Флавоноиди: мит или стварност за терапију рака?

За више детаља контактирајтеtina.xiang@wecistanche.com

Апстрактан: Нутрацеутици су биолошки активни молекули присутни у храни; могу имати благотворно дејство на здравље, али нису доступне у довољно великим количинама да би извршиле ову функцију. Биљни метаболити, као што су полифеноли, широко су распрострањени у биљном царству, где играју фундаменталну улогу у развоју биљака и интеракцији са животном средином. Међу њима, флавоноиди су од посебног интереса јер имају значајан утицај на људско здравље. Ин витро и/или ин виво студије су описале флавоноиде као есенцијалне хранљиве материје за превенцију неколико болести. Они показују широку и обећавајућу биоактивност у борби против рака,упала, бактеријске инфекције, као и за смањење тежине неуродегенеративних и кардиоваскуларних болести или дијабетеса. Стога није изненађујуће што је интересовање за флавоноиде нагло порасло последњих година. Више од 23,000 научне публикације о флавоноидима описују потенцијалну активност ових природних молекула против рака у последњој деценији. Студије, ин витро и ин виво, показују да флавоноиди показују антиканцерогена својства, а многе епидемиолошке студије потврђују да унос флавоноида храном доводи до смањеног ризика од рака. Овај преглед даје увид у механизме деловања флавоноида на ћелије рака.

Кључне речи: флавоноиди; рак; оксидативни стрес; упала; апоптоза/аутофагија; метастазе; ангиогенеза

1. Представљање

Тхеракстопа морталитета је опадала током година због истраживања и превенције, али се њена стопа инциденције повећала. Неколико студија је истакло улогу биљне исхране у превенцији болести повезаних са појавом тумора [1]. Предности биљне исхране могу произаћи из присуства различитих биоактивних компоненти — као што су фенолна једињења, каротеноиди и посебно флавоноиди — у поврћу. Потоњи се сматрају неопходним и присутним у различитим нутрацеутским, козметичким, фармацеутским, медицинским и козметичким применама. Због ових примена, истраживања о флавоноидима су значајно порасла последњих година.

Флавоноиди су подгрупа секундарних метаболита који припадају великој колекцији фенолних једињења које синтетишу биљке. Они су широко распрострањени међу фотосинтетичким организмима и обилују у храни и пићима биљног порекла (Табела 1), где квалитативни и квантитативни састави могу значајно да варирају. Хемијска структура је састављена од скелета са 15 атома угљеника, који садржи два бензенска прстена (А и Б) повезана са хетероцикличним пиранским прстеном (Ц)[2]. Флавоноиди се могу поделити у неколико подгрупа: флавони, флавоноли, флаванони, флаваноноли, флаваноли или катехини, антоцијанини и халкони [3]. Ова разлика произилази из основне структуре флавоноида (слика 1), флавонског прстена, који представља главни део флавоноида, и степена незасићености и оксидације угљеничног прстена. Штавише, у биљкама, агликон је основна флавоноидна структура; међутим, могу бити присутни метил етри и ацетил естри групе алкохола, као и гликозиди формирани повезивањем са угљеним хидратом, као што су Л-рамноза, Д-глукоза, глукоза-рамноза, галактоза или арабиноза [4].

Више од 10,000 молекула припада великој групи флавоноида [12,13]. Овај број се знатно повећава ако се узму у обзир не само производи који потичу од флавоноида који настају током обраде и складиштења хране, већ и метаболите и коњугате који настају у телу након њиховог уноса. Због тога концентрације флавоноида, као и структурна сложеност и физичко-хемијске карактеристике, веома варирају у зависности од извора и матрикса [14].

Веома је тешко проценити унос флавоноида у исхрани због њихове квантитативне и квалитативне варијабилности у поврћу и воћу, што може да омета успостављање епидемиолошких односа у погледу њиховог утицаја на здравље и болести људи. Бројне студије о апсорпцији и биодоступности у литератури су прегледани од стране различитих аутора [15-17]. Неколико фактора може утицати на биорасположивост флавоноида, као што су молекулска тежина, гликозилација и естерификација, што узрокује одређени степен несигурности у погледу стварних нивоа њихове биорасположивости и апсорпције у људском телу [17].

Детаљан опис метаболичке конверзије флавоноида након уноса храном дали су Црозиер и колеге [16] и Ландете [18]. Укратко, метаболичка конверзија флавоноида се може одвијати у танком цреву уз ослобађање агликона као резултат активности хидролазе. Овај корак је праћен конверзијом у јетри, где се производе коњуговани облици, тј. О-глукуронид, сулфатни естри и О-метил естри флавоноида. Тело може да третира ове метаболите као ксенобиотике; чиме се уклањају из крвотока [16,18]. Глукурониди и деривати сулфата могу се лакше излучити путем урина и жучи [18]. Сходно томе, анализа плазме можда неће дати драгоцене информације о профилима ових метаболита, док излучивање урином представља велику индивидуалну варијабилност у зависности од класа флавоноида и могућности апсорпције метаболита у ткивима тела. Штавише, једињења, која се не апсорбују у цревима, даље ће наставити до дебелог црева, где ће бити структурно модификована микрофлором дебелог црева. Изведени катаболити се могу апсорбовати у крвоток и коначно излучити урином. Штавише, флавоноиди могу да модулишу састав микробиоте црева повећањем популације корисних бактерија, нпр. Бифидобацтериум и Лацтобациллус, и инхибирањем раста различитих патогена[19]. Таква способност флавоноида обезбеђује важан антиполитички механизам.

