Časť 2: Protirakovinová aktivita prírodných a syntetických chalkónov

Kliknutím na odkaz získate časť 1:https://www.xjcistanche.com/news/part1-anticancer-activity-of-natural-and-synt-54977104.html

Pre viac informácií kontaktujtetina.xiang@wecistanche.com

3. Protirakovinová aktivita

Chalconederiváty pôsobia na rôzne ciele, ako je aromatáza, člen 2 podrodiny G kazety viažucej ATP (ABCG2), proteín odolný voči rakovine prsníka (BCRP), aktivovaný rastový faktor jadrových B buniek (NF-kB), vaskulárny endotelový rastový faktor (VEGF) a tyrozínkinázové receptory (receptor epidermálneho rastového faktora (EGFR) a mezenchymálno-epitelový prechodový faktor (MET), vykazujúce dôležité aktivity in vitro a in vivo u citlivých a na liečbu rezistentných nádorov [161,162]. Dôležitým mechanizmom antiproliferatívnej aktivity chalkónov je inhibícia tubulínu a interferencii týchto zlúčenín so zostavovaním mikrotubulov, prvkov, ktoré sú nevyhnutné na udržanie tvaru a funkcie buniek v procesoch mitózy a bunkovej replikácie. Chalkóny blokujú bunkový cyklus a indukujúapoptóza. Prítomnosť trimetoxyfenylového zvyšku v molekulách chalkónu je priaznivá pre ireverzibilnú antimitotickú aktivitu týchto zlúčenín, ktoré majú schopnosť interagovať s cysteínovými zvyškami v tubulíne prostredníctvom adičnej reakcie Michaelovho typu [163]. Navyše nahradenie trimetoxyfenylového zvyšku v chalkónoch chinolínom alebo chinazolínom je priaznivé pre antitubulínovú aktivitu. Tieto heterocyklické chalkóny tvoria vodíkové väzby so zvyškom Cys241 a silne sa viažu na kolchicínové väzbové miesto (podobne ako combretastatín A-4, obrázok 7) [164,165].

3.1. Prírodné chalkóny s protirakovinovými vlastnosťami 3.1.1. Licochalcones (AD)

Korene a podzemky niektorých druhov Glycyrrhiza sa používajú v tradičnej medicíne na liečbu žalúdočných vredov, astmy a zápalov. Bolo izolovaných viac ako 600 zlúčenín zo sladkého drievka, pričom hlavnými biologicky aktívnymi zložkami sú saponíny aflavonoidy. Medzi flavonoidmi bol identifikovaný rad retrochalkónov, licochalkónov A, B, C, D, E a G a schematize. Existuje množstvo štúdií o biologických účinkoch aktívnych zlúčenín sladkého drievka, z ktorých najdôležitejšia jeprotizápalovéantimikrobiálne, antioxidačné, protivredové, cytoprotektívne a cytotoxické vlastnosti [166,167].

3.1.2. Licochalcon A

Licochalcon A (LA, tabuľky S1 a S2, zlúčenina 1) je flavonoid izolovaný z Glycyrrhiza urakensis, G.glabra a G.inflata (Fabaceae). Máprotinádorovéprotizápalové, antimikrobiálne, antiparazitické, antiobezitné, antioxidačné a antiosteoporotické vlastnosti,Protirakovinovéúčinok LA bol preukázaný pre rôzne typy rakovinových buniek vrátane rakovinových buniek žalúdka BCG-823, HepG2, OVCAR-3 a SK-OV-3 (bunky rakoviny vaječníkov) MCF{{ 5}} a A549 [168-171]. Štúdie ukazujú, že LA indukuje apoptózu gliómových buniek U87, nazofaryngeálnych rakovinových buniek, epiteliálnych buniek karcinómu vaječníkov a buniek rakoviny močového mechúra. Chalcon má tiež schopnosť zvýšiť autofágiu a blokovať bunkový cyklus v bunkách rakoviny prsníka. Okrem toho indukuje apoptózu potlačením špecifického proteínu 1 pri rakovine prsníka [172]. LA má nízku cytotoxicitu na embryonálne pľúcne fibroblastové bunky. Okrem toho má schopnosť inhibovať rast nádoru a tlmiť toxicitu vyvolanú cis-platinou (173). Mechanizmy, ktorými flavonoidy pôsobia ako protirakovinové látky, zahŕňajú inhibíciu aktivity Akt potlačením hexokinázou{14}sprostredkovanej glykolýzy nádoru pri rakovine žalúdka, downreguláciu expresie metaloproteinázy 2 a indukciu apoptózy v rakovinových bunkách ústnej dutiny, zvýšenú kapacitu miR{{16} }p na vyvolanie stresu v endoplazmatickom retikule a vyvolanie apoptózy v ľudských pľúcnych bunkách, zníženie aktivácie PI3K/Akt/mTor a zníženie autofágie pri rakovine prsníka, blokovanie G2/M fázy bunkového cyklu, potlačenie bunkovej invázie prostredníctvom MEK/ERK a ADAM9 signálne dráhy v ľudských gliómových bunkách a indukcia apoptózy závislej od kaspázy v ľudských pečeňových bunkách [174]. Ďalším mechanizmom, ktorým LA vykazuje silný cytotoxický účinok, je apoptóza indukovaná ROS. Napríklad chalkón indukuje oxidačný stres a následne apoptózu buniek T24 (bunkové línie odvodené z ľudského karcinómu močového mechúra) prostredníctvom mitochondriálnych závislých dráh a indukciou oxidačných procesov v endoplazmatickom retikule [175]. Ďalšiu štúdiu o cytotoxicite a genotoxicite LA vypracovali Bortolotto et al. LA sa porovnával s trans-chalkónom (tabuľky S1 a S2, zlúčenina 2). Cytotoxicita prírodných chalkónov (LA a trans-chalkón) na MCF-7 a 3T3 (bunkové línie embryonálnych fibroblastov) bola stanovená po 24 a 48 hodinách. Výsledky naznačujú výraznú cytotoxickú aktivitu po 48 hodinách liečby. Test cytotoxicity MTT (3-[4,{40}}dimetyltiazol-2-yl]-2,5-difenyltetrazoliumbromid) ukázal na dávke závislú odpoveď na MCF{ {45}} bunky ošetrené trans-chalkónom a LA. V prípade analyzovaných zlúčenín sa zistilo, že genotoxicita je lepšia na bunkách MCF{47}} v porovnaní s bunkami 3T3. Skreslenie DNA spôsobujeimunitný systémaktivovať, aby sa eliminovali zničené bunky. Avšak aktivácia imunitného systému na redukciu degradovaných buniek DNA prispieva k chronickému zápalovému procesu. Okrem toho môže byť bunková odpoveď na degradovanú DNA korigovaná indukciou vnútornej apoptotickej dráhy. G1 fáza je stav, ktorý predchádza replikácii DNA, v ktorom faktory ako bunkové podmienky (metabolizmus, signalizácia a veľkosť bunky) ovplyvňujú progresiu bunkového cyklu, čo spôsobuje prestavbu DNA v bunkách alebo iniciuje proces apoptózy. IC50 LA je 60,46 uM. Trans-chalkón indukuje blokádu bunkového cyklu vo fáze G1 a zintenzívňuje bunkovú apoptózu. Navrhlo sa, že liečba LA a trans-chalkónom indukuje apoptózu mitochondriálnou dráhou, berúc do úvahy, že k indukcii kľúčových génov tejto dráhy dochádza po 24 hodinách, ako je napríklad proteázový aktivačný faktor 1 proteínovej apoptózy a proteín X spojený s Bcl{{ 9}}. Hoci je známe, že bunkové línie MCF{10}} majú nedostatok kaspázy 3, štúdia ukázala, že liečba týmito chalkónmi indukuje štiepenie poly(ADP-ribóza)polymerázy (PARP), polymerázy, ktorej štiepenie na dva fragmenty je indikátorom apoptózy. Represia

