Úvod

Rakytník řešetlákový je členem Elaeagnaceae. V současné době se pěstuje v produkčním měřítku, zejména v Rusku a Číně, a v rostoucím počtu odrůd po celém světě (tj. Ve Finsku, Německu a Estonsku).

Jak in vitro, tak u lidí a zvířat in vivo studie o rakytníku našly řadu bioaktivních chemikálií v jeho listech, kořenech, semenách a bobulích, známých jako mořské plody nebo sibiřský ananas, stejně jako olej z nich extrahovaný; tyto sloučeniny vykazují širokou škálu protizánětlivých, protirakovinných, antioxidačních a antiaterosklerotických aktivit (Zeb, 2006; Basu a kol., 2007; Kumar a kol., 2011; Suryakumar a Gupta, 2011; Xu a kol., 2011; Christaki, 2012; Teleszko et al., 2015; Olas, 2016; Ulanowska et al., V tisku). Několik stopových prvků a vitamínů (zejména A, C a E), lipidů, karotenoidů, aminokyselin, nenasycených mastných kyselin a fenolických sloučenin, které se v bobulích nacházejí, uvádí tabulka 1 (Olas, 2016; Gradt et al., 2017; Ulanowska et al., V tisku). Jejich koncentrace v bobulích závisí na podnebí, velikosti, zralosti rostliny a na postupu použitém ke zpracování a skladování rostlinného materiálu (Fatima et al., 2012; Malinowska a Olas, 2016). Gao a kol. (2000) uvádějí změny antioxidačních vlastností a dalších typů biologické aktivity bobulí rakytníku během zrání, které silně korelovaly s obsahem celkových fenolických sloučenin a kyseliny askorbové. Kromě toho se antioxidační aktivita lipofilního extraktu významně zvýšila a odpovídala zvýšení celkového obsahu karotenoidů.

Množství zdravých ingrediencí se nachází nejen v surovém ovoci, ale také v různých přípravcích, jako jsou džemy, džusy, marmelády nebo tinktury. Bobule rakytníku lze také použít k výrobě koláčů a likérů (Li a Hu, 2015). Hu (2005) uvádí, že ze semen rakytníku lze vyrobit olej a z listů čaj. Zatímco čaje ze semen mají projímavé vlastnosti a pomáhají hubnout, infuze listů má antidiarrheální vlastnosti; ovocné čaje navíc posilují imunitní systém a vykazují aktivitu proti kožním chorobám (Frohne, 2010; Sarwa, 2001).

Pozitivní a jedinečné vlastnosti rakytníku jsou známé přinejmenším od VII. století BC (Suryakumar a Gupta, 2011; Li a Hu, 2015). Rostlina se používala nejen v přírodní medicíně, ale také ve veterinární medicíně jako prostředek ke zmírnění helmintiózy u koní a poskytnutí větší hmoty a krásné, lesklé srsti. V současné době se její výrobky používají v mnoha průmyslových odvětvích, zejména ve farmaceutickém, kosmetickém a potravinářském průmyslu, ale také jako dekorativní prvek, jako palivové dříví nebo dokonce jako nástroj pro rehabilitaci poškozených oblastí. Podle historických záznamů byl rakytník poprvé používán jako droga v Číně a v modernějších dobách byla rostlina formálně uvedena v Čínském lékopisu v roce 1977 (The State of Pharmacopoeia Commission of PR China, 1977).

Moderní studie ukázaly, že části rakytníku mohou sloužit jako přírodní prostředky k léčbě kardiovaskulárních chorob a onemocnění kůže, jater a žaludku. Terapeutický potenciál jeho bioaktivních sloučenin je uveden v tabulce 2. Tento přehledový článek shrnuje současné znalosti týkající se různých orgánů rakytníku řešeného a diskutuje o tom, zda mohou představovat „zlatý průměr“ pro léčbu rakoviny. že zdrojové informace pro tento článek pocházejí nejen z in vitro modelů, ale také z in vivo modelů.

