Polizaharide sulfatate derivate din alge marine; Chemopreventive New Age: O revizuire cuprinzătoare
Sep 22, 2023
Rezumat simplu: Polizaharidele sulfatate sunt agenți chimioterapeutici sau chimiopreventivi puternici care au proprietăți anticancerigene prin creșterea imunității și declanșarea apoptozei în mai multe linii de celule canceroase. Polizaharidele sulfatate au potențiale antioxidante și imunomodulatoare semnificative, care contribuie la eficacitatea lor de prevenire a bolii cu citotoxicitate scăzută și rezultate terapeutice bune în cancer prin modularea dinamică a apoptozei. Mai mult, poate fi folosit ca supliment alimentar sau ca tratament adjuvant pentru cancer.
Beneficiile cistanche tubulosa-Antitumoral
Abstract: Compușii bioactivi derivați din alge marine sunt utilizați în mod regulat pentru a trata bolile umane. Polizaharidele sulfatate sunt medicamente chimioterapeutice sau chimiopreventive puternice de când au fost descoperite. Ei au prezentat proprietăți anticancerigene prin creșterea imunității și prin apoptoza. Prin modularea dinamică a căilor critice de semnalizare intracelulară, cum ar fi controlul generării ROS și conservarea proceselor esențiale de supraviețuire și moarte a celulelor, potențialul antioxidant și imunomodulator al polizaharidelor sulfatate contribuie la eficacitatea lor preventivă a bolii. Polizaharidele sulfatate oferă o citotoxicitate scăzută și rezultate terapeutice de bună eficacitate prin modularea dinamică a apoptozei în cancer. Înțelegerea modului în care polizaharidele sulfatate afectează celulele canceroase umane și implicarea lor moleculară în căile morții celulare va prezenta o nouă modalitate de chemoprevenție. În această revizuire, a fost subliniată importanța apoptozei și a polizaharidelor sulfatate cu modularea autofagiei, precum și direcția viitoare a nanoformulării îmbunătățite pentru o mai mare eficacitate clinică. Mai mult, această revizuire se concentrează pe descoperirile recente despre posibilele mecanisme de utilizare chimioterapeutică a polizaharidelor sulfatate, potențialul lor ca medicamente anti-cancer și mecanismele de acțiune propuse pentru a conduce apoptoza în diverse afecțiuni maligne. Datorită proprietăților lor fizico-chimice și biologice unice, polizaharidele sulfatate sunt ideale pentru ingredientele lor bioactive, care pot îmbunătăți funcția și aplicarea în boli. Cu toate acestea, există o lacună în literatura de specialitate în ceea ce privește proprietățile și funcționalitățile fizico-chimice ale polizaharidelor sulfatate și utilizarea sistemelor de livrare pe bază de polizaharide sulfatate în cancerul funcțional. În plus, studiile preclinice și clinice vor dezvălui eficacitatea medicamentului în cancer.
Cuvinte cheie: apoptoză; cancer; chimioprevenire; polizaharide sulfatate
1. Introducere
Actuala explozie a populației globale și practicile modificate ale dietei și ale stilului de viață sunt considerate factori critici pentru apariția bolii. Numeroase boli cauzate de infecții, împreună cu Alzheimer, Parkinson, diabet, cancer și alte tulburări neurologice, prezintă un risc sever pentru durata vieții umane [1]. Cancerul, o colecție de numeroase probleme patologice cauzate de creșterea celulară necontrolată, are efecte dăunătoare asupra îngrijirii sănătății individuale [2]. Conform estimărilor din 2019, există peste 200 de tipuri de cancer mortal care provoacă peste 9,6 milioane de decese anual în întreaga lume [3]. Principalele cauze de deces sunt cancerul de piele, stomac, sân, plămân, prostată și colorectal [4]. Instanțe de mortalitate în țările cu venituri mici și medii sunt documentate în aproximativ 70% din cazuri [5]. Pe baza unor studii epidemiologice, Organizația Mondială a Sănătății (OMS) a prezis 9,6 milioane de decese legate de cancer și 18 milioane de cazuri noi în 2018 [6]. Mai multe sisteme homeostatice sunt perturbate de proliferarea necontrolată a celulelor canceroase, ceea ce duce la invazivitatea și metastazarea acestora din cauza modificărilor genetice [7]. Metodele de tratament al cancerului includ chirurgie, chimioterapie, radioterapie și imunoterapie; chimioterapia este cea mai frecvent utilizată [7–9]. Chimioterapia este un tratament comun și eficient pentru cancer care dăunează mai multor organe importante prin cauzarea citotoxicității atât în celulele canceroase, cât și în cele necanceroase [10]. Toleranța la medicamente este principala preocupare în tratamentul cancerului pentru a elimina efectele secundare și reacțiile severe [11,12]. Prin urmare, este crucial să se dezvolte și să caute medicamente anticancerigene cu mai puține efecte secundare și toleranță mai mare. Chimioterapia creează uneori un cadru nefavorabil și leziuni ireversibile ale organelor care înconjoară locul țintă. În plus, indulgența celulară față de medicamente prezintă dificultăți terapeutice suplimentare. Prin urmare, se dorește să se găsească agenți terapeutici proaspeți cu efecte secundare scăzute pentru a face față tuturor condițiilor adverse [13]. Compușii bioactivi naturali utilizați ca medicamente au o varietate de aplicații terapeutice [14-18]. În plus, majoritatea medicamentelor sunt fie compuși naturali, fie echivalenți sintetici [19]. Datorită componenței lor chimice variate și biodisponibilității, produsele naturale marine (MNP) au fost recent investigate pentru potențialul lor ca candidați terapeutici [20-25]. Biodiversitatea algelor este abundentă în mediile marine și de apă dulce și contribuie la principalii metaboliți bioactivi [24,26–36]. Algele marine se găsesc atât în apa dulce, cât și în apa sărată și joacă un rol semnificativ în conservarea ecologiei și biodiversității ecosistemelor marine [37,38]. Proprietățile anticoagulante, anticancer, antidiabetice, antivirale, imunomodulatoare, antiangiogenice, antiinflamatorii, antiadezive și anti-neurodegenerative ale polizaharidelor sulfatate sunt utilizate ca potențiali agenți terapeutici [39-44]. Fucoidanul, porfirina, caragenanul și ulvanul sunt polizaharide sulfatate extrase adesea din alge maro, roșii și verzi și conțin grupări sulfat care au posibilitatea ca diligențe terapeutice împotriva multor boli maligne [45-47]. Polizaharidele sulfatate sunt de așteptat să fie utilizate ca agenți farmacologici chimioterapeutici în practica clinică datorită varietății lor structurale enorme și capacității antioxidante robuste [48]. În plus, absorbția sa ridicată, costurile de întreținere ieftine, producția îmbunătățită și utilizarea ca suplimente alimentare îl fac un medicament de chimioterapie mai căutat [49]. Rapoartele anterioare au discutat proprietățile anticancer ale polizaharidelor sulfatate derivate din alge [50–52]. Cu toate acestea, mecanismul exact nu este pe deplin înțeles sau discutat. Mai mult, țintele medicamentului specifice contextului, subtipurile de cancer și micromediul tumoral nu sunt discutate [52-54]. Prezenta formă a manuscrisului discută implicarea mecanicistă a acestor polizaharide sulfatate derivate din alge în inducerea căilor de moarte celulară. Terapia cu un singur medicament specific multi-țintă a fost de asemenea discutată ținând cont de eterogenitatea tumorii. Analiza sistematică a originii și prezentarea mecanică a căilor de reglare a polizaharidelor sulfatate utilizate în prevenirea cancerului sunt subiectele principale ale acestei revizuiri. Pentru a înțelege intervenția terapeutică în contextul prevenirii cancerului, ne-am concentrat și asupra complexității chimice și a surselor de polizaharide sulfatate. Utilizările viitoare clinice și nano medicamente sunt sugerate de această revizuire, care ia în considerare și funcția potențială a polizaharidelor sulfatate în prevenirea cancerului.
Planta chinezească cistanche plantă-Antitumoral
2. Rolul complex al apoptozei în tratamentul cancerului: moartea celulară programată
Înțelegerea patogenezei bolilor cauzate de disfuncția apoptozei necesită o înțelegere a mecanismelor apoptozei. Crearea de medicamente care vizează în mod specific genele sau căile apoptotice poate beneficia de acest lucru. Deoarece funcționează atât ca inițiatori, cât și ca executori, caspazele sunt părți esențiale ale mecanismului de apoptoză. Există trei căi distincte prin care caspazele pot fi activate. Intrinseci (sau mitocondriale) și extrinseci sunt cele două căi de inițiere a apoptozei care sunt cel mai frecvent discutate (sau receptorul morții) (Figura 1). Ambele căi conduc în cele din urmă la etapa de execuție a apoptozei, care este o cale comună. Calea reticulului endoplasmatic intrinsecă este o a treia cale de inițiere, mai puțin cunoscută [55].