génu Bcl{0}} pomocou LA a trans-chalkónu v experimentálnej analýze PCR preukázali na úrovni proteínu podávanie do buniek MCF-7 v závislosti od dávky a sprostredkovanie vnútornej dráhy. Cyklín D1 je ďalší proteín suprimovaný na bunkových líniách MCF{5}} v prítomnosti chalkónov. Tento proteín je rozhodujúci pre progresiu z G1 do S fázy a je dôležitým biomarkerom pre niektoré druhy rakoviny, vrátane rakoviny prsníka. Z týchto dôvodov je degradácia cyklínu D1 atraktívnym cieľom na identifikáciu nových protinádorových látok a koreluje s blokádou bunkového cyklu [176].

Qui a spol. tiež skúmali účinok LA na bunky rakoviny pľúc in vitro. Liečba flavonoidmi výrazne znížila životaschopnosť buniek A549 a H460 (ľudský nemalobunkový karcinóm pľúc）, táto zmena je silne ovplyvnená dávkou. Celkom 40 μM licochalconu potláča rast buniek rakoviny pľúc o 45-80 percent po 24 alebo 48 hodinách liečby. Okrem toho zlúčenina vykazuje nízku cytotoxicitu na normálne ľudské pľúcne epitelové bunky. Aby sa zdôraznilo, či jedným z mechanizmov inhibície rastu buniek rakoviny pľúc pomocou LA je blokáda bunkového cyklu, bunkové línie boli ošetrené rôznymi koncentrácie zlúčeniny počas 16 hodín, potom sa bunkový cyklus analyzoval prietokovou cytometriou. Výsledky ukazujú, že v závislosti od dávky chalkón blokuje G2/M fázu na bunkách A549 a H460. Následne sa pomocou anexínu vyhodnotila úloha LAin indukujúceho apoptózu /propidium jodid kolorimetrická metóda Výsledky ukazujú, že v skupine liečenej LA dochádza k akumulácii apoptotických buniek, ktorá je závislá od použitej koncentrácie. Okrem toho hladiny proteínov assoc apoptózou boli skúmané metódou Western blot. Hladiny štiepenej PARP a štiepenej kaspázy 3 sú zvýšené a antiapoptotické proteíny pre-kaspázy 3, PARP, Bcl-xL a Bcl{17}} sú znížené 20 hodín po ošetrení chalkónom. Tieto výsledky naznačujú, že apoptóza indukovaná LA je spojená s dráhou PARP/Bcl{20}}[177]. Molekulárne modely ukázali, že LA bola zakotvená v ATP väzbových vreckách EGFR, vrátane mutácie s deléciou exónu 19, mutácie L858R na jednom mieste, dvojitej mutácie L858R / T790M a divokého typu. V mutáciách L858R/790M má LA schopnosť interagovať s Lys745 prostredníctvom interakcie s katiónom II. Vodíkové väzby sa tvoria medzi WT EGFR a licochalconom na Met793, Lvs745 a Asp 855. Delécia exónu 19 má schopnosť zmeniť tvar vrecka, v ktorom sa predpokladá, že dochádza k interakcii s licochalkónom, čím sa vytvárajú vodíkové väzby s Met793, Thr790 a Glu762 . Údaje získané in silico analýzami LA sú dôležitým bodom pre identifikáciu nových, selektívnych inhibítorov EGFR na rôznych typoch mutácií [178].

