Возможности применения вторичных метаболитов растений как противоопухолевых средств
- Авторы: Златник Е.Ю.1, Сагакянц А.Б.1, Непомнящая Е.М.1, Захарова Н.А.1, Ульянова Ю.В.1
-
Учреждения:
- Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
- Выпуск: Том 105, № 5 (2024)
- Страницы: 813-824
- Тип: Обзоры
- URL: https://bakhtiniada.ru/kazanmedj/article/view/266017
- DOI: https://doi.org/10.17816/KMJ634368
- ID: 266017
Цитировать
Аннотация
В обзоре обобщены данные литературы последних лет о противоопухолевом действии вторичных метаболитов растений, а также их иммунотропном и противовоспалительном действии как компонентах противоопухолевого ответа. Охарактеризованы биологические основы действия вторичных метаболитов растений в виде влияния на потенциальные мишени: транскрипционные факторы, сигнальные пути и рецепторы, ответственные за пролиферацию и апоптоз. Рассмотрены пути повышения биодоступности вторичных метаболитов растений для усиления эффективности и возможности их медикаментозного применения, описаны эффекты берберина, куркумина и их производных. Поиск научных публикаций проведён в зарубежных (PubMed) и отечественных (eLibrary) электронных библиотеках. Установлено, что множественность молекулярных мишеней вторичных метаболитов растений и плейотропность их эффектов предполагают возможность их применения для регуляции различных процессов в опухолевых и нормальных клетках. Прослеживается связь между противоопухолевым эффектом вторичных метаболитов растений и их противовоспалительным и иммуномодулирующим действием. Однако существенным ограничением их применения становится то обстоятельство, что большинство исследований проведено на культурах клеток, что недостаточно для суждения о противоопухолевом действии. Клинические испытания немногочисленны, и результаты их противоречивы. Кроме того, отмечено определённое противоречие между представлением о более эффективном действии при использовании чистого вещества или сложной композиции разнообразных растительных компонентов. Важная проблема — низкая биодоступность большинства вторичных метаболитов растений, для повышения которой предложены различные способы. Несмотря на давнюю историю фитотерапии в онкологии, остаётся актуальной разработка новых производных вторичных метаболитов растений, обладающих высокой водорастворимостью, включая модифицированные молекулы известных вторичных метаболитов растений и поиск новых, с неисследованной биологической активностью. Современные методы химического синтеза и систем доставки производных вторичных метаболитов растений, а также исследование их эффектов в модельных экспериментах представляются перспективными научными направлениями для создания новых лекарственных препаратов с противоопухолевой активностью.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Елена Юрьевна Златник
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Автор, ответственный за переписку.
Email: elena-zlatnik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1410-122X
SPIN-код: 4137-7410
д-р мед. наук, проф., гл. науч. сотр., лаб. иммунофенотипирования опухолей
Россия, г. Ростов-на-ДонуАлександр Борисович Сагакянц
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: asagak@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0874-5261
SPIN-код: 7272-1408
канд. биол. наук, доц., зав. лаб., лаб. иммунофенотипирования опухолей
Россия, г. Ростов-на-ДонуЕвгения Марковна Непомнящая
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: evgeniyamarkovna@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0521-8837
SPIN-код: 8930-9580
д-р мед. наук, проф., патологоанатомическое отд.
