Амигдалин как перспективный противораковый агент: молекулярный Механизмы и будущие перспективы развития Новые наноформулы для его доставки
преведено с английского SAID-lab.com
Амигдалин как перспективный противораковый агент:
молекулярный Механизмы и будущие перспективы развития Новые наноформулы для его доставки
1Кафедра нутрициологии и диетологии, Школа наук о здоровье, Международный Греческий университет, 54700 Синдос, Греция2Отделение клинической диетологии и питания, 424 Главный военный госпиталь, 56429 Салоники, Греция3Кафедра питания и диетологии, Факультет физического воспитания, спортивной науки и диетологии, Университет Фессалии, 42132 Трикала, Греция4Ортопедическое отделение, 424 Главный военный госпиталь, 56429 Салоники, Греция5Лаборатория физиологии растений и послеуборочной физиологии плодов, Департамент сельского хозяйства, Международный Греческий университет, 54700 Синдос, Греция6Кафедра пищевых наук и питания, Школа окружающей среды, Эгейский университет, 81400 Лемнос, Греция*Автор, которому следует адресовать корреспонденцию
Международный журнал молекулярных наук 2023 , 24 (18), 14270; https://doi.org/10.3390/ijms241814270Получено: 15 августа 2023 г. / Пересмотрено: 14 сентября 2023 г. / Принято: 15 сентября 2023 г. / Опубликовано: 19 сентября 2023 г.
(Эта статья относится к специальному выпуску « Питание и рак: молекулярные механизмы связи питания и этиологии, профилактики и лечения рака »)
Абстрактный
Уровень заболеваемости раком растет, и рак является одной из основных причин смерти во всем мире. Амигдалин, также известный как витамин B17 (и синтетическое соединение лаэтрил), представляет собой цианогенное гликозидное соединение, которое в основном содержится в ядрах и мякоти фруктов. Это соединение предлагалось на протяжении десятилетий как многообещающее природное вещество, которое может оказывать противораковое действие. Это всеобъемлющий обзор, который критически суммирует и анализирует имеющиеся исследования, изучающие противораковое действие амигдалина, подчеркивая его потенциальные противораковые молекулярные механизмы, а также необходимость нетоксичной формулы этого вещества. Глубокие исследования проводились с использованием самых точных научных баз данных, например, PubMed, Cochrane, Embase, Medline, Scopus и Web of Science, с применением эффективных, характерных и релевантных ключевых слов. Существует несколько доказательств, подтверждающих идею о том, что амигдалин может оказывать противораковое действие против рака легких, груди, простаты, колоректального рака, рака шейки матки и желудочно-кишечного тракта. Сообщалось, что амигдалин вызывает апоптоз раковых клеток, подавляя пролиферацию раковых клеток и замедляя метастатическое распространение опухоли. Однако было проведено лишь несколько исследований на животных моделях in vivo, а клинических исследований еще меньше. Текущие данные не могут подтвердить рекомендацию использования пищевых добавок с амигдалином из-за его циано-группы, которая вызывает неблагоприятные побочные эффекты. Предварительные данные показали, что использование наночастиц может быть многообещающей альтернативой для усиления противоракового действия амигдалина при одновременном снижении его неблагоприятных побочных эффектов. Амигдалин, по-видимому, является многообещающим природным агентом против развития и прогрессирования раковых заболеваний. Однако существует большая потребность в исследованиях на животных in vivo, а также в клинических исследованиях на людях для изучения потенциальной эффективности профилактики и/или лечения амигдалином рака. Более того, амигдалин можно использовать в качестве ведущего соединения, эффективно применяя последние разработки в процессах разработки лекарств.Ключевые слова:амигдалин ; лаэтрил ; витамин B17 ; противораковые эффекты ; противораковые молекулярные механизмы ; рак ; апоптоз ; пролиферация раковых клеток ; наночастицы ; пищевые добавки ; открытие новых лекарств
1. Введение
Характеристика глобальных изменений в бремени болезней и тенденций с течением времени дает важную информацию об этиологии рака и служит основой для стратегий профилактики и лечения. Злокачественные опухоли считаются основной причиной смерти во всем мире; число новых случаев рака во всем мире достигло 19,3 миллиона, и почти 10 миллионов человек умерли в 2020 году [ 1 ]. Тревожно, что обновленные данные показывают, что число новых случаев с 2020 по 2040 год составит 28,4 миллиона во всем мире [ 2 ]. Кроме того, самые последние данные Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) показывают, что рак молочной железы остается наиболее распространенным злокачественным заболеванием у женщин в 158 из 183 стран (86%) и основной причиной смертности