Streszczenie
odkrycie i opracowanie nowych naturalnych związków o selektywności terapeutycznej lub które mogą preferencyjnie zabijać komórki nowotworowe bez znaczącej toksyczności dla normalnych komórek jest ważnym obszarem w chemioterapii nowotworów. Kushen, suszone korzenie Sophora flavescens Aiton, ma długą historię stosowania w tradycyjnej medycynie chińskiej w leczeniu chorób zapalnych i raka. Alkaloidy Kushen (KS-As) i flawonoidy kushen (KS-Fs) są dobrze scharakteryzowanymi składnikami w kushen. KS-As zawierający oksymatrynę, matrynę i alkaloidy całkowite zostały opracowane w Chinach jako leki przeciwnowotworowe. Stwierdzono silniejsze działanie przeciwnowotworowe w KS-Fs niż w KS-As in vitro i In vivo. KS-Fs może być opracowany jako nowe środki przeciwnowotworowe.
1. Wprowadzenie
odkrycie i opracowanie nowych naturalnych związków o selektywności terapeutycznej lub które mogą preferencyjnie zabijać komórki nowotworowe bez znaczącej toksyczności dla normalnych komórek jest ważnym obszarem w chemioterapii nowotworów. Ze względu na ich szeroki zakres aktywności biologicznej i niską toksyczność w modelach zwierzęcych, niektóre naturalne produkty zostały wykorzystane jako alternatywne metody leczenia nowotworów. Wiele leków przeciwnowotworowych pochodzi z naturalnie występujących związków. Przykładem takich związków są alkaloidy Vinca (np. winblastyna, winkrystyna) i taksol.
tradycyjna medycyna chińska to suszone korzenie Sophora flavescens Aiton (Leguminosae). Został po raz pierwszy opisany w Chińskiej książce Shen Nong Ben Cao Jing w 200 roku n. e .jako leczenie guzów litych, stanów zapalnych i innych chorób. Tradycyjne zastosowanie kushen obejmuje wywar lub proszek z suszonych korzeni roślin. Jest powszechnie stosowany w leczeniu wirusowego zapalenia wątroby, raka, zapalenia jelit, wirusowego zapalenia mięśnia sercowego, arytmii i chorób skóry (na przykład zapalenie jelita grubego, łuszczyca, egzema) .
znane składniki chemiczne kushen obejmują alkaloidy (3,3%), flawonoidy (1,5%), alkiloksantony, chinony, glikozydy triterpenowe, kwasy tłuszczowe i olejki eteryczne . Alkaloidy Kushen (KS-As) i flawonoidy kushen (KS-Fs) są dobrze scharakteryzowanymi składnikami w kushen. KS-As zostały opracowane jako leki przeciwnowotworowe w Chinach. Stwierdzono silniejsze działania przeciwnowotworowe w KS – FS niż w KS-As .
2. KS-As
KS-As zostały dobrze zbadane i są uważane za główne składniki aktywne kushen, co wykazano w eksperymentalnych modelach zwierzęcych i badaniach klinicznych . Wykazano bioaktywność kushen (w tym działanie przeciwnowotworowe, przeciwwirusowe i przeciwzapalne) we frakcji KS-As .
KS-As zawierający oksymatrynę, matrynę (ryc. 1) i alkaloidy całkowite zostały zatwierdzone do leczenia pacjentów z rakiem przez chińską Państwową Agencję Żywności i Leków (SFDA) w 1992 roku. Wiele produktów KS-As były szeroko stosowane w Chinach w leczeniu nowotworów i zapalenia wątroby. Zatwierdzone przez SFDA leki KS dla onkologii są wszystkie KS-As stosowane jako pojedyncze środki lub w połączeniu z chemioterapią lub radioterapią. Kilka badań koncentrowało się na skuteczności KS-As w modelach zwierzęcych i badaniach klinicznych przed 1992, kiedy KS-As został po raz pierwszy zatwierdzony.
struktura molekularna związków przeciwnowotworowych pochodzących z Sophora flavescens.