1.1. Биосинтетички пут флавоноида у биљкама

Метаболизам одфлавоноидиукључује гене који су већ присутни у првим копненим биљкама, јетрењацима и маховинама [20]. Биохемијски пут је окарактерисан кроз проучавање мутаната са измењеном синтезом флавоноида присутних у различитим биљним врстама [21]. Кључни прекурсори за синтезу флавоноида су фенилаланин и малонил-ЦоА произведени путем шикимата и циклуса ТЦА (циклус трикарбоксилне киселине). Путем шикимата, ароматичне аминокиселине се производе у биљкама, бактеријама и гљивама. Овај пут се састоји од седам ензимских реакција, почевши од реакције између фосфоенолпирувата и еритроза-4-фосфата, па до синтезе хоризмата, крајњег производа пута, катализованог хоризмат синтазом. Хоризматна мутаза преуређује хоризмат у префенацију; овај други је супстрат који се користи за синтезу фенилаланина [22]. У биљкама, фенилаланин је прекурсор 4-кумароил-ЦоА, након чега следи активност фенилаланин амонијак-лијазе (ПАЛ) и 4-кумарат-ЦоА лигазе. Да би покренуо синтезу флавоноида, 4-кумароил-ЦоА реагује са малонил-ЦоА [23] (Слика 2). Ови ензими се локализују на цитосолној страни ендоплазматског ретикулума (ЕР), као што сугеришу експерименти имунолошке локализације, и налазе се у растворљивој фракцији ћелијских екстраката. Штавише, ензими су повезани један са другим интеракцијама протеин-протеин на површини ендоплазматског ретикулума (ЕР); тако, формирајући комплекс [21,24,25]. Подаци о ко-локализацији неких ензима у тонопласту и језгру сугеришу динамичко понашање биосинтетичког комплекса. Ово би погодовало и каналисању и померању финалних производа да би се задовољиле физиолошке потребе ћелије [24]. Једињења су циљана на вакуоле као органела за складиштење (тј. антоцијанини, флавонол и флавонски гликозиди) или на ћелијске зидове [21. Међутим, битно је истаћи да су под одређеним физиолошким условима биљне ћелије у стању да ремобилишу флавоноиде из вакуолних наслага, тако да транспорт кроз тонопласт није једносмеран [25]. Поред вакуола и ћелијских зидова, флавоноиди се налазе у цитосолу, ЕР, хлоропластима (тј. кверцетин и кемпферол гликозиди), језгру (тј. изофлавоноиди куестрол и 4',7-дихидроксифлавон у Медицаго), и мале везикуле, као и апопластични простор (тј. флавон, флавонол агликони и изофлавони)[25]. Чини се да је ефикасан систем транспорта флавоноида унутар ћелија основа њихове широке дистрибуције у различите ћелијске одељке. Чини се да су два главна система укључена у транспорт флавоноида, један заснован на мембранским везикулама, а други на мембранском транспортеру, што се не чини међусобно искључивим [25].

1.2.Улога флавоноида у биљкама

Очување гена укључених у метаболизам флавоноида током еволуције копнених биљака је јасан показатељ њихове фундаменталне улоге у физиологији биљке [15]. Флавоноиди су одговорни за боју и арому цвећа, укључени су у репродуктивне стратегије, штите ћелије од штетног УВ зрачења (од суштинског значаја за живот копнених биљака) и играју улогу у отпорности на болести, као и у симбиотичком повезивању (тј. као сигнални молекули у симбиози биљка-микроорганизам). Учествујући у одговорима на стрес, они штите биљку од сурових услова околине [26-28]. Широко распрострањена дифузија флавоноида сугерише да је њихова антиоксидативна активност робусна карактеристика за опстанак и способност копнених биљака. У ствари, њихова синтеза се појачава након излагања биљке озбиљном стресу, јер њихова моћна антиоксидативна активност може да се супротстави штетним ефектима реактивних врста кисеоника (РОС) [29,30].