Figura 1. Rolul apoptozei în tratamentul cancerului
Numeroase caspaze sunt activate în timpul etapei de execuție a apoptozei. Caspaza 9 mediază calea intrinsecă, în timp ce Caspaza 8 mediază calea extrinsecă. Atât căile intrinseci, cât și cele extrinseci converg către caspaza 3 spre apoptoza completă. Apoptoza nucleară este cauzată de degradarea inhibitorului dezoxiribonucleazei activat de caspază de către caspaza 3 [56]. În plus, protein kinazele, proteinele citoscheletice, proteinele de reparare a ADN-ului și subunitățile inhibitoare de endonuclează sunt scindate de caspazele din aval. În plus, ele influențează citoscheletul, ciclul celular și căile de semnalizare, toate acestea contribuind la modelarea modificărilor morfologice specifice care au loc în timpul apoptozei [56]. Apoptoza este o moarte celulară programată dependentă de energie, caracterizată prin blebbing membranar, micșorarea condensarii cromatinei citoplasmatice și dezintegrare nucleară. Apoptoza este procesul prin care celulele mor fără a provoca inflamație [57,58]. În plus, poate fi inițiată prin mecanisme mediate de mitocondrii sau receptori de moarte de suprafață (DR; apoptoză extrinsecă) (apoptoză intrinsecă) [59–62]. Ambele căi determină activarea caspazelor executive, care scindează moleculele legate de moleculele structurale și de reglare ale rețelei de celule apoptotice [46,63,64]. După factorii de stres patogeni, apoptoza este un mecanism de moarte celulară care ajută la menținerea homeostaziei celulare [65]. Celulele maligne trec de obicei printr-o serie de mutații genetice pentru a supraviețui stimulilor patogeni. Rezistența la apoptoză sau scăderea apoptozei promovează carcinogeneza [66–68]. Celulele canceroase evită frecvent apoptoza prin reechilibrarea echilibrului proteic pro- și anti-apoptotic. Celulele canceroase pot evita, de asemenea, apoptoza dacă activitatea lor de caspază este scăzută și semnalizarea lor DR este compromisă [62,69,70]. Proteinele familiei Bcl-2, un inhibitor al proteinelor de apoptoză (IAP), p53, caspazele călăului și DR sunt frecvent afectate de celulele canceroase. Aceste gene moleculare și căile lor aferente sunt critice în terapiile pentru cancer, deoarece provoacă moartea celulelor apoptotice [71–75]. Rolul tipic al apoptozei în tratamentul cancerului este descris (Figura 1).
3. Alge marine: Principalul contributor al polizaharidelor sulfatate
Datorită biodiversității lor enorme și utilizării ca hrană și medicină tradițională în întreaga lume, algele marine sunt considerate a fi o sursă bună de substanțe chimice bioactive [76–78]. Au fost investigate efectele terapeutice ale unui număr de substanțe chimice bioactive derivate din alge marine, extractele lor neprocesate și polizaharidele parțial purificate asupra unei game de boli umane [54,79,80]. Calitățile lor antioxidante ajută la capacitatea fitoproduselor obținute din alge marine de a rezista bolilor. Algele marine brune au diferite polizaharide fizice și funcțional distincte, inclusiv acizi alginici și fucoidani [81,82]. În biotehnologie, medicină și prepararea alimentelor, polizaharidele sulfatate sunt frecvent utilizate [83,84]. Polifenolii, aminoacizii liberi, substanțele care conțin iod, vitaminele și lipidele izolate din alge marine sunt exemple de metaboliți cu molecularitate scăzută utilizați în procesarea alimentelor și în medicină [81,85]. Polizaharidele sulfatate sunt active fiziologic, foarte ramificate, diferite de compoziția monozaharidelor și au o greutate moleculară mai mare. Lanțuri lungi de molecule de zahăr legate formează fucoidanul, care este decorat cu grupări sulfat [86]. Capacitatea polizaharidelor sulfatate de a lupta împotriva multor boli maligne este atribuită în principal capacității lor antioxidante [87–89]. Este bine cunoscut faptul că polizaharidele sulfatate derivate din alge marine sunt medicamente eficiente împotriva cancerului. Algele marine conțin o varietate de polizaharide sulfatate. În funcție de componența lor chimică, polizaharidele sunt clasificate ca Galați, iar xilanii sulfatați, polizaharidele acidului sulfuric (se găsesc în general în algele verzi). Algele brune conțin și fucoidan [90]. Algele roșii conțin frecvent agar, caragenani, xilani și floridean. Mai multe polizaharide sulfatate de alge ar putea fi utilizate ca candidați terapeutici pentru a aborda o varietate de inegalități în sănătatea umană [91]. Galactanii sulfatați cunoscuți sub numele de caragenani sunt folosiți frecvent în industria alimentară și a medicamentelor. fibrele solubile, precum fucanii, se găsesc în algele marine brune. Pe de altă parte, algele marine roșii sunt abundente în fibre solubile precum xilani, amidonul floridian și galactanii sulfatați (agar și caragenani) [92]. Algele verzi conțin și xiloză, galactoză, acizi uronici, arabinoză și ramnoză, precum și manani, xilani, amidon și polizaharide cu grupări sulfat ionice. Există multe tipuri de fibre solubile și insolubile în polizaharide [93,94]. În comparație cu greutatea lor uscată, algele marine oferă un procent mai semnificativ de fibre alimentare (între 25% și 75%) decât cele găsite în fructe și legume [95]. Consumul de fibre alimentare din alge are multe efecte pozitive asupra sănătății, deoarece acționează ca un agent antitumoral, anticancer, anticoagulant și antiviral. În macroalgele brune, polizaharidele sulfatate sunt distribuite extensiv în pereții celulari [80]. Printre alte acțiuni biologice, polizaharidele sulfatate acționează ca un agent antioxidant, antiinflamator, anticoagulant, anticancer, antiviral, antidiabetic și antitrombotic. Ele modifică, de asemenea, sistemul imunitar uman [7]. În plus, fucoidanul, care este bogat în alge brune și este a doua cea mai mare sursă de polizaharide sulfatate, promovează metabolismul intestinal în sănătatea umană [94].
Complexitatea structurală a polizaharidelor sulfatate derivate din alge marine
Cercetările se concentrează din ce în ce mai mult pe polizaharide, care se găsesc în alge marine și au proprietăți anticanceroase, antioxidante, anticoagulante și antiinflamatorii [7,96]. Polizaharidele sunt molecule mari clasificate printr-o unitate monomerică ca homopolizaharide, homoglicani, heteropolizaharide sau heteroglicani. Polizaharidele sunt, de asemenea, clasificate în funcție de originea algelor marine în maro, roșu, verde sau albastru. Fucoidan (un polizaharid sulfatat), este componenta principală a algelor marine brune. Agar, xilani, caragenanii, amidonul floridian (glucan care seamănă cu amilopectina), galactanul sulfatat solubil în apă și porfirina sunt unele produse fabricate din alge roșii. Algele marine verzi conțin galactani sulfatați, xilani și polizaharide. Algele marine conțin o varietate de polizaharide, unele genuri, inclusiv Ascophyllum, Porphyra și Palmaria, conținând până la 76% polizaharide în greutate uscată [97].