Protinádorová aktivita rakytníku

Bylo zjištěno, že řada fytofarmak, zejména takových fenolických sloučenin, jako jsou proantokyanidiny, kurkumin a resveratrol, nabízí významné výhody při chemoprevenci rakoviny (Barrett, 1993; Bagchi a Preuss, 2004; Bagchi et al., 2014; Shanmugam et al., 2015; Ko et al., 2017) a radioterapie (Cetin et al., 2008). že vyšší příjem fenolických sloučenin v potravě, zejména prokyanidinů a flavonoidů, je spojen s nižším rizikem rakoviny (Barrett, 1993; Bagchi a Preuss, 2004; Duthie a kol., 2006; Zafra-Stone a kol., 2007; Cetin a kol., 2008; Seeram, 2008; Bagchi et al., 2014; Chen a kol., 2014; Wang a kol., 2014; Giampieri et al., 2016; Kristo et al., 2016).Rakytník má širokou škálu biologických a farmakologických aktivit, včetně protirakovinných vlastností. I když molekulární mechanismy, které jsou jejich základem, zůstávají nejasné, je známo, že tyto sloučeniny jsou přítomny v různých orgánech a jejich produktech, zejména ve šťávě a oleji (Xu et al., 2011). Protinádorovou aktivitu rakytníku lze připsat antioxidačním sloučeninám, zejména fenolickým sloučeninám, jako jsou flavonoidy, včetně kaempferolu, kvercetinu a isorhamnetinu; chrání buňky před oxidačním poškozením, které může vést ke genetickým mutacím a rakovině (Christaki, 2012).

In Vitro Studies

Různé studie in vitro prokázaly, že rakytník má protirakovinnou aktivitu . Například Zhang et al. (2005) zkoumali změny v expresi genů souvisejících s apoptózou v buněčné linii lidského karcinomu prsu Bcap-37 vyvolané flavonoidy ze semen rakytníku. Jejich bioinformatická analýza zjistila, že exprese 32 analyzovaných genů, včetně CTNNB1, IGFBP4, GADD34 a kaspázy 3, spojená s apoptózou buněk Bcap-37, byla ovlivněna léčbou flavonoidy.

Teng et al. (2006) zjistili, že isorhamnetin (3′-methoxy-3,4’5,7-tetrahydroxyflavon; flavonoid izolovaný z rakytníku) má cytotoxické účinky proti buňkám lidského hepatocelulárního karcinomu (BEL-7402) s IC50 přibližně 75 μg / ml po 72 hodinovém ošetření. Li a kol. (2015) také zjistili, že isorhamnetin má antiproliferační účinky na buňky rakoviny plic in vitro, pokud je aplikován v koncentracích v rozmezí od 10 do 320 μg / ml, a in vivo u myší C57BL / 6, pokud je podáván orálně (50 mg / kg / d) po dobu 7 dnů. Autoři naznačují, že mechanismus působení isorhamnetinu může zahrnovat apoptózu buněk indukovanou down-regulací onkogenů a up-regulací apoptotických genů. Další pozorování ukázala, že isorhamnetin potlačuje proliferaci buněk z lidských buněčných linií kolorektálního karcinomu (HT-29, HCT 116 a SW480), indukuje zastavení buněčného cyklu ve fázi G2 / M a potlačuje buněčnou proliferaci inhibicí PI3K-Akt -mTOR cesta. Kromě toho isorhamnetin snížil hladiny fosforylace proteinu Akt (Ser473), fosf-p70S6 kinázy a fosf-4E-BP1 (t37 / 46) a zvýšil expresi proteinu cyklinu B1 v koncentracích 20 a 40 μM (Li et al., 2014).

