Teine osa ehhinakosiid kutsub esile apoptootilise vähirakkude surma, inhibeerides nukleotiidide kogumit desinfitseeriva ensüümi MTH1

Teine osa Kuidas ehhinakosiid pärsib raku apoptoosi ja parandab mälu

Lisateabe saamiseks võtke ühendust ali.ma@wecistanche.com

Esimese osa saamiseks klõpsake siin

Arutelu

ehhinakosiidon ravimtaimedest eraldatud looduslik ühendCistancheja Echinacea. 51,52 On näidatud, et sellel on mitmekülgsed tervist edendavad ja haigusi ennetavad omadused, sealhulgas neuraalne kaitse, hepatokaitse ja põletikuvastane, väsimusvastane, vananemisvastane, diabeedivastane ja kasvajavastane toime.53–58 Kõige tuntum ja tunnustatud bioaktiivsus.ehhinakosiidon selle antioksüdatiivne ja ROS-i eemaldav toime;44,45 aga on näidatud, et see põhjustab vähirakkudes ka oksüdatiivseid DNA kahjustusi, mille aluseks olevad mehhanismid jäävad ebaselgeks.58 Käesolevas uuringus, kasutades suure läbilaskevõimega in vitro skriininganalüüsi, leidsime selleehhinakosiidinhibeeris tõhusalt MTH{0}}katalüüsitud ensümaatilist reaktsiooni. MTH1 ensüümi koguse suurendamine vähendas inhibeerimise astet, samas kui anorgaanilise pürofosfataasi koguse suurendamine ei mõjutanud inhibeerimist, mis näitab, etehhinakosiidinhibeeris in vitro testis spetsiifiliselt MTH1 aktiivsust. Inimese erinevate vähirakuliinide raviehhinakosiidpõhjustas raku 8-oksoG taseme märkimisväärse tõusu, muutmata raku ROS-i taset. Arvestades, et ehhinakosiid ise on tugev antioksüdant, näitasid need tulemused, et suurenenud rakusisene 8-oksoG tase tulenes tõenäoliselt raku MTH1 inhibeerimisest.ehhinakosiid.

Klõpsake mälu jaoks Cistanche vitamiini

Ravi koosehhinakosiidpõhjustas ulatuslikke DNA kahjustusi ja G1 / S-CDK blokaatori p21 olulist ülesreguleerimist, millele järgnes märgatav apoptootiline rakusurm ja rakkude proliferatsiooni pärssimine spetsiifiliselt vähi korral, kuid mitte vähirakkudes. Lisaks ilmneb mitokondriaalse membraani potentsiaali märgatav kadu pärastehhinakosiidravi näitas sisemise apoptoosi raja aktiveerimist. Ehhinakosiidist põhjustatud DNA kahjustusi ja p21 ülesreguleerimist täheldati 5 tunni jooksul pärast ravi, samas kui vähirakkude apoptoosi, mitokondriaalse membraani potentsiaali katkemist ja kasvu pärssimist täheldati 12 tundi pärast ravi alustamist. Need andmed kinnitavad, et vähirakkude apoptoos ja kasvu pärssimine olid MTH1 inhibeerimisest põhjustatud ulatuslike DNA kahjustuste tulemus. Hiljutised uuringud on näidanud, et raku dNTP kogumi suuruse vähenemine võib samuti esile kutsuda DNA replikatsioonistressi ja DNA kahjustusi.59,60 Siiski on ehhinakosiidiga töödeldud vähirakkude 8-oksoG taseme 200-protsendiline tõus vaidleb vastu. dNTP kogumi suuruse vähenemise võimalus ja Bcl2, dNTP kogumi suurust vähendav valk60, vähenes ehhinakosiidiga töödeldud SW480 vähirakkudes märkimisväärselt;58 pealegi näitasid meie andmed selgelt, et ehhinakosiid inhibeeris otseselt MTH1, mis võiks vähemalt olla osaliselt vastutab ehhinakosiidi põhjustatud DNA kahjustuste ja rakuliste mõjude eest. dNTP kogum on ROS-i kriitiline sihtmärk ja oksüdeerunud dNTP-d on olulised oksüdatiivse DNA kahjustuse allikad.3,10 Parandusega seotud DNA SSB-d ja DSB-d võivad põhjustada rakkude vananemist ja apoptoosi, mis on seotud vananemisega ja vananemisega seotud haigustega. 61 ja toimivad ka tuumorigeneesi barjäärina. Seega arvatakse, et ROS-i põhjustatud DNA kahjustuste vähendamine antioksüdantide poolt on kasulik üldisele tervisele. Siiski on mitmed hiljutised uuringud näidanud, et antioksüdandid võivad soodustada ka teatud tüüpi vähi teket.62–64 Vähirakud tekitavad palju kõrgemat ROS-i ja on kriitiliselt sõltuvad oksüdeeritud nukleotiidide tõhusast eliminatsioonist, et ellujäämine ja vohamine toimuks.3,30,32 ,33