Россия, г. Ростов-на-ДонуНаталья Александровна Захарова
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: zakharova.tata@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7089-5020
SPIN-код: 2182-9981
канд. мед. наук, врач-онколог, отд. реконструктивно-пластической хирургии
Россия, г. Ростов-на-ДонуЮлия Викторовна Ульянова
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: 2014_ulia@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0361-330X
SPIN-код: 1276-9063
канд. мед. наук, врач-онколог, отд. опухолей головы и шеи
Россия, г. Ростов-на-ДонуСписок литературы
- Nasim N., Sandeep I.S., Mohanty S. Plant-derived natural products for drug discovery: Current approaches and prospects // Nucleus (Calcutta). 2022. Vol. 65, N. 3. P. 399–411. doi: 10.1007/s13237-022-00405-3
- Sevastre A.S., Manea E.V., Popescu O.S., et al. Intracellular pathways and mechanisms of colored secondary metabolites in cancer therapy // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23, N. 17. P. 9943. doi: 10.3390/ijms23179943
- Raskin I., Ribnicky D.M., Komarnytsky S., et al. Plants and human health in the twenty-first century // Trends Biotechnol. 2002. Vol. 20, N. 12. P. 522–531. doi: 10.1016/s0167-7799(02)02080-2
- Twaij B.M., Hasan M.N. Bioactive secondary metabolites from plant sources: Types, synthesis, and their therapeutic uses // Int J Plant Biol. 2022. Vol. 13, N. 1. P. 4–14. doi: 10.3390/ijpb13010003
- Guerriero G., Berni R., Muñoz-Sanchez J.A., et al. Production of plant secondary metabolites: Examples, tips and suggestions for biotechnologists // Genes (Basel). 2018. Vol. 9, N. 6. P. 309. doi: 10.3390/genes9060309
- Isah T. Stress and defense responses in plant secondary metabolites production // Biol Res. 2019. Vol. 52, N. 1. P. 39. doi: 10.1186/s40659-019-0246-3
- Lal N., Sahu N., Shirale A.O., et al. Plant secondary metabolites and their impact on human health. In: Rajput V.D., El-Ramady H., Upadhyay S.K., et al., editors. Nano-biofortification for human and environmental health. Sustainable plant nutrition in a changing world. Springer, 2023. p. 295–321. doi: 10.1007/978-3-031-35147-1_15
- Mushtaq S., Abbasi B.H., Uzairm B., Abbasi R. Natural products as reservoirs of novel therapeutic agents // EXCLI J. 2018. Vol. 17. P. 420–451. doi: 10.17179/excli2018-1174
- Жуковская Е.В., Петрушкина Н.П. Фитотерапия в онкологии // Педиатрический вестник Южного Урала. 2019. № 1. С. 57–65. doi: 10.34710/Chel.2019.56.48.010
- Камалова Я.Н., Карамова Н.С., Зеленихин П.В., и др. Растительное сырье как потенциальный источник противоопухолевых агентов // Учёные записки Казанского университета. Серия: естественные науки. 2019. Т. 161, № 3. С. 385–394. doi: 10.26907/2542-064X.2019.3.385-394
- Hussein R.A., El-Anssary A.A. Plants secondary metabolites: The key drivers of the pharmacological actions of medicinal plants. In: Builders P.F., editor. Herbal medicine. London: IntechOpen, 2018. p. 13–30. doi: 10.5772/intechopen.76139
- Ramakrishna W., Kumari A., Rahman N., Mandave P. Anticancer activities of plant secondary metabolites: Rice callus suspension culture as a new paradigm // Rice Science. 2021. Vol. 28, N. 1. P. 13–30. doi: 10.1016/j.rsci.2020.11.004
- Li Y., Kong D., Fu Y., et al. The effect of developmental and environmental factors on secondary metabolites in medicinal plants // Plant Physiol Biochem. 2020. Vol. 148. P. 80–89. doi: 10.1016/j.plaphy.2020.01.006
- Asare M.O., Száková J., Tlustoš P. The fate of secondary metabolites in plants growing on Cd-, As-, and Pb-contaminated soils — a comprehensive review // Environ Sci Pollut Res. 2023. Vol. 30, N. 5. P. 11378–11398. doi: 10.1007/s11356-022-24776-x
- Abotaleb M., Samuel S.M., Varghese E., et al. Flavonoids in cancer and apoptosis // Cancers (Basel). 2018. Vol. 11, N. 1. P. 28. doi: 10.3390/cancers11010028
