rezumat
descoperirea și dezvoltarea de noi compuși naturali cu selectivitate terapeutică sau care pot ucide preferențial celulele canceroase fără toxicitate semnificativă pentru celulele normale este un domeniu important în chimioterapia cancerului. Kushen, rădăcinile uscate ale Sophora flavescens Aiton, are o lungă istorie de utilizare în medicina tradițională chineză pentru tratarea bolilor inflamatorii și a cancerului. Alcaloizii Kushen (KS-As) și flavonoidele kushen (KS-Fs) sunt componente bine caracterizate în kushen. KS-as conținând oximatrină, matrină și alcaloizi totali au fost dezvoltați în China ca medicamente anticanceroase. Au fost identificate activități antitumorale mai puternice în KS-Fs decât în KS-ca in vitro și in vivo. KS-Fs poate fi dezvoltat ca agenți antitumorali noi.
1. Introducere
descoperirea și dezvoltarea de noi compuși naturali cu selectivitate terapeutică sau care pot ucide preferențial celulele canceroase fără toxicitate semnificativă pentru celulele normale este un domeniu important în chimioterapia cancerului. Datorită gamei largi de activități biologice și toxicității scăzute la modelele animale, unele produse naturale au fost utilizate ca tratamente alternative pentru cancer. Multe medicamente anticanceroase sunt derivate din compuși naturali. Alcaloizii Vinca (de exemplu, vinblastina, vincristina) și taxolul sunt exemple de astfel de compuși.
medicina tradițională chineză kushen este rădăcinile uscate ale Sophora flavescens Aiton (Leguminosae). A fost descris pentru prima dată în Cartea chineză Shen Nong Ben Cao Jing în 200 D .hr. ca tratament pentru tumori solide, inflamații și alte boli. Utilizarea tradițională a kushen include decoctul sau pulberea rădăcinilor plantelor uscate. Este frecvent utilizat pentru tratamentul hepatitei virale, cancerului, enteritei, miocarditei virale, aritmiei și bolilor de piele (de exemplu, colpită, psoriazis, eczemă) .
componentele chimice cunoscute ale kushen includ alcaloizi (3,3%), flavonoide (1,5%), alchilxantone, chinone, glicozide triterpenice, acizi grași și uleiuri esențiale . Alcaloizii Kushen (KS-As) și flavonoidele kushen (KS-Fs) sunt componente bine caracterizate în kushen. KS-As au fost dezvoltate ca medicamente anticanceroase în China. Activități antitumorale mai puternice au fost identificate în KS-Fs decât în KS-As .
2. KS-As
KS-As au fost bine studiate și sunt considerate a fi principalele componente active ale kushen, așa cum s-a demonstrat în modelele experimentale la animale și în studiile clinice . Bioactivitățile kushen (inclusiv activitățile antitumorale, antivirale și antiinflamatorii) au fost prezentate în fracțiunea KS-As .
KS-As conținând oximatrină, matrină (Figura 1) și alcaloizi totali au fost aprobați pentru tratamentul pacienților cu cancer de către administrația chineză de Stat pentru alimente și medicamente (SFDA) în 1992. Mai multe produse KS-As au fost utilizate pe scară largă în China pentru tratamentul cancerelor și hepatitei. Medicamentele KS aprobate de SFDA pentru oncologie sunt toate KS-utilizate ca agenți unici sau în combinație cu chimioterapie sau radioterapie. Puține studii s-au concentrat asupra eficacității KS-ca la modelele animale și studiile clinice înainte de 1992, când KS-As a fost aprobat pentru prima dată.
structura moleculară a compușilor antitumerari derivați din Sophora flavescens.