Kliknutím získate ďalšie informácie. o imunite

3.1.3. Licochalcon B

Protirakovinovéúčinky licochalconu B (LB, tabuľky S1 a S2, zlúčenina 3) boli preukázané analýzou na rôznych bunkových líniách, vrátane ľudských buniek z rakoviny močového mechúra T24 a EJ, buniek rakoviny ústnej dutiny HN22 a HSC4, MCF-7, A375 (bunková línia ľudského melanómu) a A431 (skvamocelulárny karcinóm). Štúdie ukázali, že LB ovplyvňuje rast rakovinových buniek, inhibuje tvorbu metastáz, blokuje bunkový cyklus a indukuje apoptózu (161). Kang a kol. skúmali molekulárny mechanizmus, ktorým LB indukuje apoptózu v ľudskom melanóme a bunkách v spinocelulárnych karcinómoch. Ukázalo sa, že licochalcon indukuje apoptózu buniek A375 a A431 vnútornými aj vonkajšími cestami. V prípade testovania antiproliferatívneho účinku chalkónu s farbením trypánovou modrou bolo pozorované, že LB indukuje významný pokles životaschopnosti buniek, tento pokles koreluje s koncentráciou Po pridaní LB boli pozorované významné zmeny v charakteristikách buniek, vrátane kontrakcia buniek, prasknutie bunkových membrán a zvýšenie percenta fragmentovaných buniek jadra. Zaznamenali sa aj zvýšené percentá buniek pre-G1- fázy a apoptotických buniek [38]. Ďalšia štúdia ukázala, že LB významne blokuje bunkový cyklus vo fáze G2/M v prípade rakovinových bunkových línií HepG2-typu a v prípade buniek nádoru močového mechúra a prsníka zlúčenina blokuje S fázu [179]. Song a kol. zdôraznili supresívny účinok LB na rast dlaždicových buniek karcinómu pažeráka typu JAK{19}}. Štúdie dokovania sa uskutočnili pomocou softvéru Autodock Vina, ktorý sa použil na predpovedanie režimu väzby. Štruktúra JAK2 receptora s inhibičným potenciálom je dostupná v Protein Data Bank (PDB záznam 2B7A, zvyšky 840-1.132). IAK2 hrá dôležitú úlohu, pretože je intracelulárnym mediátorom cytokínovej signalizácie a je tyrozínkinázovým proteínom rodiny JAK. ATP sa silne viaže na

horečnaté ióny v katalytickej doméne tyrozínkináz. V parametri dokovania veľkosť skúmaného priestoru zahŕňa väzbové miesto ATP charakterizované zvyškami 855-863 a 822, kde bol vypočítaný ATP s rôznymi potenciálnymi inhibítormi JAK2. V predpovediach bol LB ligand vytvorený pomocou softvéru Marvin Sketch. Po dokovaní sa zhromaždili najlepšie tri možné väzbové varianty, ktoré majú podobné afinity. Závery predpovedí boli priaznivé, pokiaľ ide o interakciu LB s ATP väzbovou kapsou na JAK2 [180,181].

3.1.4. Licochalcon C

Je známe, že licochalcon C(LC, tabuľky S1 a S2, zlúčenina 4) znižuje zápalovú odpoveď na monocytových bunkových líniách. Je to spôsobené znížením expresie iNOS a obnovením aktivity antioxidačnej siete superoxiddismutázy, katalázy a glutatiónperoxidázy. Kwak a kol. vykonali štúdiu na opísanie vzťahu medzi ROS, c-Jun NH2 terminálnou kinázou (INK) a p38mitogénom aktivovanou proteínkinázou (MAPK) a stanovili vplyv LC pri indukcii apoptózy na KYSE 30 a KYSE450 rakovinové bunkové línie pažeráka. Predchádzajúce štúdie určili hodnoty IC50 pre ošetrenie LC (45 ug/ml) po 24 hodinách na inhibíciu proliferácie bunkových línií A549, MCF-7 a T24. Pre tri bunkové línie boli získané inhibície 40, 47 a 68 percent. Kwak a kol. získali in vitro inhibíciu proliferácie rakovinových buniek pažeráka závislú od dávky a času. Z piatich analyzovaných typov buniek mali KYSE30 a KYSE450, ktoré majú spoločnú genetickú podporu, podobnú odpoveď na liečbu LC. V analýze rastu nezávislého od ukotvenia na mäkkom agare výsledky naznačujú významné zníženie schopnosti buniek KYSE30 a KYSE450 vytvárať kolónie. V závislosti od koncentrácie chalkóny indukovali apoptózu v oboch bunkových líniách. Zlúčenina tiež indukovala vzostupnú reguláciu p24 a p27 (negatívne regulátory prechodu v G1 a S fázach bunkového cyklu) a regulovala downstream cyklín D. LC tiež zvýšila tvorbu ROS v bunkách KYSE30 a KYSE450. ROS aktivujú a indukujú dráhu mitogénom aktivovanej proteínkinázy (MAPK).apoptóza buniek. Okrem toho zlúčenina zvýšila hladinu fosforylácie JNK, c-Jun a p38 a aktivovala apoptotické dráhy [182]. Podobne ako v štúdii dokovania od Songa a kol. pre LB[180], Oh et al. zdôraznili väzbové interakcie medzi LC a ľudskými JAK2 bunkami. Simulácia dokovania bola vykonaná pomocou Autodock Vina. Na začatie štúdie dokovania sa štruktúra receptora JAK2, ktorý bol solvatovaný röntgenovým experimentom, získala z Protein Data Bank (PDB záznam 2B7A). Štruktúra LC ligandu bola modelovaná softvérom Marvin Sketch a optimalizovaná softvérom Chimera. Katalytické miesto JAK2 korelovalo s pántovou oblasťou (zvyšky 929-935), DFGloop (zvyšky 994-996) a Ploop (zvyšky 858-865). Pántová oblasť v tvare slučky je nevyhnutná na rozpoznávanie ATP a tvorí vodíkové väzby s látkami. DFGloop obsahuje tri aminokyseliny (kyselinu asparágovú, fenylalanín a glycín) a je spojený s väzbou kovu potrebného na katalytickú fosforyláciu. Ploop je užitočný na stabilizáciu a vytváranie interakcií s ligandami. Ako je možné vidieť, predpoveď možnej väzby bola vykonaná na troch funkčných miestach. Dockingova štúdia ukázala, že LC interaguje s väzbovým miestom ATP na JAK2 a naznačila, že JAK2 je jej priamym cieľom. Chalkón tiež potláčal autofosforyláciu JAK2 väzbou na ATP kapsu p-JAK2 [183,184].

