Wprowadzenie

Rokitnik jest członkiem rodziny Elaeagnaceae. Obecnie jest uprawiana na skalę produkcyjną, głównie w Rosji i Chinach oraz w coraz większej liczbie odmian na całym świecie (tj. W Finlandii, Niemczech i Estonii).

Zarówno in vitro, jak i ludzie i zwierzęta badania in vivo rokitnika wykazały szereg bioaktywnych substancji chemicznych w jego liściach, korzeniach, nasionach i jagodach, znanych jako owoce morza lub ananas syberyjski, a także w otrzymywanym z nich oleju; związki te wykazują szeroki zakres działania przeciwzapalnego, przeciwnowotworowego, przeciwutleniającego i przeciwmiażdżycowego (Zeb, 2006; Basu i wsp., 2007; Kumar i wsp., 2011; Suryakumar i Gupta, 2011; Xu i wsp., 2011; Christaki, 2012; Teleszko i in., 2015; Olas, 2016; Ulanowska i in., W druku). Kilka pierwiastków śladowych i witamin (zwłaszcza A, C i E), lipidów, karotenoidów, aminokwasów, nienasyconych kwasów tłuszczowych i związków fenolowych, które znajdują się w jagodach, przedstawiono w tabeli 1 (Olas, 2016; Gradt et al., 2017; Ulanowska i in., W druku). Ich stężenie w jagodach zależy od klimatu, wielkości, dojrzałości rośliny oraz procedury przetwarzania i przechowywania materiału roślinnego (Fatima i in., 2012; Malinowska i Olas, 2016). Gao i in. (2000) podają zmiany właściwości przeciwutleniających, a także innych rodzajów aktywności biologicznej owoców rokitnika zwyczajnego w okresie dojrzewania, które były silnie skorelowane z zawartością wszystkich związków fenolowych i kwasu askorbinowego. Ponadto aktywność przeciwutleniająca ekstraktu lipofilowego znacznie wzrosła i odpowiadała wzrostowi całkowitej zawartości karotenoidów.

Bogactwo zdrowych składników znajduje się nie tylko w surowych owocach, ale także w różnych przetworach, takich jak dżemy, soki, marmolady czy nalewki. Z jagód rokitnika można również zrobić ciasta i likiery (Li i Hu, 2015). Hu (2005) donosi, że nasiona rokitnika można wykorzystać do produkcji oleju, a liście do herbaty. Podczas gdy herbaty z nasion mają właściwości przeczyszczające i pomagają w odchudzaniu, napary z liści mają właściwości przeciwbiegunkowe; dodatkowo herbatki owocowe wzmacniają układ odpornościowy i wykazują działanie przeciw chorobom skóry (Frohne, 2010; Sarwa, 2001).

Pozytywne i unikalne właściwości rokitnika znane są od co najmniej VII wieku BC (Suryakumar i Gupta, 2011; Li i Hu, 2015). Roślina znalazła zastosowanie nie tylko w medycynie naturalnej, ale także weterynarii jako środek łagodzący robaczycę u koni oraz nadający im większą masę i piękną, błyszczącą sierść. Obecnie jej produkty znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, zwłaszcza farmaceutycznym, kosmetycznym, spożywczym, ale także jako element dekoracyjny, jako drewno opałowe, a nawet jako narzędzie rekultywacji terenów zdegradowanych. Według zapisów historycznych rokitnik zwyczajny został po raz pierwszy użyty jako lek w Chinach, a w nowszych czasach roślina została formalnie wymieniona w Chińskiej Farmakopei w 1977 r. (The State of Pharmacopoeia Commission of PR China, 1977).

Współczesne badania wykazały, że części rokitnika mogą służyć jako naturalne lekarstwa na choroby układu krążenia, a także choroby skóry, wątroby i żołądka. Potencjał terapeutyczny jego związków bioaktywnych przedstawiono w tabeli 2. W tym artykule przeglądowym podsumowano aktualną wiedzę dotyczącą różnych narządów rokitnika zwyczajnego i omówiono, czy mogą one stanowić „złoty środek” w leczeniu raka. że informacje źródłowe dla tego artykułu pochodzą nie tylko z modeli in vitro, ale także z modeli in vivo.

