Противоопухолевый эффект компонентов высших лекарственных грибов Кордицепс и линчжи.
публикация в журнале "Фитотерапия" № 4, 2011 г.
УДК 582.284.616-006.04.
Пряма протипухлинна дія компонентів вищих грибів при їх застосуванні in vitro та in vivo
Довгий Р. С., Макаренко О. М., Рудик М. П., Позур В. В.
Огляд літератури присвячений аналізу даних щодо впливу компонентів вищих грибів на пухлинні клітини. Головними протипухлинними компонентами є ліпідні компоненти, зокрема тритерпеноїди та стероли. Протипухлинний ефект реалізується за рахунок різноманітних механізмів, таких як індукція апоптозу, інгібування проліферації внаслідок впливу на певні сигнальні шляхи пухлинної клітини, антиоксидантна активність та ін. Тому ліпідні компоненти є перспективними у лікуванні злоякісних новоутворень.
Ключові слова: Ganoderma lucidum, Cordyceps sinensis, тритерпени, кордіцепін, кордіцепінова кислота, пухлина.
Компоненти Ganoderma lucidum. Головними компонентами G. lucidum, які здійснюють пряму протипухлинну дію, є тритерпеноїди та стероли. Терпеноїди складаються з чотирьох груп: а) леткі моно- і сесквітерпени (ефірні олії) (С10 і С15); б) менш леткі дитерпени (С20), в) нелеткі тритерпеноїди і стерини (С30) і г) каротиноїди (С40). Більшість досліджень присвячені менш летким тритерпеноїдам (тритерпенам) і стеролам, хоча є певна плутанина в назвах. Більшість видів досліджені з приводу тритерпеноїдів і стероїдів. Хімічна структура тритерпенів базується на ланостеролі, важливому інтермедіаті (рис.1). Структурна різноманітність зумовлена стереохімічними перебудовами цієї сполуки. Фізико-хімічні властивості більш ніж 130 тритерпеноїдів ланостеролового типу були описані, відколи ганодеринові кислоти А і В були вперше відкриті.[1]
Nishitoba et al. припустив, що тритерпени є специфічними для G. lucidum. Але пізніше вони були знайдені у інших видів: G. colossum, G. applanatum, не ідентифікований Ganoderma sp., G. tsugae, G. concinna, G. tropicum та G. pfeifferi. Це безсумнівно вказує на те, що вони більш тісно пов’язані, ніж раніше вважалося. Виділення тритерпенів з базидіокарпів було дуже добре описане. Багато дослідників вказували на іхню біологічну активність як протипухлинних та антивірусних агентів. Спори також є джерелом тритерпенів. Є вказівки на те, що спори мають більш високу концентрацію ганодеринових спиртів та кислот, ніж базидіокарпи. Є дані, що культивований міцелій містить подібні сполуки.[2]
Рис. 1. Структурна формула ланостеролу [Ленинджер, 1985].
Тритерпени вважаються потенційними протираковими агентами у зв’язку з активністю у боротьбі з ростучими пухлинами: вони володіють безпосередньою цитотоксичністю проти пухлинних клітин, а не здатністю стимулювати імунну систему, як полісахариди. Базидіокарпи G. lucidum містять унікальні сполуки, які, можливо, можуть бути пов’язані з їхньою активністю.[3]
Також тритерпеноїди з базидіокарпів G. lucidum і G. applanatum і малонові напівестери з тих же видів роду Ganoderma інгібують прогресування пухлини.[4] Хоча, деякі ефіри показали токсичність при високих концентраціях.[5] В той же час комплексний засіб, отриманий із G. lucidum компанії McAster, виявився нетоксичним [6].
