Прямое противоопухолевое действие высших лекарственных грибов Кордицепса и линчжи при применении их in vitro и in vivo

 

Прямое противоопухолевое действие

компонентов высших  лекарственных грибов кордицепса и линчжи при их применении in vitro и in vivo.

 

                                

 УДК 582.284.616-006.04. Журнал Фитотерапия 11.03.2012

                                Макаренко Александр Николаевич

                             доктор медицинских наук, профессор кафедры вирусологии    и иммунологии Киевского национального университета им. Т. Шевченко.

 

 

Довгий Р.С., Макаренко А.Н., Рудык М.П., Позур В.В.

Обзор литературы, посвященной анализу данных о влиянии компонентов высших грибов на опухолевые клетки.

 

     Главными противоопухолевыми компонентами являются липидные компоненты, в частности тритерпеноиды и стеролы. Противоопухолевый эффект реализуется за счет разнообразных механизмов, таких как индукция апоптоза, ингибирование пролиферации в результате воздействия на некоторые сигнальные пути опухолевой клетки, антиоксидантная активность и др. Поэтому липидные компоненты являются перспективными в лечении злокачественных опухолей.

     Компоненты Ganoderma lucidum. Главными компонентами G. Lucidum, которые осуществляют прямое противоопухолевое действие, являются тритерпеноиды и стеролы.

Терпеноиды состоят из четырех групп:

а) летучие моно- и сесквитерпены (эфирные масла) (С10 и C15);

б) менее летучие дитерпены (С20);

в) нелетучие тритерпеноиды и стерины (Сзо);

г) каротиноиды (С40).

       Большинство исследований посвящено менее летучим тритерпеноидам (тритерпенам) и стеролам, хотя есть определённая путаница в названиях. Большинство видов исследованы по поводу тритерпеноидов и стероидов. Химическая структура тритерпенов базируется на ланостероле, важном интермедиате. Структурное разнообразие обусловлено стереохимическими перестройками этого соединения. Начиная с того момента, как были впервые открыты ганодериновые кислоты А и В, были описаны физико-химические свойства более чем 130 тритерпеноидов ланостеролового типа [1].

   Nishitoba et al. предположил, что тритерпены являются специфичными для G. lucidum. Но позже они были найдены у других видах: G. colossum, G. applanatum, не идентифицированный Ganoderma sp., G.tsugae, G. concinna, G. tropicum та G. preifftri. Это, безусловно, указывает на то, что виды более тесно связаны, чем считалось раньше. В научной литературе хорошо описана выделяемость тритерпеонов из базидиокарпов. Многие исследователи указывают на их биологическую активность в качестве как противоопухолевых, так и антивирусных агентов. Споры также являются источником тритерпенов. Есть указания на то, что споры имеют более высокую концентрацию ганодериновых спиртов и кислот, чем базидиокарпы. Есть данные, что культивированный мицелий содержит подобные соединения [2].

 

Рис.1.   Структурная   формула ланостерола [Ленинджер, 1985].

   Тритерпены считаются потенциально противораковыми агентами в связи с активностью в борьбе с растущими опухолями: они владеют неопосредованной цитотоксичностью против опухолевых клеток, а не способностью стимулировать иммунную систему, как полисахариды. Базидиокарпы G. lucidum содержат уникальные соеди­нения, которые, возможно, могут быть связаны с их активностью [3].

     Также тритерпенойды из базидиокарпов G. lucidum и G. applanatum и малоизвестные из того же вида рода Ganoderma ингибируют прогрессирование роста опухоли [4]. Хотя, некоторые эфиры показали токсичность при высоких концентрациях [5]. В то же время комплексный препарат из Ganoderma lucidum компании «ASTER» оказался нетоксичным. («Кордицепс и Линчжи в жидком виде», прим. редактора^.

     Исследована цитотоксическая активность ланостеролов с G. tsugae и найдена активность против трех линий клеток рака [7]. Ланостерол и стерол из G. tsugae вызвали смерть клеток путем апоптоза [8].