MTH1 üleekspressioon on kõige olulisem strateegia, mida vähirakud kasutavad, et tulla toime oksüdeerunud dNTP-de surmava koormaga.23,24,26–28 MTH1 inhibeerimine tappis tõhusalt vähirakud,3,29,30,32,33, sihikule MTH1 normaalsetes tingimustes. rakud ei mõjutanud ellujäämist, 32, 33 ja MTH1 knockout hiired olid suures osas normaalsed.65 Järjekindlalt näitasime ka, et ravi ehhinakosiidiga indutseeris apoptoosi ja pärssis rakkude proliferatsiooni spetsiifiliselt vähi korral, kuid mitte vähirakkudes. Seega, erinevalt praegustest kemoteraapiatest ja kiiritusravist, mis sihivad valimatult normaalseid ja kasvajarakke, tapab MTH1 inhibeerimine vähirakke väga selektiivselt, kasutades kasvajates rohkelt oksüdeeritud nukleotiidide prekursoreid. Teisest küljest on ravimeetodid, mis on suunatud genotüübi erinevustele normaalsete ja spetsiifiliste vähitüüpide vahel personaliseeritud lähenemisviisis, andnud muljetavaldavaid tulemusi, kuid neid piirab ka kasvajasisene heterogeensus ja vähirakkude kõrge mutatsioonimäär. Seevastu MTH1 inhibeerimine on suunatud fenotüübile, mis eristab enamikku vähirakke normaalsetest rakkudest ja esindab seega uudset vähivastast strateegiat, mida geneetilised kohandused ei piira. Huvitaval kombel on välja töötatud apoptoosivastase valgu Bcl266,67 ja proapoptoosi agonistid Bax68 väikesemolekulilised antagonistid, mis on osutunud paljutõotavateks uudseteks vähivastasteks aineteks. Arvestades nende üksteist täiendavaid toimemehhanisme, looks MTH1 inhibiitorite ja apoptoosi soodustavate kemikaalide kombineerimine põneva uue põlvkonna vähivastaseid ravimeid. Esimest korda demonstreerisime ehhinakosiidi kui vähivastase loodusliku ühendi uut funktsiooni. In vitro testis inhibeeris ehhinakosiid MTH1 IC50 väärtusega 7,01 µM. See IC50 väärtus on kõrgem kui seni teatatud MTH1 inhibiitorite oma.32,33,69 (S)-krisotiniibi kasutamisel positiivse kontrollina näitasime, et meie test on seitse korda vähem tundlik kui Huberi jt.33. , on ehhinakosiidi tegelik IC50 tõenäoliselt madalam. Sellegipoolest tuleb selle raviainena väljatöötamiseks tõenäoliselt parandada loodusliku ehhinakosiidi molekuli efektiivsust. Loodusliku tootena, mida on pikka aega kasutatud taimsete ravimitena, võib ehhinakosiid olla hea keemiline karkass tõhusate ja tõenäoliselt ohutute MTH1 inhibiitorite väljatöötamiseks.37,70 Arvestades, et looduslikud tooted on olnud uudsete keemiliste karkasside rikkalik allikas. Ratsionaalse struktuuripõhise ravimidisaini jaoks on siin kasutatuga sarnased lähenemisviisid70 kasulikud uute, sihtotstarbeliste, tõhusate ja ohutute ravimite leidmisel koos suure huviga ravimite avastamiseks mõeldud looduslike toodete vastu.

