Введение

Наш подход к лечению рака была основана на идее, что опухоли претерпевают ряд генетических мутаций, которые приводят к активации или пролиферации содействие сверхэкспрессия генов (онкогенов), подавление в опухолевых супрессорных генов и развитие раковых клеток способности раковых клеток ускользать от апоптоза [1]. Это приводит к неконтролируемому росту опухоли и ее прогрессирование метастазов [2]. Однако эта традиционная концепция опухолевого роста была поставлена под вопрос, когда исследователи стали осознавать существование раковых стволовых клеток (ЦОК) [3,4]. Цона клеток внутри опухоли, которые обладают потенциалом к самообновлению и происходят в разнородных линиях раковых клеток, которые составляют опухоль. Цоны могут возникнуть из тканеспецифичных стволовых клеток (СК) в результате мутации генов, которые делают стволовые клетки раковые, но также можно предположить, что более дифференцированные клетки, через несколько мутагенных событий, приобрести емкость собственн-возобновлением и бессмертия, которые характерны ЦОК [5]. Как тканеспецифические СКС и ЦОК может составлять лишь небольшую долю клеток в любой ткани или опухоли, но они способны поддерживать свою численность через типичное сочетание симметричных и асимметричных делений [6]: первая выводит двух его дочерей, последняя и одна СК не СК дочь. Базовых механизмов генерации избытка ЦОК (например, в развитии опухоли) связано с ростом симметричного деления [5,7].

Тока химиопрепаратов и лучевой терапии во многом створ пролиферирующих и дифференцированных клеток, которые формируют основную часть опухоли, но не Цонов, которые предположительно арестован в g0-то вроде клеточного цикла или фазы контрольной точки [7]. Это спокойствие можно объяснить многие неудачи лечения, следовательно, единственным эффективным способом лечения раковых заболеваний, порожденных Цоны в створ КБК населения, блокируя их способность к самообновлению и генерировать multilineage дифференциации [8], которые обеспечивает иерархическая организация клетки [9]. Эта иерархия включает в Цонах, которые производят совершенные прогениторных клеток, которые в свою очередь производят быстро пролиферирующих клеток, в результате чего наконец в поколение полностью дифференцированных клеток [9]. Преобладающие объяснения наблюдаемой гетерогенности опухолевых клеток основаны на влиянии микроокружения и геномная нестабильность, которые мешают точной репликации и передачи устойчивых генотипов и фенотипов [5]. В ряде исследований предположил существование функциональной микросреды, которая поддерживает Цонов, которая называется КБК нишу. Эта микросреда состоит из специализированных эндотелиальных клеток, связанных клеток мезенхимального происхождения, а также компонентов внеклеточного матрикса. Сигналы, которые исходят от этой опухоли нишу регулировать ЦОК самообновления, выживания и способностью проникать в ткани. Научные данные свидетельствуют о том, что Цоны оказывают роль на всех этапах канцерогенезе: инициация, прогрессия, инвазия и метастазирование распространение [6]. Метастазы развиваются при отдаленных органов высевают с Цонов, которые возникают из первичной опухоли; это подразумевает Цонах посев и рост метастатических очагов [6]. Таблица 1 суммирует сотовой способностей тканеспецифические СКС в сравнении с ЦОК.

Таблица 1

Клеточный потенциал тканеспецифические стволовые клетки (СК) и раковых стволовых клеток (ЦОК).

Идеальные препараты для химиопрофилактики рака агент бы выборочно целевой ЦОК вместе с оптом пролиферирующих опухолевых клеток. О чем свидетельствуют многочисленные эпидемиологические исследования [10], диета фитохимические производные могут действовать в опухоли профилактики и терапии. Молекулы, такие как те, которые получены из брокколи успешно прошел фазу I клинических испытаний [11]. Многие из этих фитохимических соединений были использованы в сочетании с обычными химическими лекарствами для лечения опухоли [12]. В некоторых случаях целые растительные экстракты использовались и были показаны, чтобы быть в состоянии подавлять пролиферацию и индуцировать апоптоз в Цонах лучше, чем один фитохимических соединений [13].

В этом обзоре мы выделить замечательную способность фитохимические снижение репликативного потенциала ЦОК, описаны сигнальные пути вовлечены в фитохимических опосредованной направленности этих стволовых клеток и коктейли из фитохимических соединений, способных уничтожать ЦОК.

