Возможности применения вторичных метаболитов растений как противоопухолевых средств

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В обзоре обобщены данные литературы последних лет о противоопухолевом действии вторичных метаболитов растений, а также их иммунотропном и противовоспалительном действии как компонентах противоопухолевого ответа. Охарактеризованы биологические основы действия вторичных метаболитов растений в виде влияния на потенциальные мишени: транскрипционные факторы, сигнальные пути и рецепторы, ответственные за пролиферацию и апоптоз. Рассмотрены пути повышения биодоступности вторичных метаболитов растений для усиления эффективности и возможности их медикаментозного применения, описаны эффекты берберина, куркумина и их производных. Поиск научных публикаций проведён в зарубежных (PubMed) и отечественных (eLibrary) электронных библиотеках. Установлено, что множественность молекулярных мишеней вторичных метаболитов растений и плейотропность их эффектов предполагают возможность их применения для регуляции различных процессов в опухолевых и нормальных клетках. Прослеживается связь между противоопухолевым эффектом вторичных метаболитов растений и их противовоспалительным и иммуномодулирующим действием. Однако существенным ограничением их применения становится то обстоятельство, что большинство исследований проведено на культурах клеток, что недостаточно для суждения о противоопухолевом действии. Клинические испытания немногочисленны, и результаты их противоречивы. Кроме того, отмечено определённое противоречие между представлением о более эффективном действии при использовании чистого вещества или сложной композиции разнообразных растительных компонентов. Важная проблема — низкая биодоступность большинства вторичных метаболитов растений, для повышения которой предложены различные способы. Несмотря на давнюю историю фитотерапии в онкологии, остаётся актуальной разработка новых производных вторичных метаболитов растений, обладающих высокой водорастворимостью, включая модифицированные молекулы известных вторичных метаболитов растений и поиск новых, с неисследованной биологической активностью. Современные методы химического синтеза и систем доставки производных вторичных метаболитов растений, а также исследование их эффектов в модельных экспериментах представляются перспективными научными направлениями для создания новых лекарственных препаратов с противоопухолевой активностью.

Полный текст

Фитотерапия различных заболеваний известна с древних времён, но интерес к ней не утрачен до сих пор. Развитие технологий позволяет выделить различные компоненты из растений и охарактеризовать их биологическую активность, что обосновывает возможность их применения в медицине [1]. Среди растительных метаболитов выделяют первичные, вторичные метаболиты и растительные гормоны [2].

Особое внимание исследователей привлекают вторичные метаболиты растений (ВМР) [3]. Впервые в истории этот термин был предложен немецким биологом Альбрехтом Кёсселем в 1891 г. ВМР — малые молекулы с молекулярной массой менее 3000 Да [4]. В настоящее время их принято подразделять на несколько основных крупных групп [5].

– Изопреноиды (терпеноиды), которые охватывают более 40 000 структур и образуют самый большой класс всех известных ВМР. Они представляют собой класс углеводородов — продуктов биосинтеза общей формулы (C5H8)n, с углеродным скелетом, являющимся производным изопрена СН2=С(СН3)−СН=СН2.

– Алкалоиды имеют гетероциклическое строение, содержат в гетероцикле молекулу азота и насчитывают около 21 000 соединений.

– Фенольные соединения — это ароматические соединения с бензольным кольцом, содержащие, по меньшей мере, одну гидроксильную группу.

Биологическая активность ВМР обусловлена химическими особенностями, благодаря которым они способны вступать в реакции, подвергаясь в присутствии различных ферментов метилированию, ацилированию, гликозилированию, гидроксилированию, десатурации. Их основной функцией считают защиту от биологических и небиологических неблагоприятных воздействий [6], что отчасти функционально роднит их с иммунной системой животных, хотя они и имеют другую природу и не демонстрируют специфичности в отношении воздействующих патогенов. Представляется важным, что биологическая активность ВМР проявляется и в отношении клеток животных и человека, вследствие чего они нашли применение в медицине, и этот поиск продолжается [7].

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ РАСТЕНИЙ В ОНКОЛОГИИ

Производные многих растений применяют в медицине как анальгетики (морфин, кодеин), миорелаксанты (тубокурарин), противомалярийные, жаропонижающие, седативные средства. Часть ВМР используют в онкологии: это противоопухолевые антибиотики актиномицин D, антрациклины (доксорубицин, эпирубицин, даунорубицин), митотические яды (митомицин С, блеомицин, колхицин, колхамин), винкристин, винбластин, таксол [8].

Поиск в этом направлении развивается. Так, опубликованы обзоры, обобщающие возможности противоопухолевого действия растительных компонентов и их роли в современной терапии опухолей, включая данные по изучению мишеней ВМР и возможностей интеграции фитохимикатов и фитотерапии в стандартную терапию онкологических заболеваний [9] на основании анализа действия ВМР на сигнальные пути PI3K/Akt/mTOR, Bax/Bcl-2/caspases и NF-κB/Nrf2, опосредующие апоптоз и пролиферацию и имеющие первоочередное значение для опухолевого роста [10].

ВМР исследуют как в составе растительных экстрактов, служащих многокомпонентной смесью различных веществ, так и в виде очищенных или синтетических субстанций с определёнными структурно-функциональными характеристиками, причём влияние на опухолевые клетки выявлено в обоих случаях. К примеру, водные растворы вытяжек листьев и корневищ Sansevieria cylindrica двукратно снижают выживаемость клеток аденокарциномы лёгких человека А549 в МТТ-тесте1. Это позволяет авторам рассматривать данные экстракты как потенциальные источники активных метаболитов, способных ингибировать рост опухолевых клеток [11], хотя остаётся неясным, за счёт каких именно ВМР получен эффект. В другой работе установленное авторами противоопухолевое действие каллюсной культуры риса обосновывают её противовоспалительной и цитотоксической активностью [12].

