Тэг: апоптоз

Ресвератрол в онкологии: механизмы действия, влияние на редокс-баланс и клинические ограничения применения

Автор

Станислав Болотов – клинический онконутрициолог и исследователь метаболической онкологии. Специализируется на разработке метаболических и нутритивных стратегий, анализе функционального и энергетического статуса, интегративной поддержке онкологических клиентов. Создатель научно-практической платформы S.A.I.D Laboratory Solutions.

Telegram-каналы

• SAID Laboratory Solutions: https://t.me/+Uwpv6OpoO4NjNzNi
• Личный канал Станислава Болотова (онконутрициолог-исследователь): https://t.me/+_ZhagNcp9TFlZDY6

Ресвератрол в онкологии: механизмы действия, влияние на редокс-баланс и клинические ограничения применения

Введение

Ресвератрол относится к классу природных полифенольных стильбенов, которые растения синтезируют как защитные молекулы при биотическом и абиотическом стрессе. Источниками ресвератрола являются кожура винограда, арахис, некоторые ягоды, а также корневища горца японского, содержащие наиболее высокие концентрации соединения. На протяжении последних десятилетий ресвератрол привлекает внимание как перспективный модулятор клеточного метаболизма, воспалительных процессов и энергетического обмена. Однако его применение при онкологических заболеваниях остаётся предметом дискуссий. Научные данные показывают, что эффекты ресвератрола зависят от контекста: типа опухоли, фенотипа редокс-регуляции, сопутствующей терапии и стадии лечения. В настоящей работе представлен аналитический обзор ключевых биохимических механизмов действия ресвератрола в онкологии, его взаимодействия с реактивными формами кислорода, влияние на метаболизм опухолевых клеток и клинические ограничения применения.

1. Биохимическая природа ресвератрола

Ресвератрол существует в двух изомерных формах, cis и trans, при этом trans-форма является биологически активной. Молекула обладает выраженными антиоксидантными свойствами, способностью к хелированию металлов, ингибированию липидной пероксидации и модификации активности ферментов, участвующих в регуляции клеточного цикла. Кроме того, ресвератрол активирует сиртуины, преимущественно SIRT1, что приводит к эпигенетическим изменениям, увеличению устойчивости здоровых клеток к стрессу и модуляции транскрипции генов, связанных с выживанием. Эта двойственность действия, направленная на защиту здоровых клеток и проапоптотическое воздействие на опухолевые, является основой интереса к ресвератролу как к потенциальному терапевтическому агенту, но она же создаёт значительные ограничения при его использовании во время цитотоксического лечения.

2. Воздействие ресвератрола на метаболизм и выживание опухолевых клеток

Многочисленные исследования показывают, что ресвератрол может вмешиваться в ключевые сигнальные пути опухолевой клетки. В частности, он подавляет путь PI3K–Akt–mTOR, регулирующий рост, деление и выживание. Одновременно ресвератрол может снижать активность MAPK-каскада, участвуя в ингибировании пролиферации. На уровне энергетики опухоли ресвератрол способствует переключению с аэробного гликолиза на окислительное фосфорилирование, частично нивелируя эффект Варбурга. Это достигается за счёт снижения экспрессии GLUT1, подавления PDK1 и повышения активности пируватдегидрогеназы, что делает опухолевые клетки более уязвимыми к митохондриальному стрессу.

Кроме того, ресвератрол обладает способностью инициировать апоптоз, индуцируя активацию каспаз, снижение экспрессии Bcl-2 и повышение Bax. Он также ограничивает ангиогенез, подавляя VEGF и активность металлопротеиназ MMP-2 и MMP-9, участвующих в инвазии и метастазировании. Эти эффекты подтверждены во многих доклинических моделях и стали причиной широкого интереса к молекуле как к потенциальному противоопухолевому агенту.

Однако эффективность ресвератрола неоднозначна. Существуют данные, указывающие на то, что при опухолях, обладающих высоким антиоксидантным потенциалом или мутациями p53, ресвератрол может оказывать слабое или даже противоположное действие. Это подчеркивает необходимость оценки фенотипа опухоли перед назначением соединения.

3. Влияние ресвератрола на реактивные формы кислорода и редокс-баланс

Одним из ключевых факторов, определяющих действие ресвератрола, является его влияние на реактивные формы кислорода. В здоровых клетках ресвератрол снижает уровень окислительного стресса, увеличивает активность антиоксидантных ферментов и укрепляет защитные механизмы. Однако в опухолевых клетках он способен как снижать уровень ROS, так и повышать его при относительно высоких концентрациях, приводя к повреждению митохондрий и запуску апоптоза. Таким образом, влияние ресвератрола на ROS является двухфазным и зависит от дозы, времени экспозиции и метаболической специфики опухоли.

Критически важно учитывать, что многие химиопрепараты и лучевая терапия реализуют свой эффект через индуцированный прооксидантный удар, вызывая накопление ROS и повреждение ДНК опухолевых клеток. Применение антиоксидантов, включая ресвератрол, в этот период может снижать эффективность лечения, увеличивать устойчивость опухолевых клеток и нарушать механизм действия препаратов. Это является основным аргументом против применения ресвератрола во время активного химиолучевого лечения.

