Abstrakt
att upptäcka och utveckla nya naturliga föreningar med terapeutisk selektivitet eller som företrädesvis kan döda cancerceller utan signifikant toxicitet för normala celler är ett viktigt område i cancerkemoterapi. Kushen, de torkade rötterna av Sophora flavescens Aiton, har en lång historia av användning i traditionell kinesisk medicin för att behandla inflammatoriska sjukdomar och cancer. Kushen alkaloider (KS-As) och Kushen flavonoider (KS-Fs) är väl karakteriserade komponenter i kushen. KS-As innehållande oxymatrin, matrin och totala alkaloider har utvecklats i Kina som läkemedel mot cancer. Mer potenta antitumöraktiviteter identifierades i KS-Fs än i KS-As in vitro och in vivo. KS-Fs kan utvecklas som nya antitumörmedel.
1. Introduktion
att upptäcka och utveckla nya naturliga föreningar med terapeutisk selektivitet eller som företrädesvis kan döda cancerceller utan signifikant toxicitet för normala celler är ett viktigt område i cancerkemoterapi. På grund av deras breda utbud av biologiska aktiviteter och låg toxicitet i djurmodeller har vissa naturliga produkter använts som alternativa behandlingar för cancer. Många läkemedel mot cancer härrör från naturligt förekommande föreningar. Vinca alkaloider (t.ex. vinblastin, vinkristin) och taxol är exempel på sådana föreningar.
den traditionella kinesiska medicinen kushen är de torkade rötterna av Sophora flavescens Aiton (Leguminosae). Det beskrevs först i den kinesiska boken Shen Nong Ben Cao Jing år 200 e .Kr. som en behandling för fasta tumörer, inflammation och andra sjukdomar. Den traditionella användningen av kushen inkluderar avkok eller pulver av torkade växtrötter. Det används ofta för behandling av viral hepatit, cancer, enterit, viral myokardit, arytmi och hudsjukdomar (t .ex. kolpit, psoriasis, eksem).
de kända kemiska komponenterna i kushen inkluderar alkaloider (3,3%), flavonoider (1,5%), alkylxantoner, kinoner, triterpenglykosider, fettsyror och eteriska oljor . Kushen alkaloider (KS-As) och Kushen flavonoider (KS-Fs) är väl karakteriserade komponenter i kushen. KS-As har utvecklats som läkemedel mot cancer i Kina. Mer potenta antitumöraktiviteter har identifierats i KS-Fs än i KS-As .
2. KS-As
KS-As har studerats väl och anses vara de viktigaste aktiva komponenterna i kushen, vilket visats i experimentella djurmodeller och kliniska studier . Bioaktiviteten hos kushen (inklusive antitumör, antiviral och antiinflammatorisk aktivitet) har visats i ks-As-fraktionen .
KS-as innehållande oximatrin, matrin (Figur 1) och totala alkaloider godkändes för behandling av cancerpatienter av den kinesiska staten Food and Drug Administration (SFDA) 1992. Flera KS – as-produkter har använts i stor utsträckning i Kina för behandling av cancer och hepatit. De SFDA-godkända KS-läkemedlen för onkologi är alla KS-som används som enstaka medel eller i kombination med kemoterapi eller strålbehandling. Få studier fokuserade på effekten av KS-som i djurmodeller och kliniska prövningar före 1992, då KS-As först godkändes.
den molekylära strukturen av antitumörföreningar härledda från Sophora flavescens.
flera kliniska studier rapporterade att KS-As var effektiva vid behandling av olika typer av fasta tumörer (inklusive lung -, lever-och mag-tarmkanalen). Behandlingssvaret var jämförbart med eller bättre än hos patienter som behandlades med kemoterapi (Tabell 1) . KS-As visar en god säkerhetsprofil hos cancerpatienter, såsom minskad toxicitet i benmärgen när den används i kombination med kemoterapimedel . Långtidsöverlevnadsdata för KS-as-behandlade cancerpatienter återstår att demonstreras med välkontrollerade kliniska studier och stora 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 erhålls främst från Sophora japonica (kushen), Sophora subprostrata (shandougen) och från den överjordiska delen av Sophora alopecuroides. Matrinerna isolerades först och identifierades 1958; de är unika tetracyklo-kinolizindinalkaloider som hittills bara finns i Sophora-arter .
In vitro-studier har visat att matrin och oxymatrin svagt hämmar tillväxten av olika humana tumörcellinjer med en halv maximal hämmande koncentration (IC50) på 1,0–4,0 mg/mL .
in vivo-studier har visat att KS-As, oxymatrin och matrin hämmar tillväxten av murina tumörer, inklusive H22, hepatom, S180, sarkom och ma737 bröstcancerceller . I en human xenograft-tumörmodell med SGC-7901-cellinjen förbättrade matrine inhiberingen av 5-fluorouracil i tumören .