4. Activitatea de prevenire a bolilor a polizaharidelor sulfatate: Gloanțele magice
Numeroase studii au demonstrat că activitatea biologică a polizaharidelor este influențată de greutatea moleculară, starea conformațională, compoziția chimică și conexiunile glicozidice ale acestora [98]. Înțelegerea relației dintre greutatea moleculară și proprietățile esențiale, cum ar fi vâscozitatea polizaharidei, conformația, solubilitatea în apă și altele, este importantă în cancer [99,100]. Porfirinele cu o greutate moleculară mai mică (LMW) au proprietăți antioxidante mai puternice [101,102]. Deoarece porfiranul are o masă moleculară medie mai mică, are o activitate de captare a ROS mai semnificativă [103]. În plus, produsul secundar al hidrolizei acidului porfirinei, oligo-porfirina, are potențialul de a preveni și de a trata o serie de tipuri de cancer. O doză mai mare de expunere la iradiere și porfirina cu o greutate moleculară mai mică au fost necesare deoarece radiațiile gamma au deteriorat răspunsul anticancer al porfirinei derivate din P. yezoensis [45]. Spre deosebire de cercetările anterioare care susțineau că porfirina cu greutate moleculară mai mică are o activitate anti-cancer mai puternică, porfirina a inhibat liniile de celule canceroase HeLa și Hep3B mai puternic decât produsele degradate. Compoziția monozaharidei sau a sulfatului nu s-a schimbat semnificativ [100]. Prin urmare, cercetările viitoare ar trebui să se concentreze asupra modului în care greutatea moleculară a porfirinei și activitatea sa anticanceroasă sunt legate. În țările asiatice precum Japonia, China, Thailanda și Coreea de Sud, algele marine comestibile sunt apreciate ca o sursă de hrană sănătoasă. Lupta împotriva cancerului necesită utilizarea polifenolilor, terpenelor, ficobiliproteinelor, carotenoidelor, florotaninilor, pigmenților și polizaharidelor [104]. Antioxidanții găsiți în proprietățile anticancer ale algelor marine ajută la stoparea răspândirii cancerului. Pe măsură ce cancerul progresează, antioxidanții sunt cruciali deoarece inhibă creșterea tumorii fără a provoca citotoxicitate [105]. De exemplu, un model de șoarece de sarcom 180 a fost tratat cu succes cu o polizaharidă sulfatată imunostimulatoare de la Champia feldmannii fără citotoxicitate [106]. Polizaharidele din Gracilaria lemaneiformis au indus proliferarea splenocitelor, fagocitoza macrofagelor și inhibarea tumorii. Șoarecii cu transplant de celule de hepatom H22 au avut niveluri mai mari de limfocite IL-2 și CD{8+ T în sânge [107]. O polizaharidă sulfatată de la C. feldmannii a arătat eficacitate anti-cancer la șoarecii elvețieni in vitro și in vivo. Creșterea producției de anticorpi specifici OVA îmbunătățește imunitatea [106]. Proprietățile anticancerigene ale fucoidanilor au fost confirmate într-o diversitate de tipuri de cancer, inclusiv cancerul de stomac, sân, plămân și ficat [7]. Fucoidan a primit mai multă atenție decât porfirina și alte polizaharide sulfatate. Polizaharidele sulfatate din algele verzi, maro și roșii au stârnit mult interes în acest context datorită proprietăților lor anticancerigene. Caracteristicile fizico-chimice ale diferitelor polizaharide sulfatate și gama lor largă de potențial terapeutic (Tabelul 1) vor conduce această cercetare. Au fost raportate unele proprietăți fizico-chimice ale polizaharidelor sulfatate, inclusiv solubilitatea ionică, reticulare, biocompatibilitate, nontoxicitate, proprietăți reologice și biodegradabilitate [108-110]. Aceste proprietăți sunt caracteristici importante ale polizaharidelor sulfatate care au stârnit mult interes în aplicarea lor. Proprietățile primare ale fucoidanului sunt reticulare ionică și solubilitate [109]. Polizaharidele sulfatate solubile în apă facilitează dezvoltarea fucoidanului și a altor sisteme de livrare pe bază de molecule încărcate pozitiv. Grupările sulfat încărcate negativ ale Fucoidan, de exemplu, ar putea fi comune cu grupările de amoniu ale chitosanului pentru a forma nanoparticule, hidrogeluri și filme comestibile pentru livrarea nutraceutică [111,112]. Nontoxicitatea este o proprietate importantă în plus față de reticulare ionică și solubilitate. Cu excepția celor menționate anterior, biodegradabilitatea și biocompatibilitatea sunt factori critici în facilitarea utilizării polizaharidelor sulfatate în sistemele terapeutice și de administrare a medicamentelor. Cercetătorii au devenit recent interesați de polizaharidele sulfatate din cauza biocompatibilității și biodegradabilității lor excelente. Biodegradabilitatea polizaharidelor sulfatate poate crește biodisponibilitatea și eficacitatea de livrare a ingredientelor bioactive. Depolimerizarea și purificarea pot crește în general biodegradabilitatea polizaharidelor sulfatate prin scăderea greutății moleculare a acestora, dar această metodă este prea costisitoare pentru a fi utilizată pe scară largă [113].
Tabelul 1. Caracteristicile fizico-chimice ale polizaharidelor sulfatate și potențialul lor terapeutic cu alte funcții.
Apoptoză Modulatoare Polizaharide sulfatate derivate din alge marine
Ca medicamente anti-angiogenice și antiinflamatoare anticancer, polizaharidele sulfatate au o varietate de efecte biologice [43,114]. Polizaharidele sulfatate izolate din diferite habitate marine au fost studiate pe larg și s-au dovedit a fi mediatori anticancer eficienți împotriva diferitelor linii de celule canceroase prin modularea numeroaselor căi de supraviețuire celulară și inducerea apoptozei [43,46]. Prin urmare, polizaharidele sulfatate izolate din diferite alge marine verzi, maro și roșii din diverse habitate marine au fost studiate pe larg pentru capacitatea lor de a regla dinamic căile de moarte celulară. Aceste polizaharide sunt agenți anticancer eficienți deoarece modulează numeroase căi de supraviețuire celulară și induc apoptoza. Polizaharidele sulfatate sunt utilizate pe scară largă în terapiile cancerului, precum și în medicina de precizie pentru a dezvolta medicamente de ultimă generație. Alge verzi: Algele verzi, cunoscute și sub numele de Chlorophyta, sunt un grup influent de alge marine care sunt o sursă de polizaharide [115]. Cu toate acestea, polizaharidele din peretele celular al algelor verzi au primit mai puțină atenție decât polizaharidele roșii (agaran și caragenan) și polizaharidele alge brune (fucoidan) [96]. Cu toate acestea, studiul charidelor polisaci sulfatate derivate din alge marine verzi a stârnit interesul comunității științifice în ultimii ani, în primul rând datorită diversității lor structurale și proprietăților biologice și fizico-chimice [116]. În plus, datorită varietății lor de legături glicozidice care au ca rezultat structuri ramificate și grupări sulfat atașate cu diverse distribuții speciale, polizaharidele sulfatate sunt candidații cei mai bioactivi și promițători [117]. Ulvan sunt polizaharide sulfatate care sunt solubile în apă și derivate din pereții celulari ai algelor verzi. Sunt prezente în plantele aparținând genurilor Ulva, Enteromorpha, Monostroma, Caulerpa și altele. Ele constau din fragmente dizaharide repetate, cum ar fi ramnoza sulfatată și acidul uronic (glucuronic sau iduronic). Glicozaminoglicanii, care sunt prezenți în matricea extracelulară a țesuturilor conjunctive animale, au o structură care este comparabilă cu cea a fragmentelor de dizaharidă Ivan. Unele chiar au și reziduuri de xiloză vizibile (Figura 2) [118]. Sulfatul ridicat de piruvat 1,3-D-galactan din costul Codium și o polizaharidă similară cu acesta din Codium este thmocladium sunt alte două tipuri de polizaharide găsite în algele verzi [119,120]. S-au descoperit și -D-manani sulfatați, cum ar fi cei izolați din Codium vermilara [121]. Structura moleculară a polizaharidei van sulfatate este afișată în Figura 2.
Figura 2. Structura moleculară a lui Ivan este desenată în ChemDraw 12.0 Ultra.