от рака в 173 из 183 стран (95%) [ 3 ]. Вторая по частоте причина смерти от рака во всем мире и третья по частоте диагностирования злокачественная опухоль — это колоректальный рак, согласно данным Глобальной статистики рака 2020 года (GLOBOCAN) [ 1 , 4 ]. Более того, текущие модели смертности и продольные тенденции для основных типов рака в 47 странах мира, за исключением Африки, показывают, что показатели инфекционно-связанных раковых заболеваний, таких как рак шейки матки и желудка, и раковых заболеваний, связанных с табакокурением, таких как рак легких и пищевода, возросли примерно в 10 раз [ 5 ]. В Европейском союзе (ЕС) общее прогнозируемое число смертей от рака в 2023 году оценивается в 1 261 990 (702 214 для мужчин и 559 776 для женщин) [ 6 ]. Общая смертность от рака в 2022 году оценивается в 1 269 200 [ 7 ], в то время как колоректальный рак и рак легких являются основными причинами смерти от рака (> 30 %) в ЕС. В Греции число новых случаев в 2020 году составило 64 530, а число смертей — 33 166 [ 5 , 6 , 7 ]. В Соединенных Штатах число новых случаев рака в 2023 году составит приблизительно 1 958 310 или приблизительно 5370 случаев в день [ 8 ]. В этом контексте следует отметить, что эти оценочные случаи на 2023 год основаны на недавно доступных данных о заболеваемости до 2019 года и не учитывают влияние пандемии COVID-19 на диагностику рака [ 8 ]. Соответственно, прогнозируемая смертность от рака в 2023 году основана на данных до 2020 года [ 8 ].Интерес представляет тема роли амигдалина, также известного как витамин B17 или лаэтрил (его синтетическое соединение), в профилактике и/или совместном лечении рака. Несколько исследований продемонстрировали широкий спектр биологических свойств амигдалина, предполагая, что он может оказывать профилактическое или даже совместное лечебное воздействие на рак шейки матки, молочной железы, простаты, легких и мочевого пузыря, что в основном может быть приписано ингибированию пролиферации раковых клеток [ 9 , 10 , 11 , 12 , 13 ]. Оценки биологического действия экстрактов амигдалина из трех сортов маниоки ( Manihot esculenta ), выращенных в Бенине, как in vitro, так и in vivo продемонстрировали, что эта натуральная молекула может эффективно действовать в профилактике и совместном лечении рака, подавляя образование раковых клеток [ 14 ]. Исследования in vitro задокументировали индукцию апоптоза амигдалином из-за повышенной экспрессии белка Bax и каспазы-3 и сниженной экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2 [ 15 , 16 ]. В области химиопрофилактического потенциала амигдалина Эрикель и др. (2023) отметили, что амигдалин может оказывать модулирующее действие на химиотерапевтические агенты, которые, по-видимому, вызывают геномные повреждения в лимфоцитах человека [ 17 ].Основные противораковые молекулярные механизмы амигдалина в основном приписывались ингибированию клеточного цикла, индукции апоптоза, стимуляции цитотоксического эффекта и регуляции иммунной функции в организме человека [ 15 , 18 , 19 ]. Более того, основным молекулярным механизмом апоптоза является активация протеазы каспазы-3, которая инициируется клеточной репликацией белка Bax цитохрома C [ 20 ]. Высокая экспрессия проапоптотического белка Bax была связана с апоптозом и последующей пролиферацией клеток [ 21 ]. В этой связи считалось, что амигдалин индуцирует апоптоз, увеличивая активность каспазы-3 в клетках HeLa и подавляя Bcl-2 [ 22 ]. Параллельно с этим, Bax, по-видимому, был повышен в клетках HeLa, обработанных амигдалином, что предполагает, что эндогенный путь может быть вовлечен в апоптоз [ 22 ]. Несколько линий человеческих клеток, включая клетки рака легких, молочной железы, толстой кишки, яичек, простаты, прямой кишки и мочевого пузыря, показали, что амигдалин может вызывать апоптоз и остановку клеточного цикла [ 19 , 20 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26 ].Несмотря на многообещающие результаты имеющихся в настоящее время исследований противораковых эффектов амигдалина, существует острая потребность в дальнейших исследованиях в этой области. На сегодняшний день Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) не одобрило медицинское использование амигдалина в качестве сопутствующего лечения рака или других заболеваний в Соединенных Штатах из-за отсутствия адекватных данных об эффективности амигдалина и риска потенциальных неблагоприятных побочных эффектов [ 27 , 28 ]. В связи с этим настоящий обзор направлен на критическое обобщение и изучение имеющихся данных относительно потенциальных противораковых эффектов амигдалина, подчеркивая его противораковые молекулярные механизмы и его возможное будущее применение в клинической практике против рака.