Досліджена цитотоксична активність ланостеролів з G. tsugae і знайдена активність проти трьох ліній клітин раку.[7] Ланостерол і стерол з G. tsugae викликав загибель клітин шляхом апоптозу. [8] Також деякі вчені спостерігали апоптоз в клітин людської промієлоцитарної лейкемії HL-60, експонованих з трьома ланостеролами, виділеними з G. concinna. На відміну від цього, три тритерпеноїди з G. concinna інгібували телячу та щурячу полімерази, які приймають участь в репарації, рекомбінації і реплікації ДНК. Ланостеролові тритерпени, виділені з G. amboinense, інгібували ріст численних клітинних ліній раку, і діяльність топоізомераз І та ІІα. Однією з найпотужніших тритерпенів була ганодеринова кислота Х (GAX). Здатність GAX блокувати топоізомерази і повертати раковим клітинам здатність до апоптозу дозволяє використовувати її як потенційні протиракові ліки. Деякі автори заявляють, що спиртовий екстракт G. lucidum здійснює супресуючий вплив на ріст простати.[9] Аналіз засвідчив, що активними речовинами in vivo були тритерпеноїди. Ці результати демонструють, що тритерпенові фракції G. lucidum можуть бути корисним компонентом у лікуванні доброякісної гіперплазії передміхурової залози. Екстракти G. lucidum, які містять 0,15% ганодеринової кислоти С2, були використані при демонстрації протиракового ефекту.
Тритерпеноїди, зокрема ганодеринові кислоти T – Z, виділені з G. lucidum, продемонстрували цитотоксичну активність in vitro на клітинах гепатоми [10]. Ланостаноїд, 3β-гідроксил-26-оксо-5α-ланоста-8,24-дієн-11-он, та стероїд, ергоста-7,22-дієн-3β,3α,9α-тріол, виділені з плодових тіл G. lucidum, здійснювали потужні інгібіторні ефекти на КВ клітини та людські PLC/PRF/5 клітини in vitro.
Компоненти, виділені з G. lucidum, дозозалежно та залежно від часу супресували ріст клітин К562 лейкемії та індукували їхню диференціацію в більш зрілі еритроцити [11]. Інгібування ДНК-полімерази та посттрансляційних модифікацій онкопротеїнів можна віднести до протипухлинних ефектів рейші [12]. Органічний германій також може здійснювати протипухлинну дію [13].
Тритерпеноїди з G. lucidum можуть інгібувати ферменти. Показано, що інгібітори білка фарнезил-трансферази (FTP) інгібують Ras-залежну клітинну трансформацію і, таким чином, представляють потенційну терапевтичну стратегію для лікування раку. Ганодеринові кислоти А та С є інгібіторами FTP [14]. Пероксид ергостеролу, 5,8-епідіокси-5α,8β-ергоста-6,22Е-дієн-3β-ол, з G. lucidum, селективно підвищував інгібіторний ефект лінолевої кислоти на ДНК полімеразу β, але не здійснював інгібуючої дії на ДНК-полімеразу α. Пероксид ергостеролу окремо не був ефективним, але в присутності лінолевої кислоти повністю блокував щурячу ДНК-полімеразу β [15].
Тритерпеноїдні фракції плодового тіла G. lucidum інгібували первинний ріст солідних пухлин у селезінці, печінкових метастазів та метастатичного раку печінки у мишей [15]. Також, тритерпеноїдна фракція інгібувала матригель-індуковану неоваскуляризацію, а біологічно активний компонент, відповідальний за інгібування ангіогенезу, був ідентифікований як ганодеринова кислота F [15].
Феноли, виділені метанолом з G. lucidum, демонстрували антиоксидантну активність, інгібуючи пероксидне окиснення ліпідів. Ліпіди, виділені з проростаючих спор G. lucidum, помітно інгібували ріст клітин мишачої гепатоми, саркоми S-180 та ретикулоцитарної саркоми LII у мишей, що свідчить про те, що біологічна активність G. lucidum може бути підвищена за рахунок проростання спор, які знаходились у стані спокою [16].
Досить часто G. lucidum застосовується разом з Cordyceps sinensis. За даними власних досліджень, цей комплексний засіб суттєво впливає на відносну масу та клітинність селезінки, причому вплив на останній показник достовірно інтенсивніший ніж у L. macrorhizus. Це свідчить про зниження кількості В-лімфоцитів, пригнічення розвитку первинної імунної відповіді, а також, посилення клітинного імунітету на фоні зниження гуморального. Це є позитивною властивістю даного препарату, оскільки клітинна ланка імунної системи відіграє важливу роль у здійсненні протипухлинного захисту. Хоча L. macrorhizus мав більший вплив на масу та клітинність лімфовузлів порівняно з G. lucidum [6].