kilka badań klinicznych donosiło, że KS-As były skuteczne w leczeniu różnych typów guzów litych (w tym płuc, wątroby i przewodu pokarmowego). Odpowiedź na leczenie była porównywalna lub lepsza niż u pacjentów leczonych chemioterapią (Tabela 1). KS-As wykazuje dobry profil bezpieczeństwa u pacjentów z nowotworami, taki jak zmniejszona toksyczność w szpiku kostnym, gdy jest stosowany w skojarzeniu z chemioterapią . Dane dotyczące długotrwałego przeżycia u pacjentów z rakiem leczonych KS-As-pozostają do wykazania na podstawie dobrze kontrolowanych badań klinicznych i dużych kohort pacjentów.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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. Pozyskuje się je głównie z Sophora japonica (kushen), Sophora subprostrata (shandougen) i z nadziemnej części Alopecuroides Sophora. Matryce zostały po raz pierwszy wyizolowane i zidentyfikowane w 1958 roku; są to unikalne alkaloidy tetracyklo-chinolizyndynowe, które do tej pory występowały tylko u gatunków Sophora .
badania in vitro wykazały, że matryna i oksymatryna słabo hamują wzrost różnych ludzkich linii komórkowych guza o pół-maksymalnym stężeniu hamującym (IC50) 1, 0–4, 0 mg/mL .
badania In vivo wykazały, że KS-As, oksymatryna i matryna hamują wzrost guzów mysich, w tym H22, hepatoma, S180, mięsaka i komórek raka piersi MA737 . W modelu ludzkiego guza ksenogenicznego wykorzystującego linię komórkową SGC-7901, matrine zwiększyła hamowanie 5-fluorouracylu w guzie .
Matryna może również hamować inwazyjność i przerzuty ludzkiej linii komórek czerniaka złośliwego a375 i komórek HeLa raka szyjki macicy, a także indukować różnicowanie komórek białaczki K-562 . Ponadto, autofagię indukowaną przez matrynę w komórkach glejaka C6 szczura obserwowano za pomocą mikroskopii elektronowej .
odpowiedź przeciwnowotworowa KS-As została ponadto wykazana w kilku badaniach klinicznych dotyczących różnych typów nowotworów, w tym raka żołądka, przełyku, wątroby, okrężnicy, płuc, szyjki macicy, jajnika i piersi, w monoterapii lub w skojarzeniu z chemioterapią lub radioterapią . Donoszono, że matrine wywiera działanie przeciwnowotworowe poprzez hamowanie proliferacji i indukowanie apoptozy komórek raka żołądka i szyjki macicy, a także komórek białaczkowych i glejakowych .
kilka badań in vitro i In vivo próbowało wyjaśnić mechanizm działania matryny. Matrine Promuje apoptozę w białaczce , raku piersi , niepomałnokomórkowym raku płuc, raku wątroby i komórkach raka żołądka przez mitochondrialny szlak mediowany . Beclin 1 bierze udział w autofagii indukowanej przez matrynę, a pro-apoptotyczny mechanizm matryny może być związany z jej zwiększeniem ekspresji Bax . Najnowsze dowody wskazują, że matrine ma również znaczące efekty w modulowaniu odpowiedzi immunologicznej poprzez zmniejszenie inwazji i przerzutów komórek HCC .
homeostaza tkankowa wymaga równowagi między podziałem, różnicowaniem i śmiercią komórek. Guz jest rodzajem „zaburzenia cyklu komórkowego”, który ma nieprawidłowy interfejs podziału, różnicowania i śmierci . Jako” modyfikator biologiczny ” komórek, matrine może odwrócić nieprawidłowe zachowanie biologiczne komórek nowotworowych i odzyskać równowagę między podziałem, różnicowaniem i śmiercią komórek.
Matryna może również hamować inwazyjność i przerzuty ludzkiej linii komórkowej czerniaka złośliwego a375 . Niektóre badania donoszą, że matryna zmniejsza adhezję i migrację komórek HeLa . Mechanizmy działania matryny przeciwko proliferacji i inwazji komórek nowotworowych są związane z sygnalizacją czynnika wzrostu naskórka naczyniowego czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego czynnika wzrostu 1 Akt-czynnik jądrowy-kappa B (EGF / VEGF-VEGFR1-Akt-NF-kB) (Tabela 2).