2. Методы
Всесторонний и глубокий обзор был проведен с использованием наиболее точных научных баз данных, например, PubMed, Scopus, Web of Science и Google Scholar, с применением эффективных, характерных и релевантных ключевых слов, таких как «амигдалин» или «лаэтрил» или «витамин B17» и «токсичность», «противоопухолевые эффекты» и/или «рак» и «молекулярные механизмы». Критериями включения были исследования, написанные на английском языке, клинические исследования на людях, исследования на животных in vitro и in vivo и рандомизированные клинические испытания (РКИ). Серая литература, комментарии, редакционные статьи, письма редактору, обзоры, рефераты в материалах конференций и статьи в нерецензируемых журналах были исключены из окончательного анализа. Поиск был дополнен сканированием списков литературы соответствующих исследований и ручным поиском ключевых журналов, комментариев, редакционных статей и рефератов в материалах конференций. Найденные опросы были дополнительно всесторонне проверены на наличие связанных исследований, цитируемых в их тексте.Все авторы выступали в качестве рецензентов. Для повышения согласованности среди рецензентов все рецензенты просмотрели все найденные публикации, обсудили результаты и внесли поправки в руководство по просмотру и извлечению данных перед началом просмотра для этого обзора. Все рецензенты работали парами, чтобы последовательно оценить заголовки, аннотации, а затем полные тексты всех публикаций, выявленных в ходе нашего поиска потенциально релевантных публикаций. Мы разрешили разногласия по выбору исследований и извлечению данных путем консенсуса и обсуждения со всеми авторами/рецензентами, если это было необходимо. Форма диаграммы данных была совместно разработана двумя рецензентами (MS и CG) для определения того, какие переменные следует извлекать. Два рецензента независимо друг от друга составили диаграмму данных, обсудили результаты и постоянно обновляли форму диаграммы данных в итеративном процессе. Результаты отбирались на основе релевантности, и наиболее релевантные из них были выбраны для обсуждения ниже в соответствии с блок-схемой, изображенной на рисунке 1 .Рисунок 1. Блок-схема отбора для исследования. * Количество записей, выявленных в каждой базе данных или регистре, в которых выполнялся поиск (а не общее количество по всем базам данных/регистрам), ** Сколько записей было исключено человеком, а сколько — средствами автоматизации.
3. Результаты
3.1 Амигдалин: основные сведения и свойства
Амигдалин был открыт в 1803 году Шрадером при изучении ингредиентов горького миндаля и впервые выделен в 1830 году двумя французскими химиками, Пьером-Жаном Робике и Антуаном Франсуа Бутрон-Шарларом [ 29 , 30 ]. Химики Хаворт и Уайлам окончательно определили его точную химическую структуру в 1923 году ( рисунок 2 ) [ 31 ]. Амигдалин (d-минделонитрил-β-d-глюкозид-6-β-глюкозид) представляет собой цианогенное гликозидное соединение, которое состоит из дибензальдегида, синильной кислоты и двух молекул глюкозы (D-минделонитрил-β-D-глюкозид-6-β-глюкозид) [ 32 ]. Его биоактивная форма (D-минделонитрил-β-глюкоза) была использована для патента США (USP). Laetrile — это частично искусственная, синтетическая форма природного вещества амигдалина ( рисунок 2 ) [ 32 ]. В Мексике структура была дифференцирована и определена как D-манделонитрил-β-гентиобиозид [ 33 ]. Национальный центральный институт США (NCI) продемонстрировал, что мексиканская форма амигдалина (пероральная и внутривенная) не соответствует стандартам США по лекарственным средствам, и это вещество было запрещено для потребления человеком [ 33 ]. Амигдалин в основном содержится в ядрах и мякоти фруктов, таких как сливы, абрикосовые косточки, черная вишня, персики и горький миндаль, и широко используется в альтернативной медицине [ 34 , 35 , 36 ]. Молекулярная формула амигдалина — C20H27NO11, а его молекулярная масса составляет 457,42 г·моль −1 [ 37 ].Рисунок 2. Химическая структура амигдалина и лаэтрила.Амигдалин может производить миндальный нитрил и праназин посредством гидролиза под действием глюкозидазы и в конечном итоге распадается на синильную кислоту и бензальдегид [ 30 ]. Цитотоксическое действие амигдалина на раковые клетки in vitro и распределение амигдалина в растениях, которые обычно употребляются в пищу человеком, являются двумя наиболее интересными темами в недавних исследованиях. Однако это не новое соединение, и оно использовалось в традиционной и альтернативной медицине на протяжении столетий из-за его противораковых и противовоспалительных свойств и, в целом, его многочисленных медицинских преимуществ [ 35 , 36 , 38 ]. Он был полезен для облегчения боли и лихорадки; подавления кашля, жажды и тошноты; и как средство профилактики рака и сопутствующего лечения в последние годы [ 39 , 40 ].
3.2 Противораковые эффекты и молекулярные механизмы амигдалина: доказательства in vitro и in vivo
На сегодняшний день несколько исследований изучили потенциальные противораковые эффекты амигдалина, подчеркнув его противораковые молекулярные механизмы, особенно при раке легких, груди, простаты, колоректальном, шейки матки и желудочно-кишечном раке. Потенциальные противораковые эффекты и молекулярные механизмы амигдалина изображены на рисунке 3. Клинические исследования на людях, а также на раковых клетках человека и животных представлены в таблице 1 .Рисунок 3. Противораковые молекулярные механизмы амигдалина. ↑: увеличение, ↓: уменьшение.
3.2.1 Рак легких
Амигдалин может быть полезен в качестве котерапевтического агента при опухолях легких. Это соединение значительно индуцировало апоптоз клеток рака легких A549 и PC9 дозозависимым образом через митохондриально-опосредованный и зависимый от каспазы апоптотический путь [ 41 ]. Одновременно в клетках рака легких A549 и PC9 наблюдалось увеличение цитохрома C и усиление активности каспазы-9 и каспазы-3. Для подавления пролиферации линий клеток рака легких H1299/M и PA/M in vitro требовалась высокая концентрация амигдалина [ 42 ]. Однако при более низкой концентрации амигдалина было отмечено, что способность к инвазии и миграции раковых клеток H1299/M PA/M была значительно подавлена [ 42 ]. Таким образом, было высказано предположение, что амигдалин, вероятно, обладает антиметастатической активностью, вызывая апоптоз и подавляя пролиферацию клеток рака легких [ 42 ].
