Сиема Пател

1 Катедра по биотехнологии, Прекрасен професионален университет, Джаландхар, 144402 Пенджаб Индия

Арун Гоял

2 Департамент по биотехнологии, Индийски технологичен институт Гувахати, Гувахати, 781039 Асам Индия

Резюме

Въведение

Гъбите се считат за гурме кухня по целия свят от древността заради уникалния си вкус и фин вкус. Наскоро беше открито, че много видове гъби са миниатюрни фармацевтични фабрики, произвеждащи стотици нови съставки с чудодейни биологични свойства. Те имат дълга история на употреба в ориенталската медицина, но легендарните им ефекти за насърчаване на добро здраве и жизненост се подкрепят само от съвременни изследвания. Напоследък гъбите се появяват като прекрасен източник на нутрицевтици, антиоксиданти, противоракови, пребиотични, имуномодулиращи, противовъзпалителни, сърдечно-съдови, антимикробни и антидиабетни (Barros et al. 2007; Sarikurkcu et al. 2008; Wang et al. 2004; Kim et al. 2007; Synytsya et al. 2009). Текущите изследователски проекти имат за цел да популяризират гъбите като ново поколение „биотерапевтици“.

разработки

Някои лечебни гъби с противораков потенциал

Структура на противоракови съединения, изолирани от гъби (събрани от http://www.wikipedia.org)

Противораков механизъм на гъбните биоактивни съединения

Използване на гъби срещу рак

Род Фелин

Song et al. (2008) дешифрира противораковите ефекти на Phellinusigniarius. Етаноловият екстракт от плодното тяло на P. igniarius е използван за оценка на антипролиферативните и антиметастатичните ефекти при човешки хепатокарцином (SK-Hep-1) и сърдечно-съдови ендотелни клетки на плъх (RHE). Екстрактът инхибира пролиферацията и на двете клетъчни линии по дозозависим начин, а стойностите на IC50 на 48 часа са съответно 72 и 103 μg/mL за SK-Hep-1 клетки и RHE клетки. Етанолов екстракт при 25 μg/mL напълно инхибира индуцираното от матригел образуване на тръби в клетките на RHE. Важно е, че екстрактът в концентрация 25 или 50 μg/ml в комбинация с оксалиплатин (Oxa) или 5-флуороурацил (5-FU) синергично инхибира пролиферацията на SK-Hep-1 клетки. Тези резултати демонстрират потенциала на етаноловия екстракт от P. igniarius като адювант за химиотерапия.

Намаляването на регулацията на MDM2, протоонкогенът, инхибиращ тумор-супресорната функция на р53, се счита за привлекателна терапевтична стратегия за рак (Lu et al. 2009). Хиполонът, извлечен от видове Фелин, индуцира епидермоидна и апоптоза на ракови клетки на стомаха. Независимо от състоянието на p53, хиполонът инхибира растежа на клетките на рак на гърдата и пикочния мехур. Лечението с хисполон повишава концентрацията на p21, инхибитор на циклин-зависима киназа и разграден MDM2, отрицателен регулатор на p21 чрез убиквитинация. Проучванията показват, че клетките с по-висока активност на ERK1/2 са по-чувствителни към хиполон. Съобщава се за решаваща роля на хиполона в убиквитинацията и понижаването на регулацията на MDM2 чрез рекрутирания MDM2 активиран ERK1/2, като се прогнозира фенолното съединение като потенциален антитуморен агент при рак на гърдата и пикочния мехур.

Род Pleurotus

Lavi et al. (2006) съобщават, че воден полизахариден екстракт от Pleurotusostreatus предизвиква антипролиферативни и проапоптотични ефекти върху НТ-29 ракови клетки на дебелото черво. Нов водоразтворим полизахарид (POPS-1) е получен от плодните тела на P. ostreatus чрез екстракция с гореща вода, утаяване с етанол и фракциониране чрез DEAE-целулозен йонен обмен и гел-филтрационна хроматография Sepharose CL-6B. Анализът на цитотоксичността показва, че POPS-1 представя значително по-висока антитуморна активност срещу HeLa туморни клетки in vitro, по дозозависим начин, и показва значително по-ниска цитотоксичност за 293T клетки на човешки ембрион в сравнение с туморни клетки HeLa в сравнение с противораково лекарство 5-флуороурацил. Резултатите предполагат, че POPS-1 може да се разглежда като потенциален кандидат за разработване на нов антитуморен агент с ниска токсичност (Tong et al. 2009).