Амінополісахаридна фракція (G009) з G. lucidum інгібувала активні форми кисню, котрі є характерними для патофізіології раку. G009 інгібувала також залізоіндуковане пероксидне окиснення ліпідів та інактивувала гідроксильні радикали та супероксидні аніони. Крім того, G009 також знижувала окисне пошкодження ДНК [17].
Хоча ідентифікація біологічно активних компонентів G. lucidum має важливе значення для характеристики їхньої специфічної активності, деякі з цих компонентів можуть бути токсичними. Крім того, деякі компоненти можуть зменшити цитотоксичність усього продукту, і взаємодія між різними біологічно активними сполуками може збільшити їхні ефекти. Тому деякі дослідження показали ефект усього продукту або нефракціонованої витяжки із G. lucidum на певні сигнальні шляхи ракових клітин [18].
Однією з характеристик високометастатичних ракових клітин є суттєва активація транскрипційних факторів AP-1 та NF-kB. Інгібування AP-1 та NF-kB проявляється супресією секреції урокіназного активатора плазміногену (uPA), наслідком чого є інгібування міграції клітин високоінвазивного раку молочної залози. При використанні комерційно доступних дієтичних добавок – спор та плодового тіла G. lucidum спостерігається інгібування гіперактивації АР-1 та NF-kB клітин високометастатичного раку молочної залози та раку простати. Крім того, спори та плодові тіла G. lucidum знижували експресію uPA і його рецептора uPAR, а також секрецію uPA, в результаті чого інгібувалась рухливість клітин раку молочної залози та раку простати. Також G. lucidum пригнічує клітинну адгезію до фібронектину (FN), який зв’язується з α3β1рецептором інтегрину, і до вітронектину (VN), який зв’язується з αvβ3 рецептором інтегрину. Отже, G. lucidum блокує утворення uPA-uPAR-FN-α3β1 і uPA-uPAR-VN-αvβ3 комплексів, в результаті чого інгібується адгезія і рухливість клітин високоінвазивного раку молочної залози і раку простати. Таким чином, G. lucidum блокує інвазію і метастазування раку молочної залози і раку простати [19].
Спиртовий екстракт G. lucidum інгібував проліферацію клітин раку молочної залози за рахунок арешту клітинного циклу під час фази G1, підвищуючи рівень інгібітора клітинного циклу p21/Waf-1 та знижуючи рівень цикліну D1. Крім того, спиртовий екстракт також індукував апоптоз клітин раку молочної залози за рахунок підвищення експресії проапоптичного білка Bax. Тритерпензбагачений екстракт G. lucidum інгібував ріст клітин гепатоми та не мав інгібуючого ефекту на нормальні клітини печінки. Інгібуючий ефект був викликаний зниженням активності протеїнкінази С (PKC) та активацією JNK кінази (c-Jun N-terminal kinase) та р38 MAPK, результатом чого був арешт клітинного циклу у фазі G2. Водний екстракт з G. lucidum індукував нейрональну диференціацію і запобігав апоптозу клітин щурячої феохромоцитоми РС12, що свідчить про наявність нейроактивних компонентів у G. lucidum. Ці ефекти найвірогідніше опосередковані через сигнальні шляхи Erk кінази (ras / extracellular signal-regulated kinase) та білка CREB (cAMP-response element binding protein), тому що G. lucidum індукує активацію Erk-1, Erk-2 та CREB [20].
Компоненти Cordyceps sinensis. Водний екстракт Cordyceps sinensis інгібує спонтанне метастазування карциноми легенів Льюїса (LLC) та меланоми В16 в печінку у сингенних мишей (С57bl/6J). Відносна вага печінки зростає за рахунок метастазування в неї пухлини . Лікування екстрактами Cordyceps sinensis зменшує вагу печінки у мишей як з LLC, так і з В16, демонструючи, що Cordyceps sinensis володіє антиметастазуючою активністю, яка не пов’язана з кордіцепіном. Інгібіторні ефекти Cordyceps на генез карциноми у шлунку мишей та протипухлинні властивості Cordyceps sinensis та культурованого міцелію Cordyceps на карциному легенів Льюїса мишей також були продемонстровані.
