Обобщение

Две естествено срещащи се съединения - куркуминът (активната съставка в подправката куркума) и екстрактът от зелен чай епигалокатехин-3-галат (EGCG) имат подчертан ефект върху апоптотичната машина при хронична лимфоцитна левкемия (ХЛЛ). Тези резултати осигуряват предклинична основа за бъдеща клинична употреба на тези съединения при това заболяване.

Куркуминът има впечатляващи антиоксидантни, химиопрофилактични, химиотерапевтични и химиосенсибилизиращи дейности (4,5). Апоптозата на B-CLL клетки, индуцирана от куркумин, зависи от дозата и нормалните В лимфоцити са по-малко чувствителни към неговите цитотоксични ефекти от B-CLL клетките (2,6). Куркуминът индуцира разцепване на PARP в първични B-CLL клетки (2), отразявайки активирането на програмирана клетъчна смърт. Разцепването на PARP се предизвиква от куркумин при други видове тумори, включително рак на панкреаса и дебелото черво (7-9). Интересното е, че авторите не са наблюдавали активиране на горните каспази след лечението с куркумин. Това се различава от няколко други изследвания, които демонстрират специфично активиране на каспаза-3 от куркумин в HL-60 и други туморни клетъчни линии (4,5,10). При първичната B-CLL механизмът на разцепване на PARP остава неясен. Други клетъчни събития, които допринасят за индуцирана от куркумин апоптоза, включват освобождаването на цитохром с от митохондриалната мембрана. Това се случва в няколко различни клетъчни линии след лечение с куркумин, както и промени в потенциала на митохондриалната мембрана (4,5). Ролята на митохондриалните събития в индуцираната от куркумин апоптоза в B-CLL клетки не е изследвана в това проучване.

Куркуминът също така инхибира конститутивното активиране на про-оцеляващи пътища, някои от които са преференциално активни в първични B-CLL клетки, включително STAT3, Akt и NF-κB. Съобщава се за конститутивно активиране на STAT3 при няколко ракови заболявания, включително плоскоклетъчен карцином на гърдата, простатата, главата и шията, множествен миелом и рак на панкреаса (4,8,11). STAT3 играе важна роля в индукцията на антиапоптотични гени и ангиогенни фактори и е жизненоважен за различни цитокинови сигнални пътища (4,5,11). Куркуминът ефективно инхибира конститутивното фосфорилиране на STAT3 в B-CLL (2), като се съгласява с други изследвания, които показват, че куркуминът е ефективен инхибитор на функцията STAT3 (4,5,11). Mcl-1, ген за преживяване след STAT3, също се регулира надолу от куркумин в първичен B-CLL (2). Конститутивното фосфорилиране на Akt се регулира надолу от куркумин в първични B-CLL клетки (2) и други тумори, включително неходжкинов В-клетъчен лимфом, рак на простатата и бъбречно-клетъчен карцином (4). Въпреки това, куркуминът може също да индуцира своите апо-апоптотични и анти-пролиферативни ефекти, без да нарушава статуса на фосфорилиране на Akt (5,7,12).

Молекулата за оцеляване, която изглежда универсално инхибирана от куркумина, е транскрипционният фактор NF-κB. NF-κB се регулира надолу от куркумин при много различни видове рак (4-8,11). Съставното фосфорилиране на IκBα в първични B-CLL клетки се инхибира от куркумин, което показва, че гените след NF-kB трябва да бъдат инхибирани в тези клетки. Всъщност XIAP, цел надолу по веригата на NF-kB, се регулира надолу при първичен B-CLL след лечение с куркумин (2). Липсата на понижена регулация на Bcl-2 от куркумин е интересна констатация, като се има предвид предишната работа, показваща, че Bcl-2 е директна транскрипционна цел на NF-κB и се регулира надолу от куркумин (4,5). BIM, проапоптотичен протеин, се регулира от куркумина в първичната B-CLL. Следователно, куркуминът може да регулира надолу пътищата за оцеляване и нагоре да регулира апоптотичните пътища в B-CLL.