Li et al. (2008a) изолира хомодимерен 32,4 kDa лектин от пресни плодни тела на гъбата Pleurotuscitrinopileatus. Лектинът проявява мощна антитуморна активност при мишки, носещи сарком 180, и причинява приблизително 80% инхибиране на туморния растеж, когато се прилага интраперитонеално при 5 mg/kg дневно в продължение на 20 дни.

Wong и сътр. (2007) изследва in vitro анти-пролиферативните дейности на водоразтворимите полизахариди, извлечени от плодното тяло и мицела на нова годна за консумация гъба Pleurotustuber-regium. Екстрактът от плодно тяло показва най-силна цитотоксичност (приблизително IC50 25 μg/ml) и упражнява ефективна анти-пролиферативна активност при 200 μg/ml срещу човешки остри клетки на промиелоцитна левкемия (HL-60). И двата полизахаридни екстракта индуцират апоптоза в HL-60 клетки с увеличаване на съотношението Bax/Bcl-2. Анализ от поточна цитометрия и вестерн-блот демонстрира, че екстрактът от мицел причинява арест на G2/M в клетки HL-60 чрез понижаване на експресията на Cdk1, докато плодното тяло причинява арест на S в клетките на HL-60 чрез изчерпване на Cdk2 и увеличаване на циклин Е израз.

Род Agaricus

Lentinulaedodes

Shiitake mushrooom, Lentinulaedodes произвежда лентинан, β-глюкан, за който е известно, че потиска левкемичната клетъчна пролиферация. Етаноловият екстракт от тази гъба значително намалява клетъчната пролиферация на CH72 клетки, докато не може да промени пролиферативния отговор на клетъчната линия на не-туморогенните кератиноцити (С50). Анализът на клетъчния цикъл демонстрира, че екстрактът от L. edodes предизвиква преходно спиране на G1, без да се наблюдават промени в клетките С50 (Gu and Belury 2005).

Trametesversicolor или Coriolusversicolor

Грифолафрондоса

Род Ганодерма

Hericium erinaceus

Hericium erinaceus или широко известен като Lions грива привлича голямо внимание благодарение на своя антитуморен и имуномодулиращ ефект (Wang et al. 2004). Лий и Хонг (2010) демонстрират, че H. erinaceus действа като усилвател за сенсибилизиране на апоптотично сигнализиране, медиирано от доксорубицин (Dox), чрез намаляване на експресията на c-FLIP чрез JNK активиране и засилване на вътреклетъчното натрупване на Dox чрез инхибиране на NF-кВ активността. Kim et al. (2011) изследва антитуморните ефекти на екстрактите от тези гъби при мишки Balb/c, трансплантирани с CT-26 ракови клетки на дебелото черво. Богатата на β-глюкан гореща вода, получена чрез кипене и микровълнова печка, когато се инжектира ежедневно в продължение на 2 седмици, значително намалява теглото на тумора съответно с 38 и 41%. Туморните регресии са свързани с увеличаване на естествените клетки-убийци и факторите на туморната некроза. Проангиогенните фактори, включително съдов ендотелен растежен фактор (VEGF), циклооксигеназа 2 (COX-2) и 5-липоксигеназа (5-LOX) също са значително намалени в експресията на иРНК и протеини от туморни гени. Намалената експресия на COX-2 и 5-LOX допълнително задейства инхибирането на неоангиогенезата вътре в туморите. Беше заключено, че индуцирането на активността на NK, активирането на макрофагите и инхибирането на ангиогенезата допринасят за механизма за намаляване на размера на тумора.