3.1.5. Licochalcon D

Licochalcon D (LD, tabuľky S1 a S2, zlúčenina 5) je aktívny flavonoid izolovaný z Glycyrrhiza inflata. Uskutočnila sa štúdia na vyhodnotenie schopnosti LD inhibovať bunkovú proliferáciu dvoma cieľmi pre bunky rakoviny pľúc (EGFR a MET) s použitím citlivých a gefitinib-rezistentných ľudských buniek. Na pochopenie priamej väzby chalkónu na EGFR a MET sa použili bunkové línie citlivé na gefitinib (HCC827) a bunkové línie rezistentné na gefitinib (HCC827GR). Výsledky hodnotení ukazujú, že flavonoid sa viaže na dva receptory, čím potláča aktivitu EGFR a MET kináz ako kompetitívneho inhibítora ATP. V komplexe EGFR má chalkón dve vodíkové väzby tvorené Met793 ako hlavným bodom a bočným rohom Asp855 v DFG slučke.4-Hydroxy-3-(3-metyl but{{13} }enyl)fenylová skupina a 3,4-dihydroxy-2-metoxyfenylová skupina sú fixované v rovnakej rovine a blokované medzi hydrofóbnymi zvyškami Leu718, Val726 a Ala743 P slučky a Leu 844. V komplexe Met, keto

skupina chalkónu tvorí vodíkovú väzbu s Met1160. Tyr1159 ako hlavný bod a le1084, Vall092, Ala1108 a Lys1110 z Ploop boli zakryté podobne čiapočkou. Luis je tiež silne podporovaný bočnými hydrofóbnymi reťazcami hlavného bodu Met1160 a Leu1140, Met1211 a Ala1221 spodného vrecka ATP. Väzbová poloha EGFR sa veľmi podobá väzbovej polohe MET, pričom vytvára vodíkové väzby a hydrofóbnu interakciu. Chalkón sa nachádza identicky vo väzbovej oblasti pre dva receptory. Stabilizáciu komplexu je možné zvýšiť hydrofóbnou interakciou. Predpokladané výsledky boli porovnané s experimentálnymi údajmi, ktoré ukázali, že flavonoid kompetitívne inhibuje dva receptory [185].

3.1.6. Xanthohumol

Prenylové chalkóny majú vďaka svojej štruktúrnej rozmanitosti rôzne biologické vlastnosti, vrátane protizápalových, protirakovinových a antimutagénnych aktivít [186]. Štúdie ukázali, že prírodné chalkóny s prenylovými skupinami majú potenciál interferovať s p53. Napríklad ošetrenie buniek A549 prenylchalkón xanthohumolom (XN, tabuľky S1 a S2, zlúčenina 6) indukuje apoptotickú bunkovú smrť a blokuje bunkový cyklus vo fáze G1. Tieto aktivity sú spôsobené upreguláciou p53 a p21 z bunkového cyklu a downreguláciou cyklínu D1. Apoptóza je indukovaná aktiváciou kaspázy 3 [187].

XN((3'-(3,3-dimetylalyl)-2',A',4-trihydroxy-6'metoxychalkón) je najrozšírenejší prenylovaný flavonoid ({{7 }}.1-1 percent suchej hmotnosti) samičích súkvetí chmeľu (Humulus lupulus)[180]. XN je tiež zložkou piva, ktoré je hlavným potravinovým zdrojom prenylovanýchflavonoidy, kde je prítomný v koncentráciách nad 0,96 mg/l. Vďaka svojim jedinečným biologickým aktivitám a priaznivému vplyvu na zdravie bol prenylchalkón nedávno široko študovaný [188]. Zlúčenina má terapeutickú bezpečnosť a rôzne biologické aktivity, vrátane protirakovinových, antidiabetických, protizápalových, antioxidačných a antibakteriálnych vlastností. V posledných rokoch zvýšený počet štúdií preukázal široké spektrum protirakovinovej aktivity XN pri rakovine pľúc, hepatocelulárnom karcinóme, rakovine prsníka, leukémii, rakovine prostaty, rakovine pankreasu, rakovine hrubého čreva, rakovine pankreasu a rakovine glioblastómu. Vystavenie rakovinových buniek XN inhibuje ich proliferáciu, migráciu a inváziu a moduluje autofágiu. Chalkón má tiež schopnosť indukovať apoptózu a blokovať bunkový cyklus [189-193]. Okrem toho chalkón indukuje apoptózu závislú a nezávisle od aktivity kaspázy a inhibuje inváziu rakovinových buniek a angiogenézu [194]. Jeho protizápalové, antioxidačné a protirakovinové vlastnosti korelujú s chemopreventívnym účinkom zlúčeniny [195]. Prenylchalkón sa tiež metabolizuje na 8-prenylnaringenín, doteraz najsilnejší známy fytoestrogén [196].