В литературе высказывают [13] и альтернативные мнения о том, что ВМР, содержащиеся в природных составах, могут быть антагонистами друг для друга, а чистые вещества — проявлять более выраженный эффект.

Важный аргумент в пользу использования очищенных или синтетических ВМР — нестандартность природного растительного сырья, поскольку количество и качество природных ВМР в составе растений зависят от факторов окружающей среды [14], в частности от состава почвы. Как показано в этой работе, ВМР, полученные из растений, выросших на почвах с повышенным содержанием некоторых металлов, могут проявлять действие, противоположное ожидаемому.

При исследовании противоопухолевых эффектов отдельных групп ВМР, например флавоноидов, входящих в группу фенольных соединений, показано их влияние на метастазирование, ингибирование которого отмечено на моделях in vitro в виде действия на ключевые сигнальные пути, ответственные за миграцию, инвазию, эпителиально-мезенхимальный переход, регуляторные молекулы, такие как MMPs, uPA/uPAR, TGF-β. Кроме того, флавоноиды модулируют экспрессию генов, контролирующих прогрессию опухоли, опосредованную хроническим воспалением [15].

In vitro в МТТ-тесте была выявлена активность экстракта флавоноидов против линий клеток меланомы [16], а в доклинических исследованиях in vivo установлено, что флавоноид апигенин, содержащийся во многих овощах и фруктах, ингибирует метастазирование мышиной меланомы в лёгкие, а также рост ксенографтов рака молочной железы [17]. Другой флавоноид кверцитин ингибирует опухолевые стволовые клетки рака предстательной железы с фенотипом CD44+CD133+, их миграцию и сфероидообразование [18].

Ряд алкалоидов также обладает подобным действием. Среди них давно известен и наиболее хорошо изучен колхицин — ингибитор микротрубочек и митоза, однако сходной активностью обладают и тропоноиды, которые, кроме того, повреждают митохондрии [19], что позволяет рассматривать их в качестве противоопухолевых веществ. В экспериментах in vitro и in vivo была продемонстрирована более высокая (в 18 раз) по сравнению с цитостатиком цисплатином противоопухолевая активность производного 2-хинолил-1,3-трополона, а также его способность к выраженному (на 65–75%) торможению роста подкожных ксенографтов культуры рака лёгкого человека А-549 у иммунодефицитных мышей [20].

Тубулин-связывающие агенты вызывают дисрегуляцию клеточного цикла в фазе G2/M и синхронизацию деления клеток. В литературе описана способность индол-содержащего ингибитора полимеризации тубулина соединяться в области между α- и β-субъединицами его гетеродимера с сайтом связывания колхицина [21]. Среди разработанных и синтезированных транс-индолил-3-акриламидных производных, связывающихся с сайтом колхицина, были выбраны наиболее активно вызывающие арест клеточного цикла в клетках культуры гепатоцеллюлярной карциномы Huh7 [22].

Кроме того, индольные алкалоиды способны регулировать процесс аутофагии, влияя на сигнальные пути PI3K/Akt/mTOR, MAPK, ROS, Beclin-1 и другие, хотя авторам обзора, опубликованного в 2022 г. и включающего данные мировой литературы за 2009–2021 гг., не удалось установить, насколько это связано с описанными противоопухолевыми свойствами производных индола, являющихся растительными и/или бактериальными продуктами, так как роль аутофагии имеет неоднозначную трактовку — её рассматривают либо как предшественник гибели клетки путём апоптоза, либо как пассивный свидетель этого события [23].

Тем не менее, дисбаланс эндогенных метаболитов индола у больных раком лёгкого описан в литературе, причём, его особенности оказались связаны с эффектом иммунотерапии и рассматриваются как прогностически значимые [24].

В метаанализе J. Li и соавт. [25] обобщены данные о свойствах монотерпеновых индольных алкалоидов (коринантовых), обладающих различной химической структурой и широким разнообразием видов биологической активности, среди которых особенно подробно изучено аналгезирующее, антипаразитарное, антибактериальное и противовирусное действие. Так, активность одного из веществ этой группы (гирсутина) в 10–20 раз превышала действие рибавирина против вируса гриппа А in vitro, другое вещество (нормавакурин-21-1) проявляло антибактериальный эффект против энтерококков, сравнимый с действием цефотаксима.

Многие производные этих алкалоидов, как и другие ВМР, обладают противовоспалительным действием, подавляя индуцированный липополисахаридами синтез оксида азота в макрофагах, однако только в единственной работе упоминается NF-κB-опосредованное ингибирующее действие одного из них на культуру опухолевых клеток HeLa [26] Эти алкалоиды имеют тетра- или пентациклическое строение, стереохимически различное вследствие присутствия нескольких хиральных центров, что затрудняет их синтез, а также вносит неопределённость во взаимосвязи химической структуры и биологической активности. Авторы данного метаанализа считают, что уточнение последних послужит основой для разработки новых фармацевтических препаратов.

Из данных литературы видна некоторая разнонаправленность представлений авторов об эффективности композиций и сложных экстрактов с трудно контролируемым составом и отдельных выделенных или синтезированных на основе природных ВМР биологически активных веществ. Среди последних особое внимание привлекают алкалоид берберин и полифенол куркумин, хотя и их нередко используют в составе экстрактов и композиций [27, 28].

ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЕ СВОЙСТВА БЕРБЕРИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Установлено, что берберин как отдельное вещество способен индуцировать дифференцировку опухолевых клеток путём ингибирования важнейших механизмов злокачественного роста: опухолевых стволовых клеток и эпителиально-мезенхимального перехода [29, 30], а также повышать чувствительность опухолевых клеток к облучению [31].

Показаны индукция апоптоза и арест клеточного цикла под действием берберина на примерах многих клеточных опухолевых линий [32]. На моделях роста клеток in vitro выявлено повреждающее действие берберина на клетки рака пищевода, а также угнетение миграции и пролиферации клеток колоректального рака [33].