Cordycepsmilitaris

Boletusbadius или Xerocomusbadius

Теанинът (γ-глутамилетиламид), притежаващ антитуморна активност, се получава от Xerocomusbadius чрез потопена ферментация (Li et al. 2008b). l -теанинът има синергичен ефект върху антитуморната активност на доксорубицин, антрациклини, цисплатин и иринотекан. Следователно, модулиращият ефект на теанина върху ефикасността на противотуморните агенти се очаква да бъде приложим в клиничната химиотерапия при рак.

Calvatiautriformis

Съобщава се, че Calvatiautriformis или Handkeautriformis или широко известни като пухкави топки, принадлежащи към семейство Lycoperdaceae, притежават антионкогенни свойства. Lam et al. (2001) съобщават за висока анти-пролиферативна активност спрямо клетки на рак на гърдата от убиквитин-подобен пептид, изолиран от плодови тела на C. utriformis. Ng et al. (2003) изолират от C. utriformis нов протеин калкаелин, дезактивиращ рибозома, имащ инхибиращи транслацията и антимитогенни действия. Калкаелинът намалява жизнеспособността на раковите клетки на гърдата. Съобщава се за силна антибиотична активност на калватичната киселина и някои от нейните аналози срещу патогена на стомашния рак Helicobacterpylori (Coetzee and van Wyk 2009).

Шизофил комуна

Schizophyllumcommune или широко известна като разделена хрилна гъба принадлежи към семейство Schizophyllaceae. Шизофилан, нейонен, водоразтворим хомополизахарид, състоящ се от линейна верига от β- d - (1-3) -глюко-пиранозилови групи и β- d - (1-6) -глюкопиранозилни групи, произведени от S. commune ATCC 38548 привлече вниманието през последните години във фармацевтичната индустрия като имуномодулиращо и анти-неопластично средство (Kumari et al. 2008).

Фламмулинавелутипес

Flammulinavelutipes е годна за консумация гъба, широко известна като зимна гъба, кадифено стъпало или еноки, попадаща в семейството Physalacriaceae. Гъбичен имуномодулиращ протеин (FIP-fve), активатор на човешки Т лимфоцити, пречистени от F. velutipes, показва антитуморен ефект върху пероралното приложение при модел на миши хепатом (Chang et al. 2010). От водния екстракт от плодови тела на F. velutipes се пречиства фламмулин, противотуморно вещество. От плодните тела на тази гъба е изолиран стабилен хемаглутинин, който инхибира пролиферацията на левкемични клетки L1210 (Ng и Ngai 2006). Екстрактите на F. velutipes на водна основа са идентифицирани като нови средства против рак на гърдата. Той може значително да инхибира растежа на (естроген рецептор) ER + (MCF-7) и ER− (MDA-MB-231) ракови клетки на гърдата. Екстрактът предизвика изключително бърза апоптоза на двата вида ракови клетки. Степента на цитотоксичност върху ER-клетките на рак на гърдата е много висока, докато ER-клетките на рак на гърдата се инхибират с около 99%, след лечение с FVE (Gu и Leonard 2006).

Suillusplacidus

Ирофулвен или 6-хидроксиметилацилфулвен е ново полусинтетично противотуморно средство, получено от сескитерпеновия гъбен токсин illudin S от Suillusplacidus. Клетките от човешки рак на черния дроб (HepG2 клетки, Hep3B клетки и SK-Hep-1) бяха убити предимно от суилин. Liu et al. (2009) откриха за първи път, че суилинът индуцира апоптоза в HepG2 клетки, характеризиращ се с фрагментация на ДНК, фосфатидил-серинова екстернализация, активиране на каспаза-3, -8 и -9, деполяризация на митохондриалния мембранен потенциал, както и освобождаване на цитохром с в цитозола. Suillin също причинява значително повишаване на нивата на протеин на Fas рецептор за смърт, адаптер FADD протеин, про-апоптотичен протеин Bad и спад на Bid.

