Abstract
het ontdekken en ontwikkelen van nieuwe natuurlijke verbindingen met therapeutische selectiviteit of die bij voorkeur kankercellen kunnen doden zonder significante toxiciteit voor normale cellen is een belangrijk gebied bij kankerchemotherapie. Kushen, de gedroogde wortels van Sophora flavescens Aiton, heeft een lange geschiedenis van gebruik in de traditionele Chinese geneeskunde voor de behandeling van ontstekingsziekten en kanker. Kushen-alkaloïden (KS-As) en kushen-flavonoïden (KS-Fs) zijn goed gekarakteriseerde componenten in kushen. KS – zoals die oxymatrine bevatten, matrine, en totale alkaloïden zijn ontwikkeld in China als drugs tegen kanker. Meer potente antitumoractiviteiten werden geïdentificeerd in KS-Fs dan in KS-als in vitro en in vivo. KS-Fs kan als nieuwe antitumor agenten worden ontwikkeld.
1. Inleiding
het ontdekken en ontwikkelen van nieuwe natuurlijke verbindingen met therapeutische selectiviteit of die bij voorkeur kankercellen kunnen doden zonder significante toxiciteit voor normale cellen is een belangrijk gebied bij kankerchemotherapie. Wegens hun brede waaier van biologische activiteiten en lage giftigheid in dierlijke modellen, zijn sommige natuurlijke producten gebruikt als alternatieve behandelingen voor kanker. Veel geneesmiddelen tegen kanker zijn afgeleid van natuurlijk voorkomende verbindingen. Vinca-alkaloïden (bijvoorbeeld vinblastine, vincristine) en taxol zijn voorbeelden van dergelijke verbindingen.Het traditionele Chinese medicijn kushen is de gedroogde wortels van Sophora flavescens Aiton (Leguminosae). Het werd voor het eerst beschreven in het Chinese boek Shen Nong Ben Cao Jing in 200 A. D. als een behandeling voor solide tumoren, ontsteking en andere ziekten . Het traditionele gebruik van kushen omvat het afkooksel of poeder van gedroogde plantenwortels. Het wordt algemeen gebruikt voor de behandeling van virale hepatitis, kanker, enteritis, virale myocarditis, aritmie, en huidziekten (bijv., colpitis, psoriasis, eczeem) .De bekende chemische bestanddelen van kushen zijn alkaloïden (3,3%), flavonoïden (1,5%), alkylxanthonen, chinonen, triterpeenglycosiden, vetzuren en etherische oliën . Kushen-alkaloïden (KS-As) en kushen-flavonoïden (KS-Fs) zijn goed gekarakteriseerde componenten in kushen. KS-As zijn ontwikkeld als antikankergeneesmiddelen in China. Meer machtige antitumoractiviteiten zijn geà dentificeerd in KS-Fs dan in KS-As .
2. KS-As
KS-As is goed bestudeerd en wordt beschouwd als de belangrijkste actieve componenten van kushen, zoals aangetoond in proefdiermodellen en klinische studies . De bio-activiteiten van kushen (waaronder antitumor -, antivirale en ontstekingsremmende activiteiten) zijn aangetoond in de KS-as-fractie .
KS-As bevattende oxymatrine, matrine (figuur 1), en totaal alkaloïden werden goedgekeurd voor de behandeling van kankerpatiënten door de Chinese State Food and Drug Administration (SFDA) in 1992. Veelvoudige KS-As producten zijn wijd gebruikt in China voor de behandeling van kanker en hepatitis. De SFDA-goedgekeurde KS geneesmiddelen voor oncologie zijn allemaal KS – zoals gebruikt als enkele middelen of in combinatie met chemotherapie of radiotherapie. Weinig studies richtten zich op de werkzaamheid van KS-zoals in diermodellen en klinische proeven vóór 1992, toen KS-zoals eerst werd goedgekeurd.
de moleculaire structuur van antitumerverbindingen afgeleid van Sophora flavescens.