4. Клинические данные и ограничения применения ресвератрола

Клинические исследования ресвератрола пока ограничены и демонстрируют умеренные эффекты при пероральном применении. Основными препятствиями являются низкая биодоступность, быстрый метаболизм и зависимость эффективности от конкретного онкологического фенотипа. Существуют данные о возможной синергии ресвератрола с некоторыми химиопрепаратами, но такие эффекты наблюдаются лишь в условиях отсутствия выраженного антиоксидантного компонента или при применении улучшенных лекарственных форм.

При лучевой терапии ресвератрол проявляет радиозащитные свойства, что крайне нежелательно в клинической онкологии. Радиотерапия ориентирована на генерацию ROS и повреждение ДНК опухоли, а применение антиоксидантов снижает интенсивность этого процесса. Поэтому использование ресвератрола во время облучения противопоказано.

Восстановительный период после завершения лечения является наиболее безопасным этапом для применения ресвератрола. В это время возможно использование его противовоспалительных и метаболически модулирующих свойств без риска нарушения лечебного процесса. Однако решение о назначении должно приниматься с учетом индивидуального метаболического статуса пациента и особенностей перенесенного лечения.

Заключение

Ресвератрол является многофункциональной молекулой, обладающей значительным потенциалом для воздействия на ключевые механизмы опухолевого роста, воспаления и энергетического обмена. Его способность модулировать сигнальные пути, инициировать апоптоз и воздействовать на метаболическую активность опухолевых клеток делает его объектом внимания исследователей. Однако антиоксидантные свойства, лежащие в основе биохимической активности ресвератрола, создают серьезные ограничения при применении во время химиотерапии и лучевой терапии. Важно учитывать фенотип опухоли, редокс-баланс и стадию лечения. Вне контекста активного цитотоксического воздействия ресвератрол может быть полезен в восстановительных программах и в метаболической коррекции. Его применение требует строгого индивидуального подхода и оценки метаболических параметров.

1. Resveratrol and Cancer: Focus on In Vivo Evidence

Перевод: «Ресвератрол и рак: акцент на исследованиях in vivo»
Журнал: Cancer Letters — «Письма по онкологии»
Год: 2011

Ключевые выводы:

• Подтверждены антипролиферативные и проапоптотические эффекты ресвератрола в моделях рака молочной железы, простаты, толстой кишки.

• Выраженный эффект зависит от дозы и режима.

• Ограничение: низкая биодоступность при пероральном применении.

2. Resveratrol as a Potent Anti-Cancer Agent: Mechanisms and Clinical Perspectives

Перевод: «Ресвератрол как мощное противораковое средство: механизмы и клинические перспективы»
Журнал: Molecular Cancer — «Молекулярный рак»
Год: 2016

Ключевые выводы:

• Сильный эффект на пути PI3K–Akt–mTOR, p53, Wnt и NF-kB.

• Перспективен при опухолях с воспалительным компонентом.

• Клинические результаты противоречивы из-за фармакокинетических ограничений.

3. Modulation of Apoptosis by Resveratrol in Cancer Cells

Перевод: «Регуляция апоптоза ресвератролом в раковых клетках»
Журнал: Biochemical Pharmacology — «Биохимическая фармакология»
Год: 2009

Ключевые выводы:

• Ресвератрол активирует каспазный каскад, снижает Bcl-2 и повышает Bax.

• Эффект зависит от редокс-статуса клетки.

• Имеются данные о синергии с несколькими химиопрепаратами, но только в отсутствие антиоксидантной перегрузки.

4. Resveratrol Inhibits Angiogenesis and Tumor Growth

Перевод: «Ресвератрол подавляет ангиогенез и рост опухоли»
Журнал: FASEB Journal — «Журнал FASEB»
Год: 2002

Ключевые выводы:

• Снижение экспрессии VEGF и подавление новообразования сосудов.

• Особо выражено в моделях колоректального рака.

• Имеет значение в терапии, ориентированной на микроокружение опухоли.

5. Effects of Resveratrol on Cancer Cell Metabolism

Перевод: «Влияние ресвератрола на метаболизм раковых клеток»
Журнал: Cell Metabolism — «Клеточный метаболизм»
Год: 2015

Ключевые выводы:

• Ресвератрол способствует переключению опухоли с гликолиза на окислительное фосфорилирование.

• Подавляет PDK1 и снижает экспрессию GLUT1.

• Может повышать чувствительность некоторых опухолей к метаболической терапии.

6. Clinical Trials of Resveratrol in Oncology: Current Results

Перевод: «Клинические испытания ресвератрола в онкологии: текущие результаты»
Журнал: Annals of the New York Academy of Sciences — «Анналы Нью-Йоркской академии наук»
Год: 2017

Ключевые выводы:

• Клинических испытаний мало, эффекты умеренные.

• Основная проблема — низкая биодоступность и вариабельность ответа.

• Требуются липосомальные и другие улучшенные формы.

7. Resveratrol and Radiation Therapy: A Complex Interaction

Перевод: «Ресвератрол и лучевая терапия: сложное взаимодействие»
Журнал: Radiation Oncology — «Радиотерапия в онкологии»
Год: 2014

Ключевые выводы:

• Антиоксидантный эффект может снижать эффективность лучевой терапии.