2. Изоляция раковых стволовых клеток (ЦОК) от опухолей

Цоны были обнаружены в нескольких типов рака, включая различные формы лейкозов, а также солидных опухолей путем выявления различных поверхностных антигенов [15]. Показано, что мозга, толстой кишки, простаты и легких ЦОК несут антиген CD133, пока яичников Цона CD24+и CD133+, острой миелоидной лейкемии стволовые клетки СD34+ и cd38−, головы и шеи Цона CD44+, Б-предвестника острого Лимфобластного лейкоза Цона СD34+, молекул cd38+ и CD19+ [8]. Кроме того, несколько в пробирке анализы были использованы для идентификации стволовых клеток, в том числе в сфере анализов, серийный колониеобразующие единицы (кое) анализов и ярлыка-сохранение проб в сочетании с измерением Альдегид дегидрогеназы 1 (ALDH1) деятельности [5]. ALDH1 широко используется в качестве маркера для выявления и локализации нормальных и раковых стволовых клеток. В настоящее время “золотым стандартом” для оценки активность ALDH в жизнеспособных клеток включает использование проточной цитометрии и флуоресцентной подложки в Aldefluor анализа [8]. В этом методе клетки, экспрессирующие ALDH1 занимают незаряженных ALDH субстрат Бора-dipyrromethene (BODIPY) амино-ацетальдегида (БААА) путем пассивной диффузии и затем конвертировать БААА в отрицательно заряженный BODIPY aminoacetate (БАА−). БАА− затем сохраняется внутри клеток, вызывая подмножество клеток с высокой активностью ALDH (высокая ALDH), чтобы стать высоко дневные. Эти высокие ALDH населения можно выделить легко и конкретно по сравнению флуоресценции выражали в присутствии специфического ингибитора ALDH1 Н,Н'-diethylaminobenzaldehyde [16,17,18]. Наличие дополнительных биомаркеров для раковых стволовых клеток, в сочетании с ALDH1 в мультимаркерная тест может дать способ улучшить специфичность для клинического использования [8].

3. Молекулярные механизмы самообновления

Ряд исследований были проведены, чтобы найти генетические сигнатуры, которые определяют ЦОК’ самообновления [19]. Несколько генов и сигнальных путей, как было показано, имеют важные регуляторные функции в нормальных и раковых стволовых клеток [19]. Следующие гены и сигнальные пути являются наиболее важными: Ежик, гликопротеин семьи, участвующих в про-выживание путей [19]; Зазубрина, трансмембранный рецептор вовлечен в процессы самообновления [19]; wnt/β-катенин, семейство секретируемых белков, участвующих в самообновление путей [19] и BMI-1, транскрипционный репрессор фактора с ролью в процессы самообновления и регуляции экспрессии теломеразы [19]. Наиболее интересный кандидат для которой предназначен фитохимические является wnt/β-катенин путей, вовлеченных в патогенез некоторых форм рака [20]. Показано, что в отсутствие wnt-сигнальном, β-катенин остается в цитоплазме, где образует комплекс с гликоген синтазы киназы ГСК-3β [21], способны фосфорилировать β-катенин, который подвергается деградации. Когда Хчу путь активируется фирма gsk-3β является тормозил, блокируя β-катенин фосфорилирования. Unphosphorylated β-катенин является стабильной и translocates в ядро, где он связывается и активирует транскрипцию факторов фактор Т-клеток-лимфоидных энхансер фактора (ТСФ-ЛЕФ), которые в свою очередь увеличивают самообновлению и пролиферации ЦОК [20,21]. Рисунок 1 показывает в деталях, как wnt/β-катенин регулирует экспрессию путь самообновления генов в ЦОК.

Рис. 1

Сеть сигнализации wnt/β-катенин, регулирующих экспрессию самообновления генов в раковых стволовых клеток. В присутствии Внт фирма gsk-3β является тормозил и β-катенин может переместиться во из цитоплазмы в ядро с последующим ...

4. Фитохимические вещества способны убивать раковые клетки

Среди препараты для химиопрофилактики, пищевые агенты, следующие являются наиболее эффективными в снижении пролиферативной активности раковых клеточных линий: чая полифенол эпигаллокатехин-3-галлат (ЭГКГ), куркумин, ресвератрол, ликопин, экстракты граната, лютеолин, генистеин, piperin, β-каротин и сульфорафан. Эти фитохимические элементы были тщательно изучены, по крайней мере, три десятилетия. Действительно, на фитохимические исследования начались еще до потенциальной роли ЦОК в развитии опухоли и распространении был известен. Тем не менее, эти исследования дают огромный объем знаний, которые теперь могут быть применены в разработке процедуры против ЦОК. Примеры этих соединений приведены ниже.

