Противораковые свойства бромелайна: современные и последние тенденции (ч.1)

budetlyanin108 — 27.07.2024

Пеццани и др. из Университета Падуи, Италия, опубликовали обзор, в котором суммируются многие предполагаемые противораковые свойства бромелайна, семейства ферментов, полученных из стеблей ананасов. Бромелайн используется в качестве одобренного FDA местного средства при глубоких ранах тканей из-за его протеолитических и противоинфекционных свойств. Кроме того, мы его широко использовали в детоксикации спайк-белка в комбинации с кверцетином.

                                                                           ***

Бромелайн — это фермент с особой протеолитической активностью, который можно легко получить из стебля ананаса ( Ananas comosus (L.) Merr.). Бромелайн также присутствует в других частях ананаса и находится в ассоциации с другими цистеиновыми протеазами ( 12 ). Бромелайн традиционно извлекается из сока после ультрафильтрации и центрифугирования, а конечный процесс завершается лиофилизацией ( 13 ). Однако растущий спрос на это вещество побудил исследователей разработать новые методы очистки, т. е. ионообменную хроматографию, гель-фильтрацию, водную двухфазную экстракцию, аффинную хроматографию, обратную мицеллярную хроматографию и технологию рекомбинантной ДНК, с конечной целью снижения затрат и увеличения выхода продукции ( 14 ). Учитывая высокие затраты на производство и рынок, который нуждается в высокоочищенном и сертифицированном бромелаине, выращивание ананаса широко распространено во многих тропических и субтропических регионах, то есть в Юго-Восточной Азии, Африке и Центральной и Южной Америке ( 15 ). В основе этого большого спроса на бромелаин лежат необычайные свойства, которые делают его незаменимым для многочисленных процессов, связанных с производством продуктов питания, косметики, фармацевтики и текстильной промышленности ( 13 , 15–18 ) . Кроме того, с момента своего открытия бромелайн продемонстрировал интересные фармакологические и потенциальные медицинские применения. В 1875 году бромелайн был впервые проанализирован как специфическое вещество, получаемое из ананаса ( 19 ), а позднее, в 1892 году, другие исследователи определили свой предмет исследования как «бромелин» ( 20 ). После этого в 1962 году Селигман и его коллеги продемонстрировали противовоспалительное действие бромелайна ( 21 ). После этого открытия бромелайн все чаще изучался в различных условиях, что привело к открытию многочисленных свойств для здоровья человека, например, лечение остеопороза и остеоартрита, диареи, лечение хронических ран, хирургическая обработка, противоотечные и противовоспалительные процессы, травматическая боль, ожоговые струпы и многие другие ( Рисунок 1 ) ( 22 – 29 ). Конечно, такие клинические исследования были основаны на предыдущих экспериментах на животных или клетках. Действительно, было опубликовано множество доклинических работ по этому веществу, о которых будет сообщено в этом обзоре. В частности, этот обновленный обзор сосредоточен на противораковом эффекте бромелайна, деятельности, которая появилась с 1972 года, когда первая работа исследовала использование фермента при злокачественных опухолях с заметными ремиссиями в некоторых отдельных случаях ( 30 ).

Рисунок 1

Рисунок 1. Иллюстративная диаграмма с наиболее репрезентативными противораковыми молекулярными механизмами действия бромелаина. Сокращения и символы: ↑увеличение, ↓уменьшение, внеклеточная сигнальная киназа (ERK), c-Jun N-терминальная киназа (JNK), X-связанный ингибитор апоптозного белка (XIAP), белок теплового шока 27 (HSP27), гем-оксигеназа-1 (HO-1), длинноцепочечная жирная ацил-КоА-синтетаза 4 (ACSL4), активные формы кислорода (ROS), супероксиддисмутаза (SOD), глутатион (L-γ-глутамил-L-цистеинил-глицин; GSH), малоновый диальдегид (MDA), ассоциированная с Bcl-2 X (Bax), В-клеточная лимфома 2 (Bcl-2), проапоптотический фактор активации апоптозной протеазы 1 (Apaf-1), митоген-активируемая протеинкиназа (MAPK), серин/треониновая протеинкиназа (Akt), ядерный фактор каппа B (NF-κB), кластер дифференцировки 44 (CD44), серин/треониновая киназа (Raf1), митоген-активируемая протеинкиназа (MEK), белок аутофагии 5 (ATG5), ассоциированный с микротрубочками белок 1A/1B-легкая цепь 3 (LC3), IL (интерлейкин), интерферон-гамма (IFNγ), циклооксигеназа-2 (COX-2), гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF), гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF).