Aktywność przeciwnowotworowa rokitnika

Stwierdzono, że szereg fitofarmaceutyków, w szczególności takie związki fenolowe, jak proantocyjanidyny, kurkumina i resweratrol, zapewnia znaczące korzyści w zapobieganiu raka 2004; Bagchi i wsp., 2014; Shanmugam i wsp., 2015; Ko i wsp., 2017) oraz radioterapię (Cetin i wsp., 2008). zwrócił uwagę, że wyższe spożycie w diecie związków fenolowych, zwłaszcza procyjanidyn i flawonoidów, wiąże się z niższym ryzykiem raka (Barrett, 1993; Bagchi i Preuss, 2004; Duthie i in., 2006; Zafra-Stone i in., 2007; Cetin i in., 2008; Seeram, 2008; Bagchi i in., 2014; Chen i in., 2014; Wang i in., 2014; Giampieri i in., 2016; Kristo i in., 2016).Rokitnik wykazuje szerokie działanie biologiczne i farmakologiczne, w tym właściwości przeciwnowotworowe. Chociaż mechanizmy molekularne leżące u ich podstaw pozostają niejasne, wiadomo, że związki te są obecne w różnych organach i ich produktach, zwłaszcza w soku i oleju (Xu i in., 2011). Aktywność przeciwnowotworową rokitnika można przypisać związkom przeciwutleniającym, zwłaszcza związkom fenolowym, takim jak flawonoidy, w tym kemferol, kwercetyna i izoramnetyna; chronią one komórki przed uszkodzeniami oksydacyjnymi, które mogą prowadzić do mutacji genetycznych i raka (Christaki, 2012).

Badania in vitro

Różne badania in vitro wykazały, że rokitnik zwyczajny ma działanie przeciwnowotworowe . Na przykład Zhang i wsp. (2005) badali zmiany w ekspresji genów związanych z apoptozą w linii komórkowej ludzkiego raka piersi Bcap-37 indukowanej flawonoidami z nasion rokitnika zwyczajnego. Analiza bioinformatyczna wykazała, że terapia flawonoidami miała wpływ na ekspresję 32 analizowanych genów, w tym CTNNB1, IGFBP4, GADD34 i kaspazy 3, związanej z apoptozą komórek Bcap-37.

Teng i in. (2006) stwierdzili, że izorhamnetyna (3′-metoksy-3,4’5,7-tetrahydroksyloflawon; flawonoid wyizolowany z rokitnika) ma działanie cytotoksyczne na ludzkie komórki raka wątrobowokomórkowego (BEL-7402), przy IC50 około 75 μg / ml po 72 godzinach leczenia. Li i in. (2015) również stwierdzili, że izorhamnetyna ma działanie przeciwproliferacyjne na komórki raka płuca in vitro, gdy jest stosowana w stężeniach od 10 do 320 μg / ml oraz in vivo u myszy C57BL / 6, gdy jest podawana doustnie (50 mg / kg / dobę) przez 7 dni. Autorzy sugerują, że mechanizm działania izorhamnetyny może obejmować apoptozę komórek indukowaną przez regulację w dół onkogenów i regulację w górę genów apoptotycznych. Inne obserwacje wykazały, że izorhamnetyna hamuje proliferację komórek z ludzkich linii komórkowych raka jelita grubego (HT-29, HCT 116 i SW480), indukuje zatrzymanie cyklu komórkowego w fazie G2 / M i hamuje proliferację komórek poprzez hamowanie PI3K-Akt -mTOR ścieżka. Ponadto izorhamnetyna obniżyła poziomy fosforylacji Akt (Ser473), kinazy fosf-p70S6 i białka fosf-4E-BP1 (t37 / 46) oraz zwiększyła ekspresję białka cykliny B1 w stężeniach 20 i 40 μM (Li et al., 2014).

