ČÁST 2 Echinakosid indukuje apoptotickou rakovinovou buněčnou smrt inhibicí dezinfekčního enzymu nukleotidů MTH1

KLIKNĚTE ZDE NA ČÁST 1

Pro více informací prosím kontaktujte:Joanna.jia@wecistanche.com

Diskuse

Echinakosidje přírodní sloučenina izolovaná z léčivých rostlin Cistanche a Echinacea.51,52 Bylo prokázáno, že má všestranné vlastnosti na podporu zdraví a prevenci onemocnění, včetně neurální ochrany, hepatoprotekce, protizánětlivého, protiúnavového, antisenescence, antidiabetického a protinádorového působení. 53–58 Nejznámější a uznávaná bioaktivitaEchinakosidje jeho antioxidační účinek a vychytávání ROS;44,45 však bylo také prokázáno, že způsobuje oxidační poškození DNA v rakovinných buňkách, přičemž základní mechanismy zůstávají nejasné.58 V této studii je použití vysoce výkonného screeningového testu in vitro , to jsme našliEchinakosidúčinně inhiboval enzymatickou reakci katalyzovanou MTH1-. Zvýšení množství enzymu MTH1 snížilo stupeň inhibice, zatímco zvýšení množství anorganické pyrofosfatázy neovlivnilo inhibici, což naznačuje, žeEchinakosidspecificky inhiboval aktivitu MTH1 v in vitro testu. Léčba různých lidských rakovinných buněčných linií sEchinakosidzpůsobilo významné zvýšení buněčné hladiny 8-oxoG, aniž by se změnila hladina buněčného ROS. Vzhledem k tomu, že echinakosid je sám o sobě silným antioxidantem, tyto výsledky naznačují, že zvýšená hladina intracelulárního 8-oxoG byla pravděpodobně důsledkem inhibice buněčného MTH1EchinakosidLéčba echinakosidem způsobila rozsáhlá poškození DNA a významnou upregulaci blokátoru G1/S-CDK p21, po kterých následovala výrazná apoptotická buněčná smrt a suprese buněčné proliferace specificky u rakoviny, ale ne u nerakovinných buněk. Dále výrazná ztráta mitochondriálního membránového potenciálu po