4 Бромелайн как перспективное противораковое средство: молекулярные механизмы, сигнальные пути и терапевтические мишени

Для детального изучения потенциальных механизмов противоракового действия бромелайн был подробно изучен в многочисленных исследованиях ( 16 , 71–73 ). Противораковые эффекты бромелайна оценивались как « in vivo» на животных моделях, так и « in vitro» в качестве потенциального агента против нескольких линий рака , таких как желудочно-кишечный, колоректальный, молочной железы, мезотелиома, легких, печени, поджелудочной железы, эпидермоид и меланома ( 71 ) ( таблица 2 и рисунок 1 ).

Таблица 2

Таблица 2. Таблица с обобщенными противораковыми механизмами бромелаина, полученными в исследованиях in vitro.

4.1 Цитотоксичность

Цитотоксические свойства бромелайна известны с древних времен, поскольку он использовался в традиционной азиатской медицине. Цитотоксические или противораковые эффекты бромелайна связаны с его протеазной активностью ( 16 ). В клетках плоскоклеточной карциномы полости рта человека SCC25 жизнеспособность клеток снижалась в зависимости от дозы и времени после 24-часовой обработки бромелайном с 95,16% (при 0,78 мкг/мл) до 69,93% (при 25 мкг/мл) ( 85 ). Сообщалось, что бромелайн вызывал цитотоксическую активность в клетках рака желудочно-кишечного тракта человека ( 76 , 96 ), клетках рака молочной железы ( 76 , 80 ) и клеточных линиях гепатоцеллюлярной карциномы ( 97 ). Также доказано, что бромелайн проявлял антипролиферативные свойства в клетках карциномы желудка и толстой кишки. Например, в линиях клеток желудочно-кишечного тракта человека, в случае клеток MKN45, фермент в диапазоне концентраций от 100 до 600 мкг/мл, но не в зависимости от дозы, снижал выживаемость клеток через 72 часа лечения ( 81 ). В случае клеток KATO-III антипролиферативные эффекты были показаны при концентрациях выше 100 мкг/мл, тогда как в клетках LS174 цитотоксические свойства бромелайна были подтверждены выше 30 мкг/мл, а его цитотоксичность увеличивалась с более высокими концентрациями бромелайна через 72 часа ( 81 ). Цитотоксичность бромелайна также оценивалась на других клетках карциномы желудка человека (клетки AGS) при концентрациях от 5 до 600 мкг/мл, тогда как первые антипролиферативные эффекты (снижение роста на 25%) наблюдались при концентрациях >50 мкг/мл в зависимости от дозы через 24 часа лечения ( 76 ). Другое исследование продемонстрировало снижение жизнеспособности клеток почти на 75% после 12 часов лечения с концентрацией бромелайна 50 мкг/мл в клетках колоректальной карциномы DLD-1 ( 89 ).

Цитотоксические свойства бромелайна также были протестированы на клетках гепатоцеллюлярной карциномы (HepG2). Клетки, обработанные в течение 48 часов бромелайном в концентрации 25 мкг/мл, 50 мкг/мл, 100 мкг/мл и 125 мкг/мл, показали снижение жизнеспособности клеток в зависимости от концентрации ( 86 ). Цитотоксические эффекты бромелайна также были протестированы на злокачественной перитонеальной мезотелиоме (клетки MPM). Это исследование показало снижение жизнеспособности клеток на 60% после 4 часов обработки 100 мкг/мл, в то время как через 72 часа обработки снижение жизнеспособности клеток было намного выше (>80%) ( 83 ).

Клетки рака молочной железы человека часто использовались для изучения цитотоксических эффектов различных биоактивных соединений ( 98–100 ). Азаркан и их коллеги показали, что бромелайн в концентрации 0,3 мкМ вызывал высокую смертность в клеточных линиях аденокарциномы и меланомы молочной железы ( 36 ) . Бхуи и коллеги показали, что бромелайн в зависимости от дозы и времени вызывал цитотоксический ответ в клетках MCF-7 после 72 или 96 часов лечения ( 74 ). Бромелайн вызывал снижение пролиферации клеток на 72,6% (при 1,25 мкг/мл) и 66,5% (при 0,625 мкг/мл) через 24 часа в клетках MCF-7, однако в этом случае бромелайн был мобилизован на поверхности нанокапсул путем координации с Zn+2 , что облегчало проникновение в клетку ( 75 ). Аналогично предыдущим данным, Раиси и его коллеги проверили эффекты бромелайна на клетках MCF-7, где концентрации >75 мкг/мл были способны вызывать цитотоксичность более 70% за 24 часа лечения ( 76 ). И снова в клетках MCF-7 другая работа установила, что бромелайн в концентрации 50 мкг/мл в течение 48 часов может снизить жизнеспособность клеток на 80% аналогично таксолу ( 77 ). В клетках GI-101A линии рака молочной железы человека было продемонстрировано снижение количества жизнеспособных клеток после 24 часов лечения различными концентрациями бромелайна (5, 10, 20, 40 и 50 мкг/мл) ( 80 ). В частности, при концентрации 20 мкг/мл бромелайн снижал процент жизнеспособных клеток до 36%, тогда как более высокие дозы вызывали гибель клеток в диапазоне 95% и более ( 80 ). Цитотоксические эффекты также были зарегистрированы в другой линии клеток человека (клетки рака простаты PC3), где наблюдалось 25%-ное снижение жизнеспособности клеток при концентрациях >50 мкг/мл в зависимости от дозы (Raeisi et al., 2019).