Ve studii na lidských buňkách rakoviny prsu MDA-MB-231 Wang et al. (2014) poznamenali, že prokyanidiny rakytníku izolované ze semen mají inhibiční účinky na syntázu mastných kyselin (FAS): klíčový enzym pro biosyntézu mastných kyselin s dlouhým řetězcem de novo, jejichž vysoké hladiny se nacházejí v rakovinných buňkách. Tato inhibice byla závislá na dávce při koncentracích v rozmezí od 0 do 0,14 μg / ml. Koncentrace 0,087 μg / ml inhibovala 50% aktivity FAS. Navíc byl buněčný růst potlačen působením prokyanidinů z rakytníku v koncentracích mezi 10 a 60 μg / ml. Kromě toho bylo zjištěno, že testované prokyanidiny indukují buněčnou apoptózu způsobem závislým na dávce. Autoři naznačují, že tyto prokyanidiny mohou indukovat apoptózu buněk MDA-MB-231 inhibicí intracelulární aktivity FAS.

Olsson et al. (2004) srovnávali účinek 10 různých extraktů z ovoce a bobulí, včetně bobulí rakytníku, na proliferaci buněk HT29 středního tlustého střeva a buněk MCF-7 rakoviny prsu. Pozorovali, že rakytník měl nejvyšší inhibiční účinek na proliferaci buněk HT29 a MCF-7 při jeho dvou nejvyšších podaných koncentracích (0,25 a 0,5%). Autoři naznačují, že inhibice proliferace rakovinných buněk byla v korelaci s koncentracemi karotenoidů a vitaminu C. Navíc navrhují přítomnost synergického působení mezi karotenoidy, vitaminem C a antokyany. Kromě toho McDougall et al. (2008) poznamenávají, že extrakt z bobulí rakytníku měl mírné antiproliferativní účinky proti buňkám rakoviny děložního čípku a středního tlustého střeva pěstovaným in vitro.

Boivin et al. (2007) stanovili antiproliferativní aktivitu šťáv 13 druhů bobulí, včetně rakytníku, v koncentracích 10–50 μg / ml proti pěti buněčným liniím rakoviny in vitro: AGS – adenokarcinom žaludku, ACF-7 – adenokarcinom mléčné žlázy, PC-3 – adenokarcinom prostaty, Caco-2 – kolorektální adenokarcinom a MDA-MB-231 – adenokarcinom mléčné žlázy. Bylo zjištěno, že bobulovitá šťáva z rakytníku, stejně jako šťávy z ostružin a černého arónie, měla antiproliferativní vlastnosti. Nebyla však nalezena žádná korelace mezi antiproliferativními vlastnostmi šťáv bobulí a jejich antioxidační kapacitou a inhibice množení rakovinných buněk šťávami nezahrnovala apoptózu závislou na kaspáze. Navzdory tomu bylo pozorováno potlačení aktivace nukleárního faktoru aktivátoru B-buněk (NFκB) indukovaného nukleárním faktorem aktivujícím nukleový faktor.

Nedávno Guo et al.(2017) studovali fytochemické složení bobulí čtyř různých poddruhů rakytníku, jakož i jejich antioxidační a antiproliferativní vlastnosti proti lidským buňkám rakoviny jater HepG2 in vitro: H. rhamnoides L. subsp. sinensis (Sinensis), H. rhamnoides L. subsp. yunnanensis (Yunnanensis), H. rhamnoides L. subsp. mongolica (Mongolica) a H. rhamnoides L. subsp. turkestanica (Turkestanica). Z těchto poddruhů H. rhamnoides L. subsp. sinensis prokázala nejvyšší celkový obsah fenolu a odpovídající celkovou antioxidační aktivitu, zatímco největší buněčné antioxidační a antiproliferativní vlastnosti byly pozorovány u H. rhamnoides L. subsp. yunnanensis. Tyto vlastnosti byly přičítány působení fenolických kyselin a flavonoidních aglykonů.