   Также некоторые ученые наблюдали апоптоз клеток человеческой промиелоцитарной лейкемии HL-60, представленных тремя ланостеролами, выделенными из G. concinna. В отличии от этого, три тритерпеноида с G. Concinna, ингибировали телячью и крысиную полимеразу, которая принимает участие в репарации, рекомбинации и репликации ДНК.            Ланостероловые тритерпены, выделение с G. amboinense, ингибировали рост многочисленных клеточных линий рака, и действие топоизомераз I и IIа. Одним из самых мощных тритерпенов были ганодериновая кислота X (GAX). Способность GAX блокировать топоизомеразы и возвращать раковым клеткам способность к апоптозу позволяет использовать ее как потенциальное противораковое лекарство.

     Некоторые авторы заявляют, что спиртовой экстракт G. lucidum осуществляет супрессующее влияние на рост простаты [9]. Анализ показал, что активными веществами in vivo были тритерпенойды. Эти результаты демонстрирует, что тритерпеновые фракции G. lucidum могут быть полезным компонентом в лечении доброкачественной гиперплазии предстательной железы. Экстракты G. lucidum, которые содержат 0,15% ганодериновой кислоты С2, были использованные при демонстрации противоракового эффекта.

       Тритерпиноиды, в частности ганодериновые кислоты T-Z, выделенные из G. lucidum, продемонстрировали цитотоксическую активность in vitro на клетки гепатомы [10]. Ланостаноид, Зbeta-гидроксил-26-оксо-5а-ланоста-8,24-диен-11-он, и стероид, эргоста-7,22-диен-Зbeta, За,9а-триол, выделенные из плодовых тел G. lucidum, осуществляли мощные ингибированные эффекты на KB клеток и человеческие PLC/PRF/5 клетки in vitro.

     Компоненты, выделенные из G. lucidum, дозозависимо и в зависимости от времени супрессовали рост клеток К562 лейкемии и индуцировали их дифференциацию в более зрелые эритроциты [11]. Ингибирование ДНК-полимеразы и посттрансляционных модификаций онкопротеинов можно отнести к противоопухолевым эффектам рейши [12]. Органический германий также может выполнять противоопухолевое действие[13].

     Тритерпенойды с G. lucidum могут ингибировать ферменты. Исследования показали, что ингибиторы белка фарнезил-трансферазы (FTP) ингибируют Ras-зависимую клетку и, таким образом, представляют потенциальную терапевтическую стратегию для лечения рака. Ганодериновые клетки А и С являются ингибиторами FTP [14]. Пероксид эргостерола 5,8-эпидиоксы-5а,8beta-эргоста-6,22Е-диен-Зbeta-ол G. lucidum селективно повышал ингибиторный эффект линолевой кислоты на ДНК-полимеразу beta, но не осуществлял ингибиторного действия на ДНК-полимеразу alfa. Переоксид эргостерола отдельно не был эффективным, но в присутствии линолевой кислоты полностью блокировал крысиную ДНК-полимеразу Р [15].

   Тритерпеноидные фракции плодового тела G. lucidum ингибировали первичный рост солидных опухолей в селезенке, метастазов печени и метастатического рака печени у мышей [15]. Также, тритерпеноидная фракция ингибировала матригель-индуцированную неоваскуляризацию, а биологически активный компонент, ответственный за ингибирование ангиогенеза, был идентифицирован, как ганодериновая кислота F [15].

   Фенолы, выделенные метанолом из G. lucidum, демонстрировали антиоксидантную активность, ингибируя переоксидное окисление липидов. Липиды, выделенные из прорастающих спор G. lucidum, заметно ингибировали рост клеток мышиной гепатомы, саркомы S-180 и ретикулоцитарной саркомы LII у мышей, что свидетельствует о том, что биологическая активность G. lucidum может быть повышена за счет прорастания спор, которые находятся в состоянии покоя [16].

Довольно часто G. Lucidum применяется вместе с Cordyceps sinensis. По данным собственных исследований, это комплексное средство (биоэкстракт «Кордицепс и Линчжи в жидком виде» Торговой Марки «McASTER» - прим. редактора) существенно влияет на относительную массу и размер клеток селезенки, причем влияние на последний показатель достоверно интенсивнее, чем L. macrorhizus. Об этом свидетельствует снижение количества В-лимфоцитов, угнетение развития первичного иммунного ответа, а также, усиление клеточного иммунитета на фоне снижения гуморрального. Это является положительным свойством данного препарата, поскольку клеточное звено иммунной системы играет важную роль в осуществлении противоопухолевой защиты. Хотя L. macrorhizus имел большее влияние на массу и размер клеток лимфоузлов в сравнении с G. lucidum [6].