Какво се случва с ефективността на лечението с куркумин, когато B-CLL клетките се култивират съвместно в контекста на стромалната среда? Стромалните клетки обикновено поддържат антиапоптотична среда чрез директен контакт и чрез разтворими медиатори. Съвместното култивиране на B-CLL клетки със стромални клетки осигурява съществена защита от индуцирана от куркумин апоптоза при по-ниски дози на куркумин, но не и при по-високи дози (20 μM) (2). Тези резултати дават представа за ефекта на средата на гостоприемника върху индуцираната от куркумин апоптоза и също така показват, че може да са необходими по-високи дози куркумин за постигане на нивото на апоптоза, наблюдавано in vitro.

Малко вероятно е само куркуминът да бъде ефективно лечение за B-CLL поради непълни апоптотични отговори. Самият куркумин повишава ефективността на различни съединения, включително винкристин в B-CLL in vitro (6). Естествените агенти, като куркумин, са желани кандидати за добавки към химиотерапията поради тяхната незначителна токсичност. EGCG, основният полифенол в зеления чай, индуцира апоптоза в B-CLL клетки in vitro чрез частично инхибиране на VEGFR1 и VEGFR2 фосфорилиране, а също и чрез активиране на каспаза-3 и разцепване на PARP. Bcl-2 се регулира от EGCG, както и Mcl-1 и XIAP (2). Изследвано е лечение на първични B-CLL клетки с комбинацията от EGCG и куркумин. Последователното приложение на EGCG, последвано от куркумин, е най-ефективната комбинация за лечение; като има предвид, че едновременното приложение води до антагонистични ефекти.

EGCG и куркумин са насочени към много от същите молекулярни пътища, включително индукция на разцепване на PARP и инхибиране на активността на теломеразата (2,4,5,10). Докато EGCG и куркуминът регулират надолу много често срещани пътища за оцеляване, включително STAT3, Akt, NF-κB и антиапоптотичните гени Mcl-1 и XIAP, не всички от техните цели се припокриват (Фигура 1). Например, докато двете съединения индуцират разцепване на PARP и апоптоза в B-CLL, EGCG постига това чрез активиране на каспаза-3, докато куркуминът не предизвиква активиране на каспаза-3 в тези клетки (2). По този начин тези два природни агента имат много общи пътища, но могат да се отклоняват и един от друг и потенциално да проявяват противоположни ефекти. Следователно, по-нататъшно проучване на молекулярните механизми, участващи в анти-пролиферативните и про-апоптотични ефекти на тези агенти е оправдано.

рецепта

Стромалните клетки на костния мозък осигуряват про-оцеляване и анти-апоптотични сигнали на B-CLL клетки. Куркуминът и EGCG инхибират про-оцеляващи пътища (червено) и индуцират про-апоптотични пътища (зелено). GF = растежен фактор, GFR = рецептор на растежен фактор, 67LR = 67kDa ламининов рецептор, BIM = Bcl-2-взаимодействащ медиатор на апоптоза, XIAP = X свързан инхибитор на апоптоза, PARP = поли (ADP рибоза) полимераза, PCD = програмирана клетъчна смърт, VEGFR = съдов ендотелен клетъчен растежен фактор рецептор, bm = костен мозък, STAT3 = сигнален преобразувател и активатор на транскрипция 3, Mcl-1 = миелоидна клетъчна левкемия – 1, IKK = инхибиторна κB киназа.

Клиничните изпитвания с куркумин и EGCG като отделни агенти или в комбинация със стандартна химиотерапия вече са в ход при няколко ракови заболявания (4,5,11 и клинични изпитвания.gov). Наскоро от нашата група беше публикувано клинично проучване на фаза II на куркумин при напреднал рак на панкреаса, което демонстрира пациент с 73% регресия на тумора и друг пациент, който е бил стабилен на куркумин повече от 2,5 години (11 и Kurzrock лична комуникация). Не са наблюдавани странични ефекти. Въпреки това, общите нива на отговор са ниски, може би защото абсорбцията на куркумин след перорално приложение е лоша (11).

Благодарности

Тази публикация стана възможна отчасти чрез номер на гранта RR024148 от Националния център за изследователски ресурси (NCRR) 1, компонент на Националните здравни институти (NIH) и Пътната карта на NIH за медицински изследвания. Съдържанието му е отговорност единствено на авторите и не представлява непременно официалното мнение на NCRR или NIH.