Inonotusobliquus

Inocybeumbrinella

Псилоцибинът или вълшебните гъби съдържат психоактивното съединение псилоцибин. Умерените дози (0,2 mg/kg) от лечението с халюциноген псилоцибин показват значително намаляване на тревожността, подобрение на настроението и повдигане на духа при пациенти, борещи се с рак. Това проучване установи осъществимостта и безопасността на прилагането на умерени дози псилоцибин на пациенти с рак на напреднал стадий и тревожност (Grob et al. 2011). Нов лектин, извлечен от токсичната гъба Inocybeumbrinella, инхибира пролиферацията на туморни клетки HepG2 и MCF7 (Zhao et al. 2009).

Coprinuscomatus

Мъхестата мастилена гъба Coprinuscomatus, принадлежаща към Agaricomycetideae, беше оценена за нейния противораков потенциал. Стойността на IC50 на екстракта от етилацетат на гъби е само 32 μg/mL. Екстрактът значително повлиява фосфорилирането на IkBα по дозозависим начин. Ефектът на екстракта от етилацетат е сравним с ефекта на куркумина, известен инхибитор на NF-кВ пътя. Също така, екстрактът от етилацетат инхибира активността на IKK комплекс, близо до 90% в сравнение с контрола на необработената проба. Резултатите обещават, че екстрактът от гъби може да бъде ефективна терапия за злокачествен естроген-независим рак на гърдата (Asatiani et al. 2011). Зайдман и сътр. (2008) изследва селективното инхибиране на клетките на LNCaP на рак на простатата чрез етанолови и етилацетатни екстракти от тази гъба. Беше забелязано, че този екстракт инхибира индуцираната от дихидротестостерон LNCaP жизнеспособност на клетките и причинява G1 фазово спиране. Тези открития предполагат терапевтичния механизъм на екстракта като медииран от андрогенен рецептор или неандрогенен рецептор.

Фунлиатрогии

Водният екстракт от мицелия на екстракт от Funliatrogii показва добра антитуморна токсичност срещу редица туморни клетъчни линии (Rashid et al. 2011). Използвани са различни биологични анализи, за да се покаже, че 4-часовата експозиция на HT29, LNCaP, PC3, MCF-7 и MDA-MB-231 за извличане (0,5–5,0 mg/ml) води до значителна цитотоксичност. При клоногенен анализ беше установено, че стойностите на IC50 варират от 0,4 до 0,72 mg/ml; излагането на фибробластните клетки на екстракта не доведе до клетъчна смърт, докато пролифериращите ендотелни клетки бяха убити. Когато тумори, отглеждани в имунокомпрометирани мишки, се инжектират интратуморално с екстракт (5 mg/ml два пъти седмично в продължение на две седмици), се наблюдава 9-дневно забавяне на растежа на тумора.

Lactariusflavidulus

Японската гъба Lactariusflavidulus мицел култура има противоракови свойства. Полизахаридите, извлечени от тази гъба, когато се прилагат интраперитонеално на бели мишки в доза от 300 mg/kg, инхибират растежа на саркома 180 със 100%. Wu et al. (2011) изолира димерен 29,8-kDa лектин от изсушени плодови тела на L. flavidulus. Лектинът потиска пролиферацията на клетки HepG2 и L1210 с IC50 съответно 8.90 μM и 6.81 μM, съответно.

Род Clitocybe

Някои членове на род Clitocybe, принадлежащи към семейство Tricholmataceae, имат противораков потенциал. Имуномодулиращият протеин CNL, принадлежащ към суперсемейството на рицин В-подобен лектин, синтезиран от Clitocybe nebularis, има антипролиферативен ефект, който изглежда се предизвиква чрез свързване с въглехидратни рецептори върху човешки левкемични Т-клетки. CNL също има потенциално терапевтично приложение при лечение на хематопоетични злокачествени заболявания (Pohleven et al. 2009). Лаказният ензим от Clitocybe maxima проявява антипролиферативна активност срещу Hep G2 и MCF-7 туморни клетки (Zhang et al. 2010a). Установено е, че етаноловият екстракт от Clitocybealexandri е много мощен инхибитор на растежа на клетъчните линии на белия дроб, гърдата, дебелото черво и стомаха (Vaz et al. 2010). Етаноловият екстракт от тази гъба проявява значителна сила срещу клетките на човешкия рак на белия дроб (NCI-H460). Беше забелязано, че екстрактът предизвиква спиране на клетъчния цикъл на S-фаза, увеличава процента на апоптотични клетки и повишава нивата на р53. Установено е, че канелената киселина е най-мощното съединение по отношение на инхибирането на клетъчния растеж. Беше проверено, че едновременната употреба на екстракта осигурява най-силно намаляване на броя на жизнеспособните клетки.