1.3. Флавоноиди и биотехнологија

Флавоноиди су повезани са многим повољним агрономским особинама и здравственим предностима за људе, тако да је њихов метаболички инжењеринг важан циљ за биљну биотехнологију [25]. Количина флавоноида у биљкама варира у зависности од врсте, услова узгоја и фазе развоја. У ствари, чак и ако су лековите и ароматичне биљке прилично ефикасне у производњи ових молекула, биљке узгајане у пољу не могу увек да представљају добар извор ових метаболита. То је због потешкоћа у узгоју биљака, сезонских варијација у продуктивности, производње специфичне за ткиво/орган и проблема у вези са пречишћавањем. Из ових разлога, индустријску производњу полифенола било би тешко одржати ако би биљке које се гаје у пољу биле једини извор сировине. С друге стране, веома сложене структуре и стереоспецифичност флавоноида често чине да хемијска синтеза није економски изводљива [31]. Ин витро технике могу представљати алат за побољшање биосинтезе флавоноида и доступности током целе године за превазилажење ових проблема. Различите културе биљака ин витро (тј. калус, културе ћелијске суспензије, културе органа и длакавог корена) и технике трансформације су коришћене да би се истражила и побољшала синтеза ових важних молекула [31-35]. Неколико приступа је узето у обзир, као што су одабир линија високог приноса, храњење прекурсорима и употреба елицитора [36]. Ово последње укључује додавање у медијум културе молекула било биолошке или хемијске синтезе, способних да стимулишу акумулацију секундарних метаболита у биљци као одбрамбени одговор на стресне услове [28], које покрећу и активирају елицитори[{{8} },36]. Позитивни резултати су добијени код различитих врста [37] и, у овој перспективи, може се размотрити употреба елицитора за будући развој у индустријском обиму.

Штавише, побољшано знање о улози миРНА у регулацији биосинтетског пута флавоноида омогућиће побољшања у метаболизму ових молекула. Модулација нивоа миРНА може бити моћно средство како за постизање бољег приноса тако и за синтезу жељених комбинација метаболита [38].

2. Превентивне активности флавоноида против рака

Широк спектар биолошких деловања флавоноида у великој мери зависи од њихове карактеристике да су моћни антиинфламаторни и антиоксиданси који се супротстављају слободним радикалима, повезаним на важан начин за многе хроничне дегенеративне болести (Слика 3). У патолошким условима, повећање слободних радикала оштећује различите врсте молекула, као што су нуклеинске киселине, протеини и липиди, и резултира старењем и смрћу ћелија, али и промоцијом карциногенезе [39].

2.1. Флавоноиди и хронична упала

Раксматра се болешћу која је повезана са хроничнимупала[41]. Код различитих инфламаторних болести исход доводи до канцерогенезе. У билијарном тракту, холангиокарцином производи хронични инфламаторни инфилтрат, због инфекције са Цлонорцхис Синенсис [42]. Хелицобацтер пилори представља један од главних узрочника аденокарцинома и лимфома лимфоидног ткива повезаног са слузницом желуца [43]. Хронична инфекција вирусом хепатитиса Б и Ц може довести до хепатоцелуларног карцинома, трећег по реду узрока смрти од рака [44]. Коначно, инфекција папилома вирусом је водећи узрок рака пениса и аногениталног карцинома код људи. Поред тога, ризик од развоја рака мокраћне бешике може повећати следећу шистосомијазу, као и ризик од добијања Капосијевог саркома након инфекције хуманим херпесвирусом типа 8. Даљи облици хроничне упале, осим оних изазваних микробним инфекцијама, могу допринети канцерогенези. Повећани ризик од карцинома панкреаса, једњака и жучне кесе описан је као последица инфламаторних болести као што су Баретова метаплазија, езофагитис и хронични панкреатитис [45, А46]. Могућа повезаност је такође пронађена између марјолиновог чира и рака коже [47], азбеста и мезотелиома [48], дима цигарета и рака бронхија [48], хроничне астме и рака плућа [49], улцеративног лихен плануса и карцинома сквамозних ћелија [ 50], упала препуцијума/фимоза и рак пениса [51 и између запаљења карлице/јајника и рака јајника [52]. Рак простате је повезан са хроничним простатитисом узрокованим упорном бактеријском инфекцијом или неинфективним механизмима [53]. Стога се чини да је повезаност између хроничне упале и развоја рака подржана све већим бројем доказа.

У том погледу, флавоноиди су показали двоструку способност да смање упалу и пролиферацију туморских ћелија. Таксифолин, флаванонол који се налази у четинарима, има или антиинфламаторно или антипролиферативно дејство. Код швајцарских албино мишева изазваних бензопиреном, мутагеном који је често присутан у диму цигарета и издувним гасовима аутомобила. вршио је потиснуту упалу стимулацијом сигналног пута Нрф2 (фактор 2 повезан са нуклеарним фактором еритроидом 2-), који игра централну улогу у обезбеђивању отпорности на оксидативни стрес и инфламацију инхибирањем НФ-кБ [54,55]. Кризин је агликон флавоноид са антиинфламаторним функцијама. Примена кризина код мишева изазваних ЛПС (липополисахаридом) смањила је развој повреда плућа супресијом ензима л који захтева инозитол/протеин интеракције протеина тиоредоксина/олигомеризационог домена који везује нуклеотид, рецептор протеина 3 [56]. Код пацова је спречио миокардне компликације оксидативног стреса изазваног хиперхолестеролемијом кроз активацију ендотелне синтазе азот оксида и циљних гена Нрф2 као што су СОД (супероксид дисмутаза) и каталаза [57]. Штавише, кризин је значајно инхибирао пролиферацију и индуковао апоптозу на људским ћелијама рака грлића материце [58] и ћелијама рака дебелог црева [59] модулацијом различитих апоптотичких гена и гена АКТ/МАПК пута. Ови резултати истичу два различита механизма преко којих флавоноиди одређују ефекте на упалу и пролиферацију ћелија: с једне стране, они активирају Нрф2 пут да инхибирају НФ-кБ и покрећу антиинфламаторни ефекат; с друге стране, они делују на ћелијску пролиферацију модулацијом гена укључених у апоптозу и пут АКТ/МАПК (протеин киназа Б/митоген-активирана протеин киназа).