По данным литературы, такая активность опосредована действием берберина на мишени и сигнальные пути, ответственные за опухолевый рост. Так, в качестве механизмов проапоптогенного действия берберина выявлено ингибирование им MDM2-опосредованной аутофагии в лейкозных клетках [34], угнетение Akt-пути в клетках рака молочной железы [35], ингибирование ангиогенеза в ксенографтах глиобластомы [36], действие на факторы и сигнальные пути NF-κB, HIF1A и NFE2L2/AP-1 в клетках линии рака шейки матки [37], что отчасти находит подтверждение в цитотоксическом эффекте по отношению к культуре клеток HeLa [38]. Эти и, судя по всему, многие другие транскрипционные факторы и сигнальные пути можно считать мишенями берберина.

Китайские авторы, которые наиболее интенсивно разрабатывают данное направление, предложили синтетические производные берберина в качестве противоопухолевых средств [39]. Однако, несмотря на многообещающие возможности его клинического применения, авторы характеризуют его только как потенциально перспективный в этом плане [40].

Высказано предположение о целесообразности сочетания применения ВМР с химиопрепаратами для повышения противоопухолевого эффекта, поскольку в экспериментах in vitro и in vivo показан синергизм берберина с эрлотинибом в виде усиления ингибирующего действия на pEGFR и pAKT, экспрессию cyclin D и Bcl-2 по сравнению с каждым из них в отдельности, что также проявляется в уменьшении объёма трансплантированных опухолей у бестимусных мышей [41].

С другой стороны, применение берберина совместно с босутинибом [42] или циклоспорином [43] влияет на концентрацию этих препаратов в крови и представляется нежелательным вследствие возможной токсичности. Кроме того, на активность берберина, как и ряда других препаратов, влияет состав кишечной микробиоты, которая в норме способствует его трансформации в легко абсорбируемую форму [44], а при патологических состояниях это влияние ещё предстоит исследовать. Сам же берберин, по данным китайских авторов, способен оказывать влияние на течение многих заболеваний именно через действие на микробиоту [45].

ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЕ СВОЙСТВА КУРКУМИНА И ЕГО ПРОИЗВОДНЫХ

Противоопухолевое действие полифенола куркумина представлено в некоторых работах как результат его противовоспалительной и иммуномодулирующей активности, вследствие которой он влияет на пролиферацию, апоптоз, ангиогенез, метастазирование [46] через действие на молекулярные мишени COX-2, ROS, NF-κB, JNK, STAT3 [47]. Отмечено действие куркумина на аутофагию, но оно, как и в случае других ВМР, представляется неоднозначным вследствие неопределённой роли самого этого процесса в опухолевом росте [48].

В обзоре [49] приведены данные о том, что куркумин подавляет рост клеток глиобластом линий U87MG и U373MG путём индукции аутофагии через негативную регуляцию AKT/mTOR-киназы, активацию ERK1/2 и повышение экспрессии LC-3 II. Однако эти же авторы цитируют работу, выполненную на модели крысиной глиомы С6, в которой куркумин вызывал уменьшение её объёма, что связывают не с индукцией, а, напротив, с ингибированием аутофагии.

Последний обзор 2024 г. [50] посвящён ещё более подробному описанию молекулярных мишеней и процессов, на которые направлено действие куркумина. Как и в приведённых выше работах, в нём указаны мишени, присутствующие не только в опухолевых клетках (CDK2, CK2α, GSK-3β, DYRK2, EGFR, AXL рецептор, FR-β, DHFR, Topo I и II, NF-κB), но и в клетках, участвующих в развитии хронического воспаления, способствующего поддержанию роста опухоли, её рецидивированию и химиорезистентности. В нём суммированы эффекты куркумина и его аналогов в отношении многих культур опухолевых клеток, в частности описаны индукция апоптоза, арест клеточного цикла, ингибирование протеасомы, снижение способности клеток к инвазии, угнетение метаболических процессов в них под действием куркумина in vitro.

Что касается клинических результатов, они гораздо скромнее. Автор приводит 5 исследований, причём 2 из них выполнены на пациентах с доброкачественными, хотя и предраковыми процессами — семейным полипозом кишечника и лейкоплакией слизистой оболочки полости рта. Результаты ещё 2 исследований (хронический миелоидный лейкоз, множественная миелома) заключались в улучшении только лабораторных показателей, и, судя по тому, что они опубликованы более 10 лет назад, данное направление не получило развития. Только при раке предстательной железы включение в схему лечения куркумина способствовало повышению клинически выраженного ответа на химиотерапию доцетакселом [51].

В других работах также подчёркнуто, что, хотя и показан положительный эффект куркумина при опухолях лёгкого, молочной и предстательной желёз, печени, толстой кишки, лимфопролиферативных заболеваниях, он ограничен низкой биодоступностью вещества, а клинические результаты нуждаются в подтверждении на более широких контингентах [52, 53].

Как и в случае берберина, выявлена способность куркумина проявлять синергизм с цитостатиками, например с тем же доцетакселом при раке предстательной железы, с 5-фторурацилом при колоректальном раке, а также показано его антиметастатическое действие, опосредованное через каскад, включающий miR-34a/b/c и сигнальный путь ROS/KEAP1/NRF2 [54].

Есть единичные работы по изучению совместного действия чистых берберина и куркумина на различные клеточные культуры опухолей. Выявлен синергизм веществ в виде значительного усиления гибели клеток [55].

ИММУНОТРОПНОЕ И ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ РАСТЕНИЙ КАК КОМПОНЕНТ ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ЭФФЕКТА

Во многих работах противоопухолевый эффект рассматривают в контексте противовоспалительного и иммунотропного действия, установленного у большинства исследованных ВМР.