verscheidene klinische studies meldden dat KS-As werkzaam waren in de behandeling van diverse types van stevige tumors (met inbegrip van long, lever, en maag-darmkanaal). De behandelingsrespons was vergelijkbaar met, of beter dan, die van patiënten behandeld met chemotherapie (Tabel 1) . KS-As toont een goed veiligheidsprofiel aan bij kankerpatiënten, zoals verminderde toxiciteit in het beenmerg wanneer gebruikt in combinatie met chemotherapiemiddelen . Langetermijngegevens over overleving van KS-as-behandelde kankerpatiënten moeten nog worden aangetoond met goed gecontroleerde klinische studies en grote patiëntcohorten.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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. Ze worden voornamelijk verkregen uit Sophora japonica (kushen), Sophora subprostrata (shandougen), en uit het bovengrondse gedeelte van Sophora alopecuroides. De matrines werden voor het eerst geïsoleerd en geïdentificeerd in 1958; het zijn unieke tetracyclo-quinolizindine alkaloïden die tot nu toe alleen in Sophora-soorten werden gevonden .In vitro studies hebben aangetoond dat matrine en oxymatrine de groei van verschillende humane tumorcellijnen zwak remmen met een halfmaximale remmende concentratie (IC50) van 1,0-4,0 mg/mL .
in vivo studies hebben aangetoond dat KS-As, oxymatrine en matrine de groei remmen van murientumoren, waaronder H22, hepatoom, S180, sarcoom en ma737 borstkankercellen . In een menselijk xenotumormodel dat de cellijn SGC-7901 gebruikt, verbeterde matrine de remming van 5-fluorouracil in de tumor .Matrine kan ook de invasiviteit en metastase van de humane maligne melanoomcellijn A375 en HeLa-cellen voor baarmoederhalskanker remmen en differentiatie van leukemie K-562 cellen induceren . Daarnaast is matriine-geïnduceerde autofagie in glioomcellen van ratten waargenomen door elektronenmicroscopie .
de antitumorrespons van KS-zoals verder werd aangetoond in verscheidene klinische studies bij verschillende soorten kankers, waaronder maag, slokdarm, lever, colon, long, cervix, eierstok en borstkanker, als monotherapie of in combinatie met chemotherapie of radiotherapie . Er is gemeld dat matrine zijn antitumoreffecten uitoefent door de proliferatie te remmen en de apoptose van maag-en baarmoederhalskankercellen, evenals leukemische en gliomacellen te induceren . Verschillende in vitro en in vivo studies hebben geprobeerd het werkingsmechanisme van matrine te verhelderen. Matrine bevordert apoptosis in leukemic, borstkanker , niet small-cel longkanker, hepatocarcinoma, en maagkankercellen door een mitochondrial-bemiddelde weg . Beclin 1 is betrokken bij matrine-geïnduceerde autofagie, en het pro-apoptotische mechanisme van matrine kan gerelateerd zijn aan zijn upregulation van Bax expressie . Recent bewijsmateriaal wijst erop dat matrine ook merkbare gevolgen in het moduleren van de immune reactie door de invasie en metastase van HCC cellen te verminderen heeft . Weefselhomeostase vereist een evenwicht tussen de deling, differentiatie en afsterving van cellen. Een tumor is een type” Cell cycle disorder ” dat de abnormale interface van deling, differentiatie en dood heeft . Als” biologische modifier ” van cellen, kan matrine het abnormale biologische gedrag van tumorcellen omkeren en het evenwicht tussen de verdeling, differentiatie, en dood van cellen herstellen.Matrine kan ook de invasiviteit en metastase van de humane maligne melanoomcellijn A375 remmen . Sommige studies meldden dat matrine de adhesie en migratie van HeLa-cellen verminderde . De werkingsmechanismen van matrine tegen kankercelproliferatie en–invasie zijn geassocieerd met epidermale groei factorvasculaire endotheliale groeifactor vasculaire endotheliale groeifactor receptor 1 Akt-nucleaire factor—kappa B (EGF/VEGF—VEGFR1—Akt-NF-kB) signalering (Tabel 2).