ЭГКГ является наиболее распространенным полифенол в зеленом чае. Он способен индуцировать каспазы 8 зависимого апоптоза в опухолевых клеточных культурах и животных моделях [22,23]. Есть несколько продолжающихся в настоящее время клинических испытаний с участием ЭГКГ монотерапии или в комбинации с цисплатином и оксалиплатином потому что ЭГКГ способность синергично увеличить эффективность этих обычных лекарств против карциномы простаты и колоректального рака [24,25].

Куркумин, выделенных из корневищ растения куркума Лонга, является наиболее важным желтый пигмент, присутствующий в куркума, популярная пряность. Куркумин как было показано, чтобы прервать процесс влияния канцерогенов путем ингибирования инициации, промоции и прогрессии шаг или подавляя этапы в животных моделях [26,27]. Куркумин также сообщается, проявляют синергетические эффекты препараты для химиопрофилактики, с другой диеты-производных полифенолов, таких как генистеин [28], ЭГКГ [29] и embelin [30] и увеличить эффективность многих противоопухолевых препаратов, включая 5-фторурацил [31,32], алкалоид барвинка, винорельбин [33], цисплатин и гемцитабин [34,35,36].

Ресвератрол-это фитоалексин, важный компонент красного вина, обильные в виноградной кожуры. Профилактическое применение ресвератрол было показано, чтобы уменьшить число и размеры пищевода, кишечника и толстой кишки опухоли [37,38]. Ресвератрол, как сообщается, препятствуют развитию 7,12-dimethylbenz(а)антрацен индуцированного канцерогенеза молочной железы и подавляют рост М. Д. Андерсона-метастатическим раком молочной 231 (модель MDA-MB231) опухолевые линии клеток ксенотрансплантатов. Более того, считается, что он индуцирует апоптоз в клеточных линиях рака предстательной железы РС-3, DU145 и LNCaP и подавляют прогрессирование рака предстательной железы у трансгенных мышей [39,40,41,42,43,44].

Ликопин является природным антиоксидантом, что дает помидоры, арбуз и розовый грейпфрут их красный цвет. Эпидемиологические исследования показали, что высокое потребление ликопина-содержащие овощи обратно связано с частотой определенных типов рака, включая рак желудочно-кишечного тракта, простаты и шейки матки [45,46,47,48,49]. Сочетание витамина Е, Селена и ликопина было показано, резко тормозят развитие рака простаты и увеличить безрецидивную выживаемость [50]. Ликопин также было показано, подавляют рост клеток рака легких [51].

Флавоноид лютеолин в изобилии в некоторых зеленых овощах, таких как капуста, шпинат и перец. Она проявляет противоопухолевый эффект [52], вызывая арест клеточного цикла, старение или апоптоз в клетках плоскоклеточного рака полости [53], человеческой аденокарциномы пищевода [54], карциномы легких [55], человеческого рака толстой кишки [56], человеческой гепатомы [57] и предстательной железы [58]. Действительно, Лютеолин как было установлено, повышает эффективность цисплатина в отношении клеток рака желудка [59], а также гемцитабина против рака поджелудочной железы [60].

Генистеин-это фитоэстроген, обильные в СОЮ и соевые продукты. Его потребление было доказано, что обратно коррелирует с риском рака предстательной [61], молочной железы [62,63] и эндометрия [64] раков. Кроме того, генистеин увеличил противоопухолевой активности цисплатина в Муцина продюсер поджелудочной железы-3 (BxPC-3) опухоли ксенотрансплантатов [65], а также усиливается противоопухолевая активность полностью Транс-Ретиноевой кислоты (АТРА) в аденокарциноме легкого клеточной терапии [66].

В дополнение к вышеупомянутым диетических средств, других природных соединений были исследованы их потенциальные препараты для химиопрофилактики. Они включают эллаговая кислота, люпеол, бетулиновой кислоты, гинзенозидов, олеаноловая кислота, ginkolide Б, и гранат составляющих цианидин, delphinidin, и petunidin [67].

Сульфорафан является мощным препараты для химиопрофилактики, соединение, которое содержится в капустных овощей, которые считаются очень здоровой благодаря их высокий уровень глюкозинолатов. Сульфорафан является производным от glucosinolate и глюкорафанин, после гидролиза в исполнении фермента мирозиназы. В рационе человека, только в р-изомер сульфорафан доступен; в ы-изомер может быть получен только путем химического синтеза, который дает оба изомера в переменной пропорции. Исследование проводилось на печени крыс и клеток легких, сравнивая способность сульфорафана изомеров R и s в модулировании процессов детоксикации, активизируя ферменты, хинон reductases и глутатиона и s-трансферазы [68]. Было установлено, что Р-изомер был гораздо более эффективно регулируя хинон reductases и глутатионаи s-трансферазы активностей и белка по сравнению с ы-изомер. Этот вывод подчеркивает явное превосходство Р-изомер сульфорафан в качестве препараты для химиопрофилактики соединения [68].