Matrine kan också hämma invasiviteten och metastasen hos den humana maligna melanomcellinjen A375 och livmoderhalscancer HeLa-celler, samt inducera differentiering av leukemi K-562-celler . Dessutom har matrininducerad autofagi i råtta C6 gliomceller observerats genom elektronmikroskopi .
antitumörsvaret för KS-As visades vidare i flera kliniska studier i olika typer av cancer, inklusive mag -, matstrupe -, lever -, kolon -, lung -, livmoderhals -, äggstocks-och bröstcancer, som ett enda medel eller i kombination med kemoterapi eller strålbehandling . Det har rapporterats att matrine utövar sina antitumöreffekter genom att hämma proliferationen och inducera apoptos av mag-och livmoderhalscancerceller samt leukemiska och gliomceller .
Flera in vitro-och in vivo-studier har försökt belysa verkningsmekanismen för matrine. Matrine främjar apoptos i leukemi , bröstcancer , icke-småcellig lungcancer , hepatokarcinom och gastriska cancerceller genom en mitokondriell medierad väg . Beclin 1 är involverad i matrininducerad autofagi, och den pro-apoptotiska mekanismen för matrin kan vara relaterad till dess uppreglering av Bax-uttryck . Nya bevis tyder på att matrine också har märkbara effekter vid modulering av immunsvaret genom att minska invasionen och metastasen av HCC-celler .
Vävnadshomeostas kräver en balans mellan celldelning, differentiering och död. En tumör är en typ av ”cellcykelstörning” som har det onormala gränssnittet för uppdelning, differentiering och död . Som en” biologisk modifierare ” av celler kan matrine vända det onormala biologiska beteendet hos tumörceller och återställa balansen mellan celldelning, differentiering och död.
Matrine kan också hämma invasiviteten och metastasen hos den humana maligna melanomcellinjen A375 . Vissa studier rapporterade att matrine minskade vidhäftningen och migrationen av HeLa-celler . Matrins verkningsmekanismer mot cancercellsproliferation och invasion är associerade med epidermal tillväxtfaktorvaskulär endoteltillväxtfaktor vaskulär endoteltillväxtfaktorreceptor 1 Akt–kärnfaktor-kappa B (EGF/VEGF—VEGFR1—Akt—NF-kB) signalering (Tabell 2).
|
Matrine visar synergistiska effekter med anticancermedel celecoxib (cyklooxygenas-2-hämmare), trichostatin A (Histon-deacetylashämmare) och rosiglitazon mot tumörproliferation och VEGF-utsöndring. Matrine kan ha breda terapeutiska och / eller adjuvanta terapeutiska tillämpningar vid behandling av human icke-småcellig lungcancer, bröstcancer och hepatom (Tabell 2).
vissa studier har också rapporterat om oxymatrins anticanceraktivitet i humana magcancerceller, bukspottkörtelcancer och humana bröstcancerceller . Oxymatrin kan inducera apoptosdöd hos humana bukspottkörtelcancerceller, vilket kan hänföras till reglering av BCL-2-och IAP-familjer, frisättning av mitokondriell cytokrom C och aktivering av caspase-3 (Tabell 2).
förening kushen injektion (CKI), allmänt känd som Yanshu injektion, extraheras från två örter, kushen (Radix Sophorae Flavescentis) och Baituling (Rhizoma Smilacis Glabrae), med de primära komponenterna är oxymatrin och matrin . CKI har använts i stor utsträckning ensam eller i kombination med kemoterapi eller strålbehandling i många år i Kina. Kliniska studier har visat att CKI dämpar biverkningarna av kemoterapi och strålbehandling genom att förbättra livskvaliteten och reglera immunfunktionen hos cancerpatienter, samt synergisera de terapeutiska effekterna av kemoterapi och strålbehandling (Tabell 1) . Det har visats att CKI undertrycker tillväxten av tumörceller genom att inducera apoptos och hämma migration, invasion och vidhäftning av sådana celler .
cancerstamceller (CSC) spelar en viktig roll i initiering, återfall och metastasering av cancer. Ett specifikt medel har inte visat sig rikta CSC eftersom de är resistenta mot de flesta konventionella terapier och sprider sig på obestämd tid. I en studie undertryckte CKI storleken på sidopopulationen (SP; ~90%) och nedreglerade huvudgenerna för Wnt-signalvägen i MCF-7 SP-celler. CKI undertryckte tumörtillväxt genom nedreglering av Wnt/b-catenin-vägen, medan cisplatin aktiverade Wnt / b-catenin-vägen och kunde spara SP-celler. Dessa data föreslog att CKI kan fungera som ett nytt läkemedel som riktar sig mot CSC, men ytterligare studier rekommenderas .
4. KS-Fs
antitumöreffekterna av vissa flavonoidföreningar (Figur 1) Har visats in vitro och in vivo . Överraskande var ks-Fs antitumöraktiviteter mer potenta än KS-As, som har ansetts vara de viktigaste aktiva komponenterna i växten . KS-Fs såsom kurarinon, 2 ’ – metoxykurarinon och sophoraflavanone G (lavandulylflavanoner isolerade från S. flavescens) (Figur 1) kan hämma cellproliferation i a549, NCI-H460 (nonsmall-cell lung), SK-OV-3 (äggstock), SK-MEL-2 (hud), XF498 (centralt nervsystem), HCT-15 (kolon) HL-60 (myeloid leukemi) och SPC-A-1 (lung) celler med IC50-värden mellan 2 Aug/mL och 36 aug/mL .