W badaniu na ludzkich komórkach raka piersi MDA-MB-231 Wang i wsp. (2014) zauważyli, że procyjanidyny rokitnika zwyczajnego wyizolowane z nasion mają działanie hamujące na syntazę kwasów tłuszczowych (FAS): kluczowy enzym w biosyntezie długołańcuchowych kwasów tłuszczowych de novo, których wysoki poziom występuje w komórkach rakowych. To hamowanie było zależne od dawki w stężeniach w zakresie od 0 do 0,14 μg / ml. Stężenie 0,087 μg / ml hamowało 50% aktywności FAS. Ponadto wzrost komórek hamowano przez traktowanie procyjanidynami rokitnika zwyczajnego w stężeniach od 10 do 60 μg / ml. Ponadto stwierdzono, że badane procyjanidyny indukują apoptozę komórek w sposób zależny od dawki. Autorzy sugerują, że te procyjanidyny mogą indukować apoptozę komórek MDA-MB-231 poprzez hamowanie wewnątrzkomórkowej aktywności FAS.

Olsson i in. (2004) porównali wpływ 10 różnych ekstraktów z owoców i jagód, w tym z owoców rokitnika zwyczajnego, na proliferację komórek raka półokrężnicy HT29 i komórek raka piersi MCF-7. Zaobserwowali, że rokitnik miał największy efekt hamowania proliferacji komórek HT29 i MCF-7 w dwóch najwyższych podawanych stężeniach (0,25 i 0,5%). Autorzy sugerują, że zahamowanie proliferacji komórek nowotworowych było skorelowane ze stężeniami karotenoidów i witaminy C. Ponadto proponują występowanie synergistycznego działania karotenoidów, witaminy C i antocyjanów. Ponadto McDougall i wsp. (2008) zauważają, że ekstrakt z jagód rokitnika wykazuje nieznaczne działanie antyproliferacyjne w stosunku do komórek raka szyjki macicy i półokrężnicy hodowanych in vitro.

Boivin et al. (2007) określili antyproliferacyjną aktywność soków z 13 rodzajów jagód, w tym rokitnika zwyczajnego, w stężeniach 10–50 μg / ml na pięć linii komórek rakowych in vitro: AGS – gruczolakorak żołądka, ACF-7 – gruczolakorak gruczołu sutkowego PC-3 – gruczolakorak gruczołu krokowego, Caco-2 – gruczolakorak jelita grubego i MDA-MB-231 – gruczolakorak gruczołu sutkowego. Stwierdzono, że sok z owoców rokitnika, podobnie jak soki z jeżyn i aronii, miał właściwości antyproliferacyjne. Nie stwierdzono jednak żadnej korelacji między antyproliferacyjnymi właściwościami soków jagodowych a ich zdolnością przeciwutleniającą, a hamowanie proliferacji komórek rakowych przez soki nie wiązało się z zależną od kaspazy apoptozą. Mimo to zaobserwowano supresję indukowanej przez czynnik martwicy nowotworu (TNF) aktywacji wzmacniacza łańcucha lekkiego kappa w aktywowanych limfocytach B (NFκB). Ostatnio Guo i in.(2017) badali skład fitochemiczny jagód czterech różnych podgatunków rokitnika zwyczajnego oraz ich właściwości przeciwutleniające i przeciwproliferacyjne przeciwko komórkom raka wątroby człowieka HepG2 in vitro: H. rhamnoides L. subsp. sinensis (Sinensis), H. rhamnoides L. subsp. yunnanensis (Yunnanensis), H. rhamnoides L. subsp. mongolica (Mongolica) i H. rhamnoides L. subsp. turkestanica (Turkestanica). Spośród tych podgatunków H. rhamnoides L. subsp. sinensis wykazał najwyższą całkowitą zawartość fenoli i odpowiadającą im całkowitą aktywność przeciwutleniającą, natomiast największe komórkowe właściwości przeciwutleniające i antyproliferacyjne stwierdzono u H. rhamnoides L. subsp. yunnanensis. Właściwości te przypisano działaniu kwasów fenolowych i aglikonów flawonoidów.