Akt (tiež nazývaná proteínkináza B alebo PKB) je špecifická serín/treonín-proteínkináza a dôležitý bod v bunkových signálnych dráhach. Aktivita Akt sa mení pri mnohých typoch rakoviny a podieľa sa na rôznych biologických procesoch, vrátane bunkovej proliferácie, apoptózy, transkripcie, migrácie a invázie. Na potvrdenie schopnosti XN viazať sa na Akt sa vykonala štúdia in silico dokovania pomocou softvéru Schrodinger Suite 2015. Molekuly vody sa odstránili a uvažované pH atómov vodíka bolo 7. Pre štúdiu dokovania sa vytvorilo väzbové miesto ATP. XN bol pripravený na dokovanie v neprítomnosti parametrov pomocou programu LigPrep. Potom boli dokovacie štúdie XN s Aktl a Akt2 sprevádzané chýbajúcimi parametrami pomocou metódy dodatočnej presnosti s programom Glide, aby sa získali najlepšie štrukturálne reprezentácie. Výsledky štúdie dokovania ukazujú, že XN tvorí vodíkové väzby s Ala230, Glu228, Glu234 a Lys158 z Akt1 a s Glu236, Thr213 a Lvs181 z Akt2. Modely xenoštepov (PDX) boli identifikované na preloženie základných výskumných štúdií do klinických aplikácií. Vo zvýšenej miere sa biologické a genetické charakteristiky pacientov darcov považujú za zachované modelmi PDX, čo je hlavnou výhodou oproti modelom založeným na bunkových líniách. Modely PDX sa použili na analýzu biomarkerov a na predpovedanie odpovede na liečbu XN v klinických štúdiách. Chemopreventívne účinky prenylchalkónu sa porovnávali na základe hladín Akt. Výsledky ukazujú, že nádorové modely exprimujúce vysokú hladinu Akt majú pri liečbe XN významný pokles objemu a hmotnosti nádoru [197]. Guo a spol. študovali in vitro a in vivo účinok XN pri rakovine žalúdka, pričom ukázali, že prenylchalkón indukuje apoptózu aktiváciou kaspáz, reguláciou Bcl-2 a ovplyvnením kinázy PI3K/Akt/mTOR. XN inhibuje životaschopnosť buniek rakoviny žalúdka spôsobom závislým od koncentrácie. Na bunkových líniách má flavonoid najlepší účinok na životaschopnosť buniek SGC-7901 a neovplyvňuje tento parameter na bunkách GES{21}} pri 6, 8 a 10 ug/ml chalkónu. Z prietokovej cytometrickej analýzy bolo pozorované, že prenylchalón významne zvyšuje počet apoptotických buniek pri rakovine žalúdka. Účinok XN na pro- a antiapoptotické proteíny bol zvýraznený analýzou Western blot. Hladiny proteínov Bcl-2 a Bcl-XL sa po podaní flavonoidov znížili, tento pokles koreluje s podanou koncentráciou. XN tiež zvýšil hladiny proteínov Bax a Bid, pričom najlepšia aktivita bola pozorovaná pri 10 uM/ml chalkónu. Okrem toho sa hladiny štiepenej kaspázy 3 a štiepeného proteínu PARP významne zvýšili v prítomnosti chalkónu. Z týchto dôvodov možno konštatovať, že flavonoidy priaznivo a významne ovplyvňujú hladiny pro- a antiapoptotických proteínov. Celkom 10 uM/ml XN indukuje významnú apoptózu SGC-7901 buniek. Celkom 8 a 6 uM/ml chalkónu indukuje apoptózu 34 ± 3 percent buniek a 23 ± 2 percent buniek, v danom poradí. Okrem toho flavonoid významne modifikuje fosforyláciu PI3K, Akt a mTOR, zvyšuje hladinu p-PTEM a znižuje hladinu p-Akt (Thr308), p-Akt (Ser473) a m-Tor (Ser2448). Výsledné údaje naznačujú, že prenylchalkón významne neovplyvňuje hladiny Akt, PTEN, GSK-3 a mTOR. Stanovenia u myší s xenoštepom SGC7901 ukázali, že liečba XN znížila objem nádoru spôsobom relatívne závislým od koncentrácie. Na potvrdenie supresie signalizácie PI3K/Akt in vivo sa hodnotila fosforylovaná expresia Akt a mTOR na xenografických nádoroch. Patologické vyšetrenie hematoxylínových a eozínových rezov odhalilo významné morfologické abnormality. XN však znižuje hladiny fosforylovaného Akt a mTOR závislé od koncentrácie. Liečba prenylchalkónom významne znížila bunkovú proliferáciu a zvýšila apoptózu nádorových buniek v porovnaní s kontrolnými bunkami [198].