• В некоторых клеточных линиях наблюдается радиозащитный эффект, что вредно при лечении.

• Применять во время лучевой терапии нельзя.

8. Resveratrol in Breast Cancer: Molecular Targets and Therapeutic Potential

Перевод: «Ресвератрол при раке молочной железы: молекулярные мишени и терапевтический потенциал»
Журнал: International Journal of Molecular Sciences — «Международный журнал молекулярных наук»
Год: 2019

Ключевые выводы:

• Эффективность выше при ER+ подтипе и низкой антиоксидантной емкости опухоли.

• Нежелателен при активной химиотерапии.

• Выраженное влияние на эстрогеновые пути и воспалительный профиль.

9. Resveratrol and Chemotherapy: Synergy or Interference

Перевод: «Ресвератрол и химиотерапия: синергия или вмешательство»
Журнал: Frontiers in Pharmacology — «Фронтиры фармакологии»
Год: 2020

Ключевые выводы:

• При некоторых схемах возможна синергия, но только вне прооксидантного механизма действия препаратов.

• При платинах, антрациклинах и таксанах чаще наблюдается снижение эффективности лечения.

• Нельзя назначать без оценки редокс-профиля.

10. Anti-Inflammatory and Anti-Cancer Role of Resveratrol

Перевод: «Противовоспалительная и противораковая роль ресвератрола»
Журнал: Nutrients — «Питательные вещества»
Год: 2018

Ключевые выводы:

• Снижение хронического воспаления может играть роль на ранних стадиях профилактики.

• При лечении активного опухолевого процесса значение ограничено контекстом.

• Требуется строгий контроль времени приёма.

DCA увеличивает противоопухолевые эффекты капецитабина у мышиного аллографта меланомы B16 и у ксенографта немелкоклеточного рака легкого чел

Авторы

Mao-fa Zheng, Si-yu Shen, Wei-da Huang Школа биологических наук, Фуданьский университет, Китай.
Источник: Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 2013

Аннотация (Abstract)

Цель. Капецитабин является одним из немногих химиотерапевтических препаратов с высокой пероральной биодоступностью. В последние годы дихлорацетат натрия (DCA) демонстрирует значительный потенциал как противораковый агент. В настоящем исследовании мы оценили противоопухолевый эффект DCA в сочетании с капецитабином для опухолей, которые умеренно экспрессируют TP (тимидинфосфорилазу).Методы. Были использованы:

• мышиный аллографт меланомы B16;
• ксенографт немелкоклеточного рака легкого человека A549.

Проводились гистологические и иммуногистохимические исследования для выявления апоптоза и пролиферации опухолевых клеток. Методом ПЦР в реальном времени определялась экспрессия TP. Методом вестерн-блотинга — экспрессия каспаз.Результаты. Впервые мы показываем, что DCA усиливает противоопухолевое действие капецитабина у мышиного аллографта B16 и у человеческого ксенографта A549 путем повышения уровня апоптоза в опухолевых клетках. DCA оказывает незначительное влияние на экспрессию TP.Заключение. Наши данные говорят о том, что комбинация DCA и капецитабина может представлять собой новую терапевтическую стратегию против некоторых видов рака.Ключевые слова: DCA, капецитабин, комбинация, противоопухолевый эффект.

Введение (Introduction)

Дихлорацетат натрия (DCA) является малой молекулой — солью дихлорацетовой кислоты с молекулярной массой 150 Да. DCA ингибирует активность пируватдегидрогеназной киназы (PDK), тем самым активируя митохондриальный ферментный комплекс пируватдегидрогеназы и переводя метаболический путь от гликолиза к окислительному фосфорилированию.На протяжении последних 40 лет DCA использовался как орфанный препарат при лечении врождённого лактатацидоза у детей и других состояний, сопровождающихся лактоацидозом, и показал высокую эффективность и низкую токсичность как в доклинических, так и в клинических исследованиях.В последние годы DCA проявил большой потенциал как противоопухолевый агент из-за сходных метаболических перестроек в некоторых опухолевых клетках и при лактатацидозе. Обычно раковые клетки, особенно раковые стволовые клетки (CSCs), избегают апоптоза за счёт получения энергии преимущественно через гликолиз и молочнокислое брожение, а не через окислительное фосфорилирование. Это связано с гипоксическим микроокружением опухоли и известно как эффект Варбурга.После перорального приема DCA способен восстанавливать митохондриальную функцию и селективно индуцировать апоптоз опухолевых клеток по митохондриально зависимому пути. Противоопухолевые эффекты DCA при глиобластоме были протестированы в клинических исследованиях (NCT00540176) и показали некоторые положительные результаты.Однако исследование фазы II (NCT01029925), направленное на оценку эффективности перорального DCA у пациентов с рецидивирующим или метастатическим, предварительно леченным раком молочной железы и немелкоклеточным раком легкого, было прекращено из-за более высокого, чем ожидалось, уровня риска и опасений по безопасности. Поэтому клиническая применимость DCA требует осторожной оценки.Как сенситайзер апоптоза, DCA также применялся в сочетании с другими противораковыми методами. Cao и соавт. показали, что DCA сенситизирует клетки рака предстательной железы к радиации in vitro. Xiao и соавт. установили, что DCA усиливает гибель опухолевых клеток в комбинации с онколитическим аденовирусом, экспрессирующим опухолевый супрессор MDA-7/IL-24. Недавно терапия, направленная на метаболические мишени с использованием DCA, была предложена как стратегия улучшения результатов фотодинамической терапии. Tong и соавт. обнаружили, что DCA и 5-фторурацил проявляют синергический противоопухолевый эффект на клетках колоректального рака in vitro.Тем не менее данные о применении DCA, как в монорежиме, так и в комбинации, остаются противоречивыми. Shahrzad и соавт. показали, что DCA уменьшает апоптоз раковых клеток в условиях гипоксии. Heshe и соавт. сообщили, что DCA снижает цитотоксичность некоторых стандартных противораковых препаратов (цисплатина и доксорубицина), хотя не влияет на активность темозоломида в большинстве исследованных линий.Эти противоречия указывают на то, что использование DCA — как отдельно, так и в комбинации — может быть специфично для типа опухоли и конкретного препарата.