Хоча фармакологічно активні компоненти C. sinensis є досі не виясненими, кордіцепін та кордіцепінова кислота були ідентифіковані та запропоновані як важливі активні компоненти [21]. Зараз вважається, що кордіцепінова кислота являє собою, фактично, D-манітол, а кордіцепін – 3’-деоксиаденозин, пуриновий алкалоїд, похідне від нуклеозиду аденозину, відрізняючись від останнього відсутністю атома оксигену у 3’ положенні залишку рибози. Ще у 1950 році кордіцепін був вперше виділений з C. militaris. Його структурною формулою був 3’-деоксиаденозин, хімічна формула – С10Н13N5О3 (рис.2) [22]. Кордіцепін розчиняється у фізіологічному розчині, теплому спирті або метанолі, але не розчиняється в бензолі, ефірі або хлороформі, тому багато дослідників у лабораторіях використовують стерилізований фізіологічний розчин та натрій-фосфатний буфер як розчинник [23].
Рис.2. Структурна формула кордіцепіну [Чжоу, 2009].
Кордіцепінова кислота, ізомер хінінової кислоти, є одним з головних діючих лікарських компонентів. Хімічні компоненти C. sinensis були вперше досліджені у 1957 році, коли вперше був виділена кордіцепінова кислота, ідентифікована як D-манітол (рис.3). Його хімічна формула – С6Н14О16. Манітол – головний біологічний компонент з важливою біологічною активністю, який існує в природі в коренях, стеблах та листках рослин, хоча переважає у їстівних грибах, моркві і лишайниках. Він використовується не лише в ін’єкціях, але і як добавка у інших лікарських засобах [24]. Хімічно, манітол є спиртом та цукром, або поліолом; він є подібним до ксиліту та сорбіту. Тим не менш, манітол має властивість втрачати іони водню у водному розчині, стаючи кислим. Манітол як функціональний поліол з характерними властивостями, широко використовується у медицині та харчовій промисловості.
Рис.3. Структурна формула кордіцепінової кислоти [Чжоу, 2009].
Серед біологічно активних компонентів, виділених із представників роду Cordyceps, протипухлинною активністю володіють переважно стероли та аденозин. Була досліджена активність екстрактів Cordyceps (екстрагували за допомогою петролейного ефіру, етилового ацетату та етанолу) [25]. Цитотоксичність усіх екстрактів перевірялася на клітинних лініях раку молочної залози (MCF-7), мишачої меланоми (В16), людської премієлоцитарної лейкемії (HL-60), людської гепатоцелюлярної карциноми (Hep G2). Результати показали, що усі екстракти Cordyceps продемонстрували більшу цитотоксичність проти клітин лінії В16, нійбільшу активність продемонстрували компоненти, виділені за допомогою етилового ацетату. Хімічні компоненти усіх екстрактів були проаналізовані, було виявлено, що найбільш активними є ергостерол та аденозин [25]. Досі не відомий механізм, за яким екстракти Cordyceps інгібують ріст різних ракових ліній. Інгібування може включати декілька впливів: 1) підсилення функцій неспецифічного та адаптивного імунітету [26], 2) селективне інгібування синтезу РНК, і, відповідно, пригнічення синтезу білка [27], 3) обмеження росту кровоносних судин [28], 4) індукування апоптозу пухлинних клітин [29], 5) регуляція сигнальних шляхів [30], 6) інгібування окиснення та знешкодження вільних радикалів [31], 7) протимутаційна дія, 8) протидія реплікації пухлиноіндукуючих вірусів, 9) індукція метилування нуклеїнових кислот.
Висновки:
Література
The direct antitumour action of the mushrooms’ components at their application in vivo and in vitro
Dovgiy R.S., Makarenko A.N., Rudik M. P., Pozur V. V.
Review of scientific literature devoted to data analysis of the influence of higher mushrooms’ components on tumor cells. The main anticancer components are lipid components, in particular triterpenoids and sterols. The antitumour effect realizes due to various mechanisms, such as induction of apoptosis, inhibition of proliferation as a result of influence on the signaling pathways of tumour cells, antioxidative activity and so on. Therefore lipid components are perspective in treatment of malignant tumours.
Key words: Ganoderma lucidum, Cordyceps sinensis, triterpenes, cordycepin, cordycepic acid, tumour.