4.2 Апоптоз

Апоптоз является основным механизмом гибели клеток, жизненно важным в физиологических процессах, поддержании клеточного гомеостаза и пагубным в патологических процессах, например, при подавлении опухолей ( 98 , 101–104 ) . Этот процесс гибели клеток может быть ответственным за блокирование распространения раковых клеток, вмешиваясь в ингибирование процесса метастазирования ( 105 , 106 ). Апоптоз имеет два пути , которые должны быть выполнены, один из которых считается внутренним, в котором участвуют различные семейства белков, и второй путь, в данном случае внешний, в котором различные лиганды связываются со специфическими рецепторами ( 107 ). В обоих случаях будут активированы различные каспазы, ключевые белки в выполнении апоптотических сигналов ( 108–110 ) . Бромелайн был широко изучен на предмет его участия в гибели клеток, действительно, он может вмешиваться в экспрессию Bcl-2, типа белка с антиапоптотическим эффектом, но также может положительно регулировать экспрессию апоптотических генов, таких как Bax, Apaf-1 и каспазы-9 и -3 ( 87 ). Исследования in vitro показали, что бромелайн может вызывать апоптоз. В клетках рака груди, особенно в клетках GI-101A, использование этого протеолитического фермента положительно регулирует N-концевую киназу c-Jun и киназу 38, в дополнение к улучшению активности каспаз -3 и -9 в течение 24 часов ( 80 ). Более того, способность бромелайна усиливать апоптоз была показана и в других типах рака. В различных линиях колоректального рака уровни апоптоз-индуцирующего фактора (AIF), Endo G и каспаз -3, -8 и -9 увеличились после обработки клеток бромелайном ( 88 ). В другом исследовании с клеточными линиями колоректального рака бромелайн стимулировал процесс, называемый ферроптозом ( 89 ).

Ферроптоз — это тип клеточной смерти, также запрограммированный, который зависит от железа и характеризуется накоплением липидных перекисей. В настоящее время этот тип клеточной смерти изучается как механизм борьбы с раковыми клетками ( 111 ) ( 112 ). В этом исследовании наблюдалось увеличение экспрессии ACSL-4 после обработки бромелайном клеток Caco2 ( 89 ). Этот белок отвечает за возникновение ферроптоза, поэтому бромелайн также оказывал цитотоксическое действие на клетки колоректального рака и мог уменьшать количество полипов и длину подслизистого слоя у мышей ( 89 ). В другом исследовании удалось подтвердить эффект бромелайна с другими ферментами или путями, которые вмешиваются в процессы апоптоза. Это случай циклооксигеназы-2 (Cox-2) или путей MAPK и Akt/протеинкиназы B (PKB), все из которых подавляют их экспрессию ( 90 ). В частности, бромелайн действовал путем ингибирования фосфорилирования IκBα, что вызывает задержку NF-κB в цитозоле, снижая уровень экспрессии Cox-2 ( 90 ).

В клетках холангиокарциномы человека (TFK-1, SZ-1) бромелайн (и папаин) блокировал сигнализацию NF-κB/AMPK, вызывая цитотоксические эффекты посредством активации апоптоза в обеих клеточных линиях после 48 часов лечения ( 94 ). Помимо апоптоза, противораковые эффекты бромелайна, по-видимому, также контролируются некрозом, процессом, при котором гибель клеток происходит из-за неблагоприятных внешних условий клетки, таких как повреждение, травма или инфекции, которые приводят к нерегулируемому перевариванию компонентов клетки ( 113 ). В недавнем исследовании с мышами штамма C57BL/6N использование бромелайна снизило некроз тканей на 25% ( 95 ). Была потеряна более высокая плотность функциональных микрососудов по сравнению с контрольной группой, а также наблюдалось снижение количества миелопероксидазоположительных нейтрофилов и снижение количества апоптотических клеток ( 95 ). Таким образом, использование бромелаина в будущем может рассматриваться как терапия для предотвращения некроза клеток — вредоносного клеточного процесса, который часто приводит к воспалению и повреждению тканей ( 95 ).