Продолжение Introduction

Капецитабин является пероральным пролекарством 5-фторурацила (5-FU). После приема внутрь он сначала превращается в печени в 5’-деокси-5-фторцитидин (5’-DFCR), а затем ферментом цитидиндезаминазой превращается в 5’-деокси-5-фторуридин (5’-DFUR). После этого 5’-DFUR попадает в опухолевые ткани и там превращается в активный 5-FU ферментом тимидинфосфорилазой (TP).Поскольку уровень экспрессии TP во многих опухолях выше, чем в нормальных тканях, капецитабин способен вызывать локальную, преимущественную генерацию 5-FU в опухолевом очаге и обладает высокой избирательностью.В целом, TP играет ключевую роль в активации капецитабина. Высокая экспрессия TP в опухоли связана с лучшими клиническими результатами терапии капецитабином. С другой стороны, низкая экспрессия TP может объяснять слабую чувствительность некоторых опухолей к капецитабину.Несмотря на это, для многих опухолевых линий (например, меланома B16 или рак легкого A549) характерны умеренные уровни TP. И мы предположили, что в таких опухолях DCA может усиливать действие капецитабина независимо от уровня TP.Таким образом, цель нашего исследования заключалась в том, чтобы оценить, может ли DCA усиливать антиопухолевый эффект капецитабина в моделях опухолей с умеренной экспрессией TP.

Материалы и методы (Materials and Methods)

Клеточные линии и культура клеток

Линия мышиной меланомы B16 была получена из Китайского центра типовых культур клеток. Линия человеческого немелкоклеточного рака легкого A549 была получена из Шанхайского института клеточной биологии Академии наук Китая.Обе линии культивировались в RPMI-1640, содержащей 10 процентов фетальной бычьей сыворотки, 100 ЕД/мл пенициллина и 100 мкг/мл стрептомицина, при температуре 37 градусов Цельсия в атмосфере 5 процентов CO₂.

Животные и модели опухолей

Самцы мышей C57BL/6 и BALB/c Nude возрастом 4–5 недель были приобретены у Шанхайского центра лабораторных животных. Все животные содержались в стерильных условиях и акклиматизировались в течение одной недели перед экспериментами.

Модель B16

Клетки B16 в количестве 1×10⁶ вводили подкожно в боковую поверхность мышей C57BL/6.

Модель A549

Клетки A549 в количестве 5×10⁶ смешивали с матригелем (1:1) и вводили подкожно мышам Nude.Когда размер опухоли достигал примерно 100 мм³, начинали лечение.

Лекарственные препараты и схемы лечения

Дихлорацетат натрия (DCA) добавлялся в питьевую воду мышей в концентрации 1.4 г/л. На основе суточного потребления воды это соответствовало примерно 100 мг/кг массы тела.Капецитабин (Xeloda) суспендировали в 0.5 процента КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза) и вводили перорально один раз в день в дозах от 2.5 до 20 мг.Опухолевый объем рассчитывали по формуле:V = (длина × ширина²) / 2Вес животных также регулярно регистрировали.Лечение продолжалось до достижения контрольной группой критических размеров опухоли.

Гистология и иммуногистохимия

Опухоли фиксировали в формалине и заливали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином.Для оценки пролиферации использовали антитела к PCNA. Для выявления апоптоза применяли TUNEL-анализ в соответствии с инструкциями производителя.Позитивные клетки подсчитывали в пяти случайно выбранных полях каждого слайда.

RT-PCR (анализ экспрессии TP)

Общую РНК извлекали из опухолевых тканей с помощью набора TRIzol. Синтез кДНК проводили с использованием набора PrimeScript RT.ПЦР в реальном времени выполняли на аппарате ABI 7500. Использовались специфические праймеры для TP и GAPDH (контроль).Относительная экспрессия рассчитывалась методом 2⁻ΔΔCt.