- Rajayan J.S., Chandrasekar V., Duraipandian C., Rajendran K. In vitro evaluation of extracts from Ixora Species for a potential phytosomal formulation // Cureus. 2024. Vol. 16, N. 3. P. e55396. doi: 10.7759/cureus.55396
- Liskova A., Koklesova L., Samec M., et al. Flavonoids in cancer metastasis // Cancers (Basel). 2020. Vol. 12, N. 6. P. 1498. doi: 10.3390/cancers12061498
- Ci Y., Zhang Y., Liu Y., et al. Myricetin suppresses breast cancer metastasis through down-regulating the activity of matrix metalloproteinase (MMP)-2/9 // Phytother Res. 2018. Vol. 32, N. 7. P. 1373–1381. doi: 10.1002/ptr.6071
- Bradley D.P., O'Dea A.T., Woodson M.E., et al. Effects of troponoids on mitochondrial function and cytotoxicity // Antimicrob Agents Chemother. 2022. Vol. 66, N. 1. P. e0161721. doi: 10.1128/AAC.01617-21
- Кит О.И., Жукова Г.В., Толкачев О.Н., и др. Противоопухолевые факторы природного происхождения и некоторые подходы к разработке эффективных схем фитотерапии в онкологии // Вопросы онкологии. 2022. Т. 68, № 5. С. 527–538. doi: 10.37469/0507-3758-2022-68-5-527-538
- Li Y., Yang J., Niu L., et al. Structural insights into the design of indole derivatives as tubulin polymerization inhibitors // FEBS Lett. 2020. Vol. 594, N. 1. P. 199–204. doi: 10.1002/1873-3468.13566
- Hawash M., Kahraman D.C., Olgac A., et al. Design and synthesis of novel substituted indole-acrylamide derivatives and evaluation of their anti-cancer activity as potential tubulin-targeting agents // J Mol Struct. 2022. Vol. 1254. P. 132345. doi: 10.1016/j.molstruc.2022.132345
- Luo M.L., Huang W., Zhu H.P., et al. Advances in indole-containing alkaloids as potential anticancer agents by regulating autophagy // Biomed Pharmacother. 2022. Vol. 149. P. 112827. doi: 10.1016/j.biopha.2022.112827
- Shestakova K.M., Moskaleva N.E., Boldin A.A., et al. Targeted metabolomic profiling as a tool for diagnostics of patients with non-small-cell lung cancer // Sci Rep. 2023. Vol. 13, N. 1. P. 11072. doi: 10.1038/s41598-023-38140-7
- Li J., Li J.X., Jiang H., et al. Phytochemistry and biological activities of corynanthe alkaloids // Phytochemistry. 2023. Vol. 213. P. 113786. doi: 10.1016/j.phytochem.2023
- Pan L., Terrazas C., Acuna U.M., et al. Bioactive indole alkaloids isolated from Alstonia angustifolia // Phytochem Lett. 2014. Vol. 10. P. 54–59. doi: 10.1016/j.phytol.2014.06.010
- Корти Ф., Ронки М., Рива А. Композиции, содержащие берберин. Патент РФ №2788599. Бюл. №3 от 23.01.2023. EDN: UICPHL
- Бенам Д. Солюбилизат с куркумином и при необходимости по меньшей мере с одним другим активным веществом. Патент РФ №2752078. Бюл. №21 от 22.07.2021. EDN: XSWOKH
- Zhao Z., Zeng J., Guo Q., et al Berberine suppresses stemness and tumorigenicity of colorectal cancer stem-like cells by inhibiting m6a methylation // Front Oncol. 2021. Vol. 11. P. 775418. doi: 10.3389/fonc.2021.775418
- Du H., Gu J., Peng Q., et al. Berberine suppresses EMT in liver and gastric carcinoma cells through combination with TGFβR regulating TGF-β/Smad pathway // Oxid Med Cell Longev. 2021. Vol. 2021. P. 2337818. doi: 10.1155/2021/2337818
- Aleissa M.S., Al-Zharani M., Alneghery L.M., Aleissa A.M. Berberine enhances the sensitivity of radiotherapy in ovarian cancer cell line (SKOV-3) // Saudi Pharm J. 2023. Vol. 31, N. 1. P. 110–118. doi: 10.1016/j.jsps.2022.11.009
- Li Q., Zhao H., Chen W., Huang P. Berberine induces apoptosis and arrests the cell cycle in multiple cancer cell lines // Arch Med Sci. 2023. Vol. 19, N. 5. P. 1530–1537. doi: 10.5114/aoms/132969
- Gong C., Hu X., Xu Y., et al. Berberine inhibits proliferation and migration of colorectal cancer cells by downregulation of GRP78 // Anticancer Drugs. 2020. Vol. 31, N. 2. P. 141–149. doi: 10.1097/CAD.0000000000000835