|
Matrine wykazuje synergiczne działanie z lekami przeciwnowotworowymi celekoksybem (inhibitor cyklooksygenazy-2), trichostatyną a (inhibitor deacetylazy histonowej) i rozyglitazonem przeciw proliferacji guza i wydzielaniu VEGF. Matrine może mieć szerokie zastosowanie terapeutyczne i (lub) adiuwantowe w leczeniu ludzkiego niepomałnokomórkowego raka płuc, raka piersi i hepatoma (Tabela 2).
w niektórych badaniach odnotowano również działanie przeciwnowotworowe oksymatryny w ludzkich komórkach raka żołądka, raku trzustki i ludzkich komórkach raka piersi . Oksymatryna może wywoływać śmierć apoptozy ludzkich komórek raka trzustki, co można przypisać regulacji rodzin Bcl-2 i IAP, uwalnianiu mitochondrialnego cytochromu C i aktywacji kaspazy – 3 (Tabela 2).
Compound kushen injection (CKI), powszechnie znany jako wstrzyknięcie Yanshu, jest ekstrahowany z dwóch ziół, kushen (Radix Sophorae Flavescentis) i przynęty (Rhizoma Smilacis Glabrae), a głównymi składnikami są oksymatryna i matryna . CKI jest szeroko stosowany samodzielnie lub w połączeniu z chemioterapią lub radioterapią od wielu lat w Chinach. Badania kliniczne wykazały, że CKI łagodzi skutki uboczne chemioterapii i radioterapii poprzez poprawę jakości życia i regulację funkcji immunologicznych pacjentów z rakiem, a także synergizację efektów terapeutycznych chemioterapii i radioterapii (Tabela 1). Wykazano, że CKI hamuje wzrost komórek nowotworowych, indukując apoptozę i hamując migrację, inwazję i adhezję takich komórek .
komórki macierzyste raka (CSCS) odgrywają ważną rolę w inicjacji, nawrotach i przerzutach raka. Specyficzny środek nie został znaleziony w celu CSCs, ponieważ są one odporne na większość konwencjonalnych terapii i rozmnażają się w nieskończoność. W jednym z badań, CKI stłumił rozmiar populacji bocznej (SP; ~90%) i obniżył główne geny szlaku sygnałowego Wnt w komórkach SP MCF-7. CKI hamowało wzrost guza poprzez obniżanie szlaku Wnt/B-kateniny, podczas gdy cisplatyna aktywowała szlak Wnt / b-kateniny i mogła oszczędzić komórki SP. Dane te sugerują, że CKI może służyć jako nowy lek ukierunkowany na CSCs, ale zalecane są dalsze badania .
4. KS-Fs
działanie przeciwnowotworowe niektórych związków flawonoidowych (Fig. 1) wykazano in vitro i In vivo . Co zaskakujące, działanie przeciwnowotworowe KS – FS było silniejsze niż działanie KS-As, które uznano za główne składniki aktywne w zakładzie . KS-Fs takie jak kurarynon, 2 ’ – metoksykurarynon i sophoraflavanon G (flawanony lavandulylowe wyizolowane z S. flavescens) (Fig .1) może hamować proliferację komórek w komórkach a549, NCI-H460 (płuco nieposiadające komórek), SK-OV-3 (jajnik), SK-MEL-2 (Skóra), XF498 (centralny układ nerwowy), HCT-15 (okrężnica) HL-60 (białaczka szpikowa) i SPC-A-1 (płuco) o wartościach IC50 między 2 µg/mL a 36 µg/mL.
skuteczność przeciwnowotworowa została potwierdzona w mysich modelach guzów płuc H22, S180 i Lewisa, a także u nagich myszy modelach ludzkich guzów ksenogenicznych h460 i Eca-109 . Ponadto KS-Fs i kurarynon zwiększały aktywność przeciwnowotworową Taksolu in vitro i In vivo . Maksymalna tolerowana dawka doustna lub dożylna KS-FS wynosiła >2, 8 g/kg mc. lub 750 mg/kg mc., odpowiednio, znacznie więcej niż średnia śmiertelna dawka doustna KS-As (≤1, 18 g/kg mc.). Nie obserwowano działań niepożądanych. Ponadto, liczba krwinek obwodowych nie uległa istotnemu wpływowi u zdrowych myszy leczonych KS-Fs w dawce 200 mg / kg mc. / dobę przez 2 tygodnie .