Western blot (анализ каспаз)

Общий белок выделяли из опухолевых тканей с помощью RIPA-буфера. Равные количества белка подвергали электрофорезу в SDS-PAGE и переносили на PVDF-мембраны.Мембраны инкубировали с антителами против:

• каспазы 3
• каспазы 8
• каспазы 9
• β-Actin (контроль)

Затем использовали вторичные антитела и выявление методом усиленной хемилюминесценции.

Статистический анализ

Все данные представлены как среднее ± стандартная ошибка (SEM). Для сравнения между группами использовался t-тест Стьюдента. Разница считалась статистически значимой при p < 0.05.

Результаты (Results)

Экспрессия TP в клеточных линиях B16 и A549

Прежде всего мы исследовали экспрессию тимидинфосфорилазы (TP) в клеточных линиях B16 и A549 методом количественной ПЦР в реальном времени (RT-PCR). Обе линии продемонстрировали умеренные уровни экспрессии TP, хотя экспрессия TP в B16 была ниже, чем в A549.Эти данные указывают на то, что обе модели подходят для изучения комбинированного эффекта DCA и капецитабина.

DCA усиливает ингибирующее действие капецитабина на рост опухоли B16 (раннее начало лечения)

В первой серии экспериментов лечение начинали на 3-й день после прививки опухоли B16.Мышам вводили:

• только DCA;
• только капецитабин (10 мг/сут или 20 мг/сут);
• комбинацию DCA и капецитабина.

Рост опухоли

В контрольной группе опухоли увеличивались быстро. DCA в монорежиме давал незначительное торможение роста. Капецитабин в дозе 10 мг/сут также давал умеренный эффект.Однако комбинация DCA и капецитабина в дозе 10 мг/сут приводила к выраженному подавлению роста опухоли, гораздо более сильному, чем каждая терапия по отдельности.

Токсичность

При дозе капецитабина 20 мг/сут наблюдалось заметное снижение массы тела у животных, что указывало на токсичность высокой дозы. Но комбинация DCA + 10 мг была эффективной без потери веса.

DCA усиливает эффект капецитабина в модели B16 при позднем начале лечения

Чтобы оценить эффективность при более крупных опухолях, лечение начинали на 10-й день после прививки B16-клеток.Капецитабин назначали в дозе 7.5 мг/сут, отдельно и в комбинации с DCA.

Рост опухоли

• DCA в монорежиме почти не влияло на рост.
• Капецитабин 7.5 мг/сут давал заметный, но умеренный эффект.
• Комбинация DCA + капецитабин подавила рост опухоли примерно на 75 процентов, что существенно превосходило оба варианта монотерапии.

Токсичность

Ни в одной из групп не наблюдалось значительных изменений массы тела. DCA не усиливал токсичность капецитабина.

Комбинация DCA и капецитабина усиливает эффект в модели A549 (рак легкого человека)

В модель A549 лечение также начинали при размере опухоли около 100 мм³.Капецитабин применяли в дозах:

• 2.5 мг/сут;
• 5 мг/сут;
• 10 мг/сут.

Каждая доза тестировалась отдельно и в комбинации с DCA.

Рост опухоли

• DCA в монорежиме не вызывал значимого подавления роста.
• Капецитабин в дозе 10 мг/сут обладал выраженным эффектом.
• Капецитабин в дозе 5 мг/сут вызывал умеренное подавление.
• Доза 2.5 мг/сут была слабоэффективной.

Комбинация DCA + 5 мг капецитабина приводила к такому же подавлению роста опухоли, как и 10 мг капецитабина в монорежиме.То есть DCA позволял снизить дозу капецитабина в 2 раза без потери эффективности.

Токсичность

Капецитабин в дозе 10 мг/сут вызывал заметное снижение веса. Комбинация DCA + 5 мг/сут имела аналогичную эффективность, но без снижения массы тела, что говорит об отсутствии дополнительной токсичности.

DCA усиливает апоптоз опухолевых клеток в обеих моделях

Апоптоз оценивали методом TUNEL.

Модель B16

• контроль: низкий уровень апоптоза;
• DCA: увеличение до примерно 8%;
• капецитабин: около 17%;
• комбинация: около 30%.

То есть комбинация давала более высокий показатель апоптоза, чем сумма эффектов двух препаратов по отдельности.

Модель A549

• DCA: около 15%;
• капецитабин: около 30%;
• комбинация: около 50%.

Это демонстрирует выраженный синергизм двух препаратов по индукции апоптоза.

DCA не усиливает ингибирование пролиферации (PCNA)

Пролиферацию оценивали иммуногистохимией по уровню PCNA.

• Капецитабин снижал пролиферацию.
• DCA в монорежиме не подавлял пролиферацию.
• Комбинация не снижала PCNA сильнее, чем сам капецитабин.

Это означает, что синергия основана не на подавлении деления, а на усилении апоптоза.

DCA усиливает активацию каспаз 8, 9 и 3 в опухолях A549

Анализ вестерн-блот показал:

• DCA сам по себе почти не активировал каспазы.
• Капецитабин активировал каспазы 3, 8 и 9.
• Комбинация DCA + капецитабин значительно усиливала экспрессию активных (расщепленных) каспаз 8, 9 и 3.

Это подтверждает, что DCA работает как сенситайзер апоптоза, а капецитабин — как основной индуктор.