2.2. Флавоноиди и оксидативни стрес

Интрацелуларно окружење у ћелијама рака има висок ниво РОС од нормалне ћелије, углавном водоник пероксида, због антиоксидативног система који више није ефикасан. У нормалним ћелијама, адекватан однос глутатиона (ГСХ/ГССГ) претвара водоник пероксид у воду. Када се однос глутатиона смањи, водоник-пероксид се претвара у хидроксилни радикал (ОХ'), који је веома реактиван радикал који доводи до оштећења ДНК и мутација у генима супресора тумора, што је почетни критични догађај који покреће карциногенезу [60]. Најмање три стадијума карактеришу развој рака: почетак, промоција и прогресија.Оксидативни стресје укључен у све фазе овог процеса (слика 4). Током фазе иницијације, РОС може оштетити ДНК увођењем мутација гена и структурних промена у ДНК. У фази промоције, РОС има фундаменталну улогу у повећању ћелијске пролиферације или смањењу ћелијске апоптозе као последице модификације експресије гена, комуникације између ћелија и интрацелуларних сигналних путева [61]. Коначно, оксидативни стрес доприноси прогресији туморског процеса кроз даљу мутагенезу у започетој ћелијској популацији [62]. Терапеутски циљ многих лекова против рака је да подигну већ висок ниво РОС присутних у туморским ћелијама како би покренули каскаду апоптозе [63]. Чак и флавоноиди, иако су признати по својој антиоксидативној активности, могу имати прооксидативну активност и на тај начин покренути апоптозу у ћелијама рака.

Нарингенин је флаванон који је најзаступљенији у грејпфруту, мандарини, поморанџи, сировој кори лимуна и сировој кори лимете. Зауставио је ћелијски циклус и изазвао апоптозу у неколико хуманих туморских ћелија [64,65], а такође је потиснуо инвазивност и метастатски потенцијал ћелија рака желуца и ћелија хепатоцелуларног карцинома [66,67]. Нарингенин је имао прооксидативно дејство јер је смањио активност глутатион редуктазе, глутатион С-трансферазе и глиоксалазе у туморским ћелијама, што је заузврат смањило механизме детоксикације водоник-пероксида пристајући на акумулацију и повећање пероксидације липида са последичним оштећењем ћелијске мембране. [68]. Занимљиво је да је недавно завршено клиничко испитивање фазе 1 нагласило безбедност и фармакокинетику нарингенина [69]. Нарингенин, 4 х након примене појединачне дозе екстракта Цитрус синенсис (слатке наранџе), детектован је у плазми у концентрацији од 43 μуМ.

2.3. Флавоноиди и апоптоза/аутофагија

Потрага за терапијама против рака тренутно је фокусирана на индукцију апоптозе ћелија рака [70]. Нажалост, ћелије рака су у стању да избегну активацију апоптотске каскаде, бранећи се од ћелијске смрти. Штавише, развој тумора фаворизује индукција резистенције на лекове [71]. Модулација Бцл-2 и других протеина омогућава флавоноидима, као што је ливење, изолованим из врсте Витек агнус-цастус, која се широко користи у традиционалној кинеској медицини као антиинфламаторно средство, да покрену апоптозу модулацијом Бцл{{ 5}} и други за опстанак. Овај молекул покреће интринзични пут апоптозе тако што смањује Бцл-2, Бцл-кЛ, сурвивин и појачава Бак, што се види у бројним туморским линијама рака жучне кесе, рака једњака, рака дебелог црева, леукемије и глиобластома [72] . Слично томе, витексин је природно добијено флавоноидно једињење екстраховано из кинеске биљке Цратаегус пиннатифида за које се показало да смањује Бцл-2/Бак однос, ослобађање цитохрома ц из митохондрија и код хуманог рака плућа не-малих ћелија А549 ћелије, каспаза-3 цепање [73].

Смањење експресије антиапоптотичких молекула као што су Бцл-2 и Бцл-кЛ и повећана регулација експресије про-апоптотичких молекула, као што су каспаза-3 и каспаза-9, примећене су у инхибиција пролиферације линије хуманог метастатског карцинома јајника (ПА-1) коју изазива кверцетин [74], један од најзаступљенијих флавоноида у луку и броколију.