Tunnustus

Seda uuringut toetas Jilini ülikooli stardifond.

Avalikustamine

Autorid ei teatanud selles töös huvide konflikte.

Viited

1 Topal MD, Baker MS. DNA prekursorite kogum: N-metüül-N-nitrosouurea oluline sihtmärk C3H/10T1/2 klooni 8 rakkudes. Proc Natl Acad Sci US A. 1982;79(7):2211–2215.

2. Ichikawa J, Tsuchimoto D, Oka S et al. Mitokondriaalsete desoksünukleotiidide kogumite oksüdeerimine naatriumnitroprussiidiga kokkupuutel kutsub esile rakusurma. DNA parandamine (Amst). 2008;7(3):418–430.

3. Rai P, Onder TT, Young JJ jt. Rakkude kiire vananemise vältimiseks on vajalik oksüdeeritud nukleotiidide pidev elimineerimine. Proc Natl Acad Sci US A. 2009;106(1):169–174.

4. Katafuchi A, Nohmi T. DNA polümeraasid, mis on seotud oksüdeeritud nukleotiidide DNA-sse lisamisega: nende efektiivsus ja matriitsi aluse eelistus. Mutat Res. 2010;703(1):24–31.

5. Freudenthal BD, Beard WA, Perera L jt. Oksüdeeritud nukleotiidi polümeraasi poolt indutseeritud tsütotoksilisuse paljastamine. Loodus. 2015;517(7536):635–639.

6. Dizdaroglu M. Oksüdatiivselt indutseeritud DNA kahjustus ja selle parandamine vähi korral. Mutat Res Rev Mutat Res. 2015;763:212–245.

7. Nakabeppu Y. Rakkude 8-oksoguaniini tase kas DNA-s või nukleotiidide kogumis mängib keskset rolli vähirakkude kantserogeneesis ja ellujäämises. Int J Mol Sci. 2014;15(7):12543–12557.

8. van Loon B, Markkanen E, Hubscher U. Hapnik kui sõber ja vaenlane: kuidas võidelda 8-oksoguaniini mutatsioonipotentsiaaliga. DNA parandamine (Amst). 2010;9(6):604–616.

9. Pfeifer GP, Besaratinia A. Inimese vähi mutatsioonispektrid. Hum Genet. 2009; 125 (5–6): 493–506.

10. Russo MT, Blasi MF, Chiera F jt. Oksüdeeritud desoksünukleosiidtrifosfaadi kogum aitab oluliselt kaasa ebakõla parandamise puudulike rakkude geneetilisele ebastabiilsusele. Mol Cell Biol. 2004; 24 (1): 465–474.

11. Kamiya H. Oksüdeeritud DNA prekursorite mutageensus elusrakkudes: nukleotiidide kogumi desinfitseerimise ja DNA parandamise ensüümide ning translatsiooni sünteesi DNA polümeraaside rollid. Mutat Res. 2010;703(1): 32–36.

12. Nagy GN, I tasemed, Vértessy BG. Ennetav DNA parandamine, desinfitseerides rakulise (desoksü)nukleosiidtrifosfaadi kogumi. FEB J. 2014;281(18):4207–4223.

13. McLennan AG. Nudixi hüdrolaasi superperekond. Cell Mol Life Sci. 2006;63(2):123–143.

14. Fujikawa K, Kamiya H, Yakushiji H, Nakabeppu Y, Kasai H. Inimese MTH1 valk hüdrolüüsib oksüdeeritud ribonukleotiidi, 2-hüdroksü-ATP. Nucleic Acids Res. 2001;29(2):449–454. 15. Nakabeppu Y, Oka S, Sheng Z, Tsuchimoto D, Sakumi K. Programmeeritud rakusurm, mille käivitas nukleotiidide kogumi kahjustus ja selle vältimine MutT homoloog-1 (MTH1) oksüdeeritud puriinnukleosiidtrifosfataasiga. Mutat Res. 2010;703(1):51–58.

16. Dizdaroglu M. Oksüdatiivselt indutseeritud DNA kahjustus: mehhanismid, paranemine ja haigus. Cancer Lett. 2012;327(1–2):26–47.