DCA почти не влияет на экспрессию TP в опухолях B16 и A549

Согласно данным RT-PCR:

• ни DCA, ни комбинация не изменяли уровень TP по сравнению с капецитабином;
• экспрессия TP была стабильной во всех группах.

Следовательно, усиление эффекта не связано с изменением метаболизма капецитабина.

Обсуждение (Discussion)

Впервые мы продемонстрировали, что дихлорацетат натрия (DCA) способен усиливать ингибирующее действие капецитабина на рост опухолей в двух доклинических моделях, экспрессирующих умеренные уровни TP: в мышином аллографте меланомы B16 и в человеческом ксенографте немелкоклеточного рака легкого A549.

Сравнение с предыдущими исследованиями по DCA

Ранее было показано, что:

• DCA восстанавливает митохондриальную функцию,
• уменьшает зависимость опухолевых клеток от гликолитического метаболизма,
• индуцирует апоптоз по митохондриально зависимому пути.

В работах Bonnet и соавт. DCA продемонстрировал противоопухолевые эффекты в клетках глиомы как in vitro, так и in vivo. Тем не менее другие исследования свидетельствовали о противоречивых результатах: DCA снижал цитотоксичность некоторых химиопрепаратов или снижал апоптоз в условиях гипоксии.Наши данные подтверждают, что эффективность DCA может зависеть от конкретного типа опухоли и контекста лечения.

Механизм усиления эффекта капецитабина

Наши результаты показывают, что усиление эффекта капецитабина связано с выраженным увеличением уровня апоптоза, а не с усилением подавления пролиферации.В моделях B16 и A549 комбинация DCA и капецитабина увеличивала число TUNEL-позитивных клеток в значительно большей степени, чем каждый препарат по отдельности.Также было показано, что комбинация:

• усиливает активацию каспазы 9 (внутренний путь апоптоза),
• усиливает активацию каспазы 8 (внешний путь),
• усиливает активацию каспазы 3 (конечный исполнительный путь).

Эти данные указывают на то, что DCA действует как сенситайзер и повышает восприимчивость опухолевых клеток к индуцированному капецитабином апоптозу.

Экспрессия TP и активация капецитабина

Поскольку TP является ключевым ферментом для превращения капецитабина в 5-FU, мы оценили, влияет ли DCA на уровень TP. RT-PCR не показал значимых различий между группами.Эти данные свидетельствуют, что:

• DCA не увеличивает метаболическую активацию капецитабина,
• и что усиление эффекта происходит независимо от TP.

Таким образом, механизм синергии не связан с повышением концентрации 5-FU в опухоли, а связан именно с изменением апоптотического ответа.

Снижение дозы капецитабина

В модели A549 комбинация DCA и капецитабина в дозе 5 мг в сутки давала такой же противоопухолевый эффект, как и 10 мг капецитабина в монорежиме.При этом:

• капецитабин 10 мг/сут вызывал потерю веса,
• комбинация с DCA — нет.

Это позволяет предположить, что применение DCA может:

• позволить снизить дозу капецитабина,
• уменьшить побочные эффекты,
• сохранить противоопухолевую активность.

Возможное клиническое значение

С учетом неоднозначных результатов предыдущих клинических исследований DCA его применение требует осторожности. Тем не менее наши данные предполагают, что DCA может быть перспективным компонентом комбинированной терапии для опухолей, умеренно экспрессирующих TP.Особенно важным является тот факт, что DCA не усиливал токсичность капецитабина в наших моделях.

Заключение (Conclusion)

Мы продемонстрировали, что дихлорацетат натрия значительно усиливает противоопухолевый эффект капецитабина в моделях B16 и A549. Комбинация DCA и капецитабина приводила к выраженному повышению уровня апоптоза и активации каспаз в опухолевых клетках.Поскольку DCA не изменял экспрессию TP, механизм усиления не связан с изменением метаболизма капецитабина.Наши данные указывают, что комбинация DCA и капецитабина может представлять собой перспективную терапевтическую стратегию для определенных типов рака и заслуживает дальнейшего изучения.

ПЕРЕВОД СПИСКА ЛИТЕРАТУРЫ (References)

Источник: Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 2013

1-1DCA~1

1.

Wigfield S. M., Winter S. C., Giatromanolaki A., Taylor J., Koukourakis M. L., Harris A. L.
PDK-1 регулирует продукцию лактата в условиях гипоксии и ассоциирован с плохим прогнозом при плоскоклеточном раке головы и шеи.
British Journal of Cancer, 2008; 98(12): 1975–1984.

2.

Cohen R. D., Iles R. A.
Дихлорацетат и лечение лактатацидоза.
New England Journal of Medicine, 1978; 298(24): 1364.

3.

Agbenyega T., Planche T., Bedu-Addo G., Ansong D., Owusu-Ofori A., Bhattaram V. A., и др.
Популяционная фармакокинетика, эффективность и безопасность дихлорацетата при лактатацидозе вследствие тяжелой малярии у детей.
Journal of Clinical Pharmacology, 2003; 43(4): 386–396.

4.

Michelakis E. D., Webster L., Mackey J. R.
Дихлорацетат (DCA) как потенциальная метаболически направленная терапия рака.
British Journal of Cancer, 2008; 99(7): 989–994.