Kurarydyna, sophora flawanon G, kurarynon, kushenol F i norkurarinol mają niezwykle silną aktywność hamującą tyrozynazę . Kurarynol, kurarydynol i trifolirhizyna znacznie hamowały (>50%) syntezę melaniny .
mechanizm działania KS-Fs i kurarynonu polega na hamowaniu aktywacji NF-kB wywołanej martwicą nowotworu alfa one (TNFal )i nasilaniu apoptozy. Działanie indukujące apoptozę było nasilone w obecności taksolu. U myszy Ksenogenicznych H460 leczonych kurarynonem obserwowano obniżenie Bcl-2 i zwiększenie kaspazy 8 i kaspazy 3 w guzach nowotworowych . KS – FS i kurarynon indukują apoptozę w guzach poprzez działanie na wiele celów komórkowych, w tym hamowanie aktywacji NF-kB i aktywności wielu receptorów kinazy tyrozynowej . Kurarynon i kurarydyna atenuują aktywację NF-kB poprzez hamowanie proteolizy IkBa i translokacji jądrowej P65, a także fosforylację zewnątrzkomórkowej kinazy regulowanej sygnałem (ERK)1/2, kinazy N-końcowej C-Jun (JNK) i kinaz białkowych aktywowanych mitogenem P38 . Konstytutywne działania NF-kB i rsk2 są ważnymi znakami rozpoznawczymi ludzkich nowotworów (w tym nowotworów krwiotwórczych i guzów litych), więc prenylowane flawanony stanowią atrakcyjną klasę naturalnych inhibitorów szlaku sygnałowego ERK/RSK2 w terapii nowotworów (Tabela 2).
z KS-Fs zidentyfikowano 56 flawonoidów. Stwierdzono, że dwadzieścia jeden z KS-F ma działanie przeciwnowotworowe. Badania wykazały, że silniejsze działania przeciwnowotworowe obserwuje się w KS-Fs zamiast Ks-jako frakcji. KS-Fs były ponad 10-krotnie silniejsze niż KS-jak w teście proliferacji komórek. Konieczna jest dalsza ocena bezpieczeństwa stosowania i skuteczności KS-Fs w onkologii klinicznej. KS-Fs może być opracowany jako leki botaniczne dla guzów litych, a kurarinon może być stosowany jako związek markerowy. Dodatkowe modyfikacje strukturalne związków KS-Fs mogą również generować silniejszych kandydatów na leki.
5. Wnioski i perspektywy na przyszłość
w artykule podsumowano skuteczność przeciwnowotworową i mechanizm działania produktu kushen i jego składników in vitro i In vivo. Wiele patentów na ekstrakty kushen zostało zastosowanych w USA, Chinach i innych krajach (Tabela 3). Wyniki te wzmacniają hipotezę, że kushen (lub jego składniki) sam lub w połączeniu z chemioterapią może modulować różne szlaki molekularne w guzach lub być stosowany w leczeniu raka. Badania opisane tutaj i gdzie indziej podkreślają zastosowanie flawonoidów kushen jako nowych środków chemoprewencyjnych do interwencji nowotworowej. Oczekuje się, że przyszłe badania z kushen pomogą zdefiniować różne mechanizmy molekularne i cele hamowania i apoptozy komórek nowotworowych. Liczba wieloośrodkowych, dużych próbek, randomizowanych, podwójnie ślepych, kontrolowanych badań klinicznych z chemoprewencją z kushen są bardzo ograniczone. Uzasadnione są szeroko zakrojone badania kliniczne w celu dalszej oceny bezpieczeństwa i skuteczności chemoprewencji preparatu kushen w monoterapii lub w skojarzeniu z chemioterapią.
|
podziękowania
praca ta została wsparta przez National Natural Science Foundation (Grant no. 30701070), projekt naukowy i technologiczny w Szanghaju (11dz1971702), Wang Bao-En Fundusz Badań nad zwłóknieniem wątroby (20100048), Shanghai Rising-Star Program (08qa1406200), Xinglin Scholars Program Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, e-institute of Shanghai Municipal Education Commission (projekt E03008), innowacyjny zespół badawczy na uniwersytetach, Shanghai Municipal Education Commission, Shanghai Key Laboratory of Traditional Chinese Clinical Medicine oraz kluczowe dyscypliny choroby pęcherzyka żółciowego administracji państwowej tradycyjnej medycyny chińskiej Chińska Republika Ludowa.