17. Sild G, Rashid S, Martin SA. DNA mittevastavuse parandamine ja oksüdatiivne DNA kahjustus: mõju vähi bioloogiale ja ravile. Vähid (Basel). 2014;6(3):1597–1614. 18. Caldecott KW. Üheahelalise katkestuse parandamine ja geneetiline haigus. Nat Rev Genet. 2008; 9 (8): 619–631.

19. Klement K, Goodarzi AA. DNA kaheahelalise katkestuse reaktsioonid ja kromatiini muutused vananevas rakus. Exp Cell Res. 2014;329(1): 42–52.

20. Schulze A, Harris AL. Kuidas vähi metabolism on häälestatud vohamiseks ja häirete suhtes haavatav. Loodus. 2012; 491 (7424): 364–373. 21. Cairns RA, Harris IS, Mak TW. Vähirakkude metabolismi reguleerimine. Nat Rev Vähk. 2011;11(2):85–95.

22. Rai P. Human Mut T homoloog 1 (MTH1): onkogeense Ras-indutseeritud ROS-i kasvajat pärssivate mõjude teetõke. Väikesed GTPaasid. 2012;3(2):120–125.

23. Kennedy CH, Cueto R, Belinsky SA, Lechner JF, Pryor WA. hMTH1 mRNA ülepressimine: oksüdatiivse stressi molekulaarne marker kopsuvähirakkudes. FEBS Lett. 1998;429:17–20.

24. Lida T, Furuta A, Kawashima M, Nishida J, Nakabeppu Y, Iwaki T. 8-okso-2′-deoksüguanosiini akumuleerumine ja hMTH1 valgu suurenenud ekspressioon ajukasvajates. Neuro Oncol. 2001;3:73–81.

25. Coskun E, Jaruga P, Jemth AS jt. Sõltuvus MTH1 valgust põhjustab inimese rinnavähi kudedes intensiivse ekspressiooni, mõõdetuna vedelikkromatograafia-isotoopide lahjenduse tandem-massispektromeetriaga. DNA parandamine (Amst). 2015;33:101–110. 26. Tudek B, Winczura A, Janik J, Simek A, Foksinski M, Olinski R. Oksüdatiivselt kahjustatud DNA kaasamine ja parandamine vähi arengus ja vananemises. Am J Transl Res. 2010;2(3):254–284.

27. Spina E, Arczewska KD, Jackowski D jt. hMTH1 panus 8-oksoguaniini taseme säilitamisse mitteväikerakk-kopsuvähiga patsientide kopsu DNA-s. J Natl Cancer Inst. 2005;97(5):384–395.

28. Kennedy CH, HI, Mitchell JB. Inimese MutT homoloogi (hMTH1) valgu ekspressioon primaarsetes mitteväikerakk-kopsukartsinoomides ja histoloogiliselt normaalses ümbritsevas koes. Tasuta Radic Biol Med. 2003;34(11):1447–1457.

29. Rai P, Young JJ, Burton DG, Giribaldi MG, Onder TT, Weinberg RA. Oksüdeeritud guaniini nukleotiidide tõhustatud eliminatsioon pärsib onkogeenset Ras-indutseeritud DNA kahjustust ja enneaegset vananemist. Onkogeen. 2011;30(12):1489–1496.

30. Sakumi K, Tominaga Y, Furuichi M jt. Ogg1 knockoutiga seotud kopsutuumorigenees ja selle pärssimine Mth1 geeni katkemisega. Cancer Res. 2003;63:902–905.

31. Patel A, Burton DG, Halvorsen K jt. MutT homoloog 1 (MTH1) säilitab mitu KRAS-i juhitud pahaloomulist kasvajat soodustavat rada. Onkogeen. 2015;34(20):2586–2596.

32. Gad H, Koolmeister T, Jemth AS jt. MTH1 inhibeerimine likvideerib vähi, vältides dNTP kogumi kanalisatsiooni. Loodus. 2014; 508 (7495): 215–221.

33. Huber KV, Salah E, Radic B jt. MTH1 stereospetsiifiline sihtimine (S)-krisotiniibi poolt vähivastase strateegiana. Loodus. 2014;508(7495): 222–227.