Так, в обзоре 2021 г. обобщены многолетние данные по оценке иммунотропного действия растительных компонентов, рассмотрены их эффекты в качестве иммуностимуляторов, иммунодепрессантов, иммуноадъювантов, зависимость их эффекта от возраста и пола больных, состояния окружающей среды, стресса, вредных привычек и пр. [56]. Охарактеризованы преимущества и недостатки природных и синтетических растительных метаболитов и показано, что алкалоиды играют ведущую роль в коррекции функций иммунной системы путём влияния на синтез цитокинов и баланс субпопуляций Т-лимфоцитов, хотя подобное действие выявлено и у полифенолов (флавоноидов, полисахаридов, лектинов и др.). Авторы считают, что ВМР имеют перспективы клинического применения для иммуномодуляции при аутоиммунных заболеваниях, тогда как онкологическая патология в данной работе не упомянута.

Некоторые иммуномодулирующие эффекты алкалоидов конкретизированы в исследовании I. Jantan и соавт. [57], где было показано действие алкалоида (VF-1), выделенного из Voacanga foetida, в разных концентрациях на макрофаги линии RAW 264.7 in vitro и установлена их сохранность при снижении продукции ими интерлейкина-6. Авторы считают, что применение этого алкалоида может стать новой стратегией в лечении воспалительных заболеваний. Учитывая роль интерлейкина-6 в опухолевом росте и её прогрессии [58], вещество может обладать и противоопухолевым действием.

Анализ 150 растительных компонентов, применяемых как иммуномодуляторы, показал, что около 40% приходится на растения из рода Asteraceae, из которых наиболее известна Echinacea purpurea [59]. Авторы указывают, что, несмотря на высокую иммуномодулирующую активность многих полифенолов, терпеноидов и алкалоидов, только 8 растительных продуктов прошли клинические испытания и представлены на рынке фармпрепаратов. Среди них 6 иммунодепрессантов (ресвератрол, колхицин, каспаицин, кверцетин, эпигаллокатехин-3-галлат, андрографолид) и 2 иммуностимулятора (куркумин, генистеин).

Иммуномодулирующее действие многих ВМР связано с противовоспалительным эффектом, основной механизм которого — влияние на образование цитокинов и сигнальные пути, ответственные за синтез iNOS, PGE, COX-2. Однако, несмотря на способность куркумина ингибировать продукцию провоспалительных цитокинов (фактора некроза опухоли α, интерлейкинов-1, -6 и -12) стимулированными моноцитами, макрофагами, дендритными клетками, лимфоцитами селезёнки [60], его включение в лечение больных с различными воспалительными заболеваниями не влияет на уровень таких провоспалительных цитокинов, как интерлейкины-6 и -8, хотя приводит к снижению количества фактора некроза опухоли α и интерлейкина-1 [61].

Несмотря на свойства куркумина, включая действие на иммунную систему, которые должны были бы реализоваться в его противоопухолевом эффекте (ингибирование синтеза NO, iNOS, COX-2, NKkB, провоспалительных цитокинов), а также на отдельные успехи его применения на экспериментальных моделях и в клинике, авторы считают, что для признания его как противоопухолевого средства необходимы дальнейшие исследования [62].

Подобный вывод сделан и в более поздней публикации, где, кроме того, подчёркнута множественность свойств куркумина (антибактериальных, антиастматических, антиноцицептивных, цитотоксической активности, способности ингибировать митоген-индуцированную пролиферацию лимфоцитов) [63].

У берберина также описана способность снижать образование цитокинов, продуцируемых макрофагами, прежде всего интерлейкина-6 [64]. Кроме того, отмечено его заживляющее действие при воспалительных заболеваниях кишечника, реализуемое через ингибирование им синтеза провоспалительных цитокинов (фактора некроза опухоли α, интерферона γ, интерлейкина-17) кишечными макрофагами путём угнетения путей MAPK и NF-κB, а также влияние на поляризацию макрофагов через активацию AKT1/SOCS1-пути [65]. Те же авторы указывают, что при экспериментальном колите действие берберина на ответ, опосредованный Th1- и Th17-лимфоцитами, связано с позитивными изменениями микробиоты кишечника. Данная работа не касается злокачественных опухолей, но упомянутые в ней клетки, молекулы и сигнальные пути могут играть роль и при канцерогенезе.

ВОЗМОЖНЫЕ ПРИЧИНЫ НЕДОСТАТОЧНОЙ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ РАСТЕНИЙ

Как видно из приведённой литературы, во многих работах показана активность ВМР на культурах клеток, в значительно меньшей части — на экспериментальных моделях, в единичных — в клинике. Видимо, это связано со сложностью их применения, так как большинство ВМР имеют низкую биодоступность и плохо растворимы в воде. Для обеспечения эффекта при пероральном введении необходимы всасывание и метаболизм вещества, которое должно обладать высокой водо- или жирорастворимостью. Парентеральное введение предполагает использование активной формы вещества или его метаболизм в сыворотке крови, что также затруднено при недостаточной растворимости. В связи с этим одним из важнейших вопросов становится повышение биодоступности ВМР, на что направлен ряд разработок, отражённых в литературе.

В работе A. Thomas и соавт. [66] рассмотрены технологии повышения содержания биологически активных компонентов, обладающих антиоксидантным действием, среди которых ультрафиолетовое облучение, режимы экстракции и высушивания растений; а также приведены ссылки на возможность повышения биодоступности фенольных ВМР при различных вариантах биопроцессинга, например ферментации растительного сырья, что приводит к увеличению их растворимости и термоустойчивости.

В исследовании P. Cosme и соавт. [67] проанализированы факторы, влияющие на биодоступность полифенолов, входящих в состав пищевых продуктов. Подчёркнута роль микробиоты в ферментации этих ВМР, а также важность их метаболизма в печени с образованием биологически активных форм. Предложено повышение биодоступности с помощью систем доставки, например помещение куркумина в хитозановые нанокапсулы или его применение в виде наноспрея. Авторы также считают перспективными направлениями использование ВМР в виде пролекарств, активирующихся в желудочно-кишечном тракте, получение фитосом, то есть фосфолипидных комплексов с ВМР, что придаёт им липофильность. Усиление ингибирующего действия берберина на синтез цитокинов получено при использовании его конъюгата с эритроцитами [68].