5.

Warburg O., Wind F., Negelein E.
Метаболизм опухолей в организме.
Journal of General Physiology, 1927; 8(6): 519–530.

6.

Gatenby R. A., Gillies R. J.
Почему у рака высок уровень аэробного гликолиза?
Nature Reviews Cancer, 2004; 4(11): 891–899.

7.

Bonnet S., Archer S. L., Allalunis-Turner J., Haromy A., Beaulieu C., Thompson R., и др.
Ось митохондрия–калиевый канал подавлена в раковых клетках, и ее нормализация способствует апоптозу и подавляет рост опухолей.
Cancer Cell, 2007; 11(1): 37–51.

8.

Pan J. G., Mak T. W.
Метаболическое таргетирование как противораковая стратегия: начало новой эры?
Science’s STKE (Signal Transduction Knowledge Environment), 2007; 381: pe14.

9.

Michelakis E. D., Sutendra G., Dromparis P., Webster L., Haromy A., Niven E., и др.
Метаболическая модуляция глиобластомы с помощью дихлорацетата.
Science Translational Medicine, 2010; 2(31): 31ra34.

10.

Cao W., Yacoub S., Shiverick T. T., Namiki K., Sakai Y., Porvasnik S., Urbanek C., Rosser C. J.
Дихлорацетат (DCA) сенситизирует клетки рака простаты дикого типа и сверхэкспрессирующие Bcl-2 к радиации in vitro.
The Prostate, 2008; 68(11): 1223–1231.

11.

Xiao L., Li X., Niu N., Qian J., Xie G., Wang Y.
Дихлорацетат (DCA) усиливает гибель опухолевых клеток в комбинации с онколитическим аденовирусом, несущим MDA-7/IL-24.
Molecular and Cellular Biochemistry, 2010; 340(1–2): 31–40.

12.

Kwitniewski M., Moan J., Juzeniene A.
Метаболически направленная терапия с использованием DCA как новая стратегия улучшения результатов фотодинамической терапии.
Photochemical & Photobiological Sciences, 2011; 10(1): 25–28.

13.

Tong J., Xie G., He J., Li J., Pan F., Liang H.
Синергический противоопухолевый эффект дихлорацетата в комбинации с 5-фторурацилом при колоректальном раке.
Journal of Biomedical Biotechnology, 2011; Article ID 740564.

14.

Shahrzad S., Lacombe K., Adamcic U., Minhas K., Coomber B. L.
Дихлорацетат натрия (DCA) уменьшает апоптоз при гипоксии в клетках опухоли толстой кишки.
Cancer Letters, 2010; 297(1): 75–83.

15.

Heshe D., Hoogestraat S., Brauckmann C., Karst U., Boos J., Lanvers-Kaminsky C.
Метаболически направленная терапия дихлорацетатом снижает цитотоксичность стандартных противораковых препаратов.
Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 2011; 67(3): 647–655.

16.

Mandelblat J., Bashir T., Budman D. R.
Комбинация капецитабин–доцетаксел.
Expert Review of Anticancer Therapy, 2006; 6(9): 1169–1178.

17.

Budman D. R.
Капецитабин.
Investigational New Drugs, 2000; 18(4): 355–363.

18.

Miwa M., Ura M., Nishida M., Sawada N., Ishikawa T., Mori K., и др.
Разработка нового перорального фторпиримидинового карбамата капецитабина, который генерирует 5-фторурацил селективно в опухолях.
European Journal of Cancer, 1998; 34(8): 1274–1281.

19.

Endo M., Shinbori N., Fukase Y., Sawada N., Ishikawa T., Ishitsuka H., Tanaka Y.
Индукция тимидинфосфорилазы и усиление эффективности капецитабина или 5’-деокси-5-фторуридина циклофосфамидом в моделях рака молочной железы.
International Journal of Cancer, 1999; 83(1): 127–134.

20.

Ishikawa T., Sekiguchi F., Fukase Y., Sawada N., Ishitsuka H.
Положительная корреляция эффективности капецитабина и доксифлуридина с отношением активности тимидинфосфорилазы к дегидропиримидиндегидрогеназе в опухолях.
Cancer Research, 1998; 58(4): 685–690.

21.

Kolinsky K., Shen B. Q., Zhang Y. E., Kohles J., Dugan U., Zioncheck T. F., и др.
In vivo активность новых схем капецитабина в монорежиме и в комбинации с бевацизумабом и оксалиплатином в моделях колоректального рака.
Molecular Cancer Therapeutics, 2009; 8(1): 75–82.

22.

Lee D. H., Han J. Y., Yoon S. M., Lee J. J., Lee H. G., Kim H. Y., и др.
Пилотное исследование комбинации гемцитабина, винорелбина и капецитабина у пациентов с местнораспространенным или метастатическим НМРЛ.
American Journal of Clinical Oncology, 2006; 29(2): 143–147.

23.

Lee J. J., Han J. Y., Lee D. H., Kim H. Y., Chun J. H., Lee H. G., и др.
Испытание II фазы комбинации доцетаксела и капецитабина у ранее леченных пациентов с НМРЛ.
Japanese Journal of Clinical Oncology, 2006; 36(12): 761–767.