       Аминополисахаридная фракция (G009) из G. lucidum ингибировала активные формы кислорода, которые являются характерными для патофизиологии рака. G009 ингибировала также индуцированное перекисное окисление липидов и инактивировала гидроксильные радикалы и супероксидные анионы. Кроме того, G009 снижает окислительное повреждение ДНК [17].

Хотя идентификация биологически активных компонентов G. lucidum имеет важное значение для характеристики их специфической активности, некоторые из этих компонентов могут быть токсичными. Кроме того, некоторые компоненты могут уменьшить цитотоксичность всего продукта, и взаимодействие между различными биологически активными соединениями может усиливать их эффект. Поэтому ряд исследований показал эффективность всего продукта или нефракционной вытяжки из G. lucidum на отдельные сигнальные пути раковых клеток [18].

Одной из характеристик высокометастатичных раковых клеток является существенная активация транскрипционных факторов АР-1 и NF-kB. Ингибирование АР-1 и NF-kB проявляется супресией секреции урокиназного активатора плазминогена (иРА), следствием чего является ингибирование миграции клеток высокоинвазивного рака молочной железы. При использовании коммерчески доступных диетических добавок - спор и плодового тела G. Lucidum, наблюдается ингибирование гиперактивации АР-1 и NF-kB клеток высокометастатичного рака молочной железы и рака простаты. Кроме того, споры и плоды тела G. lucidum, снижали экспрессию иРА и его рецептор uPAR, а также секрецию иРА, в результате чего ингибировалось подвижность клеток рака молочной железы и рака простаты. Также G. lucidum подавляет клеточную адгезию ко фибронектину (FN), который связывается с a3beta1 рецептором интегрина, и до витронектина (VN), который связывается с avbeta3 рецептором интегрина. Итак, G. lucidum блокирует образование uРА-uPAR-FN- a3beta1 и uPA-uPAR-VN- avbeta3 комплексов, в результате чего ингибируется адгезия и подвижность клеток высокоинвазивного рака молочной железы и рака простаты. Таким образом, G. lucidum блокирует инвазию и метастазирование рака молочной железы и рака простаты [19].

Спиртовой экстракт G. lucidum ингибировал пролиферацию клеток рака молочной железы за счет ареста клеточного цикла во время фазы G1, увеличивая уровень ингибитора клеточного цикла p21/Waf-l и уменьшая уровень цикла D1. Кроме того, спиртовой экстракт также индуктировал апоптоз клеток рака молочной железы за счет повышения экспрессии проапоптичного белка Вах. Тритерпен-обогащенный экстракт G. lucidum ингибировал рост клеток гепатомы и не имел ингибирующего эффекта на нормальные клетки печени. Ингибиторный эффект был вызван снижением активности протеинкиназы С (РКС) и активацией JNK киназы (c-Jun N-terminal kinase) и р38 МАРК, результатом чего был арест клеточного цикла в фазе G2. Водный экстракт G. lucidum индуцировал нейрональную дифференциацию и предотвращал апоптоз клеток крысиной феохромоцитомы РС12, что свидетельствует о наличии нейроактивных компонентов в G. lucidum. Этот эффект, скорее всего, опосредован через сигнальные пути Егк киназы (ras/extracellular signal-regulated kinase) и белка CREB (cAMP-response element binding protein), потому что G. lucidum индуцирует активацию Erk-1, Erk-2 и CREB [20].