Низкие растворимость и всасываемость берберина, его P-gp-опосредованный эффлюкс из клеток и быстрый клиренс не позволяют создать необходимую для проявления его биологических свойств концентрацию в тканях, на преодоление чего направлены различные стратегии, суммированные в работе A. Thomas  и соавт. [66]. Среди них получение нанокапсул (в том числе хитозановых, как и в случае куркумина), нанокристаллов, мицеллированных форм, липосом, микроэмульсий, микрочастиц, использование которых привело к повышению сывороточной концентрации берберина после его введения животным.

Альтернативным подходом, рассматриваемым авторами, служит разработка синтетических производных и аналогов берберина, включая изомеризацию или присоединение функциональных химических групп, хотя в работе и указано, что, несмотря на более высокую активность многих аналогов и дериватов берберина по сравнению с исходным веществом, она не была связана с их концентрацией в крови и тканях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Итак, анализ литературы в области поиска и разработки ВМР с противоопухолевым и иммуномодулирующим действием, позволил выявить следующее:

– подавляющее большинство исследований проведено на культурах клеток, а не на моделях опухолей, воспроизведённых на животных, а клинические испытания немногочисленны, результаты их противоречивы;

– множественность молекулярных мишеней ВМР и плейотропность их эффектов предполагают возможность их применения для регуляции различных процессов в опухолевых и нормальных клетках;

– прослеживается связь между противоопухолевым эффектом ВМР и их противовоспалительным и иммуномодулирующим действием, однако не найдено исследований процессов и взаимодействий, происходящих в микроокружении опухоли, при их применении;

– выявлено определённое противоречие между представлением о более эффективном действии при использовании чистого вещества или сложной композиции разнообразных растительных компонентов;

– несмотря на многократно описанное противоопухолевое действие различных ВМР, среди которых особенно часто рассматривают берберин и куркумин, эффект ограничен их низкой биодоступностью, на повышение которой направлены различные подходы;

– представляется перспективным проведение разработки новых производных ВМР, обладающих высокой водорастворимостью, включая модифицированные молекулы известных ВМР и поиск новых, с малоисследованной биологической активностью;

– целесообразно исследовать противоопухолевую активность этих веществ не только в виде моносредств, но и в сочетании с химио- и иммунотерапией.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Е.Ю.З. — концептуализация, анализ, редактирование рукописи, общее руководство; А.Б.С., Н.А.З., Ю.В.У. — методология, валидация, исследование, создание черновика; Е.М.Н. — редактирование рукописи, общее руководство.
Источник финансирования. Исследование выполнено при финансовой поддержке государственного задания «Поиск натуральных и синтетических вторичных метаболитов растений, обладающих противоопухолевыми и иммунокорригирующими свойствами на моделях in vitro и in vivo», номер регистрации 124022100044-2 от 2024 г.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. E.Yu.Z. — conceptualization, formal analysis, writing — review and editing, supervision; A.B.S., N.A.Z., Yu.V.U. — methodology, validation, investigation, writing — original draft; E.M.N. — writing — review and editing, supervision.
Funding source. The study was carried out with the financial support of the state assignment "Search for natural and synthetic secondary plant metabolites with antitumor and immunocorrective properties in in vitro and in vivo models", registration number 124022100044-2 from 2024.
Competing interests. The authors declare no conflict of interest regarding the presented article.

 


1 МТТ — метилтиазолилтетразолий.

×

Об авторах

Елена Юрьевна Златник

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: elena-zlatnik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1410-122X
SPIN-код: 4137-7410

д-р мед. наук, проф., гл. науч. сотр., лаб. иммунофенотипирования опухолей

Россия, г. Ростов-на-Дону

Александр Борисович Сагакянц

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: asagak@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0874-5261
SPIN-код: 7272-1408

канд. биол. наук, доц., зав. лаб., лаб. иммунофенотипирования опухолей

Россия, г. Ростов-на-Дону

Евгения Марковна Непомнящая

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: evgeniyamarkovna@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0521-8837
SPIN-код: 8930-9580

д-р мед. наук, проф., патологоанатомическое отд.

Россия, г. Ростов-на-Дону

Наталья Александровна Захарова

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: zakharova.tata@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7089-5020
SPIN-код: 2182-9981

канд. мед. наук, врач-онколог, отд. реконструктивно-пластической хирургии

Россия, г. Ростов-на-Дону

Юлия Викторовна Ульянова

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: 2014_ulia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0361-330X
SPIN-код: 1276-9063