mai multe studii clinice au raportat că KS-As au fost eficiente în tratamentul diferitelor tipuri de tumori solide (inclusiv plămân, ficat și tractul gastro-intestinal). Răspunsurile la tratament au fost comparabile sau mai bune decât cele ale pacienților tratați cu chimioterapie (Tabelul 1) . KS-as demonstrează un profil de siguranță bun la pacienții cu cancer, cum ar fi toxicitate redusă în măduva osoasă atunci când este utilizat în asociere cu agenți chimioterapeutici . Datele privind supraviețuirea pe termen lung pentru pacienții cu cancer tratați cu KS-As rămân a fi demonstrate prin studii clinice bine controlate și cohorte mari de pacienți.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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. Acestea sunt obținute în principal din Sophora japonica (kushen), Sophora subprostrata (shandougen) și din porțiunea supraterană a Sophora alopecuroides. Matrinele au fost izolate și identificate pentru prima dată în 1958; sunt alcaloizi tetraciclo-chinolizindinici unici găsiți până acum doar la speciile Sophora .
studiile In vitro au demonstrat că matrina și oximatrina inhibă slab creșterea diferitelor linii celulare tumorale umane cu o concentrație inhibitoare pe jumătate maximă (IC50) de 1,0-4,0 mg/mL .
studiile in vivo au arătat că KS-As, oximatrina și matrina inhibă creșterea tumorilor murine, inclusiv celulele cancerului de sân H22, hepatom, S180, sarcom și MA737 . Într-un model de tumoare xenogrefă umană utilizând linia celulară SGC-7901, matrine a îmbunătățit inhibarea 5-fluorouracilului în tumoare .
Matrina poate inhiba, de asemenea, invazivitatea și metastazele liniei celulare de melanom malign uman a375 și celulele hela ale cancerului de col uterin, precum și inducerea diferențierii celulelor leucemice k-562 . În plus, autofagia indusă de matrină la celulele gliomului C6 de șobolan a fost observată prin microscopie electronică .
răspunsul antitumoral al KS-As a fost demonstrat în continuare în mai multe studii clinice în diferite tipuri de cancer, inclusiv cancere de stomac, esofag, ficat, colon, plămân, col uterin, ovar și sân, în monoterapie sau în asociere cu chimioterapie sau radioterapie . S-a raportat că matrine își exercită efectele antitumorale prin inhibarea proliferării și inducerea apoptozei celulelor canceroase gastrice și cervicale, precum și a celulelor leucemice și gliom .
mai multe studii in vitro și in vivo au încercat să elucideze mecanismul de acțiune al matrinei. Matrine promovează apoptoza în leucemic, cancerul de sân , cancerul pulmonar cu celule mici, hepatocarcinomul și celulele canceroase gastrice printr-o cale mediată mitocondrial . Beclin 1 este implicat în autofagia indusă de matrină, iar mecanismul pro-apoptotic al matrinei poate fi legat de reglarea sa superioară a expresiei Bax . Dovezi recente indică faptul că matrine are, de asemenea, efecte apreciabile în modularea răspunsului imun prin reducerea invaziei și metastazelor celulelor HCC .
homeostazia tisulară necesită un echilibru între diviziunea, diferențierea și moartea celulelor. O tumoare este un tip de” tulburare a ciclului celular ” care are interfața anormală de diviziune, diferențiere și moarte . Ca” modificator biologic ” al celulelor, matrine poate inversa comportamentul biologic anormal al celulelor tumorale și poate recupera echilibrul dintre diviziunea, diferențierea și moartea celulelor.
Matrina poate inhiba, de asemenea, invazivitatea și metastazele liniei celulare de melanom malign uman a375 . Unele studii au raportat că matrine a redus aderența și migrarea celulelor HeLa . Mecanismele de acțiune ale matrinei împotriva proliferării și invaziei celulelor canceroase sunt asociate cu factorul de creștere epidermalfactorul de creștere endotelial vascular receptorul factorului de creștere endotelial vascular 1 AKT-factorul nuclear-kappa b (EGF/VEGF—VEGFR1—AKT—NF-kB) semnalizare (Tabelul 2).
|
Matrine prezintă efecte sinergice cu agenții anticanceroși celecoxib (inhibitor al ciclooxigenazei-2), trichostatină A (inhibitor al histonei deacetilazei) și rosiglitazonă împotriva proliferării tumorale și a secreției VEGF. Matrine poate avea aplicații terapeutice și/sau adjuvante largi în tratamentul cancerului pulmonar cu celule mici, cancerului de sân și hepatomului uman (Tabelul 2).