3.2.2 Рак молочной железы
Было показано, что амигдалин вызывает апоптоз и подавляет адгезию клеток рака молочной железы за счет повышения уровня проапоптотических белков Bax и активности каспазы-3 и снижения уровня антиапоптотического белка Bcl-2 [ 20 ]. Важно отметить, что в клетках рака молочной железы как MCF-7, так и MDA-MB-231 амигдалин значительно увеличивал апоптоз, подавляя пролиферацию клеток и повышая эффективность радиотерапии за счет индукции остановки клеточного цикла (на стадиях клеточного цикла G1 и суб-G1) [ 11 ]. Также было обнаружено, что амигдалин снижает миграцию клеток MDA-MB-231 больше, чем клеток MCF-7 [ 43 ]. Кроме того, предполагалось, что ингибирование протеолитических ферментов способствует активации апоптотических событий в клетках рака молочной железы MCF-7 [ 44 ]. Кроме того, было показано, что амигдалин увеличивает экспрессию Bax и снижает экспрессию Bcl-2 в клетках рака молочной железы SK-BR-3 и MCF-7. Однако, по сравнению с конъюгатом аффибоди амигдалина и ZHER2, эффект на экспрессию Bax и Bcl-2 в клетках SK-BR-3 был сильнее, чем в клетках MCF-7 [ 45 ]. Также была продемонстрирована способность амигдалина снижать рост клеток рака молочной железы человека MCF-7 и T47D в зависимости от концентрации путем стимуляции продукции малонового диальдегида (МДА) и окисленного глутатиона. Более того, наблюдалось значительное снижение общего уровня глутатиона и активности глутатионредуктазы в клетках рака молочной железы [ 46 ].
3.2.3 Рак предстательной железы
Амигдалин дозозависимо ингибировал рост опухоли и уменьшал количество опухолевых клонов в клеточных линиях рака простаты, ингибируя фазу G0/G1 [ 47 ]. Более того, ингибирование роста клеток рака простаты и роста опухоли амигдалином было очевидным, что раскрывает функцию метаболических ферментов бетаглюкозидазы (β-глюкозидазы) и роданезы в регуляции противораковой активности амигдалина in vivo [ 10 ]. Активацию амигдалина β-глюкозидазой можно считать стратегией ферментной/лекарственной терапии, которая может быть многообещающим новым подходом к целенаправленному лечению рака простаты [ 48 ]. Было также обнаружено, что воздействие амигдалина на определенные клетки рака простаты, такие как DU-145, ингибирует метастатическое распространение, стимулируемое α6-интегрином [ 49 ].
3.2.4 Колоректальный рак
В альтернативной и традиционной медицине амигдалин обычно используется для профилактики и лечения злокачественных опухолей толстой кишки [ 50 ]. Было обнаружено, что противораковое действие амигдалина на клетки колоректального рака, например, на клетки колоректального рака человека SNU-C4, усиливается за счет снижения экспрессии генов, связанных с клеточным циклом [ 51 ]. Сообщалось, что клетки рака толстой кишки более чувствительны к воздействию амигдалина по сравнению с нормальными клетками из-за более высокой концентрации β-глюкозидазы и более низких уровней печеночного фермента роданезы, который может преобразовывать цианид в относительно безвредное соединение тиоцианат [ 52 ].
3.2.5 Рак шейки матки
Было задокументировано, что амигдалин значительно подавляет пролиферативную активность клеток рака шейки матки HeLa [ 19 ]. Антиапоптотический белок Bcl-2 был подавлен, а проапоптотический Bax был повышен в клетках HeLa, обработанных амигдалином [ 22 ]. Более того, отношение Bax к Bcl-2 и активность каспазы-3 были увеличены при обработке амигдалином в клетках HeLa, что усилило апоптотический эффект амигдалина на клетки рака шейки матки [ 22 , 53 ].
3.2.6 Рак желудочно-кишечного тракта
Было показано, что амигдалин стимулирует процесс апоптоза путем повышения экспрессии каспазы-3 и снижения экспрессии Bcl-2, а также ингибирует пролиферацию клеток гепатоцеллюлярного рака HepG2 и EAC и повышает экспрессию Beclin-1 [ 54 ]. Примечательно, что сочетание амигдалина с метформином оказало многообещающий эффект по сравнению с одним амигдалином; их сочетание было более цитотоксичным, показывая большую способность вызывать апоптоз и останавливать клеточный цикл в клетках гепатоцеллюлярного рака [ 55 ]. В дополнение к этому сочетанию также было показано, что активность амигдалина с цинком вызывает усиленный апоптотический эффект при лечении HepG2 по сравнению с эффектом амигдалина без цинка [ 56 ].