XN v koncentráciách vyšších ako 10 umol/l inhibuje proliferáciu buniek rakoviny pankreasu in vitro. Pri koncentráciách nižších ako 5 umol/l chalkón inhibuje NF-kB-dependentnú angiogénnu aktivitu v bunkách rakoviny pankreasu. Pri tejto koncentrácii sa nepozorovala žiadna cytotoxicita na pankreatických bunkách metódou WST-1. Záverom štúdie však bolo, že XN ovplyvňuje angiogenézu vyvolanú rakovinou pankreasu znížením regulácie produkcie VEGF a IL-8 (interleukínu), ktorá je špecifická a sprostredkovaná inaktiváciou NF-kB [194]. vyhodnotili XN protirakovinovú aktivitu, HepG2 bunkové línie sa podrobili MTT analýze na stanovenie bunkovej proliferácie. Prenylchalkón znížil proliferáciu buniek v závislosti od koncentrácie a času. Zhao a kol. pozorovali, že vystavenie bunkových línií pôsobeniu 200 μM XN na jeden deň je menej účinné v porovnaní s liečbou 100-200 μM chalkónu počas 2-3 dní. Pri 50 uM chalkónu sa po 3 dňoch pozorovala významná inhibícia proliferácie buniek HepG2. V tej istej štúdii sa ukázalo, že prenylchalkón spôsobuje významné zvýšenie aktivity kaspázy 3. Okrem toho analýzou Western blot sa ukázalo, že 100-150uM XN významne inhibovalo expresiu NF-kBproteínu na bunkových líniách. Touto analýzou sa tiež pozorovalo, že prenylchalkón má schopnosť zvýšiť expresiu proteínu p53 a 20 uM XN určilo zosilnenie signalizácie Bax, čo koreluje s časom [199]. Štúdie bezpečnostného profilu XN ukazujú, že 1000 mg/kg zlúčeniny nemení fungovanie životne dôležitých orgánov a homeostázu u myší. Prenylchalkón má schopnosť zvýšiť produkciu IL-2 v T bunkách, čo dokazuje jeho schopnosť podporovať imunitnú odpoveď sprostredkovanú Them. XN tiež inhibuje -12. ktorý nepriamo vyvoláva diferenciáciu buniek imunitného systému aktiváciou transkripčných molekúl. Cytotoxické lymfocyty sú typom bunkového efektora kľúčového pre bunkovú imunitu a hrajú dôležitú úlohu v procese protinádorovej imunológie. CD8 plus T cytotoxické lymfocyty existujú ako CTL-P, in vivo inaktívny bunkový prekurzor. Tento prekurzor je aktivovaný antigénom v prítomnosti Th1 cytokínov a potom sa vyvinie na zrelé cytotoxické T lymfocyty. Preukázal sa významný nárast CD8 plus /CD25 plus, po ktorom nasledoval prechod Th2 na Th1 v mikroklíme nádoru. Pomer CD8 plus/CD25* T buniek sa značne zvýši, keď sú cytotoxické T lymfocyty aktivované CoCl2 na bunkových líniách 4T1. Funkcia Th1 a Th2 buniek závisí od sekrécie rôznych cytokínov. Na skúmanie účinkov XN na Th1 a Th2 cytokíny Zhang et al. určili sérové ​​hladiny Th1l a Th2-asociovaných cytokínov pomocou súprav ELISA. Ukázalo sa, že prenylový derivát významne zvyšuje expresiu Th1 cytokínov (vrátane IL-2 a IFN-y) a znižuje hladiny Th2 cytokínov (vrátane IL-4 a IL-10). Tento záver je vysvetlený skutočnosťou, že Th1 a Th2 sú vzájomné inhibítory. Okrem toho bol pomer Th1/Th2 stanovený prietokovou cytometriou, čo ukazuje, že je významne zvýšený XN. Podobné štúdie uvádzajú toto zistenie pre rôzne nádory. Pacienti s pokročilým skvamocelulárnym karcinómom krku a hlavy majú nízke hladiny Th1 cytokínov v porovnaní s pacientmi, ktorí sú menej závažní a majú vysoké hladiny Th2 cytokínov. Kombinovaná terapia spôsobuje prechod Th2 cytokínov na Th1 v prostredí nádoru. Výsledky štúdií poukazujú na poruchu pomeru cytokínov Th1/Th2, pričom táto zmena je pozorovaná u viacerých typov nádorov, najčastejšie v terminálnych štádiách rakoviny. Na potvrdenie potenciálneho mechanizmu XN na pomer cytokínov Thl/'Th2 bola stanovená expresia kľúčových faktorov v dráhe diferenciácie Th1 a Th2. Fyziologicky sú Th0 bunky proporcionálne diferencované na Thl a Th2 bunky. Okrem toho, aktivácia transkripčných molekúl 4 a 6 hrá dôležitú úlohu pri diferenciácii ThO na Th1 a Th2 bunky. T-bet a GATA{72}} tiež zohrávajú dve kľúčové úlohy. CpG-ODN (cytozín-fosforotioát-guanín obsahujúci oligodeoxynukleotid), silné Th1 adjuvans, znižuje GATA-3 expresiu a aktiváciu transkripčnej molekuly 6 aktiváciou T-bet a transkripčných molekúl 1 a 4 v modeloch rakoviny pľúc. XN zvyšuje expresiu T-bet a znižuje expresiu GATA-3. Aktivácia transkripčnej molekuly 4 je zvýšená v prítomnosti XN, ale neovplyvňuje aktiváciu transkripčnej molekuly 6. Z tohto dôvodu možno konštatovať, že aktivácia transkripčnej molekuly 4 hrá pozitívnu úlohu pri regulácii Th1/Th2 cytokínu. pomer podľa XN [200].

Signálna dráha notch hrá významnú úlohu pri rakovine prsníka, ktorá je terapeutickým cieľom jej liečby. Podieľa sa na iniciácii a progresii rakoviny prsníka, pričom aberantná aktivita tejto dráhy je spojená s touto patológiou. Inhibícia Notch signálnej dráhy inhibítormi gama-sekretázy a anti-delta-podobnou monoklonálnou protilátkou 4 je priaznivá na liečbu akútnej lymfoblastickej leukémie a solídnych nádorov. Mechanizmy týchto činidiel zahŕňajú blokovanie bunkového cyklu alebo apoptózu a narušenie angiogenézy. Sun a spol. skúmali terapeutický potenciál XN na bunkových líniách rakoviny prsníka, pričom zdôraznili jeho schopnosť inhibovať bunkovú proliferáciu, blokovať bunkový cyklus a indukovať apoptózu in vitro. Zistilo sa tiež zníženie rastu nádoru in vivo. Okrem toho sa skúmala možnosť prenylchalkónu inhibovať rast ľudských buniek rakoviny prsníka prostredníctvom signálnej dráhy Notch. Na určenie, či sa XN zameriava na signálnu dráhu Notch, sa použila funkcionalizovaná metóda Notch 1 s použitím inhibítora gama-sekretázy (DAPT) ako kontroly. Cieľom štúdie bolo vyhodnotiť možnosť, že prenylchalkón znižuje väzbovú aktivitu Notch1 na transgén CBF1. Ukázalo sa, že XN inhibuje proliferáciu a indukuje apoptózu inhibíciou Notch 1 dráhy. Okrem toho sa metódou MTT a svetelnou mikroskopiou ukázalo, že prenylchalkón inhibuje bunkovú proliferáciu na bunkových líniách rakoviny prsníka. Predchádzajúce štúdie ukázali, že inhibítory cesty Notch sú tiež inhibítormi expresie EGFR, ďalšieho usvedčujúceho prvku pri rakovine prsníka. Okrem toho XN pôsobí na proteíny spojené s nádorovými metastázami a inhibuje migráciu buniek zvýšením expresie týchto proteínov. Štúdia zdôraznila blokádu bunkového cyklu vo fáze G0/G1 a indukciu apoptózy buniek MCF-7 a MDA-MB{13}} pomocou XN [201].