Cistanche deserticola má mnoho účinků, klikněte sem a dozvíte se více

Echinakosidléčba indikovala aktivaci vnitřní dráhy apoptózy.Echinakosid-indukovaná poškození DNA a upregulace p21 byly pozorovány během 5 hodin po léčbě, zatímco apoptóza rakovinných buněk, narušení mitochondriálního membránového potenciálu a inhibice růstu byly pozorovány 12 hodin po zahájení léčby. Tato data podporují, že apoptóza rakovinných buněk a inhibice růstu byly výsledkem rozsáhlého poškození DNA způsobeného inhibicí MTH1. Nedávné studie ukázaly, že snížení velikosti buněčného dNTP poolu by také mohlo vyvolat stres replikace DNA a poškození DNA.59,60 Nicméně -200procentní zvýšení hladiny 8-oxoG vEchinakosid-léčené rakovinné buňky argumentují proti možnosti snížení velikosti poolu dNTP a Bcl2, protein, který snižuje velikost poolu dNTP,60 byl významně snížen vEchinakosid-léčené rakovinné buňky SW480;58 naše data to navíc jasně ukázalaEchinakosidpřímo inhiboval MTH1, který by mohl být alespoň částečně zodpovědný za poškození DNA a buněčné účinky způsobené echinakosidem. Zásobník dNTP je kritickým cílem ROS a oxidované dNTP jsou důležitými zdroji oxidativního poškození DNA.3,10 SSB spojené s opravou DNA a DSB mohou vést k buněčnému stárnutí a apoptóze, které se podílejí na stárnutí a nemocech souvisejících se stárnutím,61 a také slouží jako bariéra pro tumorigenezi. Předpokládá se tedy, že snížení poškození DNA vyvolaného ROS antioxidanty je prospěšné pro celkové zdraví. Několik nedávných studií však ukázalo, že antioxidanty mohou také podporovat rozvoj některých typů rakoviny.62–64Nádorové buňky generují mnohem vyšší ROS a jsou kriticky závislé na účinné eliminaci oxidovaných nukleotidů pro přežití a proliferaci.3,30,32, 33 Nadměrná exprese MTH1 je nejdůležitější strategií, kterou rakovinné buňky používají, aby se vyrovnaly s smrtelnou zátěží oxidovaných dNTP. normální buňky neměly žádný vliv na přežití,32,33 a myši s knockoutem MTH1 byly z velké části normální.65 V souladu s tím jsme také ukázali, že léčba echinakosidem indukovala apoptózu a potlačovala buněčnou proliferaci specificky u rakoviny, ale ne u nerakovinných buněk. Na rozdíl od současných chemoterapií a radioterapií, které se zaměřují na normální a nádorové buňky bez rozdílu, inhibice MTH1 zabíjí rakovinné buňky vysoce selektivně použitím hojných oxidovaných nukleotidových prekurzorů v nádorech. Na druhou stranu terapie zaměřené na genotypové rozdíly mezi normálními a specifickými typy rakoviny v personalizovaném přístupu ukázaly působivé výsledky, ale jsou také omezeny vysokým stupněm intratumorové heterogenity a vysokou mírou mutací v rakovinných buňkách. Naproti tomu inhibice MTH1 se zaměřuje na fenotyp, který odlišuje většinu rakovinných buněk od normálních buněk, a proto představuje novou protirakovinnou strategii, která není omezena genetickými adaptacemi. Je zajímavé, že byly vyvinuty malomolekulární antagonisté antiapoptózového proteinu Bcl266,67 a agonisté proapoptózy Bax68 a bylo prokázáno, že jsou slibnými novými protirakovinnými látkami. Vzhledem k jejich komplementárním mechanismům účinku by kombinace inhibitorů MTH1 a chemikálií podporujících apoptózu vytvořila vzrušující novou generaci protirakovinných léků.

Cistancheechinakosidvýhod

Poprvé jsme předvedli novou funkci proEchinakosidjako přírodní sloučenina proti rakovině. V in vitro testu,Echinakosidinhibovala MTH1 s IC50 7,01 uM. Tato hodnota IC50 je vyšší než u dosud uváděných inhibitorů MTH1.32,33,69 S použitím (S)-crizotinibu jako pozitivní kontroly jsme ukázali, že náš test je sedmkrát méně citlivý než ten, který použili Huber et al.33 skutečná hodnota IC50 echinacosidu bude pravděpodobně nižší. Nicméně, vyvinout to jako terapeutické činidlo, účinnost přirozenéEchinakosidmolekula bude pravděpodobně potřeba zlepšit. Jako přírodní produkt, který se již dlouhou dobu používá jako bylinný lék, by Echinacosid mohl sloužit jako dobré chemické lešení pro vývoj účinných a pravděpodobně bezpečných inhibitorů MTH1.37,70 Vzhledem k tomu, že přírodní produkty byly bohatým zdrojem nových chemických lešení pro racionální strukturovaný design léků70 budou přístupy podobné těm, které jsme použili zde, spolu s obrovským zájmem o přírodní produkty pro objevování léků, užitečné při hledání cíleně orientovaných, účinných a bezpečných nových léků.

Cistancheechinakosidléčit onemocnění ledvin

Potvrzení

Tato studie byla podpořena startupovým fondem z Jilin University.