Zhamanbaeva et al. (2014) badali wpływ etanolu z liści rokitnika zwyczajnego na wzrost i różnicowanie ludzkich komórek ostrej białaczki szpikowej (KG-1a, HL60 i U937). Chociaż stwierdzono, że ekstrakt roślinny hamuje wzrost komórek w zależności od szczepu komórkowego i dawki ekstraktu, w badaniu nie zidentyfikowano chemicznej zawartości badanego ekstraktu. Użyli trzech stężeń ekstraktu: 25, 50 i 100 μg / ml. Odkrycia sugerują, że antyproliferacyjny wpływ ekstraktu z rokitnika zwyczajnego na komórki ostrej białaczki szpikowej został częściowo zdeterminowany przez aktywację punktu kontrolnego fazy S, co prawdopodobnie doprowadziło do spowolnienia cyklu komórkowego i indukcji apoptozy.

Gdzie indziej, Zhamanbayeva i in. (2016) badali działanie przeciwproliferacyjne i wzmacniające różnicowanie różnych ekstraktów roślinnych (10–100 μg / ml), w tym ekstraktu wodno-etanolowego z liści rokitnika: stwierdzono, że całkowita zawartość polifenoli wynosi około 46 mg równoważnika GA / g suchego ekstraktu, całkowita zawartość flawonoidów około 23 mg ekwiwalentu kwercetyny / g wysuszonego ekstraktu. Autorzy zaobserwowali, że badane ekstrakty, w tym ekstrakt z rokitnika zwyczajnego, zmniejszały wzrost i żywotność komórek ostrej białaczki szpikowej; ponadto w dawkach niecytotoksycznych nasilały one również różnicowanie komórek indukowane niskim stężeniem 1α, 25-dihydroksywitaminy D3, w sposób zależny od typu komórek. Ponadto testowane ekstrakty silnie hamowały peroksydację mikrosomalnych lipidów i chroniły normalne erytrocyty przed wstrząsem hipoosmotycznym.

Niedawne badanie Kim i wsp. (2017) sugerują, że ekstrakt z liści rokitnika, zawierający około 70 mg / g związków fenolowych ogółem i około 460 μg / g katechiny, może hamować szybką proliferację komórek glejaka szczura C6 przy podawaniu w dawkach 0,62, 6,2 i 62 μg / ml, prawdopodobnie przez wywołanie wczesnych zdarzeń apoptozy. Autorzy sugerują również, że zmniejszeniu proliferacji i żywotności komórek glejaka C6 po podaniu ekstraktu roślinnego towarzyszyło zmniejszenie produkcji reaktywnych form tlenu, które są kluczowe dla proliferacji komórek nowotworowych. Co więcej, rokitnik nie tylko regulował w górę ekspresję proapoptotycznego białka X (Bax) związanego z Bcl-2, ale także promował jego lokalizację w jądrze.

Różne badania wskazują, że olej z rokitnika zwyczajnego zawiera również właściwości przeciwnowotworowe. Olejek ten można dodawać do kapsułek, żelatyny i płynów doustnych (Yang i Kallio, 2002). Co więcej, badania toksyczności nie wykazały niekorzystnych skutków u osób, którym podawano olej z rokitnika zwyczajnego (Upadhyay i in., 2009). Kumar i in. (2011) wskazują, że olej rokitnikowy odgrywa ważną rolę w leczeniu raka, w tym chemioterapii i radioterapii, a przyjmowanie oleju z rokitnika może pomóc przeciwdziałać wielu skutkom ubocznym lub leczeniu, przywrócić czynność nerek i wątroby, zwiększyć apetyt i ogólnie utrzymać pacjentów dobre zdrowie. Wang i in. (1989) zaobserwowali, że olej z nasion opóźnia wzrost guza o 3–50%. Zhang i in. (Zhang, 1989) wykazali, że wstrzyknięcie oleju z nasion (1,59 g / kg masy ciała) znacząco hamowało tempo wzrostu przeszczepionych guzów czerniaka (B16) i mięsaka (S180) u myszy. Wu i in. (1989) przypisują ochronne działanie oleju z nasion rokitnika przeciwko rakowi szyjki macicy obecności witamin A i E. Wreszcie, Sun i in. (2003) zauważają, że flawonoidy z oleju ekstrahowanego z nasion rokitnika działają hamująco na linię komórkową raka wątroby BEL-7402 poprzez indukowanie apoptozy.