   Компоненты Cordyceps sinensis. Водный экстракт Cordyceps sinensis ингибирует спонтанное метастазирование карциномы легких Льйюса (LLC) и меланомы В16 печени у сингенных мышей (С57Ы/6Г). Относительный вес печени вырастает за счет метастазирования в неё опухоли. Лечение экстрактами Cordyceps sinensis уменьшает массу печени у мышей как с LLC, так и с В16, демонстрируя, что Cordyceps sinensis имеет антиметастазирующую активность, которая не связана с кордицепином. Ингибиторные эффекты Cordyceps sinensis на генез карциномы желудка мышей и противоопухолевые свойства Cordyceps sinensis и культивированного мицелия на карциному легких Льйюса (у мышей) также были продемонстрированы.

Хотя фармакологически активные компоненты Cordyceps sinensis до сих пор не выяснены, кордецепин и кордицепиновая кислота были идентифицированы и отмечены как важные активные компоненты [21]. Сейчас считается, что кордицепиновая кислота представляет собой, фактически, D-маннитол, а кордицепин - З'-деоксиаденозин, пуриновый алкалоид, производное от нуклеозида аденозина, отличающийся от последнего отсутствием атома оксигена в 3' положении остатка рибозы. Еще в 1950 году кордицепин был впервые выделен из С. militaris. Его структурной формулой был 3*-деоксиаденозин, химическая формула - C10H13N5O3 [22]. Кордицепин растворяется в физиологическом растворе, теплом спирте или метаноле, но не растворяется в бензоле, эфире или хлороформе, поэтому   многие   исследователи   в   лабораториях   в   качестве растворителя используют стерилизованный физиологический раствор и натрий-фосфатный буфер [23].

 

Рис. 2. Структурная формула кордицепина [Чжоу, 2009].

 

Кордицепиновая кислота, изомер хининовой кислоты, является одним из главных действующих лекарственных компонентов. Химические компоненты Cordyceps sinensis были исследованы в 1957 году, когда впервые была выделена кордицепиновая кислота, идентифицированная как D-маннитол. Его химическая формула -С6Н14О16. Маннитол - главный биологический компонент с важной биологической активностью, который существует в природе в корнях, стеблях и листьях растений, преобладает в дикорастущих грибах, моркови и лишайниках. Он используется не только в инъекциях, но и как компонент в других лекарственных средствах [24]. Химически, маннитол является спиртом и сахаром, или полиолом; он подобен ксилиту и сорбиту. Тем не менее, маннитол имеет свойство терять ионы водорода в водном растворе, делаясь кислым. Маннитол, как функциональный полиол с характерными свойствами, широко используется в медицине и пищевой промышленности.

Рис. 3. Структурная формула кордицепиновой кислоты [Чжоу, 2009].

       Среди биологически активных компонентов, выделенных из представителей рода Cordyceps, противоопухолевой активностью обладают преимущественно стеролы и аденозин. Была исследована активность экстрактов Cordyceps (экстрагировали с помощью петролейного эфира, этилового ацетата и этанола) [25]. Цитотоксичность всех экстрактов проверялась на клеточных линиях рака молочной железы (MCF-7), мышиной меланомы (В 16), человеческой премиелоцитарной лейкемии   (HL-60), человеческой гепатоцеллюлярной карциономе (Hep G2). Результаты показали, что экстракты Cordyceps продемонстрировали большую цитотоксичность против клеток линии В16, наибольшую активность продемонстрировали компоненты, выделенные с помощью этилового ацетата. Химические компоненты всех экстрактов проанализированы и было выявлено, что наиболее активными являются эргостерол и аденозин [25]. До сих пор не известен механизм, по которому экстракты Cordyceps ингибируют рост разных раковых линий. Ингибирование может происходить несколькими путями:

1.   усиление функций неспецифического и адаптированного иммунитета [26],

2.   селективное ингибирование синтеза РНК, и соответственно, угнетения синтеза белка [27],

3.   ограничение роста кровеносных сосудов [28],

4.   индуцирования апоптоза опухолевых клеток [29],

5.   регуляция сигнальных путей [30],

6.   ингибирование окисления и обезвреживания свободных радикалов [31],

7.   противомутационное действие,

8.   противодействие   репликации   опухолевоиндуцированных вирусов,

9.   индукция метилирования нуклеиновых кислот.

Вывод:

Высшие грибы Кордицепс и линчжи обладают широким спектром противоопухолевой активности за счет входящих в них компонентов (тритерпены, стиролы, аденозин).