Zveřejnění

Autoři neuvádějí v této práci žádný střet zájmů

cistancheechinakosid: protirakovinná ochranaorgán

Reference

1. MUDr. Topal, Baker MS. Soubor prekurzorů DNA: významný cíl pro N-methyl-N-nitrosomočovinu v buňkách C3H/10T1/2 klonu 8. Proč Natl Acad Sci US A. 1982;79(7):2211–2215.2. Ichikawa J, Tsuchimoto D, Oka S, et al. Oxidace mitochondriálních deoxynukleotidových poolů vystavením nitroprusidu sodného indukuje buněčnou smrt. Oprava DNA (Amst). 2008;7(3):418–430,3. Rai P, Onder TT, Young JJ a kol. Nepřetržitá eliminace oxidovaných nukleotidů je nezbytná, aby se zabránilo rychlému nástupu buněčného stárnutí. Proč Natl Acad Sci USA A. 2009;106(1):169–174.4. Katafuchi A, Nohmi T. DNA polymerázy podílející se na inkorporaci oxidovaných nukleotidů do DNA: jejich účinnost a preference templátové báze. Mutat Res. 2010;703(1):24–31,5. Freudenthal BD, Beard WA, Perera L a kol. Odhalení polymerázou indukované cytotoxicity oxidovaného nukleotidu. Příroda. 2015;517(7536):635–639,6. Dizdaroglu M. Oxidativně indukované poškození DNA a jeho oprava u rakoviny. Mutat Res Rev Mutat Res. 2015;763:212–245,7. Nakabeppu Y. Buněčné hladiny 8-oxoguaninu v DNA nebo v nukleotidovém poolu hrají klíčovou roli v karcinogenezi a přežití rakovinných buněk. Int J Mol Sci. 2014;15(7):12543–12557,8. van Loon B, Markkanen E, Hubscher U. Kyslík jako přítel a nepřítel: jak bojovat s mutačním potenciálem 8-oxoguaninu. Oprava DNA (Amst). 2010;9(6):604–616,9. Pfeifer GP, Besaratinia A. Mutační spektra lidské rakoviny. Hum Genet. 2009;125(5–6):493–506,10. Russo MT, Blasi MF, Chiera F a kol. Oxidovaný deoxynukleosidtrifosfátový pool je významným přispěvatelem ke genetické nestabilitě v buňkách s deficitem opravy chybného párování. Mol Cell Biol. 2004;24(1):465–474,11. Kamiya H. Mutagenita oxidovaných prekurzorů DNA v živých buňkách: role enzymů pro dezinfekci nukleotidového poolu a opravy DNA a translezní syntézy DNA polymeráz. Mutat Res. 2010;703(1):32–36.12. Nagy GN, Leveles I, Vértessy BG. Preventivní oprava DNA dezinfekcí buněčného (deoxy)nukleosidtrifosfátového poolu. FEBS J. 2014;281(18):4207–4223,13. McLennan AG. Nadrodina hydroláz Nudix. Cell Mol Life Sci. 2006;63(2):123–143,14. Fujikawa K, Kamiya H, Yakushiji H, Nakabeppu