Nasiona i miąższ jagód rokitnika zawierają różne inne związki bioaktywne , w tym nienasycone kwasy tłuszczowe i fitosterole. Wiadomo, że nienasycone kwasy tłuszczowe mają wielokierunkowy wpływ na zdrowie człowieka, m.in. poprzez stymulację układu odpornościowego. Ponadto fitosterole mają właściwości przeciwnowotworowe (Sajfratova i in., 2010; Dulf, 2012). Więcej szczegółów na temat składu i korzystnych właściwości zdrowotnych oleju z rokitnika podaje Olas (2018). Wpływ rokitnika zwyczajnego na komórki rakowe w różnych modelach in vitro opisano w Tabeli 3.

Badania in vivo

Rokitnik stwierdzono, że ma właściwości przeciwnowotworowe zarówno w badaniach in vitro, jak i in vivo na modelach zwierzęcych. Badanie chemoprewencyjnego działania owoców rokitnika przez Padmavathi et al. (2005) stwierdzili, że hamują one wywoływaną przez dimetylobenzenoantracen brodawczaka skóry u myszy. Autorzy sugerują, że zahamowanie kancerogenezy można przypisać jednoczesnej indukcji enzymów II fazy, tj. Transferazy S-glutationu, peroksydazy glutationowej, katalazy, dysmutazy ponadtlenkowej i reduktazy glutationowej w wątrobie myszy. Ponadto autorzy sugerują również, że działanie przeciwnowotworowe owoców rokitnika może opierać się na wzmocnieniu przez nie aktywności wiązania DNA czynnika regulującego interferon-1 (IRF-1), znanego antyionkogennego czynnika transkrypcyjnego powodującego zahamowanie wzrostu i apoptozę.

Nersesyan i Muradyan (2004) donoszą, że sok z rokitnika chroni myszy przed genotoksycznym działaniem cisplatyny: dobrze znanego leku przeciwnowotworowego, który jest również bardzo toksyczny dla normalnych komórek. Sok z rokitnika (300 ml) przygotowany ex tempore podawano myszom przez zgłębnik przez okres 5 lub 10 dni. 3 godziny po ostatnim zgłębniku myszy otrzymały cisplatynę w stężeniach 1,2 lub 2,4 mg / kg.

Yasukawa i in. (2009) stwierdzili, że 70% etanolowy ekstrakt z gałęzi rokitnika zwyczajnego (1 mg ekstraktu roślinnego / mysz) ma właściwości przeciwnowotworowe w dwuetapowym teście karcynogenezy in vivo na dwóch grupach po 15 myszy; 7,12-dimetylobenzantracen jako wskaźnik i octan 12-O-tetrakekanoilo-forbol-13 jako promotor. Spośród trzech związków fenolowych (katechina, galokatechina i epigallokatechina) oraz triterpenoidowego kwasu ursolowego wyizolowanego z ekstraktu, najbardziej aktywne okazały się epigallokatechina i kwas ursolowy.

Wang i in. (2015) stwierdzili, że nie tylko związki fenolowe czy ekstrakty / frakcje fenolowe rokitnika mają właściwości przeciwnowotworowe: HRWP-A, rozpuszczalny w wodzie jednorodny polisacharyd z powtarzającymi się jednostkami pozostałości (1 → 4) -β-D-galaktopiranozyluronowych, których 85,2% jest zestryfikowanych grupami metylowymi, wykazuje również działanie przeciwnowotworowe i immunostymulujące in vivo. Test aktywności przeciwnowotworowej wykazał, że HRWP-A może znacząco hamować wzrost raka płuc Lewisa (LLC) u myszy z nowotworem. Ponadto związek ten wzmacniał proliferację limfocytów, zwiększał aktywność makrofagów i pobudzał aktywność komórek NK u myszy z nowotworami. Autorzy zastosowali trzy różne dawki polisacharydu (50, 100 i 200 mg / kg), które podawano dożołądkowo każdego dnia przez 14 dni.