Аутофагија је високо очуван катаболички процес изазван стресом који позитивно регулише процес ћелијске смрти. Неколико лекова против рака покренуло је аутофагију и, стога, његова индукција представља потенцијалну стратегију за терапију рака Ј751. Водени екстракт алеве паприке је богат различитим врстама флавоноида. У ћелијама рака дојке, активирао је аутофагију, ин витро и ин виво, и индуковао ћелијску смрт супресијом Акт/сисарске мете пута рапамицина (мТОР) [76]. Слично, у СК-ХЕП-1 људским ћелијама рака јетре, кемпферол је изазвао аутофагију путем Акт сигнализације и протеин киназе активиране аденозин монофосфатом (АМПК), а кроз смањење ЦДК1/циклина Б довело је до заустављања Г2/М [77 ]. Штавише, чини се да индукција аутофагије генистеином код више врста карцинома, као што су рак дојке, простате и материце, лежи у основи његовог антитуморског ефекта [78].

2.4. Флавоноиди који циљају на матичне ћелије рака

Матичне ћелије рака (ЦСЦ) су мала субпопулација ћелија у тумору које се самообнављају и могу да покрену и одрже раст тумора. Штавише, ЦСЦ код рака играју кључну улогу у настанку, одржавању, прогресији, резистенцији на лекове и рецидиву или метастазама [79]. Нагомилани докази сугеришу да су фитокемикалије у исхрани, укључујући флавоноиде, обећавајући агенси за сузбијање ЦСЦ [80]. На пример, показано је да нарингенин инхибира матичне ћелије рака дојке кроз повећање п53 и естрогенског рецептора, слично као што је пронађено за хесперидин [81].

Апигенин је уобичајен флавон који се углавном налази у камилици, целеру и першуну. Антиканцерогена активност апигенина је примећена код глиобластома (најчешћи примарни и агресивни тумор мозга). У ствари, Ким и колеге [82] су показали да апигенин (и кверцетин) могу да ометају капацитет самообнављања и инвазивност ћелија сличних матичним глиобластомима кроз смањење сигналног пута ц-Мет. Апигенин повећава антинеопластичну активност цисплатина у ЦД44 плус популацијама матичних ћелија рака простате [83] и потискује својства слична матичним ћелијама и туморигени потенцијал троструко негативних ћелија рака дојке [84]. Инхибиција способности самообнављања и обнављање радио-осетљивости су демонстрирани у матичним ћелијама рака усне шупљине за лутеолин [85], флавон који се налази у великом броју извора у исхрани, укључујући целер, шаргарепу, паприку, маслиново уље, рузмарин, и оригано. Флавонол кверцетин је молекул од медицинског значаја, јер поседује потенцијал против рака [86]. У ствари, кверцетин циља на неколико типова ЦСЦ, укључујући матичне ћелије панкреаса [87], дојке [88] и желуца [89].

2.5. Анти-ангиогена и антиметастатска својства флавоноида

Флавоноиди играју занимљиву улогу као инхибитори ангиогенезе. Ангиогенеза се састоји у развоју нових крвних судова, што је процес од суштинског значаја за раст ткива, зарастање рана и развој ембриона, али представља негативну карактеристику у присуству тумора јер више крвних судова носи више хранљивих материја до ћелија рака што омогућава да боље живе и размножавају се. То је процес строго контролисан широким спектром индуктора, као што су фактор раста васкуларног ендотела (ВЕГФ) и молекули адхезије, као и разним инхибиторима укључујући ангиостатин и тромбоспондин, а стимулисан је многим факторима који доприносе упали и раку, што указује на да су ангиогенеза, запаљење и рак блиско повезани процеси [90]. Последњих година, развој инхибитора ангиогенезе био је жариште истраживања против рака, јер је овај неконтролисани процес фундаментални корак у расту рака, инвазији и метастазама. Након овог напора, ФДА је одобрила употребу бројних лекова против ангиогенезе за лечење рака [91]. Испитују се нови молекули способни да инхибирају туморску ангиогенезу. Вогонин, О-метиловани флавон, хемијско једињење слично флавоноиду које синтетише Сцутеллариа баицаленсис, инхибира ЛПС-индуковану ангиогенезу и ин витро и ин виво [92]. Генистеин инхибира ангиогенезу модулацијом експресије ВЕГФ, металопротеаза (ММП) и рецептора епидермалног фактора раста (ЕГФР) [93]. У ендотелним ћелијама људске пупчане вене, стимулисаним ВЕГФ (ХУВЕЦс), кемпферол инхибира ангиогенезу делујући на ВЕГФ рецептор 2. Овај процес се такође спроводи захваљујући смањеној регулацији П13кт/Акт заједно са митогеном активираним протеин киназа (МЕК) и ЕРК путеви [94].