3.2.7 Другие злокачественные опухоли
Ингибирующее действие амигдалина на маркеры роста и дифференцировки E- и N-кадгерин в клетках почечно-клеточной карциномы (RCC) было также продемонстрировано путем применения 10 г/мл амигдалина к линиям клеток RCC A498, Caki-1 и KTC-26 в течение 24 часов или 2 недель in vitro [ 35 ]. Исследование воздействия амигдалина (1,25–10 мг/мл) на несколько линий клеток рака мочевого пузыря (UMUC-3, RT112 и TCCSUP) также показало положительные результаты [ 57 ]. Наиболее примечательное воздействие амигдалина было приписано оси cdk2–циклин A. Исследования по нокдауну siRNA показали положительную связь с cdk2/циклином. Также было обнаружено, что амигдалин ингибирует развитие опухоли посредством снижения регуляции cdk2 и циклина [ 57 ]. Напротив, колониеобразующие клетки из лейкозных клеточных линий и нормального костного мозга были относительно толерантны к амигдалину и его метаболитам in vitro. Хотя наблюдалось увеличение скорости апоптоза, не было селективного разрушения между лейкозными клеточными линиями человека и нормальными клетками костного мозга [ 58 ].Таблица 1. Исследования, оценивающие противораковые эффекты и противораковые молекулярные механизмы амигдалина.
3.3 Токсичность амигдалина
Чрезмерное потребление амигдалина может привести к отравлению (более 1 мг/л цианида в крови). Амигдалин превращается в глюкозу, бензальдегид и цианистый водород эндогенным ферментом (β-глюкозидазой) при измельчении косточек фруктов. Более аналитически, когда высвобождается HCN, цитохромоксидаза C может реагировать с ионом железа. Это может вызвать образование комплексов ионов металлов, которые лизируют клетки и ингибируют синтез АТФ [ 65 ].Сообщалось, что амигдалин оказывает токсическое действие при приеме внутрь с добавками. Пероральный прием 500 мг амигдалина может высвободить 30 мг цианида [ 66 ]. Токсичность цианида может быть опасной для жизни из-за снижения использования кислорода митохондриями, что приводит к гибели клеток. Раковые клетки лишены роданазы, фермента, который действует как детоксицирующий агент, связывая серные центры железа на клеточных мембранах и превращая HCN в менее токсичный метаболит, тиоцианат. Однако после парентерального введения амигдалина/лаэтрила путем инъекции в моче крыс и кроликов было обнаружено более 80% тиоцианата [ 66 ]. Неблагоприятные побочные эффекты токсичности цианида включают тахикардию, спутанность сознания, тошноту, головную боль и, что более серьезно, нейромиопатию, цианоз, кому, судороги и смерть [ 67 ].За последние десятилетия было проведено несколько исследований in vitro и in vivo с использованием однократных или многократных доз и различных форм введения амигдалина (внутривенно и внутримышечно), которые не показали образования HCN, что подчеркивает важную роль кишечника в физиологии человеческого организма после потребления веществ. Анаэробные бактериальные типы, существующие в кишечнике, демонстрируют высокую активность β-глюкозидазы, которая необходима для гидролиза HCN амигдалином. Тем не менее, было обнаружено, что токсичность HCN существует при определенных обстоятельствах. В некоторых случаях токсичность была вызвана приемом различных доз амигдалина, и не было никаких побочных эффектов HCN, связанных с высокими дозами. Несколько факторов, включая потребление пробиотиков или пребиотиков, диету и возраст, могут изменить консорциум кишечника, который отвечает за условия, при которых возникает токсичность. В частности, не было зарегистрировано серьезных реакций при пероральном приеме дозы 3 г амигдалина у пациентов с раком, которые искали альтернативные методы лечения. Минимальная смертельная доза амигдалина для взрослого человека составляет 50 мг или 0,5–3,5 мг/кг массы тела. Однако взаимодействие с сопутствующим потреблением витамина С, по-видимому, активирует его неблагоприятные побочные эффекты, в то время как витамин В12 и раствор дисульфата натрия использовались в качестве антидотов без неблагоприятных побочных эффектов [ 65 ].
3.4 Клинические исследования амигдалина/лаэтрила при злокачественных опухолях человека в 20 веке
Несколько исследований продемонстрировали противораковую активность амигдалина и его терапевтическое применение для лечения рака и облегчения боли [ 30 , 68 ]. Хотя научные доказательства противоракового эффекта амигдалина, основанные на клинических испытаниях, ограничены, было проведено несколько испытаний, изучающих действие амигдалина против злокачественных опухолей у людей. Несколько клинических испытаний амигдалина/лаэтрила были рассмотрены на протяжении многих лет [ 32 ]. В 1980 году Отделение исследований лекарственных средств Национального института рака (NCI) объявило, что около 200 больных раком, «для которых никакое другое лечение не оказалось эффективным», планируют получать химическое вещество, специальную диету и дополнительные витамины (см. «Национальный институт рака начинает клиническое испытание лаэтрила», 1980) [ 69 ]. В течение следующих двух лет были проведены два клинических испытания в области лаэтрила при раке человека. Первое из этих двух клинических испытаний было проведено в 1981 году на шести пациентах с запущенным раком [ 32 ]. Амигдалин вводился как внутривенно, так и перорально в течение 21 дня, без каких-либо признаков токсических реакций. Эти результаты соответствовали предыдущим наблюдениям за пациентом после самостоятельного приема лаэтрила [ 70 ]. В 1982 году было проведено еще одно клиническое испытание с общим числом 178 пациентов с раком, которые получили лечение амигдалином плюс «метаболическую терапию» [ 59 ]. Не было отмечено никаких существенных преимуществ с точки зрения излечения, улучшения или стабилизации рака, улучшения симптомов, связанных с раком, или продления жизни. Опасности терапии амигдалином были подтверждены у нескольких пациентов симптомами токсичности цианида или уровнями цианида в крови, приближающимися к летальному диапазону [ 59 , 69 , 70 ]. Однако следует отметить, что эти клинические испытания проводились более 40 лет назад и теперь их следует считать устаревшими, что подчеркивает необходимость проведения новых клинических испытаний, включающих введение амигдалина в различных фармацевтических формулах, которые могли бы быть более переносимыми и приемлемыми для человеческого организма, демонстрируя большую биологическую эффективность и нетоксичные эффекты.