- Liu J., Zhu Z., Liu Y., et al. MDM2 inhibition-mediated autophagy contributes to the pro-apoptotic effect of berberine in p53-null leukemic cells // Life Sci. 2020. Vol. 242. P. 117228. doi: 10.1016/j.lfs.2019.117228
- Tak J., Sabarwal A., Shyanti R.K., Singh R.P. Berberine enhances posttranslational protein stability of p21/cip1 in breast cancer cells via down-regulation of Akt // Mol Cell Biochem. 2019. Vol. 458, N. 1–2. P. 49–59. doi: 10.1007/s11010-019-03529-4
- Jin F., Xie T., Huang X., Zhao X. Berberine inhibits angiogenesis in glioblastoma xenografts by targeting the VEGFR2/ERK pathway // Pharm Biol. 2018. Vol. 56, N. 1. P. 665–671. doi: 10.1080/13880209.2018.1548627
- Belanova A., Beseda D., Chmykhalo V., Stepanova A., et al. Berberine effects on NF-KB, HIF1A and NFE2L2/AP-1 pathways in HeLa cells // Anticancer Agents Med Chem. 2019. Vol. 19, N. 4. P. 487–501. doi: 10.2174/1871520619666181211121405
- Златник Е.Ю., Енин Я.С., Буров О.Н., и др. Молекулярно-клеточные аспекты воздействия вторичных метаболитов барбариса обыкновенного и белокопытника гибридного на клеточную линию HeLa // Исследования и практика в медицине. 2023. T. 10, № 4. C. 31–47. doi: 10.17709/2410-1893-2023-10-4-3
- Wang Z.C., Wang J., Chen H., et al. Synthesis and anticancer activity of novel 9,13-disubstituted berberine derivatives // Bioorg Med Chem Lett. 2020. Vol. 30, N. 2. P. 126821. doi: 10.1016/j.bmcl.2019.126821
- Rauf A., Abu-Izneid T., Khalil A.A., et al. Berberine as a potential anticancer agent: A comprehensive review // Molecules. 2021. Vol. 26, N. 23. P. 7368. doi: 10.3390/molecules26237368
- Cuan X., Yang X., Zhu W., et al. Antitumor effects of Erlotinib in combination with berberine in A431 cells // BMC Pharmacol Toxicol. 2023. Vol. 24, N. 1. P. 29. doi: 10.1186/s40360-023-00661-2
- Adiwidjaja J., Boddy A.V., McLachlan A.J. Physiologically based pharmacokinetic model predictions of natural product-drug interactions between goldenseal, berberine, imatinib and bosutinib // Eur J Clin Pharmacol. 2022. Vol. 78, N. 4. P. 597–611. doi: 10.1007/s00228-021-03266-y
- Wu X., Li Q., Xin H., et al. Effects of Berberine on the blood concentration of Cyclosporine A in renal transplanted recipients: Clinical and pharmacokinetic study // Eur J Clin Pharmacol. 2005. Vol. 61, N. 8. P. 567–572. doi: 10.1007/s00228-005-0952-3
- Feng R., Shou J.W., Zhao Z.X., et al. Transforming berberine into its intestine-absorbable form by the gut microbiota // Sci Rep. 2015. Vol. 5. P. 1–15. doi: 10.1038/srep12155
- Yang F., Gao R., Luo X., et al. Berberine influences multiple diseases by modifying gut microbiota // Front Nutr. 2023. Vol. 10. P. 1187718. doi: 10.3389/fnut.2023.1187718
- Vadukoot A.K., Mottemmal S., Vekaria P.H. Curcumin as a potential therapeutic agent in certain cancer types // Cureus. 2022. Vol. 14, N. 3. P. e22825. doi: 10.7759/cureus.22825
- Zoi V., Galani V., Lianos G.D., et al. The role of Curcumin in cancer treatment // Biomedicines. 2021. Vol. 9, N. 9. P. 1086. doi: 10.3390/biomedicines9091086
- Yun C.W., Jeon J., Go G., et al. The dual role of autophagy in cancer development and a therapeutic strategy for cancer by targeting autophagy // Int J Mol Sci. 2020. Vol. 22, N. 1. P. 179. doi: 10.3390/ijms22010179
- Кушнир Т.И., Арноцкая Н.Е., Кудрявцев И.А., Шевченко В.Е. Терапевтический потенциал куркумина для лечения мультиформной глиобластомы // Успехи молекулярной онкологии. 2020. T. 7, № 1. С. 8–16. doi: 10.17650/2313-805X-2020-7-1-8-16
- Moon D.O. Curcumin in cancer and inflammation: An in-depth exploration of molecular interactions, therapeutic potentials, and the role in disease management // Int J Mol Sci. 2024. Vol. 25, N. 5. P. 2911. doi: 10.3390/ijms25052911
- Mahammedi H., Planchat E., Pouget M., et al. The new combination Docetaxel, Prednisone and Curcumin in patients with castration-resistant prostate cancer: A pilot phase II study // Oncology. 2016. Vol. 90, N. 2. P. 69–78. doi: 10.1159/000441148