Radioprotective Zdolność rokitnika

Ze względu na ze względu na wysoką zawartość związków biologicznie czynnych i przeciwutleniaczy rokitnik jest włączany do terapii przeciwnowotworowej ze względu na swoje radioprotekcyjne działanie, co zostało wykazane w wielu badaniach Goel i in. (2002, 2003a, b, 2004, 2005). Agrawala i Goel (2002) stwierdzili, że cały ekstrakt ze świeżych jagód rokitnika ma właściwości ochronne (H. rhamnoides — RH-3; 25–35 mg / kg masy ciała), szczególnie w przypadku mikrojąder wywołanych promieniowaniem w szpiku kostnym myszy. Ponadto Goel i wsp. (2002) stwierdzili, że RH-3 hamuje reakcję Fentona i produkcję rodników hydroksylowych za pośrednictwem promieniowania in vitro.

Kumar i in. (2002) podają, że RH-3 hamował pęknięcia nici DNA wywołane promieniowaniem i trzeciorzędowym wodoronadtlenkiem butylu w sposób zależny od dawki, jak wykazano w teście Comet. Zwracają również uwagę na silne zagęszczenie chromatyny występujące przy stężeniach 100 i 120 pg / ml RH-3 i wyższych, co uodporniło jądra na promieniowanie nawet przy dawce 1000 Gy. Goel i in. (2003a) donoszą o ochronie krypt jelita czczego przez RH-3 przed śmiertelnym promieniowaniem gamma całego ciała (10 Gy), oraz że aktywność kaspazy-3 była również znacznie niższa u myszy, którym podano RH-3 przed napromienianiem w porównaniu z napromieniowanymi kontrolami. Co ciekawe, radioprotekcyjna dawka RH-3 (30 mg / kg m.c.) indukowała znaczną fragmentację DNA (badaną spektrofluorymetrycznie) w tymocytach u myszy in vivo. Ponadto stwierdzono, że traktowanie rokitnika przed napromieniowaniem wzmacnia apoptozę indukowaną promieniowaniem in vivo (Goel i in., 2004). Goel i in. (2005) sugerują również, że traktowanie myszy przed napromienianiem 30 mg / kg wyciągu z owoców rokitnika chroni integralność funkcjonalną mitochondriów przed stresem oksydacyjnym wywołanym promieniowaniem. W ramach tych eksperymentów zbadano poziomy różnych biomarkerów stresu oksydacyjnego, w tym anionu ponadtlenkowego, peroksydacji lipidów i utleniania białek. Co ciekawe, stwierdzono, że RH-3 ma właściwości immunostymulujące, które mogą odgrywać ważną rolę w jego skuteczności radioprotekcyjnej (Prakash i in., 2005).

Wniosek

Chociaż wiele badań potwierdziło działanie przeciwnowotworowe rokitnika zwyczajnego, jego dawki lecznicze i profilaktyczne pozostają nieznane i nie przeprowadzono jeszcze żadnych badań klinicznych: tylko in vitro lub in vivo badania na zwierzętach doświadczalnych. Wiadomo, że rokitnik może uczestniczyć w profilaktyce i leczeniu raka; przyspiesza również powrót do zdrowia pacjentów otrzymujących chemioterapię, znacznie poprawiając działanie układu odpornościowego i łagodząc uszkodzenia hematologiczne.

Przedstawiono hipotetyczny mechanizm, za pomocą którego rokitnik może wywierać swoją chemoprewencyjną i terapeutyczną odpowiedź na raka na Rysunku 1. Substancje bioaktywne w różnych częściach rokitnika mają szereg właściwości, w tym działanie przeciwutleniające, przeciwzapalne i przeciwproliferacyjne; indukują również apoptozę i wzmacniają układ odpornościowy; jednak mechanizmy molekularne pozostają niejasne. Dlatego zanim rokitnik można uznać za „złoty środek” w leczeniu raka, wymaga dalszych badań w ramach szeregu wysokiej jakości badań.

Wkład autorów

Wszyscy wymienieni autorzy (BO, BS, KU) wnieśli istotny, bezpośredni i intelektualny wkład w pracę i zatwierdzili ją do publikacji.

Oświadczenie o konflikcie interesów

Autorzy oświadczają, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

Recenzent BW i redaktor prowadzący zadeklarowali wspólne powiązanie.

Podziękowania

Praca została wsparta przez Narodowe Centrum Nauki 2015/19 / B / NZ9 / 03164 .

Abbreviatio ns