S-a descoperit recent că polizaharidele sulfatate izolate din diferite alge verzi tropicale au proprietăți antioxidante și antiproliferative. După 72 de ore de incubare, proliferarea celulelor HeLa a fost redusă cu 36,3% până la 58,4% de polizaharida izolată din Caulerpa prolifera [122]. Două fracții de polizaharide din Caulerpa racemosa, o algă verde, au prezentat activitate antitumorală la o doză de 100 mg/kg/zi, cu rate de inhibare a tumorii H22 transplantate la șoareci de 59,5–83,8% (48 ore) și 53,9% (14 zile). ), respectiv [123]. Prin experimente in vivo și in vitro, s-a descoperit că fracțiile polizaharide sulfatate solubile în apă ale Enteromorpha prolifera stimulează imunitatea. Aceste polizaharide au crescut semnificativ proliferarea splenocitelor induse de ConA și producția de citokine prin exprimarea crescută a m-ARN [124]. Ulvan din Ulva rigida a stimulat secreția și activitatea macrofagelor murine, a crescut expresia COX-2 și NOS{-2 și a dublat expresia unor citokine [125]. Ulvanele de la Ulva pertusa au stimulat producția de oxid nitric și citokine, provocând în același timp puțină citotoxicitate împotriva celulelor tumorale [126]. Au fost publicate mai multe studii privind activitatea antioxidantă a lui Ivan în hepatita experimentală indusă de D-galactozamină la șobolani [127,128]. Polizaharidele derivate din algele verzi au proprietăți imunomodulatoare și antioxidante puternice, ceea ce sugerează că ar putea fi folosite pentru a preveni cancerul. Activitatea anticanceroasă a lui Ulvan a fost descoperită recent în U. australis, U. lactuca, U. ohnoi și U. rigita [129]. Mai multe studii au investigat ulvanul în toxicitatea și viabilitatea celulară pentru a testa activitatea sa anticanceroasă, în special pentru activitatea anti-cancer de sân, anti-colon și anti-cancer de col uterin [129-132]. Ulvan conține polizaharide sulfatate, care inhibă proliferarea carcinomului hepatocelular și induc apoptoza. Prin scăderea stresului oxidativ, polizaharidele sulfatate protejează ficatul de deteriorarea indusă de DNEA [133]. În plus, ele îmbunătățesc apoptoza, reduc stresul oxidativ și inflamația și întăresc sistemul de apărare antioxidantă la șoarecii tratați cu DMBA [130]. Ulvan a fost mai puțin toxic pentru celulele A459 și LS174 (IC50 > 200 mg/mL), dar a fost mai eficient împotriva celulelor Fem-x și K562 (IC50 74.73 și, respectiv, 82,24 mg/mL) atunci când a apărut pentru prevenirea citotoxicității moderate [134]. Cu valorile IC50 cuprinse între 21 și 99 µg/mL, chiar și creșterea redusă a tumorii în celulele MCF-7 și HCT{-116 [132] și legăturile ligand puternice par să conecteze acest lucru la polizaharidele sulfatate [135]. Ulvan a inhibat creșterea carcinomului hepatocelular (IC50 29,67 ± 2,87 µg/mL), a cancerului de sân uman (IC{{50 25,09 ± 1,36 µg/mL) și a cancerului de col uterin (IC{{65 }}.33 ± 3,84 µg/mL) [131]. Cu toate acestea, proliferarea sau diferențierea celulelor Caco-2 poate fi inhibată de polizaharide cu greutate moleculară mică (5000 Da), de obicei oligozaharide [129]. Polizaharidele sulfatate au efect antiproliferativ, dar depinde de tipul celulei. Polizaharidele sulfatate TP (precipitate în alcool) extrase din alga verde Codium Bernabei au prezentat citotoxicitate scăzută pe liniile celulare HCT-116 și MCF{-7 în comparație cu AP (precipitate în mediu acid). Pe de altă parte, liniile celulare HL-60 au prezentat o citotoxicitate mică atunci când au fost expuse la AP [51]. Datorită activității sale antioxidante puternice, Enteromorpha spp. extractul are efecte antiproliferative asupra liniilor de celule canceroase precum Fem-x, A549, LS174 și K562 [136]. În plus, un extract diferit de solvent din extractul de compresă Enteromorpha induce activitate anticancer prin apoptoză în liniile de celule canceroase orale Cal33 și FaDu [38]. Alge marine brune: Algele marine brune sunt cele mai promițătoare surse de polizaharide sulfatate și au afișat cea mai promițătoare activitate anticanceroasă împotriva diferitelor linii de celule canceroase. Este afișată structura tipică de polizaharidă sulfatată derivată din alge marine brune (Figura 3). S-a descoperit că celulele Lewis de cancer pulmonar (LCC) și celulele melanomului B16 sunt sensibile la fucoidanul izolat din Sargassum sp. [137]. A redus proliferarea celulară și a promovat în mod dependent de doză apoptoza, așa cum arată modificările morfologice. Fucoidanii din S. hemiphyllum au inhibat creșterea cancerului de sân prin reglarea în sus a miR-29c și prin reglarea în jos a miR{-17-5p. Mai mult, a fost clar că după administrarea fucoidanului, progresia EMT a fost încetinită de E-caderina amplificată și expresia redusă a N-caderinei. În plus, activarea căii fosfoinozitidei 3- kinazei/Akt a promovat apoptoza în celulele cancerului de sân [138]. Fucoidan de la L. gurjanovae a demonstrat un efect anti-neoplazic în celulele epidermice JB6 Cl41 de șobolan prin întârzierea fosforilării EGFR. A controlat semnalizarea c-jun indusă de EGF și a inhibat acțiunea proteinei activatoare-1 (AP{-1) [139].
figura 3. Structura moleculară a diferitelor tipuri de polizaharide sulfatate, cum ar fi fucoidan, cu potențiale efecte terapeutice, sunt desenate în ChemDraw 12.0 Ultra.
Fucoidanul derivat din F. vesiculosus a inhibat proliferarea celulară și a oprit ciclul celular în celulele cancerului ovarian (ES2 și OV90). De asemenea, a produs ROS, care a reglementat apoptoza intrinsecă. Prin suprimarea căilor de semnalizare PI3K și MAPK, stresul ER a promovat și apoptoza. De asemenea, a demonstrat efecte anticancer asupra carcinomului mucoepidermoid uman prin modificarea căilor p-38 MAPK, ERK1/2 și JNK (MC3) [140]. Mai mult, a redus cantitatea de calciu din citosol și mitocondrii pentru a susține moartea celulelor apoptotice. Tehnici similare de extracție pentru fucoidan produs din F. vesiculosus au arătat eficacitate anticancer in vivo în xenogrefa de pește zebra și modelul fli1 Tg [141]. În celulele HepG2 și HeLa G-63, fucoidanul din Fucus vesiculosus a demonstrat activitate anticanceroasă puternică. S-a descoperit că fucoidanul este mai eficient în celulele canceroase ale ficatului uman (HepG2) [142]. Fucoidanul din Fucus vesiculosus a crescut MMP, care a indus apoptoza-3-dependentă de caspază în celulele limfomului uman Burkitt (HS-Sultan). În plus, după administrarea de fucoidan au fost observate rapoarte de moarte a celulelor apoptotice independente de caspază în celulele HS-Sultan. În plus, fucoidanul a împiedicat fosforilarea căilor ERK și GSK, ambele fiind necesare pentru activarea apoptozei [143]. Pro-caspaza-3, pro-caspaza-9 și caspaza-3/7 activate cu IC50 scăzut (34 µg/mL) în timp ce reglează în jos Bcl-2 în HCT{{28 }} celule [144]. Capacitatea proteinelor anti-apoptotice precum Bcl-xl, Bcl-2 și Mcl{-1 de a provoca apoptoza în celulele MDA-MB231 a fost inhibată de fucoidan la IC50 (820 µg/mL) [46]. Terapia cu Fucoidan (IC50; 20 µg/mL) a condus la o fluctuație similară a expresiei Bad, Bcl-2, Bim, Bcl-xl și Bik în liniile celulare de cancer de colon [144]. Fucoidanul derivat din C. okamuranus a fost combinat cu Con A și a promovat apoptoza intrinsecă prin inducerea caspazei-3/7 în celulele HL60 [145]. În plus, epuizarea glutationului și producția de NO au fost mediatori semnificativi ai apoptozei în celulele leucemice umane, la fel ca și activarea MEKK1, ERK1/2, MEK1 și JNK [146]. Fucoidanul din C. novaecaledoniae a fost extras și utilizat pentru a induce apoptoza intrinsecă în celulele HeLa, MCF-7, MDA-MB{-231 și HT1080. Această apoptoză intrinsecă a fost însoțită de MMP, fragmentare ADN, condensare nucleară și externalizare a fosfatidilserinei [147]. C. okamuranus fucoidan a indus apoptoza dependentă de caspază în celulele U937 prin inducerea căilor caspazei-3 și -7 [148]. În plus, a îmbunătățit imunitatea mediată de celule de șoarece, fagocitele și proliferarea celulelor imune în modelul in vivo [149].