3.5 Наночастицы и амигдалин в 21 веке
Наночастицы считаются перспективным методом в биотехнологии для доставки лекарств и лечения злокачественных опухолей человека, избегая при этом токсичности. Несколько исследований на линиях клеток рака человека продемонстрировали положительные результаты относительно метаболизма амигдалина без побочных эффектов. Как уже упоминалось, амигдалин, несмотря на его противораковое действие, столкнулся с противоречиями из-за высвобождения цианида. Сохаил и Аббас исследовали наночастицы альгината-хитозана (ACNP) как способ введения лекарств посредством инкапсуляции амигдалина и доставки его в опухолевые клетки (H1299) [ 64 ]. Наночастицы показали стабильное высвобождение лекарства в течение десятичасового периода и значительную скорость набухания в слегка кислой и нейтральной среде. Было показано, что ACNP оказывают более выраженное противоопухолевое действие на линии клеток H1299, чем свободный амигдалин, что предполагает большее поглощение клетками соединения, инкапсулированного в наночастицы. В этой связи биомиметические и биосовместимые наночастицы бальгината-хитозана могут быть использованы в качестве выгодной системы доставки лекарств для длительной и контролируемой доставки амигдалина с повышенной цитотоксической активностью против опухолевых клеток, одновременно защищая нормальные ткани человека и здоровые клетки [ 64 ].Наночастицы серебра, инкапсулирующие амигдалин и сшивающие микрокапсулы, заряженные хитозаном, также были исследованы в линиях клеток рака груди. Противораковый ответ также наблюдался в соответствии с контролируемым высвобождением амигдалина из-за соединения с хитозаном, преодолевая низкие цитотоксические эффекты при высоких дозах [ 63 ].Кроме того, наночастицы продемонстрировали устойчивые свойства высвобождения амигдалина и фолиевой кислоты и очевидную селективность к клеткам, подавляя рост опухоли. В то же время было обнаружено, что они повышают эффективность радиотерапии за счет усиления апоптоза, блокирования клеточного цикла и снижения пролиферации клеток рака молочной железы путем снижения уровня железа и митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK/P38). Было также показано, что амигдалин и фолиевая кислота ингибируют дифференциацию экспрессии комплекса CD4 и CD80, вызывая подавление трансформации экспрессии фактора роста бета (TGF-бета)/интерлейкина-6, (IL-2)/интерферона-гамма, (INF-g)/интерлейкина-2 и (IL-2)/фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) на сигнальном пути, одновременно модулируя экспрессию гена CD8 и группы естественных киллеров 2D [ 11 ].Мосайеби и коллеги наноформулировали амигдалин с β-циклодекстрином, чтобы исследовать усиление его действия против миграции клеточной линии MCF-7, апоптоза и миграции генов. Наноформулированный амигдалин показал больший эффект на опухолевые клетки, чем амигдалин в одиночку [ 62 ].
3.6 Пищевые добавки с амигдалином для лечения рака
Амигдалин, лаэтрил или витамин B17 были заявлены как средство для лечения различных заболеваний, особенно злокачественных опухолей, с 1845 года [ 33 ]. Однако в 1982 году возникло мнение, что амигдалин может быть токсичным препаратом и неэффективен при лечении рака [ 59 ]. Недавние теоретические и практические разработки показали, что амигдалин может оказывать благоприятное воздействие на онкологических больных [ 28 , 62 , 63 ]. Амигдалин использовался для лечения рака как в качестве единственного средства, так и в сочетании с метаболической терапией. Поэтому стоит отметить, что токсичность витаминных добавок не является редким явлением, и амигдалин рекомендуется пациентам в качестве пищевой добавки для лечения рака, при этом предлагаются высокие дозы [ 71 ]. Таблетки и капсулы амигдалина в настоящее время продаются как натуральная пищевая добавка под неправильным названием лаэтрил или сомнительным названием «витамин B17» [ 72 ].Некоторые исследования отчетов о случаях продемонстрировали обратный метаболический ацидоз после массивной передозировки амигдалином и опасную для жизни интоксикацию цианидом, включая нефрогенный несахарный диабет [ 73 , 74 , 75 , 76 ]. Токсичность амигдалина может быть вызвана ядовитым составным продуктом бензальдегида и цианида после перорального приема [ 35 ]. И токсикологи, и нефрологи должны знать о потенциале этого «витамина» вызывать отравление цианидом [ 77 ]. Кроме того, в настоящее время существует серьезная обеспокоенность тем, что натуральные пищевые добавки не подвергаются строгим аналитическим и клиническим испытаниям. На основании Регламента Европейского союза ((EC) № 178/2002) относительно общего законодательства о пищевых продуктах, пищевые добавки считаются продуктами питания, а не лекарственными средствами [ 78 ]. Согласно приведенным выше данным, предполагающим, что клиническое использование пищевых добавок амигдалина может сопровождаться неблагоприятными побочными эффектами, баланс риска и пользы в этом отношении не благоприятен для амигдалина [ 78 , 79 ]. Более того, амигдалин неправильно называют витамином B17; это соединение не является витамином [ 36 ].