|
Matrine vertoont synergistische effecten met de middelen tegen kanker celecoxib (cyclo-oxygenase-2 remmer), trichostatine A (Histon deacetylase remmer) en rosiglitazon tegen de tumorproliferatie en VEGF secretie. Matrine kan brede therapeutische en/of adjuvante therapeutische toepassingen hebben bij de behandeling van humane niet-kleincellige longkanker, borstkanker en hepatoom (Tabel 2). Sommige studies hebben ook melding gemaakt van de antikankeractiviteit van oxymatrine in menselijke maagkankercellen, pancreaskanker en humane borstkankercellen . Oxymatrine kan de apoptose-dood van menselijke pancreaskankercellen veroorzaken, wat kan worden toegeschreven aan de regulatie van Bcl-2-en IAP-families, afgifte van mitochondriale cytochroom C en activering van caspase-3 (Tabel 2). De verbinding Kushen injection (CKI), beter bekend als Yanshu injection, wordt gewonnen uit twee kruiden, Kushen (Radix Sophorae Flavescentis) en Baituling (Rhizoma Smilacis Glabrae), met als primaire bestanddelen oxymatrine en matrine . CKI is gebruikt uitgebreid alleen of in combinatie met chemotherapie of radiotherapie voor vele jaren in China. Klinische studies hebben aangetoond dat CKI de bijwerkingen van chemotherapie en radiotherapie vermindert door de kwaliteit van leven te verbeteren en de immuunfunctie van kankerpatiënten te reguleren, evenals de therapeutische effecten van chemotherapie en radiotherapie te synergetiseren (Tabel 1) . Men heeft aangetoond dat CKI de groei van tumorcellen onderdrukt door apoptosis te veroorzaken en de migratie, invasie, en adhesie, van dergelijke cellen te remmen .Kankerstamcellen (CSC ‘ s) spelen een belangrijke rol bij de initiatie, terugval en metastase van kanker. Een specifieke agent is niet gevonden om CSCS te richten omdat zij tegen de meeste conventionele therapie bestand zijn en zich voor onbepaalde tijd verspreiden. In één studie, onderdrukte CKI de grootte van de zijpopulatie (SP; ~90%) en downreguleerde de belangrijkste genen van de signalerende weg Wnt in cellen MCF-7 SP. CKI onderdrukte tumorgroei door de weg Wnt/B-catenin te downreguleren, terwijl cisplatin de weg Wnt/B-catenin activeerde en SP-cellen kon sparen. Deze gegevens stelden voor dat CKI als nieuwe drug kan dienen die CSCS richten, maar de verdere studies worden geadviseerd .
4. KS-Fs
de antitumoreffecten van sommige flavonoïde verbindingen (figuur 1) zijn in vitro en in vivo aangetoond . Verrassend genoeg waren de antitumoractiviteiten van KS-FS krachtiger dan die van KS-As, die als de belangrijkste actieve componenten in de plant worden beschouwd . KS-Fs zoals kurarinone, 2 ‘ – methoxykurarinone, en sophoraflavanone G (lavandulyl flavanones geïsoleerd uit S. flavescens) (figuur 1) kan celproliferatie remmen in a549, NCI-H460 (niet-kleine longcellen), SK-OV-3 (eierstok), SK-MEL-2 (huid), XF498 (centraal zenuwstelsel), HCT-15 (colon) HL-60 (myeloïde leukemie) en SPC-a-1 (longcellen) met IC50-waarden tussen 2 µg/mL en 36 µg/mL . Antitumoreffecten werden bevestigd in muizen – modellen van H22 -, S180-en Lewis-longtumoren en in naakte muizen – modellen van menselijke h460-en Eca-109-xenotumoren . Bovendien versterkten KS-Fs en kurarinon de antitumoractiviteiten van Taxol in vitro en in vivo . De orale of intraveneuze maximaal getolereerde dosis KS-FS was >2,8 g/kg respectievelijk 750 mg/kg, aanzienlijk meer dan de orale mediane letale dosis KS-As (≤1,18 g/kg). Er werden geen bijwerkingen waargenomen. Bovendien werd het aantal perifere bloedcellen niet significant beïnvloed bij normale muizen die gedurende 2 weken werden behandeld met KS-Fs 200 mg/kg/dag . Kuraridin, sophora flavanone G, kurarinone, kushenol F en norkurarinol hebben een extreem sterke tyrosinaseremmende werking . Kurarinol, kuraridinol en trifolirhizin remde duidelijk de melaninesynthese (>50%).