Y, Kasai H. Lidský protein MTH1 hydrolyzuje oxidovaný ribonukleotid, 2-hydroxy-ATP. Nucleic Acids Res. 2001;29(2):449–454,15. Nakabeppu Y, Oka S, Sheng Z, Tsuchimoto D, Sakumi K. Programovaná buněčná smrt vyvolaná poškozením nukleotidového poolu a její prevence pomocí homologu MutT{101}} (MTH1) s oxidovanou purin nukleosid trifosfatázou. Mutat Res. 2010;703(1):51–58,16. Dizdaroglu M. Oxidativně indukované poškození DNA: mechanismy, oprava a onemocnění. Cancer Lett. 2012;327(1–2):26–47,17. Most G, Rashid S, Martin SA. Oprava nesouladu DNA a oxidační poškození DNA: důsledky pro biologii a léčbu rakoviny. Rakovina (Basilej). 2014;6(3):1597–1614,18. Caldecott KW. Oprava zlomu jednoho řetězce a genetické onemocnění. Nat Rev Genet. 2008;9(8):619–631,19. Klement K, Goodarzi AA. Reakce na zlom dvouřetězcové DNA a změny chromatinu ve stárnoucí buňce. Exp Cell Res. 2014;329(1):42–52,20. Schulze A, Harris AL. Jak je metabolismus rakoviny naladěn na proliferaci a náchylný k narušení. Příroda. 2012;491(7424):364–373,21. Cairns RA, Harris IS, Mak TW. Regulace metabolismu rakovinných buněk. Nat Rev Cancer. 2011;11(2):85–95,22. Rai P. Human Mut T homolog 1 (MTH1): překážka pro supresivní účinky onkogenního ROS indukovaného Ras. Malé GTPase. 2012;3(2):120–125,23. Kennedy CH, Cueto R, Belinsky SA, Lechner JF, Pryor WA. Nadměrná exprese hMTH1 mRNA: molekulární marker oxidačního stresu v buňkách rakoviny plic. FEBS Lett. 1998;429:17–20.24. Lida T, Furuta A, Kawashima M, Nishida J, Nakabeppu Y, Iwaki T. Akumulace 8-oxo-2′-deoxyguanosinu a zvýšená exprese proteinu hMTH1 v mozkových nádorech. Neuro Oncol. 2001;3:73–81,25. Coskun E, Jaruga P, Jemth AS a kol. Závislost na proteinu MTH1 vede k intenzivní expresi v lidské tkáni rakoviny prsu, jak bylo měřeno tandemovou hmotnostní spektrometrií kapalinová chromatografie-izotop-ředění. Oprava DNA (Amst). 2015;33:101–110,26. Tudek B, Winczura A, Janik J, Siomek A, Foksinski M, Olinski R. Zapojení oxidativně poškozené DNA a opravy ve vývoji a stárnutí rakoviny. Am J Transl Res. 2010;2(3):254–284,27. Spina E, Arczewska KD, Jackowski D, a kol. Příspěvek hMTH1 k udržení hladin 8-oxoguaninu v plicní DNA u pacientů s nemalobuněčným karcinomem plic. J Natl Cancer Inst. 2005;97(5):384–395.