unele studii au raportat, de asemenea, activitatea anticanceroasă a oximatrinei în celulele cancerului gastric uman, cancerul pancreatic și celulele cancerului de sân uman . Oximatrina poate induce moartea apoptozei celulelor canceroase pancreatice umane, care ar putea fi atribuită reglării familiilor Bcl-2 și IAP, eliberării citocromului C mitocondrial și activării caspazei-3 (Tabelul 2).
compusul kushen injection (CKI), cunoscut sub numele de yanshu injection, este extras din două plante medicinale, Kushen (Radix Sophorae Flavescentis) și Baituling (Rhizoma Smilacis Glabrae), componentele primare fiind oximatrina și matrina . CKI a fost utilizat pe scară largă singur sau în combinație cu chimioterapie Sau radioterapie de mai mulți ani în China. Studiile clinice au arătat că CKI atenuează efectele secundare ale chimioterapiei și radioterapiei prin îmbunătățirea calității vieții și reglarea funcției imune a pacienților cu cancer, precum și sinergizarea efectelor terapeutice ale chimioterapiei și radioterapiei (Tabelul 1) . S-a demonstrat că CKI suprimă creșterea celulelor tumorale prin inducerea apoptozei și inhibarea migrației, invaziei și aderenței acestor celule .
celulele stem canceroase (CSC) joacă un rol important în inițierea, recidiva și metastaza cancerului. Nu s-a constatat că un agent specific vizează CSC-urile, deoarece acestea sunt rezistente la majoritatea terapiilor convenționale și proliferează la nesfârșit. Într-un studiu, CKI a suprimat dimensiunea populației laterale (SP; ~90%) și a reglat în jos principalele gene ale căii de semnalizare Wnt în celulele MCF-7 SP. CKI a suprimat creșterea tumorii prin reglarea în jos a căii Wnt/B-catenină, în timp ce cisplatina a activat calea Wnt / B-catenină și ar putea economisi celulele SP. Aceste date au sugerat că CKI poate servi ca un medicament nou care vizează CSC, dar sunt recomandate studii suplimentare .
4. KS-Fs
efectele antitumorale ale unor compuși flavonoizi (Figura 1) au fost demonstrate in vitro și in vivo . În mod surprinzător, activitățile antitumorale ale KS-Fs au fost mai puternice decât cele ale KS-As, care au fost considerate a fi principalele componente active din plantă . KS-Fs, cum ar fi kurarinona, 2 ‘ – metoxikurarinona și soforaflavanona G (lavandulil flavanone izolate din S. flavescens) (Figura 1) poate inhiba proliferarea celulelor în celulele a549, NCI-H460 (plămânul cu celule non-mici), SK-OV-3 (Ovar), sk-MEL-2 (piele), XF498 (sistemul nervos central), HCT-15 (colon) HL-60 (leucemie mieloidă) și SPC-a-1 (plămân) cu valori IC50 cuprinse între 2 octogon/mL și 36 octogon/mL .
eficacitatea antitumorală a fost confirmată la modelele de șoareci ale tumorilor pulmonare H22, S180 și Lewis, precum și la modelele de șoareci nud ale tumorilor xenografate umane H460 și Eca-109 . Mai mult, KS-Fs și kurarinona au sporit activitățile antitumorale ale Taxolului in vitro și in vivo . Doza maximă tolerată orală sau intravenoasă de KS-Fs a fost > 2, 8 g/kg sau, respectiv, 750 mg/kg, semnificativ mai mare decât doza letală mediană orală de KS-As (1, 18 g / kg). Reacțiile Adverse nu au fost observate. În plus, numărul de celule sanguine periferice nu a fost afectat semnificativ la șoarecii normali tratați cu KS-Fs la 200 mg/kg și zi timp de 2 săptămâni .