4. Обсуждение
В альтернативной медицине амигдалин в течение нескольких десятилетий считался противораковым средством без строгой научной поддержки его эффективности и безопасности. Несколько тематических исследований выявили риск плохо регулируемых добавок [ 79 ]. Недавние исследования in vitro продемонстрировали, что амигдалин может оказывать противораковое действие, влияя на клеточный цикл, способствуя апоптозу и цитотоксичности, а также модулируя иммунный ответ [ 29 , 80 , 81 ]. Однако клинические испытания показали, что метаболиты амигдалина могут превращаться в синильную кислоту и что накопление синильной кислоты с течением времени может привести к неблагоприятному токсическому эффекту у людей [ 82 ].Более того, имеющиеся в настоящее время исследования имеют некоторые ограничения. На сегодняшний день проведено лишь несколько исследований на животных in vivo. Кроме того, результаты исследований противоречивы, возможно, из-за неоднородности их метода разработки. Доза, форма вещества, тип введения, отсутствие РКИ на людях и отсутствие клинических испытаний III и IV фазы являются значительными ограничениями для рекомендации введения амигдалина для профилактики и/или лечения рака в клинической практике. Таким образом, сильная сторона нашей обзорной статьи касается выявления пробела в литературе относительно эффективности клинических исследований амигдалина. С другой стороны, по-прежнему отсутствуют надежные данные относительно биодоступности амигдалина и соответствующих уровней его концентрации в кровотоке. Соответственно, нет данных относительно того, можно ли использовать амигдалин в качестве сопутствующего лечения вместе с другими химиотерапевтическими средствами.Значительный научно-исследовательский разрыв между концом 20-го века и началом 21-го века возник, поскольку на сегодняшний день была проведена ограниченная исследовательская деятельность. Более того, большинство исследований, подтверждающих противораковые эффекты амигдалина, были выполнены на различных линиях раковых клеток in vitro. Таким образом, разумно предположить, что его противораковые эффекты не могут быть экстраполированы на людей. Противоречивые результаты исследований in vitro и in vivo [ 41 , 51 , 60 , 83 , 84 , 85 , 86 ] и нескольких клинических испытаний [ 61 ] еще больше подчеркивают необходимость дополнительных исследований в области терапии рака, особенно связанных с исследованием новой, нетоксичной формулы амигдалина, и с учетом роли нанотехнологий в современную эпоху биомедицинской науки. В целом, существует острая потребность в дальнейших исследованиях на животных in vivo, а также в клинических исследованиях на людях для изучения потенциальной эффективности профилактики и/или лечения амигдалином против развития и прогрессирования раковых заболеваний. Кроме того, расхождения, обнаруженные в некоторых клинических испытаниях, могут быть обусловлены малыми размерами выборки, а также различными индивидуальными характеристиками включенных в исследование лиц, что подчеркивает необходимость проведения в будущем хорошо спланированных клинических исследований с адекватными размерами выборки.База данных систематических обзоров Кокрейна в 2015 году заявила, что лаэтрил или амигдалин оказывают благотворное воздействие на онкологических больных, что в настоящее время не подтверждается научно обоснованными клиническими данными [ 28 ]. В приведенном выше отчете документально подтверждено, что существует значительный риск серьезных неблагоприятных побочных эффектов от отравления цианидом после приема лаэтрила или амигдалина, особенно после перорального приема [ 28 ]. Таким образом, баланс риска и пользы лаэтрила или амигдалина в качестве лечения рака остается однозначно сомнительным [ 28 ]. Тем не менее, с 2015 года было проведено много исследований. Более того, Национальный институт рака сообщил, что частота отравления цианидом намного выше, когда лаэтрил принимается перорально, поскольку кишечные бактерии и некоторые часто употребляемые в пищу растения содержат ферменты (бета-глюкозидазы), которые активируют высвобождение цианида после приема лаэтрила [ 87 ].Наконец, эффективно применяя последние разработки в процессах открытия лекарств, амигдалин может быть использован в качестве ведущего соединения для синтеза и разработки более биоактивных аналогов амигдалина с более высокой эффективностью и селективностью мишени, а также с уменьшенными побочными эффектами и улучшенной пероральной биодоступностью. Например, методы машинного обучения произвели революцию в области разработки лекарств на основе структуры в последние годы [ 88 ]. Подходы искусственного интеллекта для ускорения и предотвращения сбоев в конвейере открытия лекарств также могут быть применены в случае амигдалина [ 89 ]. Помимо методов машинного обучения и искусственного интеллекта, квантовые вычисления являются еще одним значительным достижением в технологии генеративной химии и процессах открытия лекарств, которые исследователи могут использовать в случае амигдалина [ 90 ]. Функционализация на поздней стадии также представляет новые проблемы для введения новых химических групп фрагментов, таких как амигдалин и его будущие потенциальные синтетические аналоги, в конце синтетической последовательности, что означает, что новые молекулы, к которым можно было бы быстро получить доступ без трудоемкого химического синтеза de novo [ 91 ]. Этот конкретный подход может обеспечить такие преимущества, как эффективный доступ к разнообразным библиотекам для изучения взаимосвязей структура-активность и улучшения физико-химических и фармакокинетических свойств [ 91 ].