канд. мед. наук, врач-онколог, отд. опухолей головы и шеи

Россия, г. Ростов-на-Дону

Список литературы

  1. Nasim N., Sandeep I.S., Mohanty S. Plant-derived natural products for drug discovery: Current approaches and prospects // Nucleus (Calcutta). 2022. Vol. 65, N. 3. P. 399–411. doi: 10.1007/s13237-022-00405-3
  2. Sevastre A.S., Manea E.V., Popescu O.S., et al. Intracellular pathways and mechanisms of colored secondary metabolites in cancer therapy // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23, N. 17. P. 9943. doi: 10.3390/ijms23179943
  3. Raskin I., Ribnicky D.M., Komarnytsky S., et al. Plants and human health in the twenty-first century // Trends Biotechnol. 2002. Vol. 20, N. 12. P. 522–531. doi: 10.1016/s0167-7799(02)02080-2
  4. Twaij B.M., Hasan M.N. Bioactive secondary metabolites from plant sources: Types, synthesis, and their therapeutic uses // Int J Plant Biol. 2022. Vol. 13, N. 1. P. 4–14. doi: 10.3390/ijpb13010003
  5. Guerriero G., Berni R., Muñoz-Sanchez J.A., et al. Production of plant secondary metabolites: Examples, tips and suggestions for biotechnologists // Genes (Basel). 2018. Vol. 9, N. 6. P. 309. doi: 10.3390/genes9060309
  6. Isah T. Stress and defense responses in plant secondary metabolites production // Biol Res. 2019. Vol. 52, N. 1. P. 39. doi: 10.1186/s40659-019-0246-3
  7. Lal N., Sahu N., Shirale A.O., et al. Plant secondary metabolites and their impact on human health. In: Rajput V.D., El-Ramady H., Upadhyay S.K., et al., editors. Nano-biofortification for human and environmental health. Sustainable plant nutrition in a changing world. Springer, 2023. p. 295–321. doi: 10.1007/978-3-031-35147-1_15
  8. Mushtaq S., Abbasi B.H., Uzairm B., Abbasi R. Natural products as reservoirs of novel therapeutic agents // EXCLI J. 2018. Vol. 17. P. 420–451. doi: 10.17179/excli2018-1174
  9. Жуковская Е.В., Петрушкина Н.П. Фитотерапия в онкологии // Педиатрический вестник Южного Урала. 2019. № 1. С. 57–65. doi: 10.34710/Chel.2019.56.48.010
  10. Камалова Я.Н., Карамова Н.С., Зеленихин П.В., и др. Растительное сырье как потенциальный источник противоопухолевых агентов // Учёные записки Казанского университета. Серия: естественные науки. 2019. Т. 161, № 3. С. 385–394. doi: 10.26907/2542-064X.2019.3.385-394
  11. Hussein R.A., El-Anssary A.A. Plants secondary metabolites: The key drivers of the pharmacological actions of medicinal plants. In: Builders P.F., editor. Herbal medicine. London: IntechOpen, 2018. p. 13–30. doi: 10.5772/intechopen.76139
  12. Ramakrishna W., Kumari A., Rahman N., Mandave P. Anticancer activities of plant secondary metabolites: Rice callus suspension culture as a new paradigm // Rice Science. 2021. Vol. 28, N. 1. P. 13–30. doi: 10.1016/j.rsci.2020.11.004
  13. Li Y., Kong D., Fu Y., et al. The effect of developmental and environmental factors on secondary metabolites in medicinal plants // Plant Physiol Biochem. 2020. Vol. 148. P. 80–89. doi: 10.1016/j.plaphy.2020.01.006
  14. Asare M.O., Száková J., Tlustoš P. The fate of secondary metabolites in plants growing on Cd-, As-, and Pb-contaminated soils — a comprehensive review // Environ Sci Pollut Res. 2023. Vol. 30, N. 5. P. 11378–11398. doi: 10.1007/s11356-022-24776-x
  15. Abotaleb M., Samuel S.M., Varghese E., et al. Flavonoids in cancer and apoptosis // Cancers (Basel). 2018. Vol. 11, N. 1. P. 28. doi: 10.3390/cancers11010028
  16. Rajayan J.S., Chandrasekar V., Duraipandian C., Rajendran K. In vitro evaluation of extracts from Ixora Species for a potential phytosomal formulation // Cureus. 2024. Vol. 16, N. 3. P. e55396. doi: 10.7759/cureus.55396
  17. Liskova A., Koklesova L., Samec M., et al. Flavonoids in cancer metastasis // Cancers (Basel). 2020. Vol. 12, N. 6. P. 1498. doi: 10.3390/cancers12061498
  18. Ci Y., Zhang Y., Liu Y., et al. Myricetin suppresses breast cancer metastasis through down-regulating the activity of matrix metalloproteinase (MMP)-2/9 // Phytother Res. 2018. Vol. 32, N. 7. P. 1373–1381. doi: 10.1002/ptr.6071
  19. Bradley D.P., O'Dea A.T., Woodson M.E., et al. Effects of troponoids on mitochondrial function and cytotoxicity // Antimicrob Agents Chemother. 2022. Vol. 66, N. 1. P. e0161721. doi: 10.1128/AAC.01617-21
  20. Кит О.И., Жукова Г.В., Толкачев О.Н., и др. Противоопухолевые факторы природного происхождения и некоторые подходы к разработке эффективных схем фитотерапии в онкологии // Вопросы онкологии. 2022. Т. 68, № 5. С. 527–538. doi: 10.37469/0507-3758-2022-68-5-527-538
  21. Li Y., Yang J., Niu L., et al. Structural insights into the design of indole derivatives as tubulin polymerization inhibitors // FEBS Lett. 2020. Vol. 594, N. 1. P. 199–204. doi: 10.1002/1873-3468.13566
  22. Hawash M., Kahraman D.C., Olgac A., et al. Design and synthesis of novel substituted indole-acrylamide derivatives and evaluation of their anti-cancer activity as potential tubulin-targeting agents // J Mol Struct. 2022. Vol. 1254. P. 132345. doi: 10.1016/j.molstruc.2022.132345
  23. Luo M.L., Huang W., Zhu H.P., et al. Advances in indole-containing alkaloids as potential anticancer agents by regulating autophagy // Biomed Pharmacother. 2022. Vol. 149. P. 112827. doi: 10.1016/j.biopha.2022.112827