Sulphoraphane также была испытана в мужчин с рецидивирующим раком простаты и недавно вошел в фазу II клинических испытаний [69]. Пациенты, получающие сульфорафан-богатый экстракт брокколи, показали меньшее повышение простатического специфического антигена (пса), по сравнению с нелеченых больных [69].

Несколько других смесей флавоноидов очищают от овощей [23,70] или secoiridoids очищенная от оливкового масла экстракты [71] были использованы для ингибирования канцерогенеза. Фабьянии соавт. [71] показали, что оливковое масло фенолом экстракта (ПЭ) ингибирует пролиферацию и вызывает апоптоз в человеческих промиелоцитарный клеточной линии HL60. Фенольные соединения оливкового масла также использовались, чтобы заблокировать распространение метастазов, происходящих из рака толстой кишки клетки HT115, оба в пробирке и в естественных условиях [72]. Снижение HT115 вторжения был связан с статистически значимое снижение интегрины, которые соединяются несколько сигнальных путей [73].

Многочисленные ячейки-сигнальные пути активируются диетических фитохимических соединений и того же вещества могут активировать различные пути, в зависимости от типов клеток. Оптимальное состояние достигается, когда фитохимических повышает уровень про-апоптоза р53 и уменьшение уровней основных про-факторы выживания: рецептор Эпидермального фактора роста (РЭФР), ядерного фактора-каппа B (НФ-кб), активатор белка 1, преобразователь сигнала и активатор транскрипции (стат), survivin, металлопротеиназы 2 и 9, фактора роста эндотелия сосудов (ФРЭС), в-клеточный лейкоз/лимфома 2 (БОС-2) [74].

5. Фитохимические вещества, которые избирательно убивают раковые стволовые клетки

Из огромного количества исследований, ориентируясь на фитохимические проявляющих цитотоксические эффекты на большинстве опухолевых клеток, выяснилось, что некоторые из этих фитохимических элементов, а также способны убить ЦОК. Цитотоксичность очень часто следовали hormetic механизм, в котором конкретное химическое соединение индуцирует противоположные эффекты на разных доз; чаще всего наблюдается положительный эффект при низких дозах и токсическое действие в высоких дозах [75].

Один фитохимических, что следует hormetic механизма является сульфорафан. Zanichelli и соавт.[75] показывают, что изомер Р-сульфорафан (Р-ОЧС) может считаться hormetic пищевая добавка; в действительности, низких доз Р-ОЧС поощрения человеческих мезенхимальных стволовых клеток (МСК) распространения и защиты их от апоптоза и старения, в то время как высокие дозы проявляют цитотоксическое действие, вызывая индукцию клеточного цикла, апоптоза и клеточного старения. Благотворное воздействие Р-ОЧС можно объяснить его антиоксидантными свойствами, а его цитотоксические эффекты могут быть отнесены к про-оксидантные свойства, вытекающие из его способности вызывать радикальные формы кислорода (АФК) производство и Глутатион в восстановленной форме (ГШ) истощение [75]. Поскольку сульфорафан способен вмешиваться в физиологии стволовых клеток, исследователи начали использовать это соединение и другие фитохимические вещества с целью убийства ЦОК.

Очень недавнее исследование показало эффективность сульфорафана, извлеченные из брокколи в стимулировании апоптоза в поджелудочной ЦОК, вмешиваясь в НФ-кб анти-апоптотических сигнальных [76]. Ежедневные инъекции сульфорафана в течение двух недель подавление роста опухоли в первичном нестрадающий ожирением диабетическая/тяжелый комбинированный иммунодефицит (НОД/по scid) мышей и снижали ALDH-позитивных клеточных популяций в опухоли [77]. Что еще более важно, было обнаружено, что опухоль клеток, полученных от сульфорафан-обработанных мышей были не способны образовывать вторичные опухоли в мышах получателя до 33 дней. Эти данные согласуются с в пробирке наблюдения, что сульфорафан преимущественно целевые раковые стволовые/прогениторные клетки вместо того, чтобы основная масса клеточной популяции и, что предпочтение сульфорафан за убийство Цоны могут быть существенными для химиопрофилактики. Сульфорафан смог downregulate в wnt/β-катенин самообновления пути в клетках рака молочной железы, вызывая β-катенин фосфорилирования, приводя к его деградации с помощью протеасом, через активацию представительства gsk-3β [76]. Сульфорафан смог створ груди ЦОК как показали mammosphere формирование пробирного, пробирного Aldefluor, и рост опухоли после реимплантации в средних мышей [78].