beneficii supliment cistanche-crește imunitatea
În plus, în celulele stomacale normale (Hs 677. St), fucoidanul izolat din C. okamuranus a redus daunele celulare cauzate de 5-fluorouracil (5- FU) [150]. În acest context, a fost observată activitate anti-proliferativă semnificativă în celulele MCF-7, fără citotoxicitate pentru celulele epiteliale mamare umane. A existat o creștere a activității caspazei-7, caspazei{-8 și caspazei{-9, fragmentării ADN-ului internucleozomal și condensarea cromatinei în ambele linii celulare [151]. Terapia cu fucoidan a fost raportată și pentru moartea celulelor independente de caspază în MCF-7 [152]. Hidrolizele cresc conținutul de fucoidan luminal, care este un mediator chimiopreventiv puternic al cancerului de colon, deoarece nu digeră acești fucoidani [153]. Terapia cu fucoidan (0–20 µg/mL) a promovat moartea mitocondrială în celulele HT-29 și HCT116 prin reglarea caspazei-3. Apoptoza extrinsecă în celulele HT-29 a fost, de asemenea, raportată recent [144]. Proprietățile anticancer ale fucoidanului C. okamuranus cu greutate moleculară mică (LMWF; 6,5–40 kDa), fucoidan cu greutate moleculară mare (HMWF; 300–330 kDa) și fucoidan cu masă moleculară intermediară (IMWF; 110–138 kDa) au fost demonstrate într-un model de șobolan purtător de tumori de carcinom de colon [154]. Fucoidan (MW 5100 kDa) de la U. pinnatifida a indus apoptoza în celulele cancerului de prostată uman (PC-3) prin inducerea ERK1/2 MAPK, inhibarea p38 MAPK și a căii PI3K/Akt. În plus, reglarea în jos a căii Wnt/-cateninei a ajutat progresul apoptozei [155]. Fucoidan a amplificat, de asemenea, căile p21Cip1/Waf în celulele PC-3. În plus, a redus proteinele E2F-1 legate de ciclul celular, în timp ce crește căile Wnt/-cateninei. Activarea GSK-3 a redus expresia c-MYC și a ciclinei D1, care a ajutat activitatea anti-proliferativă [156]. S-a descoperit că acești fucoidani au activitate anticanceroasă în celulele HeLa, A549 și HepG2 prin modificarea căilor critice de semnalizare celulară menționate anterior [157]. Fucoidanul din F. vesiculosus a indus apoptoza în liniile de celule canceroase, inclusiv NB4, THP-1 și HL-60. Administrarea Fucoidan a activat caspazele-3, -8 și -9, a scindat Bid și a modificat MMP în celulele HL{-60. Inițierea apoptozei a avut un efect comparabil în celulele U937. Mai mult, în celulele U937, terapia cu fucoidan a crescut MMP (potențialul membranei mitocondriale) și eliberarea de citocrom C citosolic, precum și raportul Bax/Bcl-2. Inhibitorii de caspază, pe de altă parte, au întârziat debutul apoptozei, demonstrând că activitatea caspazei reglată de fucoidan a fost responsabilă pentru inducerea apoptozei. În plus, tratamentul cu SB203580, un inhibitor specific p38 MAPK, a fost responsabil pentru reducerea apoptozei, demonstrând importanța MAPK în activarea apoptozei [158]. Terapia cu fucoidan a inhibat ciclul celular G1 în celulele EJ, afectând ciclina D1, ciclina E și Cdks (kinaze dependente de ciclină). În plus, inhibă fosforilarea Rb, ceea ce duce la îmbătrânirea celulară [159]. Fucoidanul din F. vesiculosus a inhibat creșterea celulelor MCF-7 prin oprirea ciclului celular în faza G1 și scăderea nivelurilor de CDK{-4 și ciclină D1. În plus, prin scindarea PARP și Bid, scăderea Bcl-2 și creșterea Bax, a indus apoptoza dependentă de ROS. Celulele MCF-7 au prezentat debutul apoptozei intrinseci prin reglarea caspazei{-7, -8 și -9 și a eliberării citocromului C citosol [160,161]. În plus, fucoidanul din terapia cu F. vesiculosus a redus migrația și invazia celulară, precum și EMT în celulele MCF-7 prin reglarea în jos a MMP{-9 și supraexprimarea E-caderinei [162]. Fucoidanii derivați din F. vesiculosus au inhibat creșterea în celulele de șoarece femele Balb/c MDA-MB-231 și 4T1xenogref, rezultând o dezvoltare mai puțin metastatică a nodulilor pulmonari. Revenirea efectivă a EMT indusă de TGFR a fost realizată mecanic prin reglarea în jos a TGFRII și TGFRI. Cazurile menționate mai sus au fost toate asociate cu reglarea în sus a markerilor epiteliali și fosforilarea lor a expresiei Smad2/3 Smad4, fosforilarea expresiei Smad2/3 Smad4 și moleculele de semnalizare din aval [163]. În plus, activarea caspazei-3, eliberarea citocromului C citosol, reglarea în jos a Bcl{-2 și creșterea expresiei Bax au indus apoptoza. În plus, reglarea exprimării VEGF, Survivin și ERK a ajutat la începutul apoptozei [164]. În linia celulară MDS/AML și SKM1, tratamentul cu fucoidan comercializat (100 ug/mL timp de 48 de ore) a determinat oprirea ciclului celular (faza G1) și instigarea Fas pentru a induce apoptoza extrinsecă prin modulațiile caspazei 8 și 9. În plus, a influențat calea PI3K/Akt într-o manieră dependentă de ROS, promovând astfel apoptoza [165]. A modificat p-Akt, p-PI3K, p-P38 și p-ERK, pentru a modula căile de semnalizare MAPK și PI3K/Akt în celulele DU-145 (cancer de prostată). Mai mult, a crescut expresia Bax în timp ce a scăzut Bcl-2, clivajul PARP și expresia caspazei-9 într-o manieră dependentă de concentrație [166]. Administrarea de fucoidan a indus apoptoza în celulele osteosarcomului (MG-63) (evidențiată de blablaj celular, dezintegrare nucleară și condensare a cromatinei) [167]. Tratamentul cu fucoidan sintetic comercializat a crescut apoptoza reglată de ROS în celulele cancerului vezicii urinare umane (5637) prin activarea potențialului membranei mitocondriale (MMP), creșterea raportului Bax/Bcl-2 și creșterea eliberării citocromului C citosol. În plus, inhibarea semnalizării PI3K/Akt și a activităților anti-telomerazei a promovat moartea celulelor apoptotice în 5637 de celule canceroase ale vezicii urinare umane prin reducerea activității telomerazei [168]. În plus, activarea semnalizării AKT a fost susținută a fi critică în inhibarea proliferării și suprimarea capacității celulelor canceroase ale vezicii urinare de a migra și invada [169]. Fucoidan a inhibat ciclul celular în celulele 5637 și T-24 (carcinomul vezicii urinare umane) prin modificarea expresiei p21/WAF1, ciclinelor și CDK. În plus, inhibarea MMP-9 prin AP{-1 și NF-kB a redus proliferarea celulelor canceroase ale vezicii urinare [169]. Polizaharidele sulfatate din algele brune ca agenți anticancerigen puternici sunt afișate în Tabelul 2.
Tabelul 2. Polizaharidele sulfatate din algele brune ca agenți puternici anticancerigen. ↑: upregulation, ↓: downregulation, ⊥: inhibition
Alge marine roșii: Porphyran este un polimer găsit în Porphyra sp., o algă roșie. Porfiranul este o galactoză care a fost puternic înlocuită de L-galactoză 6-O-sulfatare și 6-O-metilare [100]. Este afișată structura tipică repetitivă a porfiranului (Figura 4). Porfiranul este extras din algele marine roșii folosind extracția cu apă fierbinte, tratamentul cu ultrasunete și degradarea radicală. Studiile pe oameni au demonstrat proprietățile anticanceroase, hipolipipidemii și antiinflamatorii ale porfiranului [170]. Atunci când este consumat pe cale orală, porfiranul protejează ficatul șoarecilor ICR de efectele unei diete bogate în grăsimi, sugerând că ar putea fi utilizat ca componentă hipolipidemică alimentară [171].
Figura 4. Structura moleculară a diferitelor tipuri de porfiran cu potențiale efecte terapeutice este desenată în Chemdraw 12.0 Ultra.
Figura 5. Structura moleculară a diferitelor tipuri de caragenan cu potențiale efecte terapeutice este desenată în ChemDraw 12.0 Ultra. Structurile polimerice ale diferitelor structuri moleculare ale caragenanului ca Υ-caragenan (a); -caragenanul (b); 5-caragenan (c); -caragenan (d); p-caragenan (e); k-caragenan (f); ν-caragenan (g); ι-caragenan (h); λ-caragenan (i); şi θ-caragenan (j).
Se știe că cancerul este accelerat de radicalii liberi și ROS (specii reactive de oxigen). Medicamentele chimiopreventive sintetice generează de obicei efecte secundare nedorite în mediul tumoral datorită selectivității scăzute și biodistribuției extinse [173]. Porfirina este un agent chimiopreventiv puternic datorită influenței sale asupra proliferării celulare, ciclului celular și inducerea apoptozei [174]. Alga roșii Porphyra yezoensis poate induce moartea celulelor apoptotice în liniile de celule canceroase in vitro, fără a provoca citotoxicitate celulelor normale. În general, porfirina nu este toxică pentru celulele sănătoase, dar este toxică pentru celulele canceroase, ceea ce duce la moartea celulelor dependentă de doză [175]. În plus, s-a demonstrat că porfirina inhibă creșterea globală a celulelor în timp ce induce apoptoza în celulele de cancer de stomac uman AGS [175]. În celulele AGS, calea receptorului/Akt al factorului de creștere asemănător insulinei I crește clivajul PARP și activarea caspazei-3, ceea ce încurajează moartea celulară [175]. Numeroase studii au demonstrat proprietățile antitumorale și anticancer ale porfirinei și oligozaharidelor sale. Porfirina poate încuraja scindarea poli (ADP-riboză) polimerazei și activarea caspazei 3 în celulele canceroase gastrice. Prin reducerea nivelurilor de expresie în celulele AGS (cancer gastric), porfirina poate încetini creșterea celulelor canceroase. Acest lucru ar preveni apoi fosforilarea IGF-IR și ar activa caspaza 3 [175]. Porfirina brută și purificată au activitate antiproliferativă în celulele HT-29 și AGS in vitro. Apoptoza este indusă de componenta brută de polizaharidă porfirină, așa cum arată o creștere a activării caspazei-3 [176]. Porfirina inhibă proliferarea celulelor HT-29 prin activarea caspazei-3 [176]. S-a demonstrat că porfirina este eficientă împotriva carcinomului cu celule Ehrlich (EAC) și a fibrosarcomului Meth-A în modelele de tumori de șoarece [177].