34. Giribaldi MG, Munoz A, Halvorsen K, Patel A, Rai P. MTH1 ekspressioon on vajalik onkogeense HRAS-i efektiivseks transformeerimiseks. Oncotarget. 2015;6(13):11519–11529.

35. Bauer A, Bronstrup M. Tööstuslik looduslike toodete keemia ravimite avastamiseks ja arendamiseks. Nat Prod Rep. 2014;31(1):35–60.

36. Orlova B, Legrand N, Panning J, Dicato M, Diederich M. Põletiku- ja vähivastased ravimid loodusest. Cancer Treat Res. 2014; 159:123–143.

37. Li JW, Vederas JC. Narkootikumide avastamine ja looduslikud tooted: ajastu lõpp või lõputu piir? Teadus. 2009;325(5937):161–165.

38. Liu EH, Qi LW, Wu Q, Peng YB, Li P. Looduslikest saadustest saadud vähivastased ained. Mini Rev Med Chem. 2009;9(13):1547–1555.

39. Nobili S, Lippi D, Witort E jt. Looduslikud ühendid vähi raviks ja ennetamiseks. Pharmacol Res. 2009;59(6):365–378.

40. Hsiao WL, Liu L. Traditsiooniliste Hiina taimsete ravimite roll vähiravis – TCM-teooriast mehhaaniliste arusaamadeni. Planta Med. 2010;76(11):1118–1131.

41. Baykov AA, Evtushenko OA, Avaeva SM. Malahhiitroheline protseduur ortofosfaadi määramiseks ja selle kasutamine leeliselise fosfataasil põhinevas ensüümi immuunanalüüsis. Anal Biochem. 1988;171(2):266–270.

42. Struthers L, Patel R, Clark J, Thomas S. 8-oksodeoksüguanosiini ja 8-oksoguaniini otsene tuvastamine avidiini ja selle analoogide abil. Anal Biochem. 1998;255(1):20–31.

43. Sheng Z, Oka S, Tsuchimoto D jt. 8-Oksoguaniin põhjustab MUTYH-vahendatud DNA aluse ekstsisiooni parandamise ajal neurodegeneratsiooni. J Clin Invest. 2012;122(12):4344–4361.

44. Xiong Q, Kadota S, Tani T, Namba T. Fenüületanoidide antioksüdatiivne toimeCistanche deserticola. Biol Pharm Bull. 1996; 19(12): 1580–1585.

45. Hu C, Kitts DD. Echinacea juure ekstrakti antioksüdantse toime uuringud. J Agric Food Chem. 2000;48(5):1466–1472.

46. ​​Wallace SS, Murphy DL, Sweasy JB. Aluse väljalõikamise parandamine ja vähk. Cancer Lett. 2012;327(1–2):73–89. 47. Caldecott KW. DNA üheahelalise katkestuse parandamine. Exp Cell Res. 2014; 329(1):2–8.

48. Schultz LB, Chehab NH, Malikzay A, Halazonetis TD. p53 siduv valk 1 (53BP1) on DNA kaheahelaliste katkestuste korral rakulise vastuse varajane osaleja. J Cell Biol. 2000;151(7):1381–1390.

49. Li YY, Wang L, Lu CD. E2F sait 5'-promootori piirkonnas aitab kaasa inimese prolifereeruva raku tuumaantigeeni geeni seerumist sõltuvale ülesreguleerimisele. FEBS Lett. 2003;544(1–3):112–118.

50. González Besteiro MA, Gottifredi V. Kahvel ja kinaas: DNA replikatsioonilugu CHK1 vaatenurgast. Mutat Res Rev Mutat Res. 2015;763:168–180.

51. Wang Y, Hao H, Wang G jt. Tüüpilise fenüületanoidglükosiidi ehhinakosiidi järjestikuste metaboliitide tuvastamise meetod, mis põhineb vedelikkromatograafia-ioonilõksu-aja lennu massispektromeetria analüüsil. Talanta. 2009;80(2):572–580.

52. Hudson JB. Fütomeditsiini Echinacea purpurea (lilla käbiõis) rakendused nakkushaiguste korral. J Biomed Biotechnol. 2012; 2012: 769896.