Компьютерное открытие лекарств также может обеспечить быструю идентификацию весьма разнообразных, мощных, целеизбирательных и подобных лекарствам лигандов к белкам, что открывает новые возможности для экономически эффективной разработки более безопасных и эффективных низкомолекулярных методов лечения, таких как амигдалин [ 92 ]. Липофильность и биомиметические свойства также играют важную различную и пересекающуюся роль в поддержке процесса открытия лекарств, в основном за счет повышения пероральной биодоступности кандидатов на лекарства и значительного снижения их потенциальных неблагоприятных побочных эффектов [ 93 , 94 ]. Липофильность имеет уникальную ценность на раннем этапе разработки лекарств для скрининга библиотек и для идентификации перспективных соединений для начала, в то время как биомиметические свойства полезны для экспериментальной оценки свойств абсорбции, распределения, метаболизма и выведения (ADME) синтезированных новых соединений, поддерживая приоритизацию кандидатов на лекарства и направляя дальнейший синтез; Эти подходы могут быть применены в случае амигдалина для получения новых синтетических аналогов амигдалина с повышенной пероральной биодоступностью и сниженными побочными эффектами [ 93 , 94 ].В поддержку вышеизложенных соображений, моделирование двойной стыковки и молекулярной динамики недавно было применено для разработки новых подходов к объяснению влияния амигдалина на динамическое поведение комплекса Bcl-2/BAX, каспазы-3 и PARP-1 [ 95 ]. Эти молекулярные мишени могут играть определяющую роль в апоптотических путях и могут рассматриваться как потенциальные терапевтические мишени для лечения рака [ 95 ]. В целом, эти вычислительные наблюдения можно считать хорошим доказательством для опровержения убеждения, что цианогруппа амигдалина, которая является основной группой, ответственной за противораковую активность амигдалина [ 95 ], может быть заменена другим химическим фрагментом с меньшими побочными эффектами [ 96 , 97 ]. Кроме того, результаты вычислений подтвердили, что амигдалин имеет уникальную структуру и может рассматриваться как эталонное соединение для разработчиков лекарственных препаратов с целью разработки новых молекул с аналогичной эффективной противораковой химической структурой, но с меньшими побочными эффектами [ 95 , 96 , 97 ].
5. Выводы
В настоящее время существует несколько линий доказательств in vitro, предполагающих, что амигдалин и его синтетический аналог, лаэтрил, обладают противораковыми свойствами, а предыдущие и предстоящие исследования на животных in vivo, по-видимому, подтверждают их противораковые свойства. Однако существуют определенные возникающие и серьезные проблемы, связанные с их токсичностью из-за их циано-группы, а также их плохой пероральной биодоступности. В этой связи новые технологии в разработке лекарств должны эффективно применяться для минимизации их неблагоприятных побочных эффектов, а также для повышения их пероральной биодоступности. В этой связи медицинские химики должны сосредоточиться на лабораторном синтезе химических аналогов, которые могли бы поддерживать противораковую активность амигдалина, одновременно снижая его неблагоприятные побочные эффекты. Технология наночастиц кажется многообещающей для повышения биодоступности и противораковой активности амигдалина, одновременно снижая его токсические эффекты. Однако в литературе имеется значительный пробел относительно проведения клинических испытаний для изучения его противораковой активности у людей и для обеспечения безопасности амигдалина перед его внедрением в клиническую практику. Сочетание технологии наночастиц с использованием новых и более безопасных синтетических аналогов амигдалина может повысить эффективность этого природного соединения и представить новую терапевтическую стратегию лечения рака.
Вклады авторов
Концептуализация, MS, SS, SKP и CG; методология, MS, SKP, ES и KP; формальный анализ, DK, ES, KP и AG; расследование, MS, SS, SKP и AG; ресурсы, DK, ES, KP и AG; курирование данных, MS, SS, DK, ES и KP; написание — подготовка первоначального черновика, MS, SS, SKP и CG; написание — рецензирование и редактирование, MS, SKP, AG и CG; визуализация, MS, SS, SKP и CG; руководство, SKP и CG; администрирование проекта, SKP и CG Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование
Данное исследование не получало внешнего финансирования.
Заявление о доступности данных
Данные доступны по запросу у соответствующего автора.
Конфликты интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.