Cistanche vie în deșerttubulosa
Click aici pentru a vedea produsele Cistanche
【Cereți mai multe】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692
S-a constatat că porfirina naturală nu are niciun efect asupra MDA-MB-231, în timp ce două produse de degradare au avut un impact atunci când porfirina și două OP (Oligo-porfirine) create prin iradierea gamma au fost testate pentru activitatea anticanceroasă. Prin împiedicarea ciclului celular de a intra în faza G2/M, OP au capacitatea de a reduce creșterea celulelor [45]. Ca rezultat, porphyrans MW a afișat un impact semnificativ asupra eficacității sale anticancer. Low-MW de OP sunt deosebit de eficiente împotriva cancerului; cu toate acestea, porfirina macromoleculară nu are activitate antitumorală. Mai mult, a fost descoperită activitatea anticanceroasă a porfirinei, porfirina acționând în principal ca un medicament împotriva cancerului prin împiedicarea creșterii celulelor și ispitind apoptoza [180]. În numeroase studii s-a demonstrat că caragenanii au activitate antiproliferativă în liniile de celule canceroase in vitro și eficacitate inhibitoare a creșterii tumorii la șoareci [181–183]. De asemenea, au un efect antimetastatic prin prevenirea conectării celulelor canceroase cu membrana bazală și limitând propagarea și aderența celulelor tumorale la diferite substraturi; cu toate acestea, mecanismele precise de acțiune sunt încă necunoscute. S-a descoperit că caragenanii de la Kappaphycus alvarezii previn creșterea celulelor canceroase din ficat, colon, sân și osteosarcom [184]. Yamamoto și colab. (1986) au descoperit că luarea pe cale orală a diferitelor alge marine a redus semnificativ apariția carcinogenezei in vivo [185]. Hagiwara și colab. (2001) [186] au examinat efectele caragenanului asupra carcinogenezei colonice la șobolani masculi. Tratamentul nu a avut efect asupra simptomelor clinice sau asupra greutății corporale. Conform cercetărilor histologice, caragenanul nu are activitate de încurajare a carcinogenezei colorectale la aportul alimentar maxim de 5,0% în setările experimentale existente [186]. În mai multe studii s-a demonstrat că caragenanul are efecte citotoxice specifice asupra celulelor canceroase. În astfel de studii, dozele de 250–2500 µg/mL atât de k-caragenan, cât și de λ-caragenan au inhibat celulele cancerului de col uterin uman prin oprirea ciclului celular în stadii specifice și întârzierea finalizării acestuia [47]. k-caragenanul a întârziat ciclul celular (etapa G2/M), în timp ce λ-caragenanul a întârziat atât etapele G1, cât și G2/M. Cu toate acestea, k-selenocaragenanul (selenocaragenanul care conține seleniu) inhibă propagarea celulelor într-o celulă de hepatom uman. Ciclul celular se termină în timpul fazei S a ciclului celular [187]. Studiile in vivo și in vitro, totuși, au arătat că caragenanul nativ nu a avut un efect anti-proliferare perceptibil în linia celulară de osteosarcom uman. Din cauza unei reduceri a căii de semnalizare Wnt/-catenina, apoptoza degradată indusă de caragenan a inhibat creșterea tumorii și a oprit faza G1 a ciclului celular, toate acestea crescând ratele existente ale șoarecilor purtători de tumori [188]. Angiogeneza este un pas critic în progresia cancerului. Ca urmare, activitatea anti-angiogenă în tratamentul cancerului este cercetată pe larg. Caragenanii sunt inhibitori ai angiogenezei datorită activității lor anti-angiogenice mai mari decât suramina [189,190]. În modelul CAM (membrană corioalantoică de pui), rezultatul anti-angiogenic al oligozaharidelor k-caragenan pe celulele ECV304 s-a demonstrat că limitează proliferarea celulară, migrarea și formarea tubului [191]. În plus, prin reglarea negativă a bFGFR, bFGF, CD105 și VEGF uman, oligozaharidele au inhibat formarea de noi vase de sânge în tumorile xenogrefe MCF-7. Celulele endoteliale ale venei ombilicale umane au fost tratate cu oligozaharide λ-caragenan la concentrații relativ scăzute (150–300 µg/mL), ceea ce a avut un impact negativ asupra dezvoltării celulelor endoteliale ale vaselor de sânge tumorale [192]. Cantitatea și poziția sulfatării, precum și greutatea moleculară, influențează activitatea biologică a polizaharidelor sulfatate. Modificările chimice, cu alte cuvinte, modifică activitățile biologice ale carbohidraților [193]. De exemplu, λ-caragenanul poate fi descompus în cinci compuși diferiți cu greutăți moleculare diferite, toți având proprietăți anti-cancer, cel mai probabil datorită imunomodulării. Produsele cu greutate moleculară mai mică, cum ar fi cele cu greutăți moleculare de 15 și 9,3 kDa, au demonstrat proprietăți anti-cancer și imunomodulatoare superioare [193]. Sulfatarea, acetilarea și fosforilarea au îmbunătățit proprietățile anti-cancer și imunomodulătoare ale oligozaharidelor k-caragenan din Kappaphycus striatum. Modificările chimice au crescut și activitatea oxidantă a oligozaharidelor k-caragenan [194]. Polizaharidele sulfatate din algele roșii și modularea lor apoptozei în terapia cancerului sunt prezentate în Tabelul 3. Inducerea apoptozei este mecanismul adoptat de chimiopreventive. Diferitele polizaharide sulfatate derivate din diferite alge marine declanșează apoptoza în diverse linii de celule canceroase (Figura 6). Polizaharidele sulfatate au prezentat diferite roluri chimiopreventive în cancer (Figura 7).
Figura 6. Modularea apoptozei de către diferite polizaharide sulfatate derivate din diferite buruieni marine în prevenirea cancerului.
Figura 7. Polizaharidele sulfatate au prezentat diferite roluri chimiopreventive în cancer.
Tabel 3. Polizaharide sulfatate din algele roșii și modularea apoptozei lor în cancerul
5. Sinteza nanoparticulelor prin utilizarea polizaharidelor sulfatate și impactul acesteia asupra eficacității terapeutice împotriva cancerului
Cele trei tratamente principale pentru cancer disponibile în prezent sunt chirurgia, chimioterapia și radioterapia; chimioterapia, cu toate acestea, nu a fost pilonul de bază al îngrijirii cancerului în ultimii ani, datorită nivelului la care poate dăuna celulelor normale sănătoase. Nanoparticulele au apărut ca tehnici alternative de abordare numai a celulelor canceroase, crescând capacitatea de obținere a medicamentelor pentru celulele canceroase, scutind în același timp celulele sănătoase de la rău [195]. Algele marine sunt o sursă comună de polizaharide naturale sulfatate, dar există și alte surse. Numeroase aplicații biologice și biomedicale au fost investigate pentru Ivan, caragenan, porfirina, fucoidan și alți derivați ai lor în tratarea rănilor, ingineria țesuturilor, administrarea de medicamente și biosenzori [196]. Polizaharidele algelor marine interacționează ușor cu țesutul biologic deoarece au grupări hidrofile de suprafață, cum ar fi carboxil, hidroxil și sulfat [197]. Tehnicile pregătitoare care produc nanoparticule de polizaharidă sulfatate cu proprietățile dorite pentru sisteme eficiente de administrare a medicamentelor au primit multă atenție [198,199]. Gelificarea ionică este de obicei un proces simplu și blând pentru crearea de nanoparticule de polizaharidă sulfatate. Cu toate acestea, pentru a crea nanoparticule pe bază de ulvan, fucoidan, porfirină și caragenan cu forma dorită, optimizarea procesului este crucială. Optimizarea poate fi efectuată prin ajustarea pH-ului, a temperaturii, a concentrației de ioni de calciu, a concentrației de polizaharide sulfatate, a vitezei de adăugare și a vitezei de agitare. Atât celulele MCF7, cât și celulele HepG2 sunt inhibate de la proliferarea de către van în albumina nanoparticulelor din cauza creșterii nivelurilor de caspaze-8 și caspaze{-9, ceea ce denotă inducerea apoptozei [129]. Atunci când se creează nanoparticule de aur (AuNps), care sunt utilizate ca sisteme de administrare a medicamentelor pentru tratamentele anticancer, porfirina poate fi folosită și ca agent reducător. De exemplu, o linie celulară de gliom uman este mai toxică pentru AuNps acoperită cu porfirină (LN-229). Ca rezultat, AuNps acoperite cu porfirină au fost dezvoltate și utilizate ca purtători de medicamente împotriva cancerului clorhidrat de doxorubicină [200]. Un inhibitor de timidilat sintetaza numit 5-fluorouracil (5-FU) a fost utilizat pentru a trata cancerul de mult timp, dar utilizarea sa a fost restricționată din cauza efectelor secundare [201]. Pentru a crea o macromoleculă solubilă în apă pentru promedicamentul 5-FU, AuNps acoperit cu porfirină poate fi utilizat ca purtător de medicament, întârziind eliberarea 5-FU și minimizând efectele secundare [202]. AuNP-urile acoperite cu porfiran s-au dovedit a fi sigure într-un studiu de citotoxicitate in vitro, sugerând că ar putea fi utilizate ca sisteme de administrare a medicamentelor [203]. Din acest motiv, utilizarea porfirinei ca purtător de agent reducător pentru administrarea medicamentelor nu are efecte nefavorabile și ar putea face posibil ca medicamentele anticancer să funcționeze mai rapid. Porfiranul fucoidan și nanoparticulele pe bază de caragenan, în special, au fost investigate amănunțit pentru livrarea de medicamente anti-cancer (Tabelul 4).
Tabel 4. Sinteza nanoparticulelor prin utilizarea polizaharidelor sulfatate și impactul acesteia asupra eficacității terapeutice împotriva cancerului.