24.

Kindwall-Keller T., Otterson G. A., Young D., Neki A., Criswell T., Nuovo G., и др.
Оценка II фазы эффективности капецитабина, модулированного доцетакселом, у ранее леченных пациентов с НМРЛ.
Clinical Cancer Research, 2005; 11(5): 1870–1876.

25.

Sawada N., Ishikawa T., Fukase Y., Nishida M., Yoshikubo T., Ishitsuka H.
Индукция активности тимидинфосфорилазы и усиление эффективности капецитабина паклитакселом или доцетакселом в моделях ксенографтов.
Clinical Cancer Research, 1998; 4(4): 1013–1019.

26.

Sawada N., Kondoh K., Mori K.
Усиление эффективности капецитабина оксалиплатином в моделях колоректального и желудочного рака.
Oncology Reports, 2007; 18(4): 775–778.

27.

Sawada N., Ishikawa T., Sekiguchi F., Tanaka Y., Ishitsuka H.
Рентгеновское облучение индуцирует тимидинфосфорилазу и усиливает эффективность капецитабина в моделях ксенографтов человека.
Clinical Cancer Research, 1999; 5(10): 2948–2953.

28.

Kumar A., Kant S., Singh S. M.
Новые молекулярные механизмы противоопухолевого действия дихлорацетата при Т-клеточной лимфоме: влияние на метаболизм глюкозы, гомеостаз pH и регуляцию выживания клетки.
Chemico-Biological Interactions, 2012; 199(1): 29–37.

29.

Milner A. E., Palmer D. H., Hodgkin E. A., Eliopoulos A. G., Knox P. G., Poole C. J., и др.
Индукция апоптоза химиотерапевтическими препаратами: роль FADD в активации каспазы-8 и синергия с лигандом рецептора смерти в клетках рака яичников.
Cell Death and Differentiation, 2002; 9(3): 287–300.

30.

Ehrhardt H., Hacker S., Wittmann S., Maurer M., Borkhardt A., Toloczko A., и др.
Индуцированное цитотоксическими препаратами p53-опосредованное повышение экспрессии каспазы-8 в опухолевых клетках.
Oncogene, 2008; 27(6): 783–793.

31.

Ghotra V. P., Puigvert J. C., Danen E. H.
Микроокружение раковых стволовых клеток и противораковая терапия.
International Journal of Radiation Biology, 2009; 85(11): 955–962.

32.

Kitamura H., Okudela K., Yazawa T., Sato H., Shimoyamada H.
Раковые стволовые клетки: значение для биологии и терапии рака, с особым акцентом на рак легкого.
Lung Cancer, 2009; 66(3): 275–281.

33.

Dylla S. J., Beviglia L., Park I. K., Chartier C., Raval J., Ngan L., и др.
Стволовые клетки колоректального рака обогащаются в ксенографтовых опухолях после химиотерапии.
PLoS One, 2008; 3(6): e2428.

34.

Tao H., Zhu Y.
Стволовые клетки колоректального рака как потенциальная терапевтическая мишень.
Clinical and Translational Oncology, 2011; 13(12): 833–838.

35.

Tang C., Ang B. T., Pervaiz S.
Раковые стволовые клетки: мишень для противораковой терапии.
FASEB Journal, 2007; 21(14): 3777–3785.

36.

Sun X. Y., Nong J., Qin K., Warnock G. L., Dai L. J.
Мезенхимальные стволовые клетки в лечении рака: двухцелевой подход персонализированной медицины.
World Journal of Stem Cells, 2011; 3(11): 96–103.

37.

Sapi E.
Новая терапия, направленная на раковые стволовые клетки.
Cancer Biology & Therapy, 2009; 8(18): 1754–1755.

38.

Shigdar S., Lin J., Li Y., Yang C. J., Wei M., Zhu Y., Liu H., Duan W.
Таргетирование раковых стволовых клеток: новое поколение противораковой терапии и молекулярной визуализации.
Therapeutic Delivery, 2012; 3(2): 227–244.

39.

Ranieri G., Roccaro A. M., Vacca A., Ribatti D.
Тимидинфосфорилаза (фактор роста эндотелиальных клеток, полученных из тромбоцитов) как мишень для капецитабина: от биологии к клинической практике.
Recent Patents on Anti-Cancer Drug Discovery, 2006; 1(2): 171–183.

Амигдалин как перспективный противораковый агент 

Оригинал статьи: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37762572/

Мария Спанудаки 1 2, София Стоумпу 1, Соусана К. Пападопулу 1, Димитра Карафиллаки 3, Эвангелос Соловос 4, Константинос Пападопулос 4, Анастасия Джаннакула 1 5, Константинос Гиагинис 6

 PMCID: PMC10531689

 DOI: 10.3390/ijms241814270

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 может быть использован в качестве ведущего соединения путем эффективного применения последних разработок в процессах разработки лекарств.

Ключевые слова: амигдалин; противораковые эффекты; противораковые молекулярные механизмы; апоптоз; рак; пролиферация раковых клеток; открытие лекарств; лаэтрил; наночастицы; пищевые добавки; витамин B17.