Albatrellusconfluens

Род Russula

Доказано е, че Ergosta-4,6,8 (14), 22-тетраен-3-он (ергон), биоактивен стероид от Russulacyanoxantha, притежава цитотоксична и анти-пролиферативна активност спрямо HepG2 клетки. Zhao et al. (2011) разгадаха молекулярните механизми зад цитотоксичната активност на ергона. HepG2 клетките, третирани с ергон, показват типични маркери на апоптоза: (а) G2/M спиране на клетъчния цикъл, (b) хроматинова кондензация, (c) ядрена фрагментация и (d) излагане на фосфатидилсерин. Освен това, PARP-разцепване; активиране на каспаза-3, -8 и -9; регулиране на Bax и понижаване на Bcl-2 се наблюдават в HepG2 клетки, третирани с ергон. В това проучване за първи път съобщихме, че ергонът индуцира апоптоза чрез активиране на каспазата. Тези резултати биха били полезни за по-нататъшното използване на много лекарствени гъбички при лечение на рак. Лектин, изолиран от Russula lepida, проявява анти-пролиферативна активност към Hep G2 клетки и MCF-7 клетки с IC50 от 1.6 μM и 0.9 μM, съответно. Ежедневните интраперитонеални инжекции на лектина (5,0 mg/kg) в продължение на 20 дни донесоха около 67,6% намаление на теглото на тумора S-180 (Zhang et al. 2010b).

Фомесфоментариус

Chen et al. (2011) изследват, че етаноловият екстракт от мицелиална биомаса и вътреклетъчен полизахарид на Fomes fomentarius играят решаваща роля в намесата на рак на стомаха. И двата екстракта проявяват антипролиферативен ефект върху човешките стомашни клетъчни линии SGC-7901 и MKN-45 по зависим от дозата начин. За разлика от това, нормалната човешка стомашна клетъчна линия GES-1 е по-малко податлива на EEM и IPS. Тези резултати предполагат, че F. fomentarius може да представлява обещаващ нов подход за намеса при рак на стомаха. Освен това екзополизахаридът от тази гъба има директен анти-пролиферативен ефект in vitro върху SGC-7901 клетки в зависимост от дозата и времето. Също така този екзополизахарид сенсибилизира доксорубицин (Dox) и индуцира инхибиране на растежа на SGC-7901 клетки при нецитотоксична концентрация от 0,25 mg/ml след 24 часа лечение (Chen et al. 2008).

Piptoporusbetulinus

Piptoporusbetulinus, широко известен като брезова полипора, принадлежаща към семейство Fomitopsidaceae, е изследван in vitro за неговата противоракова активност. Фракцията, приготвена от изсушени плодни тела, беше подложена на антиракова оценка при човешки белодробен карцином (A549), аденокарцином на дебелото черво (HT-29) и клетъчни култури на плъхов глиом (C6). Фракцията на P. betulinus предизвиква противоракови ефекти, които се дължат на намалена пролиферация, подвижност на туморните клетки и индукция на морфологични промени. Нещо повече, той не предизвиква или има ниска токсичност в тестваните нормални клетки (Lemieszek et al. 2009).

Род Antrodia

Polyozellusmultiplex

Корейска дива гъба Polyozellusmultiplex проверява клетъчната пролиферация при рак на стомаха чрез повишена експресия на p53 протеини (Lee and Nishikawa 2003). Полиозелинът, изолиран от тази гъба, индуцира фази 2 детоксикиращи ензими с раково-превантивен потенциал в клетки на миши хепатоми. Също така, той значително индуцира диференциация в човешки миелоидни левкемични клетъчни линии (Kim et al. 2004b).

Настоящ сценарий и бъдещи перспективи

Заключения