6. Limitările cercetării polizaharidelor sulfatate și extinderea viitoare în prevenirea cancerului
Deși polizaharidele sulfatate au numeroase utilizări medicinale, biodisponibilitatea lor scăzută le face imposibil de utilizat în viața de zi cu zi. Diferitele structuri de polizaharide sulfatate afectează cât de bine sunt absorbite în diferite organe [7]. În plus, o fluctuație continuă a dozelor eficiente atât în aplicații in vitro, cât și in vivo compromite studiul lor clinic [7]. Eficacitatea in vitro a polizaharidelor sulfatate nu este adesea replicată în studiile preclinice sau clinice [215]. În plus, metabolismul lor intracelular lent și solubilitatea limitată fac aplicarea clinică mai dificilă [216]. Mai semnificativ, aplicarea lor terapeutică largă este un rezultat al specificității lor celulare și al selectivității țintei moleculare. În funcție de setările celulare, tisulare și tumorale, aceste substanțe chimice bioactive au moduri diferite de a provoca moartea celulară [216]. În plus, studiile clinice au mai mult succes atunci când funcțiile de acțiune mono-specifice și multi-specifice sunt înțelese [216]. Analogii sintetici ai polizaharidelor sulfatate ar putea fi mai biodisponibili dacă sunt creați și testați [217]. Pentru a crește biodisponibilitatea și specificitatea țintei, polizaharidele sulfatate și echivalenții lor sintetici pot beneficia de utilizarea de micro-emulsii, nano-purtători, polimeri, lipozomi și micelii [218]. Aceste tehnici, în opinia noastră, vor fi utilizate mai frecvent în viitor pentru a crea nanoparticule pe bază de polizaharide. În ceea ce privește furnizarea de medicamente anticancer cu biodisponibilitate crescută, nanoparticulele pe bază de polizaharide de alge marine au demonstrat rezultate promițătoare [170]. Aceste tehnici își vor îmbunătăți, de asemenea, metabolismul în sistemele gazdă și solubilitatea [170]. In plus, eficacitatea preclinica si clinica a apoptozei va fi imbunatatita de specificitatea sa tinta. Combinarea polizaharidelor sulfatate cu medicamente care au primit aprobarea FDA ar putea crește semnificativ eficacitatea clinică [170]. În plus, polizaharidele sulfatate, atunci când sunt adăugate sau utilizate ca adjuvanți în alimente, îmbunătățesc eficacitatea terapeutică a medicamentelor moderne [170].
Beneficiile cistanche tubulosa-Antitumoral
7. Concluzii și perspective de viitor
Sistemul actual de terapie a cancerului a identificat polizaharidele sulfatate ca o sursă de încredere pentru descoperirea moleculelor bioactive medicamentabile cu o varietate de efecte chimioterapeutice în diferite afecțiuni maligne. Peste jumătate dintre medicamentele aprobate de FDA în ultimii ani au fost extrase direct din surse marine sau create folosind un omolog chimic. Izolarea și utilizarea acestor compuși sulfatați din surse marine au o biodisponibilitate mai mare, o compoziție chimică diversificată și citotoxicitate nereductoră. Datorită acestor caracteristici, polizaharidele sulfatate derivate din alge marine acționează ca posibili farmacofori de plumb în tratarea diferitelor afecțiuni maligne. Cu toate acestea, o barieră semnificativă în calea utilizării lor farmaceutice este biodisponibilitatea lor, separarea îmbunătățită, curățenia izolatelor și selectivitatea țintei ca specificitate multi-țintă a unui medicament și contextul celulei/țesutului/cancerului. În plus, ei joacă un rol semnificativ ca mediatori drogabili datorită varietății lor mari de intervenții terapeutice, producției comerciale cu costuri reduse și aplicațiilor promițătoare preclinice și clinice. Între timp, există un oarecare optimism pentru comercializarea acestor polizaharide sulfatate din alge marine din cauza recoltării extinse la fața locului și în afara amplasamentului a organismelor și a întreținerii cultivării la costuri reduse. În plus, fabricarea pe scară largă a acestor polizaharide sulfatate pentru chimioterapie este făcută mai eficientă prin aplicarea în afara intervalului de sinteză chimică a acestor polizaharide. Odată cu apariția unor noi perspective pentru izolarea și screeningul polizaharidelor sulfatate din alge marine ca agenți farmacologici inovatori împotriva diferitelor tipuri de cancer, este probabil ca utilizarea chimioterapeutică a acestor agenți potențiali să înflorească în scurt timp. În plus, nanoparticulele pe bază de polizaharide sulfatate mediate de nanoparticule sunt capabile de eliberare susținută de medicament, stabilitate ridicată și biocompatibilitate, toate acestea urmând a fi utilizate în studiile clinice în viitor. Dirijarea fragmentelor va crește eficacitatea terapeutică a nanoparticulelor pe bază de polizaharide, reducând în același timp efectele secundare nedorite. În plus, crearea unor astfel de candidați la medicamente va îmbunătăți medicamentele disponibile în prezent pentru avansarea medicinei personalizate și de precizie.
Referințe
1. Younossi, ZM; Corey, KE; Lim, JK AGA actualizarea practicii clinice privind modificarea stilului de viață folosind dieta și exercițiile fizice pentru a obține pierderea în greutate în gestionarea bolii hepatice grase nealcoolice: revizuire de experți. Gastroenterologie 2021, 160, 912–918. [CrossRef] [PubMed]
2. Blix, H. Verificarea neproliferării nucleare: asigurarea viitorului. IAEA Bull. 1992, 34, 2–5.
3. Organizația Mondială a Sănătății. Raportul de stare globală privind alcoolul și sănătatea 2018; Organizația Mondială a Sănătății: Geneva, Elveția, 2019.
4. Edwards, BK; Nimeni, AM; Mariotto, AB; Simard, EP; Boscoe, FP; Henley, SJ; Jemal, A.; Cho, H.; Anderson, RN; Kohler, BA Raport anual către Națiune privind starea cancerului, 1975–2010, prezentând prevalența comorbidității și impactul asupra supraviețuirii în rândul persoanelor cu cancer pulmonar, colorectal, de sân sau de prostată. Cancer 2014, 120, 1290–1314. [CrossRef] [PubMed]
5. Delgermaa, V.; Takahashi, K.; Park, E.-K.; Le, GV; Hara, T.; Sorahan, T. Decesele globale prin mezoteliom raportate la Organizația Mondială a Sănătății între 1994 și 2008. Bull. Organul Mondial al Sănătăţii. 2011, 89, 716–724. [CrossRef] [PubMed]
6. Pradhan, B.; Nayak, R.; Patra, S.; Jit, BP; Ragusa, A. Metaboliți bioactivi din algele marine ca farmacofori puternici împotriva bolilor umane asociate stresului oxidativ: o revizuire cuprinzătoare. Molecule 2020, 26, 37. [CrossRef]
7. Pradhan, B.; Patra, S.; Nayak, R.; Behera, C.; Dash, SR; Nayak, S.; Sahu, BB; Bhutia, SK; Jena, M. Rolul multifuncțional al fucoidanului, polizaharidelor sulfatate în sănătatea umană și boli: O călătorie sub mare în căutarea agenților terapeutici puternici. Int. J. Biol. Macromol. 2020, 164, 4263–4278. [CrossRef]
8. Patra, S.; Bhol, CS; Panigrahi, DP; Praharaj, PP; Pradhan, B.; Jena, M.; Bhutia, SK Iradierea Gamma promovează potențialul de sensibilizare chimio al acidului galic prin atenuarea fluxului autofagic pentru a declanșa apoptoza într-o cale de semnalizare a inactivarii NRF2. Radic liber. Biol. Med. 2020, 160, 111–124. [CrossRef]
9. Srivastava, A.; Rikhari, D.; Pradhan, B.; Bharadwaj, KK; Gaballo, A.; Quarta, A.; Jena, M.; Srivastava, S.; Ragusa, A. O perspectivă asupra inhibitorilor neuropeptidelor în biologia cancerului colorectal: oportunitate și perspective translaționale. Aplic. Sci. 2022, 12, 8990. [CrossRef]
10. Gutiérrez-Rodríguez, AG; Juárez-Portilla, C.; Olivares-Bañuelos, T.; Zepeda, RC Activitatea anticanceroasă a algelor marine. Drug Discov. Astăzi 2018, 23, 434–447. [CrossRef]
11. Jit, BP; Pattnaik, S.; Arya, R.; Dash, R.; Sahoo, SS; Pradhan, B.; Bhuyan, PP; Behera, PK; Jena, M.; Sharma, A.; et al. Fitochimice: un potențial agent de ultimă generație pentru radioprotecție. Fitomed. Int. J. Phytother. Phytopharm. 2022, 2022, 154188. [CrossRef] [PubMed]
12. Jit, BP; Pradhan, B.; Dash, R.; Bhuyan, PP; Behera, C.; Behera, RK; Sharma, A.; Alcaraz, M.; Jena, M. Phytochemicals: potențialii modulatori terapeutici ai căilor de semnalizare induse de radiații. Antioxidanți 2022, 11, 49. [CrossRef] [PubMed]
13. Panigrahi, GK; Yadav, A.; Mandal, P.; Tripathi, A.; Das, M. Potențialul imunomodulator al renului, o parte antrachinonă a semințelor de Cassia occidentalis. Toxicol. Lett. 2016, 245, 15–23. [CrossRef] [PubMed]
14. Ovadje, P.; Roma, A.; Steckle, M.; Nicoletti, L.; Arnason, JT; Pandey, S. Progrese în cercetarea și dezvoltarea de produse naturale de sănătate ca tratamente principale pentru cancer. Evid. Complement pe bază. Altern. Med. 2015, 2015, 751348. [CrossRef] [PubMed]
15. Patra, S.; Nayak, R.; Patro, S.; Pradhan, B.; Sahu, B.; Behera, C.; Bhutia, SK; Jena, M. Diversitatea chimică a fitochimicelor dietetice și modul lor de chimioprevenire. Biotehnologia. Rep. (Amst. Neth.) 2021, 30, e00633. [CrossRef]
16. Patra, S.; Pradhan, B.; Nayak, R.; Behera, C.; Das, S.; Patra, SK; Efferth, T.; Jena, M.; Bhutia, SK Polifenoli dietetici în chimioprevenire și efect sinergic în cancer: dovezi clinice și mecanisme moleculare de acțiune. Fitomed. Int. J. Phytother. Phytopharm. 2021, 90, 153554. [CrossRef] [PubMed]
17. Patra, S.; Pradhan, B.; Nayak, R.; Behera, C.; Panda, KC; Das, S.; Jena, M. Apoptoza și autofagia care modulează fitochimicale dietetice în terapia cancerului: dovezi actuale și perspective viitoare. Phytother. Res. 2021, 35, 4194–4214. [CrossRef]
18. Patra, S.; Pradhan, B.; Nayak, R.; Behera, C.; Rout, L.; Jena, M.; Efferth, T.; Bhutia, SK Eficacitatea chimioterapeutică a curcuminei și a resveratrolului împotriva cancerului: chimioprevenire, chimioprotecție, sinergismul medicamentelor și farmacocinetica clinică. În Proceedings of the Seminars in Cancer Biology; Presă academică: Cambridge, MA, SUA, 2021; p. 310–320.