28. Kennedy CH, Pass HI, Mitchell JB. Exprese lidského homologu MutT (hMTH1) proteinu v primárních nemalobuněčných plicních karcinomech a histologicky normální okolní tkáni. Free Radic Biol Med. 2003;34(11):1447–1457,29. Rai P, Young JJ, Burton DG, Giribaldi MG, Onder TT, Weinberg RA. Zvýšená eliminace oxidovaných guaninových nukleotidů inhibuje onkogenní poškození DNA vyvolané Ras a předčasné stárnutí. Onkogen. 2011;30(12):1489–1496,30. Sakumi K, Tominaga Y, Furuichi M a kol. Ogg1 knockout-asociovaná tumorigeneze plic a její potlačení narušením genu Mth1. Cancer Res. 2003;63:902–905,31. Patel A, Burton DG, Halvorsen K a kol. MutT homolog 1 (MTH1) udržuje několik promaligních drah řízených KRAS. Onkogen. 2015;34(20):2586–2596,32. Gad H, Koolmeister T, Jemth AS a kol. Inhibice MTH1 eradikuje rakovinu tím, že brání sanitaci dNTP poolu. Příroda. 2014;508(7495):215–221,33. Huber KV, Salah E, Radic B a kol. Stereospecifické cílení MTH1 pomocí (S)-crizotinibu jako protirakovinná strategie. Příroda. 2014;508(7495):222–227,34. Giribaldi MG, Munoz A, Halvorsen K, Patel A, Rai P. Pro účinnou transformaci onkogenním HRAS je nutná exprese MTH1. Oncotarget. 2015;6(13):11519–11529,35. Bauer A, Bronstrup M. Průmyslová chemie přírodních produktů pro objev a vývoj léčiv. Nat Prod Rep. 2014;31(1):35–60,36. Orlova B, Legrand N, Panning J, Dicato M, Diederich M. Protizánětlivé a protirakovinné léky z přírody. Cancer Treat Res. 2014;159:123–143,37. Li JW, Vederas JC. Objevování drog a přírodních produktů: konec éry nebo nekonečná hranice? Věda. 2009;325(5937):161–165,38. Liu EH, Qi LW, Wu Q, Peng YB, Li P. Protirakovinné látky odvozené z přírodních produktů. Mini Rev Med Chem. 2009;9(13):1547–1555,39. Nobili S, Lippi D, Witort E, a kol. Přírodní sloučeniny pro léčbu a prevenci rakoviny. Pharmacol Res. 2009;59(6):365–378,40. Hsiao WL, Liu L. Role tradiční čínské bylinné medicíny v léčbě rakoviny – od teorie TCM k mechanistickým poznatkům. Planta Med. 2010;76(11):1118–1131,41. Baykov AA, Evtushenko OA, Avaeva SM. Postup malachitové zeleně pro stanovení ortofosfátu a jeho použití v enzymové imunoanalýze na bázi alkalické fosfatázy. Anal Biochem. 1988;171(2):266–270,42. Struthers L, Patel R, Clark J, Thomas S. Přímá detekce 8-oxodeoxyguanosinu a 8-oxoguaninu pomocí avidinu a jeho analogů. Anal Biochem. 1998;255(1):20–31,43. Sheng Z, Oka S, Tsuchimoto D, a kol. 8-Oxoguanin způsobuje neurodegeneraci během opravy excizí DNA zprostředkované MUTYH. J Clin Invest. 2012;122(12):4344–4361,44. Xiong Q, Kadota S, Tani T, Namba T. Antioxidační účinky fenylethanoidů z Cistanche deserticola. Biol Pharm Bull. 1996;19(12):1580–1585,45. Hu C, Kitts DD. Studie antioxidační aktivity extraktu z kořene Echinacea. J Agric Food Chem. 2000;48(5):1466–1472,46. Wallace SS, Murphy DL, Sweasy JB. Oprava základní excize a rakovina. Cancer Lett. 2012;327(1–2):73–89,47. Caldecott KW. Oprava jednořetězcových zlomů DNA. Exp Cell Res. 2014;329(1):2–8,48. Schultz LB, Chehab NH, Malikzay A, Halazonetis TD. Protein 1 vázající p53 (53BP1) je časným účastníkem buněčné odpovědi na dvouvláknové zlomy DNA. J Cell Biol. 2000;151(7):1381–1390,49. Li YY, Wang L, Lu CD. Místo E2F v 5'-promotorové oblasti přispívá k sérum závislé up-regulaci genu jaderného antigenu lidské proliferující buňky. FEBS Lett. 2003;544(1–3):112–118,50. González Besteiro MA, Gottifredi V. Vidlička a kináza: příběh replikace DNA z pohledu CHK1. Mutat Res Rev Mutat Res. 2015;763:168–180,51. Wang Y, Hao H, Wang G a kol. Přístup k identifikaci sekvenčních metabolitů typického fenylethanoidního glykosidu, echinakosidu, založený na analýze hmotnostní spektrometrie kapalinové chromatografie-iontové pasti-čas letu. Talanta. 