Лутеолин (8-Ц- -Д-глукопиранозид), гликозил дијетални флавоноид, смањује инвазију тумора, у 12-О-тетрадеканоилфорбол-13-ацетатом (ТПА) третиран МЦФ{{ 7}} ћелије рака дојке, блокирају експресију ММП-9 металопротеиназе и интерлеукина-8(ИЛ-8)[95]. У ћелијама рака желуца, кверцетин је показао антиметастатске ефекте путем разградње функције активатора плазминогена урокиназе (уПА)/уПА рецептора(уПАР), модулацијом НФ-кБ, ПКЦ-6, ЕРК1/2 и АМПК [96]. Недавно су Иао ет ал. известили да у ћелијама хуманог меланома А375, лутеолин инхибира пролиферацију, миграцију и инвазију индукујући апоптозу зависну од дозе. У истом ћелијском моделу, такође је примећена инхибиција Акт и ПИ3К фосфорилације. Исти аутори су прикупили експерименталне доказе да лутеолин дозвољава прекомерну експресију ткивних инхибитора металопротеиназе (ТИМП)-1 и ТИМП-2 и смањује експресију ММП-2 и ММП{{23} }]. Даљи експериментални резултати су истакли да лутеолин значајно смањује раст тумора ћелија А375 у моделу мишјег ксенотрансплантата, потврђујући да антитуморска активност потиче од смањења експресије ММП-2 и ММП-9 преко ПИ3К/Акт пут [97].

2.6. Флавоноиди и диференцијација ћелија рака

Терапија диференцијације има за циљ да изазове диференцијацију ћелија рака; чиме се смањује њихова пролиферација [68]. Терапија диференцијације у поређењу са конвенционалном хемотерапијом има предност што је мање токсична и стога изазива мање нежељених ефеката код пацијената [98]. Кверцетин и пеларгонидин индукују диференцијацију на високо метастатским Б16-Ф10 мишјим ћелијама меланома механизмом који укључује трансглутаминазу типа 2 [99]. Алл-транс ретиноична киселина (АТРА) има широку клиничку примену у терапији диференцијације код пацијената са акутном промијелоцитном леукемијом (АПЛ). Међутим, продужено лечење доводи до резистенције на лекове и захтева све веће дозе [100]. Појава феномена резистенције на лекове захтева развој нових агенаса са већом активношћу индукције диференцијације. Флавоноиди имају занимљиве карактеристике у овом смислу. У ствари, они су у стању да индукују ћелијску диференцијацију АПЛ ћелија. Међутим, структура флавона може бити кључна за индукцију ћелијске диференцијације. Заиста, у АПЛ ћелијама, кверцетин индукује њихову диференцијацију у моноците, а апигенин и лутеолин индукују њихову диференцијацију у гранулоците. Напротив, галангин, кемпферол и нарингенин нису изазвали никакву диференцијацију у АПЛ ћелијама [100].

Недавно су Морадзадех ет ал. [101] су известили да епигалокатехин галат (ЕГЦГ), полифенол зеленог чаја, у диференцијацији гранулоцита ћелија АПЛ ХЛ-60 и НБ4, поседује сличан ефекат као АТРА. У обе ове ћелијске линије, ЕГЦГ је смањио експресију хистон деацетилазе 1. Штавише, у НБ4 ћелијама, ЕГЦГ је такође смањио експресију релевантног клиничког маркера ПМЛ-РАРо. Ћелијска диференцијација је индукована вогонином, у ћелијској линији К562, ћелијском моделу примарне хроничне мијелоичне леукемије (ЦМЛ). Исти резултат је примећен код примарног ЦМЛ добијеног од пацијената који је био осетљив и отпоран на иматиниб. Повећана регулација транскрипционог фактора ГАТА-1 и повећано везивање између ГАТА-1 и транскрипционог коактиватора ФОГ-1 је такође примећено у овим ћелијама [102]. Неколико запажања пружа доказе који подржавају потенцијалну примену флавоноида у лечењу пацијената са различитим врстама рака. У туморским ћелијама изолованим из различитих чврстих тумора, као што су малигни меланом, рак дојке, глиом и хепатом, доказана је диференцијација изазвана третманом флавоноида [103]. Конкретно, у матичним ћелијама рака дојке, примећена је диференцијација ћелија изазвана генистеином [78,93] и флавоноидом изолованим из сладића (Глициррхиза сп.), изоликвиритгенином [104].

У третману АПЛ НБ4 ћелија, са дихидромирицетином (ДМИ), дихидрофлавонолом екстрахованим из Ампелопсис сп., примећено је да је овај синергетизован са АТРА, да би се промовисала диференцијација ћелија [105]. АТРА-индукована фосфорилација п38 МАПК активира СТАТ1, а СТАТ1 игра кључну улогу у терминалној диференцијацији мијелоидних ћелија кроз регулацију протеина ћелијског циклуса и специфичних мијелоидних транскрипционих фактора. Диференцијација појачана ДМИ, када се комбинује са АТРА, зависила је од повећане активације п38МАПК/СТАТ1 сигналног пута. Занимљиво је да сам ДМИ није био у стању да активира диференцијацију и смањи фосфорилацију п38 МАПК са последичним смањењем активности СТАТ1[105]. Ово неочекивано другачије понашање, у активацији пута, сугерише да није могуће предвидети биолошки ефекат који произлази из комбинације генеричког флавоноида са конвенционалним леком једноставно на основу знања о њиховом механизму деловања који је проучаван у појединачним третманима, као што можда није исто. Стога би сви флавоноиди могли бити могући појачивачи диференцијације у комбинацији са конвенционалним лековима.