het werkingsmechanisme van KS-Fs en kurarinon omvat remming van tumornecrose Alfa-één (TNFal)-geïnduceerde NF-kB-activering en versterkt apoptose . Het apoptose-inducerende effect werd versterkt in aanwezigheid van taxol. In h460 xenotransplantaat muizen behandeld met kurarinon, downregulation van Bcl-2 en upregulation van caspase 8 en caspase 3 in tumoren werden waargenomen . KS-Fs en kurarinone veroorzaken apoptose in tumoren door op veelvoudige cellulaire doelstellingen, met inbegrip van remming van NF-kB activering en veelvoudige activiteit van het receptortyrosinekinase in te werken . Kurarinon en kuraridin verzwakken de NF-kB-activering door remming van ikba proteolyse en P65 nucleaire translocatie, evenals fosforylering van extracellulair signaalgereguleerd kinase (ERK)1/2, C-Jun N-terminaal kinase (JNK) en P38 mitogen-geactiveerde eiwitkinasen . Constitutieve NF-kB en RSK2 activiteiten zijn belangrijke kenmerken van menselijke kanker (waaronder hematopoëtische maligniteiten en vaste tumoren), dus prenyleerde flavanonen vertegenwoordigen een aantrekkelijke klasse van natuurlijke remmers van de ERK/RSK2 signaalweg voor kankertherapie (Tabel 2).
zesenvijftig flavonoïden zijn geïdentificeerd uit KS-Fs. Eenentwintig van de KS-Fs zijn gevonden om antitumoractiviteiten te hebben. De Studies hebben aangetoond dat meer machtige antitumoractiviteiten in KS-Fs in plaats van KS-als fracties worden waargenomen. KS-Fs waren meer dan 10 keer potenter dan KS-zoals in de celproliferatietest. Verdere evaluatie van de veiligheid en werkzaamheid van KS-Fs in klinische oncologische settings is gerechtvaardigd. KS-Fs zou als botanische drugs voor stevige tumors kunnen worden ontwikkeld, en kurarinone zou als teller samenstelling kunnen worden gebruikt. De extra structurele wijzigingen van KS-FS samenstellingen konden ook meer machtige drugkandidaten produceren.
5. Conclusies en toekomstperspectieven
dit artikel vatte de antitumorwerking en het werkingsmechanisme van kushen en zijn bestanddelen in vitro en in vivo samen. Veel patenten van kushen-extracten zijn toegepast in de VS, China en andere landen (Tabel 3). Deze resultaten versterken de hypothese dat kushen (of zijn componenten) alleen of combinatie met chemotherapieagenten verschillende moleculaire routes in tumoren kunnen moduleren of kunnen worden gebruikt om kanker te behandelen. Studies die hier en elders worden beschreven, benadrukken het gebruik van flavonoïden van kushen als nieuwe chemopreventiemiddelen voor kankerinterventie. Verwacht wordt dat toekomstige studies met kushen zullen helpen om verschillende moleculaire mechanismen en targets te definiëren voor de remming en apoptose van tumorcellen. Het aantal multicenter, grote steekproef, gerandomiseerde, dubbelblinde, gecontroleerde chemoprevention klinische studies met kushen is zeer beperkt. Uitgebreid klinisch onderzoek is gerechtvaardigd om de veiligheid en de werkzaamheid van chemopreventie van kushen alleen of in combinatie met chemotherapie verder te evalueren.
|
Dankbetuigingen
dit werk werd gesteund door de National Natural Science Foundation (Grant no. 30701070), wetenschappelijk en technologisch Project van Shanghai (11DZ1971702), Wang Bao-En hepatische fibrose Research Fund (20100048), Shanghai Rising-Star Program (08QA1406200), Xinglin Scholars programma van Shanghai University Of Traditional Chinese Medicine, E-institute of Shanghai Municipal Education Commission (Project E03008), innovatief onderzoeksteam in universiteiten, Shanghai Municipal Education Commission, Shanghai Key Laboratory of Traditional Chinese Clinical Medicine, en belangrijke Disciplines van lever en galblaas ziekten van de State Administration van de traditionele Chinese Geneeskunde van de Volksrepubliek China.