3.1.7. Panduretin A

Protirakovinovébola študovaná aktivita pandurátu A (PA, tabuľky S1 a S2, zlúčenina 7), cyklohexanylchalkónu izolovaného z pandurátu Boesenbergia. Rastlina obsahuje prenylchalkóny a ďalšie flavonoidy ako hlavné bioaktívne molekuly, o ktorých sa v literatúre píše, že majú preferenčné cytotoxické vlastnosti na bunkovú líniu ľudskej pankreasu PANC-1. [202,203] PA je aktívna pri melanóme, adenokarcinóme hrubého čreva a rakovine prostaty. Proteomické analýzy ukazujú, že PA má cytotoxicitu na melanómové bunky, ktorá je závislá od denaturácie mitochondriálneho procesu oxidatívnej fosforylácie, s aktivitou sekrečnej dráhy a apoptózy indukovanej oxidačnými procesmi. V tomto ohľade sa ukázalo, že oxidačný stres môže byť výsledkom stimulácie autofágie ako sekundárnej reakcie na zvýšené ROS [204]. Literatúra uvádza, že koncentrácia PA 9 ug/ml úplne inhibuje rast buniek MCF-7 a HT-29 buniek (bunková línia ľudskej rakoviny hrubého čreva)[205]. Chalkón má protirakovinové vlastnosti na rôzne typy buniek, vrátane melanómu, adenokarcinómu hrubého čreva a rakoviny prostaty [20}4]. Liu a kol. zdôraznili cytotoxický účinok chalkónu na bunkové línie MCF-7, T47D (ľudský karcinóm prsníka) a MCF-10A (nenádorové bunky prsníka). Hodnoty IC50 PA na bunkách MCF{17}} boli 15 uM po 24 hodinách a 11,5 uM po 48 hodinách. V prípade buniek T47D bola IC50 17,5 uM po 24 hodinách a 14,5 uM po 48 hodinách. PA neovplyvňuje proliferáciu buniek MCF-10A. Na identifikáciu mechanizmov, ktorými chalkón indukuje blokádu bunkového cyklu v bunkách MCF-7 vo fáze GO/G1, bola použitá analýza Western blot, ktorej cieľom bolo vyhodnotiť moduláciu regulačných proteínov v bunkovom cykle. Výsledky ukazujú, že liečba PA indukuje zníženie expresie cyklínu D1 a CDK4 a zvyšuje expresiu p21Cip1 a p27, čím sa vysvetľuje blokáda vo fáze G0/Gl. Izolovaná PA z Kaempferia pandurate indukuje blokádu bunkového cyklu v bunkách PC-3 nezávislých od androgénu (adenokarcinóm prostaty) a v ľudských bunkách DU145 (bunková línia ľudskej rakoviny prostaty). Internukleozomálna fragmentácia DNA je markerom apoptózy. Pretože fragmenty DNA s nízkou molekulovou hmotnosťou sa extrahujú farbením buniek vo vodných roztokoch, apoptotické bunky možno identifikovať pomocou frekvenčných histogramov obsahu DNA vo forme buniek s frakcionovaným obsahom DNA. Analyzovala sa populácia buniek MCF-7 fázy sub-G1. Obsah G1 fázy buniek bol 1,17 ± 0,11 a v bunkách ošetrených PA (10, 15 a 20 μM) to bolo 1,84 ± 0,18, 2,62 ± 0,21 a 4,52 ± 0,28, v tomto poradí. Nárast liečby chalkónmi bol spôsobený zintenzívnením fragmentácie DNA na líniách MCF-7, čo potvrdila populácia buniek vo fáze sub-G1 [206].

Medzi kľúčové proteíny invázie a metastáz rakovinových buniek patria indukcie matrixové metaloproteinázy. Degradujú zložky extracelulárnej matrice a uľahčujú inváziu a migráciu buniek. Okrem toho nadmerná expresia metaloproteináz môže indukovať epitelovo-mezenchymálny prechod. PA potláča sekréciu a aktiváciu metaloproteinázy 2, čo spôsobuje inhibíciu migrácie endotelových buniek, invázie a morfogenézy na bunkách endotelových buniek ľudskej pupočníkovej žily (HUVEC). Okrem toho sú subtoxické dávky chalkónov dostatočné na zníženie metaloproteinázy 2 v bunkách rakoviny pľúc [207].

3.1.8. Cardamonin

Kardamón (CD, tabuľky S1 a S2, zlúčenina 8), chalkón z Campomanesia adamantium (Myrtaceae), zvyšuje fragmentáciu DNA a znižuje aktivitu NF-kB v bunkách PC-3. Tieto výsledky poukazujú na terapeutický potenciál chalkónu v liečbe rakoviny prostaty [20]. CD sa považuje za jednu z najaktívnejších protinádorových zlúčenín, na ktorých sa podieľa aktivácia vírusu Epstein-Barrovej [208]. Protirakovinové účinky CD korelujú s indukciou apoptózy, inhibíciou bunkovej proliferácie a migrácie a vplyvom na bunkový cyklus. Chalkón má tiež schopnosť znižovať odolnosť rakovinových buniek voči terapii. V kombinácii s 5-fluóruracilom alebo cis-platinou sa dosahujú zvýšené protinádorové aktivity. CD má napríklad schopnosť významne inhibovať rezistenciu buniek rakoviny hrubého čreva voči chemoterapii, indukuje apoptózu, aktivuje kaspázy 3 a 9, uľahčuje expresiu proteínu Bax, významne inhibuje c-myc a nesie špecifické 50 a NF-kB [209 ]. Hou a spol. skúmali terapeutický potenciál a molekulárne mechanizmy CD na 5-fluorouracil-rezistentných rakovinových bunkách žalúdka. Citlivosť BGC-823/5-fluorouracilu na 5-fluorouracil bola potvrdená zvýšením apoptózy a blokovaním bunkového cyklu v prítomnosti CD. Chalkón zvyšuje citlivosť rakovinových buniek na 5-fluorouracil potlačením signálnej dráhy Wnt/-katenínu (ktorá hrá významnú úlohu pri tumorigenéze) a aktivované mutácie v génoch Wnt/-katenínu sú spojené s rezistenciou na protirakovinovú liečbu . Inhibuje expresiu P-glykoproteínu, -katenínu a TCF-4. Okrem toho CD špecificky blokuje tvorbu komplexu -katenín/TCF-4, čím spôsobuje aberantnú Wnt/-katenínovú signalizáciu [210]. Spálňa a spol. skúmali antiproliferatívne a apoptotické účinky CD na bunky HepG2. Inhibičný účinok