  24. Shestakova K.M., Moskaleva N.E., Boldin A.A., et al. Targeted metabolomic profiling as a tool for diagnostics of patients with non-small-cell lung cancer // Sci Rep. 2023. Vol. 13, N. 1. P. 11072. doi: 10.1038/s41598-023-38140-7
  25. Li J., Li J.X., Jiang H., et al. Phytochemistry and biological activities of corynanthe alkaloids // Phytochemistry. 2023. Vol. 213. P. 113786. doi: 10.1016/j.phytochem.2023
  26. Pan L., Terrazas C., Acuna U.M., et al. Bioactive indole alkaloids isolated from Alstonia angustifolia // Phytochem Lett. 2014. Vol. 10. P. 54–59. doi: 10.1016/j.phytol.2014.06.010
  27. Корти Ф., Ронки М., Рива А. Композиции, содержащие берберин. Патент РФ №2788599. Бюл. №3 от 23.01.2023. EDN: UICPHL
  28. Бенам Д. Солюбилизат с куркумином и при необходимости по меньшей мере с одним другим активным веществом. Патент РФ №2752078. Бюл. №21 от 22.07.2021. EDN: XSWOKH
  29. Zhao Z., Zeng J., Guo Q., et al Berberine suppresses stemness and tumorigenicity of colorectal cancer stem-like cells by inhibiting m6a methylation // Front Oncol. 2021. Vol. 11. P. 775418. doi: 10.3389/fonc.2021.775418
  30. Du H., Gu J., Peng Q., et al. Berberine suppresses EMT in liver and gastric carcinoma cells through combination with TGFβR regulating TGF-β/Smad pathway // Oxid Med Cell Longev. 2021. Vol. 2021. P. 2337818. doi: 10.1155/2021/2337818
  31. Aleissa M.S., Al-Zharani M., Alneghery L.M., Aleissa A.M. Berberine enhances the sensitivity of radiotherapy in ovarian cancer cell line (SKOV-3) // Saudi Pharm J. 2023. Vol. 31, N. 1. P. 110–118. doi: 10.1016/j.jsps.2022.11.009
  32. Li Q., Zhao H., Chen W., Huang P. Berberine induces apoptosis and arrests the cell cycle in multiple cancer cell lines // Arch Med Sci. 2023. Vol. 19, N. 5. P. 1530–1537. doi: 10.5114/aoms/132969
  33. Gong C., Hu X., Xu Y., et al. Berberine inhibits proliferation and migration of colorectal cancer cells by downregulation of GRP78 // Anticancer Drugs. 2020. Vol. 31, N. 2. P. 141–149. doi: 10.1097/CAD.0000000000000835
  34. Liu J., Zhu Z., Liu Y., et al. MDM2 inhibition-mediated autophagy contributes to the pro-apoptotic effect of berberine in p53-null leukemic cells // Life Sci. 2020. Vol. 242. P. 117228. doi: 10.1016/j.lfs.2019.117228
  35. Tak J., Sabarwal A., Shyanti R.K., Singh R.P. Berberine enhances posttranslational protein stability of p21/cip1 in breast cancer cells via down-regulation of Akt // Mol Cell Biochem. 2019. Vol. 458, N. 1–2. P. 49–59. doi: 10.1007/s11010-019-03529-4
  36. Jin F., Xie T., Huang X., Zhao X. Berberine inhibits angiogenesis in glioblastoma xenografts by targeting the VEGFR2/ERK pathway // Pharm Biol. 2018. Vol. 56, N. 1. P. 665–671. doi: 10.1080/13880209.2018.1548627
  37. Belanova A., Beseda D., Chmykhalo V., Stepanova A., et al. Berberine effects on NF-KB, HIF1A and NFE2L2/AP-1 pathways in HeLa cells // Anticancer Agents Med Chem. 2019. Vol. 19, N. 4. P. 487–501. doi: 10.2174/1871520619666181211121405
  38. Златник Е.Ю., Енин Я.С., Буров О.Н., и др. Молекулярно-клеточные аспекты воздействия вторичных метаболитов барбариса обыкновенного и белокопытника гибридного на клеточную линию HeLa // Исследования и практика в медицине. 2023. T. 10, № 4. C. 31–47. doi: 10.17709/2410-1893-2023-10-4-3
  39. Wang Z.C., Wang J., Chen H., et al. Synthesis and anticancer activity of novel 9,13-disubstituted berberine derivatives // Bioorg Med Chem Lett. 2020. Vol. 30, N. 2. P. 126821. doi: 10.1016/j.bmcl.2019.126821
  40. Rauf A., Abu-Izneid T., Khalil A.A., et al. Berberine as a potential anticancer agent: A comprehensive review // Molecules. 2021. Vol. 26, N. 23. P. 7368. doi: 10.3390/molecules26237368
  41. Cuan X., Yang X., Zhu W., et al. Antitumor effects of Erlotinib in combination with berberine in A431 cells // BMC Pharmacol Toxicol. 2023. Vol. 24, N. 1. P. 29. doi: 10.1186/s40360-023-00661-2
  42. Adiwidjaja J., Boddy A.V., McLachlan A.J. Physiologically based pharmacokinetic model predictions of natural product-drug interactions between goldenseal, berberine, imatinib and bosutinib // Eur J Clin Pharmacol. 2022. Vol. 78, N. 4. P. 597–611. doi: 10.1007/s00228-021-03266-y
  43. Wu X., Li Q., Xin H., et al. Effects of Berberine on the blood concentration of Cyclosporine A in renal transplanted recipients: Clinical and pharmacokinetic study // Eur J Clin Pharmacol. 2005. Vol. 61, N. 8. P. 567–572. doi: 10.1007/s00228-005-0952-3
  44. Feng R., Shou J.W., Zhao Z.X., et al. Transforming berberine into its intestine-absorbable form by the gut microbiota // Sci Rep. 2015. Vol. 5. P. 1–15. doi: 10.1038/srep12155
  45. Yang F., Gao R., Luo X., et al. Berberine influences multiple diseases by modifying gut microbiota // Front Nutr. 2023. Vol. 10. P. 1187718. doi: 10.3389/fnut.2023.1187718
  46. Vadukoot A.K., Mottemmal S., Vekaria P.H. Curcumin as a potential therapeutic agent in certain cancer types // Cureus. 2022. Vol. 14, N. 3. P. e22825. doi: 10.7759/cureus.22825
  47. Zoi V., Galani V., Lianos G.D., et al. The role of Curcumin in cancer treatment // Biomedicines. 2021. Vol. 9, N. 9. P. 1086. doi: 10.3390/biomedicines9091086