Zhamanbaeva et al. (2014) studovali účinky etanolového extraktu z listů rakytníku na růst a diferenciaci lidských buněk akutní myeloidní leukémie (KG-1a, HL60 a U937). Ačkoli bylo zjištěno, že rostlinný extrakt inhibuje růst buněk podle buněčného kmene a dávky extraktu, studie neidentifikuje chemický obsah testovaného extraktu. Použili tři koncentrace extraktu: 25, 50 a 100 μg / ml. Zjištění naznačují, že antiproliferativní účinek extraktu z rakytníku na buňky akutní myeloidní leukémie byl částečně určen aktivací kontrolního bodu fáze S, což pravděpodobně vedlo ke zpomalení buněčného cyklu a indukci apoptózy.

Jinde, Zhamanbayeva a kol. (2016) studovali antiproliferativní a diferenciaci zvyšující aktivitu různých rostlinných extraktů (10–100 μg / ml), včetně extraktu voda-ethanol z listů rakytníku: bylo zjištěno, že má celkový obsah polyfenolů přibližně 46 mg ekvivalentu GA / g sušeného extraktu, celkový obsah flavonoidů přibližně 23 mg ekvivalentu kvercetinu / g sušeného extraktu. Autoři pozorovali, že testované extrakty, včetně extraktu z rakytníku, snižovaly růst a životaschopnost buněk akutní myeloidní leukémie; navíc v necytotoxických dávkách také zesilovaly buněčnou diferenciaci indukovanou nízkou koncentrací la, 25-dihydroxyvitaminu D3, způsobem závislým na typu buňky. Testované extrakty navíc silně inhibovaly peroxidaci mikrozomálních lipidů a chránily normální erytrocyty před hypoosmotickým šokem.

Nedávná studie Kim et al. (2017) navrhuje, aby extrakt z listů rakytníku, který obsahuje přibližně 70 mg / g celkových fenolických sloučenin a přibližně 460 μg / g katechinu, může inhibovat rychlou proliferaci gliomových buněk potkaního C6, pokud je podáván v dávkách 0,62, 6,2 a 62 μg / ml, pravděpodobně vyvoláním časných událostí apoptózy. Autoři také naznačují, že snížení proliferace a životaschopnosti buněk C6 gliomu po podání rostlinného extraktu bylo doprovázeno snížením produkce reaktivních forem kyslíku, které jsou rozhodující pro proliferaci nádorových buněk. Kromě toho rakytník nejen nadměrně reguloval expresi X (Bax) asociovaného s proapoptotickým proteinem Bcl-2, ale také podporoval jeho lokalizaci v jádře.

Různé studie uvádějí, že rakytníkový olej také obsahuje protinádorové vlastnosti. Tento olej může být zabudován do tobolek, želatiny a orálních tekutin (Yang a Kallio, 2002). Studie toxicity navíc neuvádějí žádné nežádoucí účinky u subjektů, kterým byl podáván rakytníkový olej (Upadhyay et al., 2009). Kumar a kol. (2011) naznačují, že rakytníkový olej hraje důležitou roli v léčbě rakoviny, včetně chemoterapie a radioterapie, a že užívání rakytníkového oleje může pomoci působit proti mnoha vedlejším účinkům nebo léčbě, obnovit funkci ledvin a jater, zvýšit chuť k jídlu a obecně udržet pacienty v dobré zdraví. Wang a kol. (1989) zjistili, že olej ze semen zpomalil růst nádoru o 3–50%. Zhang a kol. (Zhang, 1989) prokázali, že injekce semenného oleje (1,59 g / kg tělesné hmotnosti) významně inhibovala rychlost růstu transplantovaných nádorů melanomu (B16) a sarkomu (S180) u myší. Wu a kol. (1989) připisují ochranný účinek oleje ze semen rakytníku proti rakovině děložního čípku přítomnosti vitaminů A a E. Nakonec Sun a kol. (2003) poznamenávají, že flavonoidy z oleje extrahovaného ze semen rakytníku mají inhibiční účinek na buněčnou linii rakoviny jater BEL-7402 indukcí apoptózy.