4.3 Аутофагия

Другим процессом, в котором было подтверждено участие бромелайна, является аутофагия. Этот механизм фокусируется на деградации и переработке клеточных компонентов ( 107 , 114 , 115 ). В случае рака этот процесс имеет двойную активность, поскольку он способен способствовать выживанию раковых клеток посредством защитной аутофагии или участвовать в гибели этих клеток, вызывая цитотоксическую аутофагию ( 116 , 117 ). В нормальных тканях аутофагия на базальном уровне необходима, поскольку она обеспечивает функции ведения домашнего хозяйства, а также повышенный апоптоз ( 118 , 119 ). Даже в периоды стресса и голода процесс аутофагии необходим ( 120 ). Иными словами, в раковых клетках этот процесс может позволить им пережить метаболический стресс, например, являясь источником энергии в условиях возможного недостатка питательных веществ, поэтому его ингибирование или активация в раковых клетках не полностью изучены ( 120 ). Хотя аутофагия может представлять эту двойственность, различные исследования показали, что бромелайн участвует в сокращении клеток различных типов рака посредством активации этого процесса. В клетках MCF-7 обработка бромелайном усилила процесс аутофагии и замедлила их рост ( 74 ). В том же исследовании предварительно обработанные клетки 3-метиладенином (ингибитор аутофагии) продемонстрировали снижение процесса апоптоза, тем самым показав, что аутофагия может влиять на начало апоптоза ( 74 ). В клетках колоректального рака было показано повышение уровня (в 2–3 раза) аутофагии с созданием лизосом в клетках, обработанных бромелайном. Одновременно повышались уровни белков, связанных с аутофагией, таких как ATG5/12, Beclin-1, p62 и LC3I/II ( 88 ).

4.4 Иммуномодулирующее

Иммуномодулирующие эффекты бромелайна были тщательно изучены, показав, что он может активировать или подавлять иммунную систему млекопитающих ( 121 ). Одно из первых исследований было проведено на человеческих Т-клетках из обработанных бромелайном PBMC, стимулированных митогенными моноклональными антителами CD2, для изучения миграции и активации лимфоцитов ( 122 ). Бромелайн действовал, удаляя внеклеточные домены поверхностных молекул CD44, CD45RA, E2/MIC2, CD6, CD7, CD8 и Leu 8/LAM1 и, таким образом, усиливая активацию Т-клеток через CD2. Продолжение исследований расширило использование бромелайна в моноцитах и ​​гранулоцитах и ​​расширило поверхностные молекулы, на которые воздействовал фермент, снова отметив стимулирующее действие на адгезию и активацию иммунных клеток ( 123 ). Кроме того, лимфоциты периферической крови человека были предварительно обработаны бромелайном для изучения антипролиферативной активности в различных линиях раковых клеток ( 124 ). Авторы сообщили, что лимфоциты были усилены ферментом и могли усилить реакцию иммунной системы на борьбу с раком, по крайней мере, в экспериментах in vitro . Более строго в отношении исследований на людях, у 16 ​​пациентов с раком груди, лечившихся в течение 10 дней, бромелайн мог снизить экспрессию CD44 (аналогично вышеизложенному), одновременно увеличивая экспрессию CD11a и CD62L ( 125 ). Работа была проведена на PBMC пациентов с раком груди, где также была увеличена моноцитарная активность, что предполагает, что бромелайн может стимулировать подавленную иммуноцитотоксичность моноцитов, по крайней мере, у части пациентов с раком груди (только 40% отреагировали на фермент). Также сообщалось о противоположных эффектах бромелайна, таких как блокирование передачи сигнала через сигнальный путь Raf-1/MEK/ERK-2 в стимулированных Т-хелперных клетках ( 126 ). Ингибирование, вероятно, было неспецифическим, поскольку оно действовало на ERK-2 и p21ras Т-клеток, однако зависело от протеолитического воздействия, вызванного селективным ингибитором цистеиновой протеазы в дальнейших экспериментах.

ПРОДОЛЖЕНИЕ: https://budetlyanin108.livejournal.com/3821607.html?newpost=1

Оставить комментарий

Популярные посты:

vespasianus

Мобильный кондиционер: скрытые возможности и важные нюансы

yarowind

Ватрушка с ягодами

matsam

Военкоры

meowattacks

Грибной гештальт закрыт

annahanna5

Эх, хотела сегодня написать про новый интимный массаж, но

home_and_garden

Карамбола, "Звезда тропиков"

dm_bond

СЁДНЯШНЕЕ// (Хирургное)

id77

И еще немного из японского искусства вырезания на листке с дерева

imgsrc_ru

Фото от osovitskiy: 2024-09-28_Monster_truck_0.

• Ранее
• Архив