  48. Yun C.W., Jeon J., Go G., et al. The dual role of autophagy in cancer development and a therapeutic strategy for cancer by targeting autophagy // Int J Mol Sci. 2020. Vol. 22, N. 1. P. 179. doi: 10.3390/ijms22010179
  49. Кушнир Т.И., Арноцкая Н.Е., Кудрявцев И.А., Шевченко В.Е. Терапевтический потенциал куркумина для лечения мультиформной глиобластомы // Успехи молекулярной онкологии. 2020. T. 7, № 1. С. 8–16. doi: 10.17650/2313-805X-2020-7-1-8-16
  50. Moon D.O. Curcumin in cancer and inflammation: An in-depth exploration of molecular interactions, therapeutic potentials, and the role in disease management // Int J Mol Sci. 2024. Vol. 25, N. 5. P. 2911. doi: 10.3390/ijms25052911
  51. Mahammedi H., Planchat E., Pouget M., et al. The new combination Docetaxel, Prednisone and Curcumin in patients with castration-resistant prostate cancer: A pilot phase II study // Oncology. 2016. Vol. 90, N. 2. P. 69–78. doi: 10.1159/000441148
  52. Liu C., Rokavec M., Huang Z., Hermeking H. Curcumin activates a ROS/KEAP1/NRF2/miR-34a/b/c cascade to suppress colorectal cancer metastasis // Cell Death Differ. 2023. Vol. 30, N. 7. P. 1771–1785. doi: 10.1038/s41418-023-01178-1
  53. Balakrishna A., Kumar M.H. Evaluation of synergetic anticancer activity of Berberine and Curcumin on different models of A549, Hep-G2, MCF-7, Jurkat, and K562 cell lines // Biomed Res Int. 2015. Vol. 2015. P. 354614. doi: 10.1155/2015/354614
  54. Behl T., Kumar K., Brisc C., et al. Exploring the multifocal role of phytochemicals as immunomodulators // Biomed Pharmacother. 2021. Vol. 133. P. 110959. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110959
  55. Chonov D.C., Ignatova M.M.K., Ananiev J.R., Gulubova M.V. IL-6 activities in the tumour microenvironment. Part 1 // Open Access Maced J Med Sci. 2019. Vol. 7, N. 14. P. 2391–2398. doi: 10.3889/oamjms.2019.589
  56. Zebeaman M., Tadesse M.G., Bachheti R.K., et al. Plants and plant-derived molecules as natural immunomodulators // BioMed Res Int. 2023. Vol. 2023. P. 7711297. doi: 10.1155/2023/7711297
  57. Jantan I., Ahmad W., Bukhari S.N.A. Plant-derived immunomodulators: An insight on their preclinical evaluation and clinical trials // Front Plant Sci. 2015. Vol. 6. P. 655. doi: 10.3389/fpls.2015.00655
  58. Gorabi A.M., Razi B., Aslani S., et al. Effect of curcumin on proinflammatory cytokines: A meta-analysis of randomized controlled trials // Cytokine. 2021. Vol. 143. P. 155541. doi: 10.1016/j.cyto.2021.155541
  59. Kumar A., Yadav G. Potential role of medicinal plants for their immunomodulatory activity — a review // Annals of Clinical Pharmacology & Toxicology. 2022. Vol. 3, N. 1. P. 1021.
  60. Yadav R., Jee B., Awasthi S.K. Curcumin suppresses the production of pro-inflammatory cytokine interleukin-18 in lipopolysaccharide stimulated murine macrophage-like cells // Indian J Clin Biochem. 2015. Vol. 30, N. 1. Р. 109–112. doi: 10.1007/s12291-014-0452-2
  61. Peng J., Zheng T.T., Li X., et al. Plant-derived alkaloids: The promising disease-modifying agents for inflammatory bowel disease // Front Pharmacol. 2019. Vol. 10. P. 351. doi: 10.3389/fphar.2019.00351
  62. Bose S., Panda A.K., Mukherjee S., Sa G. Curcumin and tumor immune-editing: Resurrecting the immune system // Cell Div. 2015. Vol. 10. P. 6. doi: 10.1186/s13008-015-0012-z
  63. Daniel L. Pouliquen, Koraljka Gall Trošelj and Ruby John Anto Curcuminoids as anticancer drugs: Pleiotropic effects, potential for metabolic reprogramming and prospects for the future // Pharmaceutics. 2023. Vol. 15, N. 6. Р. 1612. doi: 10.3390/pharmaceutics15061612
  64. Ma J., Chan C.C., Huang W.C., Kuo M.L. Berberine inhibits pro-inflammatory cytokine-induced IL-6 and CCL11 production via modulation of STAT6 pathway in human bronchial epithelial cells // Int J Med Sci. 2020. Vol. 17, N. 10. Р. 1464–1473. doi: 10.7150/ijms.45400
  65. Xiong K., Deng J., Yue T., et al. Berberine promotes M2 macrophage polarisation through the IL-4-STAT6 signalling pathway in ulcerative colitis treatment // Heliyon. 2023. Vol. 9, N. 3. Р. e14176. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e14176
  66. Thomas A., Kamble S., Deshkar S., et al. Bioavailability of berberine: Challenges and solutions // Istanbul J Pharm. 2021. Vol. 51, N. 1. P. 141–153. doi: 10.26650/IstanbulJPharm.2020.0056
  67. Cosme P., Rodríguez A.B., Espino J., Garrido M. Plant phenolics: Bioavailability as a key determinant of their potential health-promoting applications // Antioxidants (Basel). 2020. Vol. 9, N. 12. P. 1263. doi: 10.3390/antiox9121263
  68. Aghili Z.S., Magnani M., Ghatrehsamani M., et al. Intelligent berberine-loaded erythrocytes attenuated inflammatory cytokine productions in macrophages // Sci Rep. 2024. Vol. 14, N. 1. P. 9381. doi: 10.1038/s41598-024-60103-9

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© 2024 Эко-Вектор

Creative Commons License

Эта статья доступна по лицензии
Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 75008 от 01.02.2019.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах