Резюме
Канцерогенезата е процес, при който нормална клетка се трансформира в неопластична клетка. Това действие включва няколко стъпки, започващи с иницииране и последвани от повишаване и прогресиране. Задвижването на тези етапи са оксидативен стрес и възпаление, което от своя страна обхваща безброй отклонени генни експресии, както в трансформиращата се клетъчна популация, така и в клетките в околната лезия. Хемопревенцията на рака с биореактивни храни или техните извлечени/пречистени компоненти се осъществява чрез нормализиране на тези неподходящи генни дейности. Доказано е, че различни храни/агенти влияят върху различните генни експресии. В този преглед обсъждаме, при които дейностите по химиопрофилактика на самото червено цвекло могат да нарушат канцерогенезата и дейностите на водоразтворимите беталаини, извлечени от растението.
1. Въведение
2. Биоактивни съединения в цвекло
Червеното цвекло е зеленчук, богат на въглехидрати, мазнини, микроелементи и съставки с биоактивни свойства [16]. Биоактивните съставки включват бетаин, полифеноли, каротеноиди, флавоноиди, сапонини и водоразтворимите пигменти беталаините [17] (вж. Таблица 1).
маса 1
Компилация на биореактивни съединения в червено цвекло с химиопрофилактична активност на рака.
| Бетаин | Нарушават възпалението | [18,19,20] |
| Ферулова киселина | Мембранен антиоксидант, намалява NADPH оксидазната активност и производството на супероксид | [21,22,23] |
| Кофеинова киселина | Намалена липидна пероксидация, оксидативен стрес, възпаление | [24,25,26] |
| p-кумарова киселина | Инхибира AKT и ERK сигнализиране, ангиогенеза, повишаване на регулацията на фаза II ензими, апоптоза | [27,28,29] |
| Сирингична киселина | Химиопрофилактична активност при мишки, инхибират EGFR, Akt и NADPH оксидазни активности | [30] |
| Рутин | Активност на химиопрофилактика при мишки, регулиране на възпалението надолу | [31] |
| Кемпферол | Апоптоза in vitro | [32,33] |
| Рамнетин | Антиоксидант, противовъзпалително | [34] |
| Рамноцитрин | Цитотоксичност | [35] |
| Астрагалин | Инхибира растежа на ксенотрансплантирани туморни клетки при голи мишки | [36] |
| Олеанолова киселина | Инхибира растежа на ксенотрансплантирани туморни клетки при голи мишки | [37,38,39] |
| β-каротин | Антиоксидант, повишена апоптоза | [40] |
| Лутеин | Антиоксидант, активирани макрофаги, регулирани проапоптотични гени | [40] |
| Недефинирано | Намалени предракови лезии при плъхове | [41] |
| Беталейни | Антиоксидант, намалено възпаление, повишена апоптоза, антимутагенен, индуцира фаза II ензими, химиопрофилактична активност | [42,43,44,45,46,47,48,49,50] |
2.1. Бетаин
Бетаинът е жизненоважен донор на метилова група [18]. Бетаинът може да наруши възпалението [18,19,20] чрез потискане на усилвателя на ядрения фактор капа-лека верига на активирани В клетки (NF-κB) и активирането на Akt [51] и инициирането на инфламазоми [18]. Бетаинът не е изследван пряко като химиопрофилактично средство за рак, въпреки че неговите противовъзпалителни ефекти предполагат, че съединението може да е активно. Бетаинът се приема лесно при поглъщане при хора [18].
2.2. Полифеноли
Полифенолите са структурен клас химикали, характеризиращи се с наличието на големи кратни фенолни структурни единици. Броят и характеристиките на тези фенолни структури лежат в основата на уникалните физични, химични и биологични свойства. Полифенолите в червеното цвекло имат химиопрофилактични качества, тъй като имат хидроксилни групи, които даряват своите протони на ROS. Фенолните киселини, напр. Ферулова киселина, кофеинова киселина, р-кумарова киселина, спринцова киселина и ванилова киселина са пречистени от цвекло [17]. Въпреки че нито едно от тези съединения не е извлечено от червено цвекло и е оценено за химиопрофилактичен потенциал, данните, получени за тези съединения, извлечени от други източници (вж. По-долу), показват, че полифенолите в червеното цвекло трябва да имат химиопрофилактични качества.
2.2.1. Фенолни киселини
Феруловата киселина (FA) е силен мембранен антиоксидант и е известно, че е ефективно средство за почистване на свободните радикали [21]. Доказано е, че индуцира клетъчна апоптоза чрез загуба на митохондриален мембранен потенциал [22]. В плазмата са открити 25 метаболита на FA, повечето от които също в урината, докато във фекалиите метаболизмът на дебелото черво води до по-прости фенолни съединения [21]. Приемът на ферулова киселина намалява активността на NADPH оксидаза, освобождаването на супероксид, апоптозата и некрозата в мононуклеарни клетки от периферна кръв при мишки [22]. Производството на супероксид е отменено от FA при плъхове [23]. Показано е също, че този полифенол подобрява възпалението на белите дробове при плъхове [52,53], което предполага, че може да антагонизира белодробната канцерогенеза.
Абсолютната бионаличност на кофеиновата киселина при плъхове е била 14,7%, а чревната му абсорбция е 12,4% [24]. Prasad и сътр. [25] съобщават, че кофеиновата киселина значително намалява липидната пероксидация и намалява увреждането на ДНК в UVB-облъчени лимфоцити. Освен това е доказано, че кофеиновата киселина намалява оксидативния стрес и възпалението, индуцирано от 12-О-тетрадеканоил-форбол-13-ацетат (TPA) in vivo в кожата на мишка. Съединението значително инхибира индуцираното от ТРА липидно пероксидиране и освобождаването на фактор на туморна некроза алфа (TNF-α), регулираното нагоре съдържание на глутатион и инхибира индуцираното от ТРА експресиране на NF-кВ и COX-2 [26].
Установено е, че бионаличността на спринцова киселина е 86,27% в кръвта на зайци. Доказано е, че е сравнително нетоксичен за животните [55]. Установено е, че има мощна химиопрофилактична активност, използвайки UV-индуциран модел на мишка за канцерогенеза на кожата. Съединението е изследвано също и в предраков модел на човешка кожна клетъчна линия. Проучването показа, че индуцираното от ултравиолетовите лъчи активиране на COX2, матричната металопротеиназа-а, простагландин Е2 и активаторен протеин-1 активност се инхибира от сирингична киселина. Нещо повече, индуцирането на протеин тирозин фосфатаза-b1, която активира EGFR, беше инхибирано. Този фенол също събори митоген-активираните протеинкинази и Akt пътищата. Той също така инхибира UV индукцията на NADPH оксидазна активност [56]. Ваниловата киселина е изследвана в модел на плъх на ендометриален карцином [30]. Животните, лекувани с ванилова киселина, показват нормализиране на хистопатологичните лезии. В допълнение, нивата на цитохром Р450 бяха намалени, докато ензимните активности на фаза II бяха повишени. Освен това е установено намаляване на матричните металопротеинази 2 и 9, както и регулатора на клетъчния цикъл циклин D.
2.2.2. Флавоноиди
2.2.3. Тритерпеновите сапонини
Тритерпеноидните сапонини са тритерпени, съдържащи 30 въглеродни атома. Някои тритерпени имат стероиден характер. Тези захари могат да се отделят в червата от бактерии, като понякога позволяват на агликона да се абсорбира в кръвта и да се вкара в клетъчните мембрани. Сапонините в червеното цвекло са олеанолова киселина и няколко бетавулгарозиди. Koczurliewicz et al. [37] публикува преглед на антитуморните ефекти на тритерпеновите сапонини и биологичната активност на олеаноловата киселина са прегледани от Ayeleso et al. [38]. Напоследък са показани молекулярните действия на олеаноловата киселина върху супресивната активност на тумора за няколко ксенотрансплантирани клетъчни линии. Анализът на клетъчния цикъл разкрива, че олеаноловата киселина предизвиква спиране на клетъчния цикъл в клетките HepG2 в суб-G1 (апоптотичната) фаза на клетъчния цикъл, в зависимост от дозата [39]. Kim et al. [59] показа, че съединението повишава апоптозата и намалява клетъчното циклиране в ксенотрансплантирани клетки на простатата DU145. Наблюдавано е активиране на гените p53, Bax и Akt, докато активността на циклин B1, циклин E, cdk2, p-erk и c-jun е регулирана надолу.
3. Каротеноиди
4. Недефинирани компоненти на червено цвекло с химиопрофилактична активност
Установено е, че влакнестият материал от червено цвекло, приготвен чрез екстракция на оцветителите и водоразтворимите компоненти, значително намалява честотата на предракови чернодробни лезии и броя на животните, носещи тумори в модел на плъх [41]. Освен това е доказано, че екстрактът от пектин от захарно цвекло е цитотоксичен за клетки MCF-7 [61]. Тези две наблюдения предполагат, че червеното цвекло има противоракови съединения, които тепърва ще бъдат пречистени и идентифицирани.
5. Бетанини
Най-изследваните биоактивни съединения в цвеклото са беталаините. Беталаините са клас червени и жълти получени от индол пигменти, открити в растенията от Caryophyllales, където заместват антоцианиновите пигменти. Преобладаващите форми на тези водоразтворими пигменти са бетацианин (червен цвят) и бетаксантин (жълт цвят) [62]. Червеното цвекло е основният източник на беталатини в западните диети, тъй като те не присъстват широко в растителния свят [63]. Те не са канцерогенни [64] или мутагенни [42] и са антимутагенни срещу директно действащия мутаген, метилнитро-нитрозогуанидин (MNNG), както е оценено от теста на Ames [42,65]. Те не индуцират деметилиране в промоторите на тестваните затихнали за метилиране онкосупресорни гени в MCF-7 клетки [66]. Беталаините нямат известна токсичност при гризачи и хора [62,63], а извлечената хранителна боя E162 (която е предимно беталаини) се използва често в хранителната промишленост [62,63].
5.1. Бионаличност на бетанини
Установено е, че консумираните беталаини при хората са максимални в плазмата за три часа и съединението е неоткриваемо за осем часа. Екскрецията на бетанин се случва бързо при плъхове, с полуживот 32 минути в плазма и урината се оцветява за три минути. Стомашната стена, тънките черва и дебелото черво метаболизират съответно 75%, 35% и 60% от добавения бетанин. По принцип беталаините имат лоша бионаличност и бъбречният клирънс е незначителен начин за тяхното елиминиране. Агентите се метаболизират и разграждат предимно в стомашно-чревните клетки на хората. И накрая, беше показано, че бетанините се абсорбират от чревните епителни клетки чрез парацелуларни връзки, при което съединението навлиза в кръвния поток и се включва в червените кръвни клетки и липопротеините [43,62,63,67,68].
5.2. Антиоксидантна и противовъзпалителна активност
5.3. Фаза II Детоксикираща ензимна активност
5.4. Цитотоксичност на бетанините на култивираните клетки
Молекулярният (ите) механизъм (и) на хемопревенцията на бетанините (вж. Фигура 1) не е изяснен. Въпреки това възпалението, дължащо се на ROS и HClO, освободени от неутрофили, се неутрализира от бетанините [74], като по този начин намалява оксидативния стрес. Как бетанините инхибират производството на ROS от неутрофили [46] не е изяснено. Бетанините също намаляват броя на инфилтриращите неутрофили [44,73] във възпалителни лезии по неизвестен механизъм и ново образуване на кръвоносни съдове (ангиогенеза) при тумори [50]. Тези наблюдения предполагат, че един от инхибиращите механизми на бетанините е да се отрече развитието на стромални елементи при възпалителни лезии. Бетанините не са мутагенни [65] и засягат молекулярните механизми на трансформирани клетки, главно чрез намаляване на техния темп на растеж и индуциране на апоптоза [50,82]. По този начин може да се заключи, че бетанините засягат както туморната среда, така и самата туморна клетка. Разбирането как се случва това е фокусът на бъдещите разследвания. Освен това експериментите, установяващи защо някои туморни клетки избягват инхибиторните ефекти на бетанините, трябва да бъдат информативни.
Механизми, чрез които този бетанин увеличава химиопрофилактиката на рака. Бетанините възпрепятстват развитието на възпалителни лезии, като ограничават инвазията на възпалителни клетки, освобождаването на HClO и неутрализирането на ROS, произведени от възпалителните клетки и туморните клетки. Ангиогенезата е умерена и се увеличава апоптозата.
Финансиране
Това изследване не получи външно финансиране.
Конфликт на интереси
Авторите не декларират конфликт на интереси.
- Потенциал на гъбените съединения като имуномодулатори в имунотерапията на рака Преглед
- Ако приемате ежедневно пробиотична добавка MD Anderson Cancer Center
- Потенциална роля на човешкия папиломен вирус в патогенезата на рак на стомаха
- Орални и орофарингеални рискови фактори и профилактика
- Фактори на риска от рак на устата 14 съвета за предотвратяване на рак на устата