2.7. Флавоноиди за побољшање осетљивости на хемотерапију

Комбиновани третмани са више молекула могу побољшати укупну клиничку ефикасност постојећих лекова против рака [68,106]. Због резистенције на више лекова и рецидива тумора, развој нових стратегија за побољшање осетљивости на хемотерапију и минимизирање нежељених нуспојава је и даље хитан. У том погледу, флавоноиди се сматрају кандидатима који обећавају због њихове антиканцерогене активности (Слика 5). Јуан и др.[107] пружили доказе о антипролиферативној ефикасности комбинације арсенита и делфинидина (последње је једно од једињења антоцијанина) на хумане НБ4 и ХЛ{6}} АПЛ ћелије. Делфинидин је сензибилизирао ћелије леукемије отпорне на арсенит на апоптозу модулирајући количину глутатиона и смањујући активност НФ-кБ. Такође су показали да је комбиновани третман био селективан јер је повећао цитотоксичност арсенита против ћелија рака, али не и на мононуклеарне ћелије периферне крви човека [107].

Штавише, комбиновани третман са флавоноидима је имао благотворне ефекте на различите типове ћелија стабилизованих из солидних тумора. Показано је да кверцетин ин витро инхибиције протеина топлотног шока 27 сензибилизира ћелије хуманог глиобластома У87 и У251 на темозоломид, орални алкилирајући хемотерапеутски агенс [108]. Флавоноиди могу да уђу у мозак [109]. Потенцијал против рака комбинације изофлавонског биоханина А

и темозоломид против ћелија глиобластома У87 и Т98Г је био повезан са појачаном експресијом п-п53, инхибицијом виталности ћелије и експресијом протеина за преживљавање ћелија ЕГФР, п-Акт, п-ЕРК, мембранског типа-ММП1 и ц-миц[ 110]. Комбиновано лечење ћелија рака изазвало је заустављање ћелијског циклуса у Г1 фази и значајну промену у енергетском метаболизму са анаеробног на аеробни [95]. У ћелијама рака дебелог црева, ливење је потенцирало апоптозу изазвану лигандом који индукује апоптозу (ТРАИЛ) повезан са ТНФ-ом кроз појачану регулацију рецептора смрти 5 и смањење протеина преживљавања, као што су сурвивин, Бдл-кЛ, Бцл-2, ћелијски ФЛИЦЕ инхибиторни протеин (цФЛИП) и Кс-везан инхибитор протеина апоптозе (КСИАП)[95]. У ЛоВо ћелијама хуманог колоректалног аденокарцинома, Палко-Лабузет ал. недавно су показали да флавоноид баицалеин појачава анти-пролиферативни и про-апоптотички ефекат статина, чинећи третман доксорубицином ефикасним у иначе резистентној ћелијској линији [111]. Поред тога, катехин ЕГЦГ зеленог чаја сузбија раст тумора и повећава терапијску ефикасност лекова код различитих карцинома, као што је 5-флуороурацил (5-ФУ) на ћелијама рака дебелог црева инхибирањем протеина регулисаног глукозом 78 (ГРП78)/НФ-кБ/миР-155-5п/МДР1 пут [112].

Сугерисано је да ЕГЦГ полифенол у чају има потенцијал да буде терапеутски адјуванс против хуманог метастатског карцинома дојке [113]. Клиничка студија је показала да пацијенти са карциномом дојке подвргнути радиотерапији и оралној примени ЕГЦГ показују смањену активацију ММП-9/ММП-2 праћену ниским нивоом ВЕГФ-а и фактора раста хепатоцита (ХГФ) у серуму[113]. У МДА-МБ-231 ћелијској линији хуманог рака дојке, лутеолин појачава дејство доксорубицина и паклитаксела супресијом Нрф2-посредоване сигнализације и блокирањем СТАТ3 [95,114]. Слична активност је примећена за флавоноид глабридин у ћелијским линијама рака дојке, отпорним на МДА-МБ-231/МДР1 (са прекомерном експресијом П-ГП) и у МЦФ-7/АДР ћелијама (са прекомерном експресијом П -ГП и МРП2). Сензибилизујући ефекат глабридина може бити последица његове способности да повећа акумулацију доксорубицина у МДА-МБ-231/МДР1 ћелијама потискивањем експресије П-ГП и компетитивним инхибирањем ефлукс пумпе П-ГП, чиме се повећава апоптотичка активност доксорубицина [115]. Кундур и др. су показали да кверцетин и куркумин који се примењују заједно имају синергистички антитуморски ефекат на ћелије троструко негативних карцинома дојке (ТНБЦ), укључујући линију МДА-МБ-231, повећавајући експресију протеина осетљивости на рак дојке типа 1 [116].

Недавно, Моон и његове колеге су известили да је третман са нобилетином повећао акумулацију интрацелуларног Адриамицина (АДР) у ћелијској линији хуманог НСЦЛЦ А549/АДР промовишући ефикасност лечења кроз механизам праћен смањењем експресије Акт, МИЦ (МИЦ) изведеног из неуробластома. ), ГСК-3 , МРП1 и -цатенин [117]. Штавише, у НСЦЛЦ ћелијама отпорним на ЕГФР мутанте, апигенин у комбинацији са инхибитором ЕГФР тирозин киназе гефитинибом инхибирао је важне онкогене факторе као што су ц-Миц, фактор 1 алфа индуциран хипоксијом (ХИФ-1а) и ЕГФР, а такође смањио је употребу глукозе сузбијањем експресије њеног транспортера, што сугерише могућу употребу комбинације два молекула у клиничкој пракси [118]. Активација интринзичног пута апоптозе заустављањем Г1 фазе и експресијом фосфатазе повећала је цитотоксичност паклитаксела у ћелијама рака простате третираних полифенолним флавоноидом добијеним из цитруса, нарингенином. Један од кључних негативних регулатора сигналног пута ПИ3К/Акт, хомолог тензина обрисан на хромозому 10 (ПТЕН), такође је укључен у овај механизам, заједно са смањењем регулације НФ-кБ, Пужа, Твист-а и ц-Миц експресија мРНК и супресија миграције ћелија [119]. Ови резултати комбиноване употребе два молекула ин витро наглашавају њихов терапеутски потенцијал код рака простате, иако је очигледно такође неопходна детаљна процена механизма који лежи у основи комбинованог деловања ин виво.

3. Закључци

Флавоноиди су показали посебно ефикасна својства у сузбијању раста тумора и у стварању отпорности ћелија рака на конвенционалне терапије. Са овом компилацијом информација из актуелне литературе, учињен је покушај да се истакне потенцијал флавоноида у терапији рака, било да се користе сами или у комбинацији са хемотерапијским агенсима. Иако је наглашена потенцијална ефикасност флавоноида у сузбијању раста тумора, потрага за механизмима деловања ће и даље трајати дуго.

Прилози аутора: ЦФанд СБ је замислио да напишем ову рецензију. ЦФ, МРИБ, ГФ, ГП, ЦТ, ЦМ и СБ допринели су претраживању и писању литературе. ЦФ, СБ, ЦМ и ЦТ су ревидирали рад. ЦТ је уређивао новине. Сви аутори су прочитали и сложили се са објављеном верзијом рукописа.

Финансирање: Ово истраживање није добило спољно финансирање.

Признања: МРанд ГПаре примаоци доктората. Програм еволуционе биологије и екологије, Одсек за биологију, Универзитет у Риму Тор Вергата, Виа Делла Рицерца Сциентифица, 00133 Рим, Италија). ЦТ је подржала Фондазионе Умберто Веронеси, што је са захвалношћу.

Сукоби интереса: Аутори изјављују да нема сукоба интереса.

Референце

1. Стецк, СЕ; Мурпхи, ЕА Обрасци исхране и ризик од рака. Нат. Рев. Цанцер. 2020, 20, 125–138. [ЦроссРеф]

2. Мараи, ЈПЈ; Деавоурс, Б.; Дикон, РА; Ферреира, Д. Тхе Стереоцхемистри оф Флавоноидс. У Науци о флавоноидима; Спрингер: Њујорк, Њујорк, САД, 2007; стр. 1–35.

3. Панцхе, АН; Диван, АД; Цхандра, СР Флавоноиди: Преглед. Ј. Нутр. Сци. 2016, 5, е47. [ЦроссРеф]

4. Миддлетон, Е. Флавоноиди. Трендс Пхармацол. Сци. 1984, 5, 335–338. 5. Ксионг, И.; Зханг, П.; Варнер, РД; Фанг, З. 3-Деоксиантоцијанидинска боја: природа, здравље, синтеза и примена у храни. Цомпр. Рев. Фоод Сци. Фоод Саф. 2019, 18, 1533–1549. [ЦроссРеф] [ПубМед]

6. Кхоо, ХЕ; Азлан, А.; Танг, СТ; Лим, СМ Антоцијанидини и антоцијанини: обојени пигменти као храна, фармацеутски састојци и потенцијалне здравствене користи. Фоод Нутр. Рес. 2017, 61, 1361779. [ЦроссРеф]

7. Хостетлер, ГЛ; Ралстон, РА; Сцхвартз, СЈ Флавонес: извори хране, биорасположивост, метаболизам и биоактивност. Адв. Нутр. 2017, 8, 423–435. [ЦроссРеф]

8. Ахерне, СА; О'Бриен, НМ Дијететски флавоноли: хемија, садржај хране и метаболизам. Нутритион 2002, 18, 75–81. [ЦроссРеф]

9. Мазур, ВМ; Дуке, ЈА; Вахала, К.; Раску, С.; Адлерцреутз, Х. Изофлавоноиди и лигнани у махунаркама: Нутритивни и здравствени аспекти код људи. Нутр. Биоцхем. 1998, 9, 193–200. [ЦроссРеф]

10. Хаммерстоне, ФЈ; Лазар, СА; Сцхмитз, ХХ Садржај процијанидина и варијације у неким најчешће конзумираним намирницама. Ј. Нутр. 2020, 130, 2086С–2092С. [ЦроссРеф]