Antitumöreffektivitet bekräftades i mössmodeller av H22 -, S180-och Lewis-lungtumörer samt nakna mössmodeller av humana h460-och ECA-109 xenograftade tumörer . Dessutom förbättrade KS-Fs och kurarinon Taxols antitumöraktiviteter in vitro och in vivo . Den orala eller intravenösa maximala tolererade dosen av KS-Fs var > 2, 8 g/kg respektive 750 mg/kg, märkbart mer än den orala medianletala dosen av KS-As (1, 18 g/kg). Biverkningar observerades inte. Dessutom påverkades inte antalet perifera blodkroppar signifikant hos normala möss behandlade med KS-Fs vid 200 mg/kg/dag i 2 veckor .
Kuraridin, sophora flavanone G, kurarinon, kushenol F och norkurarinol har extremt stark tyrosinashämmande aktivitet . Kurarinol, kuraridinol och trifolirhizin hämmade markant (>50%) melaninsyntes .
verkningsmekanismen för KS-Fs och kurarinon innefattar hämning av tumörnekros alfa one (TNFal)-inducerad NF-kB-aktivering och förbättrar apoptos . Den apoptosinducerande effekten förbättrades i närvaro av taxol. Hos h460 xenograftmöss behandlade med kurarinon observerades nedreglering av Bcl-2 och uppreglering av caspase 8 och caspase 3 i tumörer . KS-Fs och kurarinon inducerar apoptos i tumörer genom att verka på flera cellulära mål, inklusive hämning av NF-kB-aktivering och flera receptortyrosinkinasaktiviteter . Kurarinon och kuraridin dämpar NF-kB-aktivering genom inhibering av IkBa-proteolys och P65-nukleär translokation, såväl som fosforylering av extracellulärt signalreglerat Kinas (ERK)1/2, c-Jun N-terminal Kinas (JNK) och p38 mitogenaktiverade proteinkinaser . Konstitutiva NF-kB-och rsk2-aktiviteter är viktiga kännetecken för mänskliga cancerformer (inklusive hematopoietiska maligniteter och fasta tumörer), så prenylerade flavanoner representerar en attraktiv klass av naturliga hämmare av Erk/RSK2-signalvägen för cancerterapi (Tabell 2).
femtiosex flavonoider har identifierats från KS-Fs. Tjugo av KS-Fs har visat sig ha antitumöraktiviteter. Studier har visat att mer potenta antitumöraktiviteter observeras i KS-Fs istället för KS-As-fraktioner. KS-Fs var mer än 10 gånger mer potent än KS-som i cellproliferationsanalysen. Ytterligare utvärdering av säkerheten och effekten av KS-Fs i kliniska onkologimiljöer är motiverad. KS-Fs kan utvecklas som botaniska läkemedel för fasta tumörer, och kurarinon kan användas som en markörförening. Ytterligare strukturella modifieringar av KS-Fs-föreningar kan också generera mer potenta läkemedelskandidater.
5. Slutsatser och framtidsperspektiv
denna uppsats sammanfattade antitumöreffektiviteten och verkningsmekanismen för kushen och dess beståndsdelar in vitro och in vivo. Många patent av Kushen-extrakt har tillämpats i USA, Kina och andra länder (tabell 3). Dessa resultat stärker hypotesen att kushen (eller dess komponenter) ensam eller kombination med kemoterapimedel kan modulera olika molekylära vägar i tumörer eller användas för att behandla cancer. Studier som beskrivs här och på andra håll belyser användningen av flavonoider av kushen som nya kemopreventionsmedel för cancerintervention. Det förväntas att framtida studier med kushen kommer att bidra till att definiera olika molekylära mekanismer och mål för hämning och apoptos av tumörceller. Antalet multicenter, stort prov, randomiserade, dubbelblinda, kontrollerade kemoprevention kliniska prövningar med kushen är mycket begränsade. Omfattande klinisk forskning är motiverad för att ytterligare utvärdera säkerheten och kemopreventionseffekten av kushen ensam eller i kombination med kemoterapimedel.
|
bekräftelser
detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation (bidrag nr. 30701070), vetenskapligt och tekniskt projekt i Shanghai (11dz1971702), Wang Bao-En hepatisk Fibrosforskningsfond (20100048), Shanghai Rising-Star-Program (08QA1406200), Xinglin Scholars-programmet vid Shanghai University of Traditional Chinese Medicine, e-institute of Shanghai Municipal Education Commission (Project E03008), innovativt forskargrupp vid universitet, Shanghai Municipal Education Commission, Shanghai Key Laboratory of Traditional Chinese Clinical Medicine, och viktiga discipliner för lever och gallblåsesjukdomar i statsförvaltningen av traditionell kinesisk medicin i Folkrepubliken Kina.