- Liu C., Rokavec M., Huang Z., Hermeking H. Curcumin activates a ROS/KEAP1/NRF2/miR-34a/b/c cascade to suppress colorectal cancer metastasis // Cell Death Differ. 2023. Vol. 30, N. 7. P. 1771–1785. doi: 10.1038/s41418-023-01178-1
- Balakrishna A., Kumar M.H. Evaluation of synergetic anticancer activity of Berberine and Curcumin on different models of A549, Hep-G2, MCF-7, Jurkat, and K562 cell lines // Biomed Res Int. 2015. Vol. 2015. P. 354614. doi: 10.1155/2015/354614
- Behl T., Kumar K., Brisc C., et al. Exploring the multifocal role of phytochemicals as immunomodulators // Biomed Pharmacother. 2021. Vol. 133. P. 110959. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110959
- Chonov D.C., Ignatova M.M.K., Ananiev J.R., Gulubova M.V. IL-6 activities in the tumour microenvironment. Part 1 // Open Access Maced J Med Sci. 2019. Vol. 7, N. 14. P. 2391–2398. doi: 10.3889/oamjms.2019.589
- Zebeaman M., Tadesse M.G., Bachheti R.K., et al. Plants and plant-derived molecules as natural immunomodulators // BioMed Res Int. 2023. Vol. 2023. P. 7711297. doi: 10.1155/2023/7711297
- Jantan I., Ahmad W., Bukhari S.N.A. Plant-derived immunomodulators: An insight on their preclinical evaluation and clinical trials // Front Plant Sci. 2015. Vol. 6. P. 655. doi: 10.3389/fpls.2015.00655
- Gorabi A.M., Razi B., Aslani S., et al. Effect of curcumin on proinflammatory cytokines: A meta-analysis of randomized controlled trials // Cytokine. 2021. Vol. 143. P. 155541. doi: 10.1016/j.cyto.2021.155541
- Kumar A., Yadav G. Potential role of medicinal plants for their immunomodulatory activity — a review // Annals of Clinical Pharmacology & Toxicology. 2022. Vol. 3, N. 1. P. 1021.
- Yadav R., Jee B., Awasthi S.K. Curcumin suppresses the production of pro-inflammatory cytokine interleukin-18 in lipopolysaccharide stimulated murine macrophage-like cells // Indian J Clin Biochem. 2015. Vol. 30, N. 1. Р. 109–112. doi: 10.1007/s12291-014-0452-2
- Peng J., Zheng T.T., Li X., et al. Plant-derived alkaloids: The promising disease-modifying agents for inflammatory bowel disease // Front Pharmacol. 2019. Vol. 10. P. 351. doi: 10.3389/fphar.2019.00351
- Bose S., Panda A.K., Mukherjee S., Sa G. Curcumin and tumor immune-editing: Resurrecting the immune system // Cell Div. 2015. Vol. 10. P. 6. doi: 10.1186/s13008-015-0012-z
- Daniel L. Pouliquen, Koraljka Gall Trošelj and Ruby John Anto Curcuminoids as anticancer drugs: Pleiotropic effects, potential for metabolic reprogramming and prospects for the future // Pharmaceutics. 2023. Vol. 15, N. 6. Р. 1612. doi: 10.3390/pharmaceutics15061612
- Ma J., Chan C.C., Huang W.C., Kuo M.L. Berberine inhibits pro-inflammatory cytokine-induced IL-6 and CCL11 production via modulation of STAT6 pathway in human bronchial epithelial cells // Int J Med Sci. 2020. Vol. 17, N. 10. Р. 1464–1473. doi: 10.7150/ijms.45400
- Xiong K., Deng J., Yue T., et al. Berberine promotes M2 macrophage polarisation through the IL-4-STAT6 signalling pathway in ulcerative colitis treatment // Heliyon. 2023. Vol. 9, N. 3. Р. e14176. doi: 10.1016/j.heliyon.2023.e14176
- Thomas A., Kamble S., Deshkar S., et al. Bioavailability of berberine: Challenges and solutions // Istanbul J Pharm. 2021. Vol. 51, N. 1. P. 141–153. doi: 10.26650/IstanbulJPharm.2020.0056
- Cosme P., Rodríguez A.B., Espino J., Garrido M. Plant phenolics: Bioavailability as a key determinant of their potential health-promoting applications // Antioxidants (Basel). 2020. Vol. 9, N. 12. P. 1263. doi: 10.3390/antiox9121263
- Aghili Z.S., Magnani M., Ghatrehsamani M., et al. Intelligent berberine-loaded erythrocytes attenuated inflammatory cytokine productions in macrophages // Sci Rep. 2024. Vol. 14, N. 1. P. 9381. doi: 10.1038/s41598-024-60103-9
Дополнительные файлы
