flavonoides de kushen como nuevos agentes quimioprevención para la intervención contra el cáncer. Se espera que futuros estudios con kushen ayuden a definir varios mecanismos moleculares y objetivos para la inhibición y apoptosis de las células tumorales. El número de ensayos clínicos de quimioprevención controlados, aleatorizados, doble ciego, multicéntricos y de gran tamaño con kushen es muy limitado. Se justifica una amplia investigación clínica para evaluar más a fondo la seguridad y la eficacia de la quimioprevención del kushen solo o en combinación con agentes quimioterapéuticos.
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Reconocimientos
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales (Subvención no. 30701070), Proyecto Científico y Tecnológico de Shanghai (11DZ1971702), Fondo de Investigación de Fibrosis Hepática Wang Bao-En (20100048), Programa de Shanghai Rising-Star (08QA1406200), Programa Xinglin Scholars de la Universidad de Medicina Tradicional China de Shanghai, E-institute de la Comisión de Educación Municipal de Shanghai (Proyecto E03008), Equipo de Investigación Innovador en Universidades, Comisión de Educación Municipal de Shanghai, Laboratorio Clave de Medicina Clínica Tradicional China de Shanghai y Disciplinas Clave de Hígado y Enfermedades de la Vesícula Biliar de la Administración Estatal de Medicina Tradicional China de la República Popular China.