19. Wilson, RM; Danishefsky, SJ Produse naturale cu molecule mici în descoperirea agenților terapeutici: legătura de sinteză. J. Org. Chim. 2006, 71, 8329–8351. [CrossRef] [PubMed]
20. Simmons, TL; Andrianasolo, E.; McPhail, K.; Flatt, P.; Gerwick, WH Produse naturale marine ca medicamente anticancer. Mol. Cancer Ther. 2005, 4, 333–342. [CrossRef]
21. Carroll, AR; Copp, BR; Davis, RA; Keyzers, RA; Prinsep, MR Produse naturale marine. Nat. Prod. Rep. 2019, 36, 122–173. [CrossRef] [PubMed]
22. Shinde, P.; Banerjee, P.; Mandhare, A. Produsele naturale marine ca sursă de medicamente noi: o revizuire a brevetelor (2015–2018). Opinia expertului. Acolo. Pat. 2019, 29, 283–309. [CrossRef] 23. Pradhan, B.; Kim, H.; Abbasi, S.; Ki, J.-S. Efectele toxice și activitatea de promovare a tumorilor a toxinelor fitoplanctonului marin: o revizuire. Toxine 2022, 14, 397. [CrossRef]
24. Pradhan, B.; Nayak, R.; Bhuyan, PP; Patra, S.; Behera, C.; Sahoo, S.; Ki, J.-S.; Quarta, A.; Ragusa, A.; Jena, M. Algal Phlorotanins ca noi agenți antibacterieni privind modularea antioxidantă: progrese actuale și direcții viitoare. Mar. Drugs 2022, 20, 403. [CrossRef] [PubMed]
25. Pradhan, B.; Ki, J.-S. Toxinele fitoplanctonului și aplicațiile lor potențiale terapeutice: o călătorie către căutarea unor produse farmaceutice puternice. Mar. Drugs 2022, 20, 271. [CrossRef] [PubMed]
26. Pradhan, B.; Maharana, S.; Bhakta, S.; Jena, M. Diversitatea fitoplanctonului marin de pe coasta Odisha, India, cu referire specială la noua înregistrare de diatomee și dinoflagelate. Vegetos 2021, 35, 330–344. [CrossRef]
27. Behera, C.; Dash, SR; Pradhan, B.; Jena, M.; Adhikary, SP Diversitatea algălor din lacul Ansupa, Odisha, India. Nelumbo 2020, 62, 207–220. [CrossRef]
28. Behera, C.; Pradhan, B.; Panda, R.; Nayak, R.; Nayak, S.; Jena, M. Diversitatea algelor saline, Huma (Ganjam), India. J. Indian Bot. Soc. 2021, 101, 107–120. [CrossRef]
29. Dash, S.; Pradhan, B.; Behera, C.; Jena, M. Diversitatea algelor lacului Kanjiahata, Nandankanan, Odisha, India. J. Indian Bot. Soc. 2020, 99, 11–24. [CrossRef]
30. Dash, S.; Pradhan, B.; Behera, C.; Nayak, R.; Jena, M. Algal Flora of Tampara Lake, Chhatrapur, Odisha, India. J. Indian Bot. Soc. 2021, 101, 1–15. [CrossRef]
31. Maharana, S.; Pradhan, B.; Jena, M.; Misra, MK Diversitatea fitoplanctonului în laguna Chilika, Odisha, India. Mediul. Ecol 2019, 37, 737–746.
32. Mohanty, S.; Pradhan, B.; Patra, S.; Behera, C.; Nayak, R.; Jena, M. Screening pentru compuși bioactivi nutritivi în unele tulpini de alge izolate din Odisha de coastă. J. Adv. Plant Sci. 2020, 10, 1–8.
33. Pradhan, B.; Patra, S.; Dash, SR; Satapathy, Y.; Nayak, S.; Mandal, AK; Jena, M. Activitatea in vitro, antidiabetică, antiinflamatoare și antibacteriană a compreselor de alge marine Enteromorpha colectate din laguna Chilika, Odisha, India. Vegetos 2022, 35, 614–621. [CrossRef]
34. Pradhan, B.; Nayak, R.; Patra, S.; Bhuyan, PP; Behera, PK; Mandal, AK; Behera, C.; Ki, J.-S.; Adhikary, SP; Mubarak Ali, D.; et al. O revizuire de ultimă generație despre fucoidan ca agent antiviral pentru combaterea infecțiilor virale. Glucide. Polim. 2022, 2022, 119551. [CrossRef] [PubMed]
35. Pradhan, B.; Nayak, R.; Patra, S.; Bhuyan, PP; Dash, SR; Ki, J.-S.; Adhikary, SP; Ragusa, A.; Jena, M. Cianobacteriile și metaboliții bioactivi derivați de alge ca agenți antivirali: dovezi, mod de acțiune și domeniul de aplicare pentru extinderea ulterioară; O analiză cuprinzătoare în lumina focarului de SARS-CoV-2. Antioxidanți 2022, 11, 354. [CrossRef] [PubMed]
36. Pradhan, B.; Patra, S.; Dash, SR; Nayak, R.; Behera, C.; Jena, M. Evaluarea activității antibacteriene a extractului metanolic de Chlorella vulgaris Beyerinck [Beijerinck] cu referire specială la modularea antioxidantă. Viitorul J. Pharm. Sci. 2021, 7, 17. [CrossRef]
37. Pradhan, B.; Patra, S.; Behera, C.; Nayak, R.; Jit, BP; Ragusa, A. Investigarea preliminară a activității antioxidante, antidiabetice și antiinflamatorii a extractelor de Enteromorpha intestina lis. Molecule 2021, 26, 1171. [CrossRef]
38. Pradhan, B.; Patra, S.; Behera, C.; Nayak, R.; Patil, S.; Bhutia, SK; Jena, M. Enteromorpha comprima un extract induce activitate anticancer prin apoptoză și autofagie în cancerul oral. Mol. Biol. Rep. 2020, 47, 9567–9578. [CrossRef]
39. Cumashi, A.; Ushakova, NA; Preobrazhenskaya, ME; D'Incecco, A.; Piccoli, A.; Totani, L.; Tinari, N.; Morozevici, GE; Berman, AE; Bilan, MI Un studiu comparativ al activităților antiinflamatorii, anticoagulante, antiangiogenice și antiadezive ale a nouă fucoidani diferite din algele marine brune. Glycobiology 2007, 17, 541–552. [CrossRef]
40. Park, HY; Han, MH; Park, C.; Jin, C.-Y.; Kim, G.-Y.; Choi, I.-W.; Kim, ND; Nam, T.-J.; Kwon, TK; Choi, YH Efecte antiinflamatorii ale fucoidanului prin inhibarea activării NF-κB, MAPK și Akt în celulele microglia BV2 induse de lipopolizaharide. Food Chim. Toxicol. 2011, 49, 1745–1752. [CrossRef]