Кроме того, было показано, что куркумин и пиперин обладать свойствами, чтобы влиять ЦОК, как документально снизилась mammosphere формирование во фракции клеток, экспрессирующих этот маркер ALDH1 [79]. В отличие от этих соединений имеют небольшое или никакое влияние на дифференцированных клеток [80,81].

Куркумин способен подавлять wnt-сигнальном пути в клетках MCF7, как показали ФТС-ЛЕФ репортер пробирной системы [79]. Пиперин также может ингибировать груди ЦОК самообновления путем воздействия wnt-сигнальном [79]. Пиперин может увеличить куркумина эффекты путем ингибирования куркумина истекания через p-гликопротеин (АТФ-связывающий кассетный суб-семейство B государствам 1 (ABCB1) или Multi лекарственной резистентности 1 (MDR1)) истекания насоса [82,83,84] и по downregulating НФ-кб-релиз [85].

β-каротина было определено как фитохимических способен ингибировать рост Цонах нейробластомы [86]. Нейробластома является наиболее распространенной злокачественной опухолью нервного гребня и возникает в симпатической нервной системе [86]. Лечение с β-каротина было найдено, чтобы индуцировать дифференцировку клеток нейробластомы и снижение самообновления характеристики ЦОК [78], тем самым предотвращая рецидивирование и метастазирование. Ли и соавт. продемонстрировано, что β-каротин может усиливать цитотоксический эффект цисплатина против нейробластомы ЦОК и, что β-каротин обладает превосходными анти-ЦОК качеств. Следовательно, было сделано предположение, что β-каротин в сочетании с цисплатином может представлять собой сильнодействующие медицинские вспомогательного средства для лечения нейробластомы.

Интересный документ был недавно опубликован на способность Саша quelpaertensis экстракт (sqe технологии) выставлять на токсичность толстой кишки HCT116 и HT29 ЦОК [13]. Обе клеточные линии были CD133+ и CD44+ двойной меткой и когда вводили подкожно в мышей Nude, всех животных развивались опухоли. Sqe технологии добавок (300 мг/кг массы тела) было установлено, слабо ингибируют рост опухоли толстой кишки, но она существенно подавляет экспрессию маркеров ЦОК, wnt/β-катенин сигнального, и гипоксия-индуцируемого фактора-1α (ФОМС-1α) сигнализации в ксенотрансплантатов. Sqe технологии содержит различные полифенолы, в том числе и р-Кумаровой кислоты и tricin, которые регулируют метаболическую активацию потенциальных канцерогенов и признаны ферментов биотрансформации ксенобиотиков [87]. Таблица 2 обобщает фитохимические вещества или экстракты способны убить ЦОК, указывающее на молекулярный механизм, который задействован в их действия и клеточных маркеров, что свидетельствует об их эффекте.

Таблица 2

Фитохимические вещества, которые способны убивать раковые стволовые клетки в опухоли через специфические молекулярные механизмы.

6. Выводы

Один фитохимические и обогащена натуральными экстрактами смог помешать самообновлению и лекарственной устойчивости пути в Цонах не выявлено. Это очень важный этап в совершенствовании лечения рака, потому что синтетические противоопухолевые препараты, которые используются в настоящий момент, часто высоко токсичны для здоровых органов и ослабевает иммунная система пациента. Эти фитохимических соединений или экстрактов, которые показывают низкий уровень токсичности для нормальных клеток может быть использовано против рака в комбинации с другими фитохимическими веществами, давая мощный синергический эффект. Главным препятствием, которое необходимо преодолеть, состоит в том, чтобы найти способ объединить в единый препаратов или экстрактов в очень активные коктейли из фитохимических соединений способны справиться с молекулярных мишеней в сигнальной сети ЦОК устойчивого канцерогенеза в ряде опухолей. Кроме того, необходимо сравнить противоопухолевый эффект природных фитохимических соединений, извлеченных из овощей с синтетическими изделиями, которые могут быть менее эффективны, чем природные формы из-за различных смесей стереоизомеров. Наконец, крайне важно, чтобы получить лучшее понимание сигнальных путей, которые регулируют самообновление и выживания ЦОК. Текущие выводы по фитохимические являются основанием для дальнейшего расследования в целях более точного определения роли этих молекул в человеческой раковой терапии.

Благодарности

Аббревиатуры

Автор Взносам

Эмануэле-Сальваторе Скарпа и Паолюша Ninfali способствовали написанию обзора.

Конфликты интересов

Авторы декларируют отсутствие конфликта интересов.

Ссылки