2009;80(2):572–580,52. Hudson JB. Aplikace fytomedicíny Echinacea purpurea (třapatka nachová) při infekčních onemocněních. J Biomed Biotechnol. 2012;2012:769896,53. Mulani SK, Guh JH, Mong KK. Obecná syntetická strategie a antiproliferační vlastnosti na buněčných liniích rakoviny prostaty pro přírodní fenylethanoidové glykosidy. Org Biomol Chem. 2014;12(18):2926–2937,54. Kuo YY, Jim WT, Su LC a kol. Fenethylester kyseliny kávové je potenciálním terapeutickým činidlem pro rakovinu ústní dutiny. Int J Mol Sci. 2015;16(5):10748–10766,55. Li X, Gou C, Yang H, Qiu J, Gu T, Wen T. Echinakosid zlepšuje akutní poškození jater vyvolané D-galaktosaminem a lipopolysacharidem u myší prostřednictvím inhibice apoptózy a zánětu. Scand J Gastroen terol. 2014;49(8):993–1000,56. Gai XY, Tang F, Ma J a kol. Antiproliferativní účinek echinakosidu na buňky hladkého svalstva plicní tepny potkana při hypoxii. J Pharmacol Sci. 2014;126(2):155–163,57. Zhu M, Lu C, Li W. Přechodná expozice echinakosidu je dostatečná k aktivaci signalizace Trk a ochraně neuronových buněk před rotenonem. J Neurochem. 2013;124(4):571–580,58. Dong L, Yu D, Wu N a kol. Echinakosid indukuje apoptózu u lidských buněk kolorektálního karcinomu SW480 indukcí oxidativního poškození DNA. Int J Mol Sci. 2015;16(7):14655–14668,59. Bester AC, Roniger M, Oren YS a kol. Deficit nukleotidů podporuje genomovou nestabilitu v raných fázích vývoje rakoviny. Buňka. 2011;145(3):435–446,60. Xie M, Yen Y, Owonikoko TK a kol. Bcl2 indukuje stres replikace DNA inhibicí ribonukleotidreduktázy. Cancer Res. 2014;74(1):212–223,61. Ventura I, Russo MT, De Luca G, Bignami M. Oxidované purinové nukleotidy, nestabilita genomu a neurodegenerace. Mutat Res. 2010;703(1):59–65,62. DeNicola GM, Karreth FA, Humpton TJ a kol. Onkogenem indukovaná transkripce Nrf2 podporuje detoxikaci ROS a tumorigenezi. Příroda. 2011;475(7354):106–109,63. Santos MA, Faryabi RB, Ergen AV a kol. Diferenciace leukemických buněk indukovaná poškozením DNA jako protirakovinná bariéra. Příroda. 2014;514(7520):107–111,64. Sayin VI, Ibrahim MX, Larsson E, Nilsson JA, Lindahl P, Bergo MO. Antioxidanty urychlují progresi rakoviny plic u myší. Sci Transl Med. 2014;6(221):221ra215,65. Egashira A, Yamauchi K, Yoshiyama K a kol. Mutační specificita myší defektních v genech MTH1 a/nebo MSH2. Oprava DNA (Amst). 2002;1(11):881–893,66. Vaillant F, Merino D, Lee L a kol. Cílení na BCL-2 ​​pomocí mimetika BH3 ABT-199 u rakoviny prsu s pozitivním estrogenovým receptorem. Cancer Cell. 2013;24(1):120–129,67. Han B, Park D, Li R a kol. Antagonista Bcl2 BH4 s malou molekulou pro terapii rakoviny plic. Cancer Cell. 2015;27(6):852–863.68. Xin M, Li R, Xie M a kol. Agonisté Bax s malou molekulou pro léčbu rakoviny. Nat Commun. 2014;5:4935,69. Streib M, Kraling K, Richter K, Xie X, Steuber H, Meggers E. Organokovový inhibitor pro lidský opravný enzym 7,8-dihydro-8-deoxyguanosintrifosfatázu. Angew Chem Int Ed Engl. 2014;53(1):305–309,70. Szychowski J, Truchon JF, Bennani YL. Přírodní produkty v medicíně: transformační výsledek syntetické chemie. J Med Chem. 2014;57(22):9292–9308.OncoTargets and Therapy 2015:8 odevzdejte svůj rukopis|www.dovepress.comDovepress