К противоопухолевым эффектам компонентов высших грибов относятся: активация апоптоза, ингибирование пролиферации, антиоксидантная активность, угнетение метастазирования и др.

Дальнейшие исследования высших грибов являются актуальными для лечения злокачественных опухолей.

Используемая литература

1.   Kim Н. W. Biomedicinal triterpenoids of Ganoderma lucidum (Curt.:Fr.) P. Karst (aphyllophoromycetidae) / H. W. Kim, В. К. Kim // International Journal of Medicinal Mushrooms.- 1999.-V. l.-p. 121-138.

2.   Triterpene-enriched extracts from Ganoderma lucidum inhibit growth of hepatoma cells via suppressing protein kinase C, activating mitogen-activated protein kinases and G2-phase cell cycle arrest / [S. B. Lin, С H. Li, S. S. Lee, L. S. Kan] // Life Sciences. - 2003. - V. 72. - p. 2381- 2390.

3.   Mizuno T. Studies on bioactive substances and medicinal effect of Reishi, Ganoderma lucidum in Japan. In: Proceedings of the 1st International Symposium on Ganoderma lucidum in Japan, Toyo-Igaku-sha Co. Ltd., Tokyo, 1997, pp. 121-127.

4.   Applanoxidic acids А, В, С and D, biologically active tetracyclic triterpenes from Ganoderma applanatum / T.   T.   Chairul, Y. Hayasbi, M. Nishizawa // Phytochemistry. - 1991. - V. 30. - p. 4105-4109.

5.   Lin С N. Novel cytotoxic principles of Formosan Ganoderma lucidum / С N. Lin, W. P. Tome, S. J. Won // Journal of Natural Products. -1991.- V. 54. - p. 998-1002.

6.   Реакщя оргатв шутки системи на даю екстракпв мщелио i культурально! рщини базиддевих гриб1в Ganoderma lucidum та Leucoagaricus macrorhizus in vivo / [В. М. Святецька, В. В. Позур, Р. С. Довгий.М. М. Сухомлин] // BicHinc проблем бюлоги та медицини. - 2011. - Вип. 2, т.З (86). - с. 30-34.

7.   Malonate half-esters of homolanostanoid from an Asian Ganoderma fungus / [T. T. Chairul, M. Nishizawa, M. Shiro et aL] // Phytochemistry. -1990. - V. 29. -p. 923-928.

8.   New lanostanoids of Ganoderma tsugae / [H. J. Su, Y. F. Farm, M. I. Chung] // Journal of Natural Products. - 2000. - V. 63. - p. 514-516.

9.   Anti-androgenic activities of the triterpenoids fraction of Ganoderma lucidum / [J. Liu, K. Shimizu, F. Konishi et al.] // Food Chemistry.

10. Toth J. O. Ganoderic acid T and Z: cytotoxic triterpenes from Ganoderma lucidum (Polyporaceae) / J. O. Toth, B. Luu, G. Ourisson // Tetrahedron Letters. - 1983. -V. 24.-p. 1081-1084.

11. Zhong L. Effects of Ganoderma lucidum (Leyss ex Fr.) Karst. compound on the proliferation and differentiation of K652 leukemic cells / L. Zhong, D. Z. Jiang, Q. R. Wang // Journal of Hunan Medical University. - 1999. - V. 24. - p. 521-524.

12. A mushroom fruiting body-including substance inhibits activities of replicative DNA polymerases / [Y. Mizushina, L. Hanashima, T. Yamaguchi et al.] // Biochemical and biophysical research communications. -1998. - V. 249. - p. 17-22.

13. Nutritional value of Ganoderma extract and assessment of its genotoxicity and antigenotoxicity using comet assays of mouse lymphocytes / [S. W. Chiu, Z. M. Wang, T. M. Leung, D. Moore] // Food and chemical toxicology. - 2000. - V. 38. -p. 173-178.

14. Natural inhibitors for protein prenyltransferase / [S. Lee, S. Park, J. W. Oh, С. Н. Yang] // Planta medica. - 1998. - V. 54. - p. 303-308.