Semena a bobulovina rakytníku obsahují různé další bioaktivní sloučeniny , včetně nenasycených mastných kyselin a fytosterolů. Je známo, že nenasycené mastné kyseliny mají vícesměrný vliv na lidské zdraví, například stimulací imunitního systému. Fytosteroly mají navíc protirakovinné vlastnosti (Sajfratova et al., 2010; Dulf, 2012). Více podrobností o složení a prospěšných zdravotních aspektech rakytníkového oleje uvádí Olas (2018). Účinek rakytníku na rakovinné buňky v různých modelech in vitro je popsán v tabulce 3.

In Vivo Studies

Rakytník řešetlákový Bylo zjištěno, že má protirakovinné vlastnosti jak ve studiích in vitro, tak in vivo na zvířecích modelech. Studie chemopreventivního působení plodů rakytníku Padmavathi et al. (2005) zjistili, že inhibují dimetylobenzenoantracenem vyvolanou kožní papilomavagenezi u myší. Autoři naznačují, že inhibici karcinogeneze lze připsat současné indukci enzymů fáze II, tj. Glutathion S-transferázy, glutathionperoxidázy, katalázy, superoxiddismutázy a glutathionreduktázy v myších játrech. Kromě toho autoři také naznačují, že protirakovinový účinek plodů rakytníku může být založen na zvýšení aktivity vazby na DNA interferonového regulačního faktoru-1 (IRF-1), známého antionkogenního transkripčního faktoru způsobujícího potlačení růstu a apoptózu.

Nersesyan a Muradyan (2004) uvádějí, že rakytníková šťáva chrání myši před genotoxickým účinkem cisplatiny: známého protirakovinného léčiva, které je také velmi toxické pro normální buňky. Šťáva z rakytníku (300 ml) připravená ex tempore byla podána myším sondou po dobu 5 nebo 10 dnů. 3 hodiny po poslední sondě dostaly myši cisplatinu v koncentracích 1,2 nebo 2,4 mg / kg.

Yasukawa et al. (2009) zjistili, že 70% etanolový extrakt z větví rakytníku (1 mg rostlinného extraktu / myš) má protinádorové vlastnosti v in vivo dvoustupňovém testu karcinogeneze se dvěma skupinami 15 myší; 7,12-dimethylbenzanthracen jako indikátor a 12-0-tetracekanoylforbol-13-acetát jako promotor. Ze tří fenolických sloučenin (katechin, gallocatechin a epigallocatechin) a triterpenoidové kyseliny ursolové izolované z extraktu byly nejaktivnějšími epigallocatechin a kyselina ursolová.

Wang et al. (2015) zjistili, že nejen fenolické sloučeniny nebo fenolické extrakty / frakce rakytníku mají protirakovinné vlastnosti: HRWP-A, ve vodě rozpustný homogenní polysacharid s opakujícími se jednotkami (1 → 4) -β-D-galaktopyranosyluronových zbytků, z nichž 85,2% je esterifikováno methylovými skupinami, také vykazuje protirakovinné a imunostimulační aktivity in vivo. Test protinádorové aktivity prokázal, že HRWP-A může významně inhibovat růst Lewisova plicního karcinomu (LLC) u myší nesoucích nádor. Kromě toho tato sloučenina zvyšovala proliferaci lymfocytů, zvyšovala aktivity makrofágů a podporovala aktivitu přirozených zabíječských buněk u myší nesoucích nádory. Autoři použili tři různé dávky polysacharidu (50, 100 a 200 mg / kg), které byly podávány intragastricky každý den po dobu 14 dnů.