chalkón na proliferácii buniek HepG2 bol významný po 72 hodinách, cytotoxicita bola podobná cytotoxicite 5-fluóruracilu. Hodnoty stanovené pre iné chemoterapeutické látky používané ako štandardy (napr. sorafenib) boli oveľa nižšie. Okrem toho je cytotoxický účinok zlúčeniny selektívny na nádorové bunky a neovplyvňuje negatívne normálne bunky, čo je výhodou CD v porovnaní s 5-fluóruracilom. Akumulácia CD vo fáze G1 bunkového cyklu bola pozorovaná po 72 hodinách a indikuje inhibíciu rastu buniek HepG2 zabránením delenia buniek [211].

Porovnávacie dokovacie štúdie CD a 5-fluóruracilu a jeho interakcie s BaxBH3 ukazujú, že 5-fluóruracil má vyššiu väzbovú energiu ako CD. Chalkón tvorí tri vodíkové väzby (Phe30, Val50 a Gln52). Interakcia medzi CD a Bcl sa dosiahne tromi vodíkovými väzbami (Asp15, Gln18 a Ser28) av prípade 5-fluóruracilu sa dosiahne štyrmi väzbami. Navyše v prípade tejto interakcie je väzbová energia CD nižšia ako v prípade 5-fluóruracilu. Možno to pripísať aromatickým zvyškom v štruktúre chalkónu, ktoré sú zapojené do väzieb II, ktoré majú schopnosť stabilizovať aktívnu kapsu a spôsobiť pokles väzbovej energie. Výsledky štúdií in silico ukazujú, že 5-fluóruracil má vyššiu väzbovú energiu ako kaspáza 3 v porovnaní s CD. CD ukazuje dve vodíkové väzby v interakcii s kaspázou 3 (Cys163 a Arg64). Chalkón má tiež väzby II-II s TYR204. Voľná ​​väzbová energia 5-fluóruracilu je lepšia ako energia CD, čo sa vysvetľuje stabilizáciou aktívneho vrecka dvoma aromatickými zvyškami v štruktúre chalkónu [212].

3.1.9. Lonchokarpín

Lonchokarpín (tabuľky S1 a S2, zlúčenina 9) je prírodný chalkón extrahovaný z Lonchiocarpus sericeus. Cytotoxické účinky tohto chalkónu boli opísané na bunkových líniách neuroblastómu a leukémie. Je známe, že 24 hodín po ošetrení 50 uM lonchokarpínom na líniách SK-N-SH neuroblastómu nastáva indukcia fosforylácie AMPK, ktorá zvyšuje absorpciu glukózy a inhibuje syntézu proteínov. Chalkón má tiež schopnosť znižovať životaschopnosť buniek. Na bunkových líniách kolorektálneho karcinómu HCT116, SW480 a DLD znižuje lonchokarpín životaschopnosť buniek o 20 μM. Štúdie ukazujú, že lonchokarpín má schopnosť inhibovať bunky rakoviny pľúc H292 in vitro kaspázou{11}}indukovanou bunkovou smrťou, ktorá predchádza apoptóze. Okrem toho sa pozorovalo, že lonchokarpín inhibuje signalizáciu Wnt/-katenínu in vivo na embryonálnych modeloch Xenopus laevis. Injekcia chalkónu do modelu špecifického receptora Wnt8-(SO1234) so ​​súbežnou injekciou viedla k 82-percentnej supresii aktivácie génu signálneho receptora Wnt/-katenínu [213].

V štúdii od Chena a kol. výsledky analýzy 3D-QSAR naznačujú hydrofóbne C-4, C-5, C-11, C-1/ a C -2 interakcia v lonchokarpíne. Táto interakcia zvyšuje cytotoxickú kapacitu tejto zlúčeniny s podielom 23 percent v modeli. Štúdie dokovania pre lonchokarpín priniesli rovnaké výsledky ako hydrofóbny 3D-QSAR model s hydrofóbnym povrchom v C-4, C-5, C-11, C-1' a C-2'regióny lonkokarpínu interagujúce s komplexom Bcl{15}}. Hydrofóbna slučka proteínu Bcl{16}} tvorí komplex s peptidom BaxBH3, ktorý môže byť prerušený syntetickými zlúčeninami navitoclaxu alebo lonchokarpínu. To ukazuje, že hydrofóbna slučka členov rodiny Bcl{18}} je cieľom pre lonkokarpínom indukovanú apoptózu na bunkách H292, a teda pre aktiváciu kaspázy 3 [214].

Ďalšie prírodné chalkóny s protirakovinovými vlastnosťami sú buteín (tabuľky S1 a S2 zlúčenina 10), izoliquiritigenín (tabuľky S1 a S2, zlúčenina 11), flavokawain (tabuľky S1 a S2, zlúčenina 12) a izobavachalkón (tabuľky S1 a S2, zlúčenina 13). [155].

Kliknutím na odkaz získate časť 3:https://www.xjcistanche.com/news/part3-anticancer-activity-of-natural-and-synt-54978140.html