15. Kimura Y. Antitumor and antimetastic effects on liver triterpenoid fractions of Ganoderma lucidum: mechanism of action and isolation of an active substance / Y. Kimura, M. Taniguchi, K. Baba // Anticancer Research. - 2002. - V. 22 (6A). 16. Antitumor activity of the sporoderm-broken germinating spores of Ganoderma lucidum / [X. Liu, J. P. Yuan, С. К. Chung, X. Chen] // Cancer Letters. - 2002. -V. 182 (2).-p. 155-161.

17. Inhibition of lipid peroxidation and oxidative damage by Ganoderma lucidum / [J. M. Lee, H. Kwon, H. Jeong et al.] // Phytotherapy Research. - 2001. - V. 15 (3). -p. 245-249.

18. In vitro immunomodulatory effects of ten commonly used herbs on murine lymphocytes / [C. Wilasrusmee, S. Kittur, J. Siddiqui et al.] // Journal of Alternative and Complementary Medicine. - 2002. - V. 8 (4). - p. 467-475.

19. Sliva D. Ganoderma lucidum (Reishi) in cancer treatment / D. Sliva // Integrative cancer therapies. - 2003. - V. 2 (4). - p. 360.

20. Ganoderma extract activates MAP kiases and induces the neuronal differentiation of rat pheochromocytoma PC12 cells / [W. M. W. Cheung, W. S. Hui, P. W. K. Chu et al.] // FEBS Letters. - 2000. - V. 486 (3). - p. 291-296.

21. Huang L. F. Simultaneous separation and determining of active components in Cordyceps sinensis and Cordyceps militaris by LC/ESI-MS / L. F. Huang // JommlofPharmaceudcalandBiomedicalAnarysis.-2003.-V. 33.-p. 1155-1162.

22. Kaczka E. A. Identification of cordycepin. A metabolite of Cordyceps militaris, as 3-deoxyadenosine / E. A. Kaczka / Biochemical and Biophysical Research Communications. - 1964. - V. 14. - p. 456-457.

23. Li J. Progression on study of Cordycepin / J. Li, H. Y. Jiang // US Chin Health Hyg Journal. - 2005. - V. 8. - p. 27-30.

24. Zhan T. R. progress in studies of mannitol im medicinal application / T. R. Zhan, J. M. Song // Chinese Journal of Marine Drugs. - 2003. - V. 22. - p. 57-61.

25. Zhang Q. X. Comparison of antitumor effect of extracts in cultivated Cordyceps sinensis fungus HK-1 and natural Cordyceps sinensis / Q. X. Zhang // Chinese Traditional Herbal Drugs. - 2005. - V. 36. - p. 1346-1349.

26. Sun Y. Experimental study on fruiting bodies of Cordyceps militaris in inhibiting the growth of carcinoma in mice with hepatocarcinoma and promoting the activity of IL-2 and NK cells / Y. Sun // Chinese Pharmacology. - 2002. - V. 11. - p. 39-40.

27. Wu G. Q. Study progress in research tumour with aweto / G. Q. Wu // Traditional Journal of Chinese Medicine and Pharmacology. - 2005. - V. 11. - p. 80-82.

28. Effects of Cordyceps militaris extract on angiogenesis and tumor growth / [H. S. Yoo, J. W. Shin, J. H. Cho et al.] // Acta Pharmacologica Sinica. - 2004. - V. 25. -p. 657-665.

29. Кос Y. Induction of apoptosis by cordycepin in ADA-inhibited TdT-positive leukemia cells / Y. Кос, A. G. Urbano // Leukemia. - 1996. - V. 10. - p. 1019-1024.

30. Fuller B. B. Alpha-melanocyte-stimulating hormone regulating of tyrosinase in Cloudman S-91 mouse melanoma cell cultures / B. B. Fuller, J. B. Lunsford, D. S. Iman // Journal of Biological Chemistry. - 1987. - V. 262. - p. 4024-4033.

31. A polysaccharide isolated from Cordyceps sinensis, a traditional Chinese medicine, protects PC12 cells against hydrogen peroxide-induced injury / [S. P. Li, K. J. Zhao, Z. N. Ji et al.] // Life sciences. - 2003. - V. 73. - p. 2503-2513.