Radioprotektivní schopnost rakytníku řešetlákového

ke svému vysokému obsahu biologicky aktivních sloučenin a antioxidantů je rakytník součástí léčby rakoviny pro svoji radioprotektivní aktivitu, což prokázala řada studií Goel et al. (2002, 2003a, b, 2004, 2005). Agrawala a Goel (2002) shledali, že celý extrakt z čerstvých plodů rakytníku má ochranné vlastnosti (H. rhamnoides – RH-3; 25–35 mg / kg tělesné hmotnosti), zejména pro radiačně indukovaná mikrojader v kostní dřeni myší. Goel a kol. (2002) zjistili, že RH-3 inhibuje Fentonovu reakci a radiačně zprostředkovanou produkci hydroxylových radikálů in vitro.

Kumar et al. (2002) uvádějí, že RH-3 inhiboval zlomy řetězce DNA indukované zářením a terciárním butylhydroperoxidem způsobem závislým na dávce, jak odhalil test Comet. Rovněž zaznamenali silné zhutnění chromatinu, ke kterému došlo při koncentracích 100 a 120 pg / ml RH-3 a vyšších, což způsobilo, že jádra byla odolná vůči záření, dokonce i při dávce 1 000 Gy. Goel a kol. (2003a) uvádějí ochranu jejíchunálních krypt pomocí RH-3 proti letálnímu ozáření celého těla gama (10 Gy) a že aktivita kaspázy-3 byla také významně nižší u myší, kterým byl před ozařováním podáván RH-3 ve srovnání s ozářenými kontrolami. Je zajímavé, že radioprotektivní dávka RH-3 (30 mg / kg živé hmotnosti) indukovala významnou fragmentaci DNA (studovanou spektrofluorimetricky) v thymocytech u myší in vivo. Kromě toho bylo zjištěno, že léčba rakytníkem před ozářením zvyšuje radiační apoptózu in vivo (Goel et al., 2004). Goel a kol. (2005) také naznačují, že před ozařováním myší 30 mg / kg extraktu bobulí rakytníku chrání funkční integritu mitochondrií před radiačně indukovaným oxidačním stresem. Tyto experimenty zkoumaly hladiny různých biomarkerů oxidačního stresu, včetně superoxidového aniontu, peroxidace lipidů a oxidace proteinů. Je zajímavé, že RH-3 má imunostimulační vlastnosti, které mohou hrát důležitou roli v jeho radioprotektivní účinnosti (Prakash et al., 2005).

Závěr

Ačkoli mnoho studií potvrdilo protirakovinnou aktivitu rakytníku, jeho léčivé a profylaktické dávky zůstávají neznámé a dosud nebyly provedeny žádné klinické studie: pouze in vitro nebo in vivo studie zahrnující experimentální zvířata. Je známo, že rakytník se může podílet na prevenci a léčbě rakoviny; také urychluje návrat ke zdraví pacientů podstupujících chemoterapii tím, že významně zlepšuje výkon imunitního systému a zmírňuje hematologické poškození.

Je představen hypotetický mechanismus, kterým rakytník může uplatnit své chemopreventivní a terapeutické reakce proti rakovině. na obrázku 1. Bioaktivní látky v různých částech rakytníku mají řadu vlastností, včetně antioxidačních, protizánětlivých a antiproliferativních aktivit; také indukují apoptózu a posilují imunitní systém; molekulární mechanismy však zůstávají nejasné. Proto, než lze rakytník považovat za „zlatou střední cestu“ pro léčbu rakoviny, vyžaduje další studium v řadě vysoce kvalitních studií.

Příspěvky autorů

Všichni uvedení autoři (BO, BS, KU) uvedli podstatný, přímý a intelektuální příspěvek k dílu a schválili jej pro publikace.

Prohlášení o střetu zájmů

Autoři prohlašují, že výzkum byl proveden bez jakýchkoli obchodních nebo finančních vztahů, které by mohly být vykládány jako potenciální střet zájmů.

Recenzent BW a manipulační editor deklarovali své společné přidružení.

Poděkování

Tuto práci podpořilo Národní vědecké centrum, Polsko 2015/19 / B / NZ9 / 03164 .

Zkratka ns