53. Mulani SK, Guh JH, Mong KK. Looduslike fenüületanoidglükosiidide üldine sünteetiline strateegia ja eesnäärmevähi rakuliinide proliferatsioonivastased omadused. Org Biomol Chem. 2014;12(18):2926–2937.

54. Kuo YY, Jim WT, Su LC jt. Kofeiinhappe fenetüülester on potentsiaalne suuvähi raviaine. Int J Mol Sci. 2015;16(5): 10748–10766.

55. Li X, Gou C, Yang H, Qiu J, Gu T, Wen T. Ehhinakosiid parandab D-galaktosamiini pluss lipopolüsahhariidiga indutseeritud ägedat maksakahjustust hiirtel apoptoosi ja põletiku pärssimise kaudu. Scand J Gastroen-terol. 2014;49(8):993–1000.

56. Gai XY, Tang F, Ma J jt. Ehhinakosiidi antiproliferatiivne toime roti kopsuarteri silelihasrakkudele hüpoksia korral. J Pharmacol Sci. 2014;126(2):155–163.

57. Zhu M, Lu C, Li W. Ajutine kokkupuude ehhinakosiidiga on piisav, et aktiveerida Trk signaalimine ja kaitsta neuronaalseid rakke rotenooni eest. J Neurochem. 2013;124(4):571–580.

58. Dong L, Yu D, Wu N jt. Ehhinakosiid indutseerib inimese SW480 kolorektaalse vähi rakkudes apoptoosi, kutsudes esile oksüdatiivse DNA kahjustuse. Int J Mol Sci. 2015;16(7):14655–14668.

59. Bester AC, Roniger M, Oren YS jt. Nukleotiidide defitsiit soodustab genoomi ebastabiilsust vähi arengu varases staadiumis. Kamber. 2011;145(3):435–446.

60. Xie M, Yen Y, Owonikoko TK jt. Bcl2 indutseerib DNA replikatsioonistressi, inhibeerides ribonukleotiidreduktaasi. Cancer Res. 2014;74 (1): 212–223.

61. Ventura I, Russo MT, De Luca G, Bignami M. Oksüdeeritud puriini nukleotiidid, genoomi ebastabiilsus ja neurodegeneratsioon. Mutat Res. 2010; 703(1):59–65.

62. DeNicola GM, Karreth FA, Humpton TJ jt. Onkogeeni poolt indutseeritud Nrf2 transkriptsioon soodustab ROS-i detoksikatsiooni ja tuumorigeneesi. Loodus. 2011;475(7354):106–109.

63. Santos MA, Faryabi RB, Ergen AV jt. DNA kahjustusest põhjustatud leukeemiliste rakkude diferentseerumine vähivastase barjäärina. Loodus. 2014;514(7520):107–111.

64. Sayin VI, Ibrahim MX, Larsson E, Nilsson JA, Lindahl P, Bergo MO. Antioksüdandid kiirendavad hiirte kopsuvähi progresseerumist. Sci Transl Med. 2014;6(221):221ra215.

65. Egashira A, Yamauchi K, Yoshiyama K jt. MTH1 ja/või MSH2 geenide defektiga hiirte mutatsioonispetsiifilisus. DNA parandamine (Amst). 2002;1(11):881–893.

66. Vaillant F, Merino D, Lee L jt. BCL-2 sihtimine BH3 mimeetikumiga ABT-199 östrogeeniretseptor-positiivse rinnavähi korral. Vähirakk. 2013;24(1):120–129.

67. Han B, Park D, Li R jt. Väikese molekuliga Bcl2 BH4 antagonist kopsuvähi raviks. Vähirakk. 2015;27(6):852–863.

68. Xin M, Li R, Xie M jt. Väikese molekuliga Baxi agonistid vähiraviks. Nat Commun. 2014; 5:4935.

69. Streib M, Kraling K, Richter K, Xie X, Steuber H, Meggers E. Inimese parandusensüümi 7,8- dihüdro-8-deoksüguanosiintrifosfataasi metallorgaaniline inhibiitor. Angew Chem Int Ed Engl. 2014;53(1):305–309.

70. Szychowski J, Truchon JF, Bennani YL. Looduslikud tooted meditsiinis: sünteetilise keemia transformatsioonitulemused. J Med Chem. 2014;57(22):9292–9308.