Kuraridin, sophora flavanone G, kurarinone, kushenol F și norkurarinol au o activitate inhibitoare a tirozinazei extrem de puternică . Kurarinolul, kuraridinolul și trifolirhizina au inhibat semnificativ (>50%) sinteza melaninei .
mecanismul de acțiune al KS-Fs și kurarinona implică inhibarea necrozei tumorale alfa unu (TNFal) indusă de activarea NF-kB și de a spori apoptoza . Efectul de inducere a apoptozei a fost sporit în prezența taxolului. La șoarecii cu xenogrefă H460 tratați cu kurarinonă, s-au observat reglarea în jos a Bcl-2 și reglarea în sus a caspazei 8 și caspazei 3 în tumori . KS-Fs și kurarinona induc apoptoza în tumori acționând asupra mai multor ținte celulare, inclusiv inhibarea activării NF-kB și a activităților tirozin kinazei receptorilor multipli . Kurarinona și kuraridina atenuează activarea NF-kB prin inhibarea proteolizei IkBa și a translocării nucleare p65, precum și fosforilarea kinazei reglate de semnal extracelular (ERK)1/2, a kinazei n-terminale c-Jun (JNK) și a protein kinazelor activate de mitogen P38 . Activitățile Constitutive NF-kB și RSK2 sunt semne importante ale cancerelor umane (inclusiv malignități hematopoietice și tumori solide), astfel încât flavanonele prenilate reprezintă o clasă atractivă de inhibitori naturali ai căii de semnalizare ERK/RSK2 pentru terapia cancerului (Tabelul 2).
cincizeci și șase de flavonoide au fost identificate din KS-Fs. Douăzeci și unu dintre KS-Fs s-au dovedit a avea activități antitumorale. Studiile au demonstrat că activitățile antitumorale mai puternice sunt observate în KS-Fs în loc de fracțiile KS-As. KS-Fs au fost de peste 10 ori mai potenți decât KS-ca în testul de proliferare celulară. Se justifică o evaluare suplimentară a siguranței și eficacității KS-Fs în cadrul oncologiei clinice. KS-Fs ar putea fi dezvoltat ca medicamente botanice pentru tumorile solide, iar kurarinona ar putea fi utilizată ca compus marker. Modificările structurale suplimentare ale compușilor KS-Fs ar putea genera, de asemenea, candidați la medicamente mai puternici.
5. Concluzii și perspective viitoare
această lucrare a rezumat eficacitatea antitumorală și mecanismul de acțiune al kushen și constituenții săi in vitro și in vivo. Multe brevete de extracte kushen au fost aplicate în SUA, China și alte țări (Tabelul 3). Aceste rezultate întăresc ipoteza că kushen (sau componentele sale) singure sau combinate cu agenți de chimioterapie ar putea modula diferite căi moleculare în tumori sau ar putea fi utilizate pentru tratarea cancerului. Studiile descrise aici și în altă parte evidențiază utilizarea flavonoidelor kushen ca agenți noi de chemoprevenție pentru intervenția cancerului. Este de așteptat ca studiile viitoare cu kushen să ajute la definirea diferitelor mecanisme moleculare și ținte pentru inhibarea și apoptoza celulelor tumorale. Numărul de studii clinice multicentrice, mari, randomizate, dublu-orb, controlate cu chimioprevenție cu kushen sunt foarte limitate. Sunt necesare cercetări clinice ample pentru a evalua în continuare siguranța și eficacitatea chimioprevenției kushen în monoterapie sau în asociere cu agenți chimioterapeutici.
|
mulțumiri
această lucrare a fost susținută de Fundația Națională de științe Naturale (Grant nr. 30701070), proiect științific și tehnologic din Shanghai (11DZ1971702), Fondul de cercetare a fibrozei hepatice Wang Bao-En (20100048), programul Shanghai Rising-Star (08QA1406200), programul Xinglin Scholars al Universității de Medicină Tradițională Chineză din Shanghai, e-Institutul Comisiei Municipale pentru Educație din Shanghai (proiectul E03008), echipa de cercetare inovatoare în universități, Comisia Municipală pentru Educație din Shanghai, Laboratorul cheie din Shanghai boli ale vezicii biliare de administrare de stat de medicina tradițională chineză a Republica Populară Chineză.