Genová exprese buněk rakoviny prsu v reakci na léčbu Aloe emodinem

název (cs) Genová exprese buněk rakoviny prsu v reakci na léčbu Aloe emodinem.
název Gene Expression Study of Breast Cancer Cell in Response to Aloe Emodin Treatment.
publikace IPCBEE vol.3 1(2012) © (2012)IACSIT Press, Singapoore 2012 International Conference on Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics ISSN 2010-3638
autoři Amin I1; Kadir S1; Rosdy N2; Hasani N1 vydáno 2012-03
pracoviště
(Malajsie)
1Institute for Medical Molecular Biotechnology (IMMB), Faculty of Medicine, Universiti Teknologi MARA (UiTM) Malaysia
2Faculty of Dentistry, Universiti Teknologi MARA (UiTM) Malaysia
odkaz http://www.ipcbee.com/vol31.htm
http://www.ipcbee.com/vol31/009-ICBBB2012-T022.pdf
překlad Ing. Pavel Mizera datum 2013-03-21

abstract

Rakovina prsu je nejčastější příčinou úmrtí na rakovinu u Malajských žen. Navzdory mnoha léčebným postupům při léčbě rakoviny prsu je celková míra výskytu stále nepřijatelná. Výsledkem rakoviny prsu je stále alarmující úmrtnost.

Pozornost proto vyvolává používání přírodních produktů jako nových chemopreventivních látek. Aloe emodin (AE) je přírodní účinná látka přítomná v listech Aloe Vera. Oznámeno bylo několik léčivých vlastností včetně antioxidačních, antivirových a protinádorových aktivit.

Dokument obsahuje přehled literatury o Aloe emodinu a nahlédnutí na použitý experimentální design. Tato studie používá MicroArray (DNA čip) jako nástroj, což dává naději, že transkripční profily mohou pomoci nově pochopit, jak sloučenina AE ovlivňuje genové změny.

Studie proteinů bude integrována s molekulárními nálezy, které by mohly být racionálním základem pro "in vivo studie" nebo může být rozšířena až do klinického prostředí. Výsledky studie mohou vést k rozšíření průzkumu možností a léčivých vlastností Aloe emodinu také u jiných typů rakoviny.


úvod

V Asii se v posledních letech u nádorových onemocnění stává rakovina prsu nejčastější příčinou smrti [1]. Národní onkologický registr Malajsie udává věkově standardizovanou frekvenci výskytu (ASR) pro rok 2004 ve výši přibližně 46,2 na 100.000 žen.

Frekvence výskytu se však mezi třemi hlavními rasami liší. U čínské rasy je frekvence nejvyšší, následuje indická a malajská [2]. V posledním desetiletí proběhly rozsáhlé studie a pomocí MicroArray technologie poskytly lepší pochopení lidské rakoviny zejména u karcinomu prsu.

Významně se tak ukázala cesta, jak předpovídat prognózu a odpovědi na léčbu, jak pomáhat při klinickém rozhodnutí [3]. Proto jsme využili tohoto nástroje pro identifikaci účinku Aloe emodinu v buněčných liniích karcinomu prsu. Proteomická studie rovněž povede k dalšímu zlepšení našeho chápání od základního molekulárního mechanismu k funkční fázi buňky.

K dnešnímu dni nebyly provedeny žádné studie za účelem korelace mezi účinkem Aloe emodinu v buňkách karcinomu prsu na změnu genové exprese, jakož i podílejících se regulačních proteinů.

Předběžná studie [4] ukázala, že Aloe emodin má antiproliferativní účinek v buněčné linii rakoviny prsu.


recenze literatury

Aloe Vera

Aloe je rod a jedním ze všeobecně známých druhů je Aloe Vera známá také jako Aloe Barbadensis Miller. Aloe emodin je antrachinon, známá aktivní sloučenina, kterou lze nalézt u některých druhů Aloe [5].

Literatura o různých složkách nalezených v druzích aloe a jejich léčivých vlastnostech je uvedena v tabulce 1:

složky Aloe Vera léčivé vlastnosti autor
vysokomolekulární frakce (barbaloin, polysacharidy) hypoglykemický účinek na diabetis mellitus 2. typu [6]
fytosteroly (pozn. překl.: lophenol, cykloartanol) hypoglykemický účinek na diabetis mellitus 2. typu [7]
polysacharidy imunita, antioxidant [8]
protein (14 kDa) antimykotické a protizánětlivé účinky [9]
sloučeniny fenolu ochranný efekt proti vnikání infekce po zranění [10]
aloesin antioxidant, protizánětlivý a protinádorový [11],[12]
barbaloin protinádorový [12]
glykoprotein hojení ran [13]

Četné studie také ohlašují léčivé vlastnosti látek odvozených z různých extraktů z Aloe Vera. Farmakologické složky tohoto druhu jsou intenzivně studovány "in vivo" (v živém) a "in vitro" (ve zkumavce). Shrnutí literatury je uvedeno v tabulce 2:

typ extraktu léčivé vlastnosti typ studie autor
dužina detoxikační in vivo [14]
kapalný podíl antimykotické (fungucidní) in vitro [15]
dužina protinádorové in vivo [16]
gel hojení ran in vivo [17],[18]
gel antimikrobiální in vitro [19]
gel protizánětlivé in vivo [20],[21]
nadzemní části (sušené) hepatoprotektivní in vivo [22]


recenze literatury

Aloe emodin

Různé provedené studie ukázaly, že Aloe emodin může indukovat buněčnou smrt různých nádorových liniích.

Tabulka 3 obsahuje literaturu o protinádorových vlastnostech Aloe emodinu u různých typů lidských nádorových liniích:

typ rakoviny typ lidské buněčné linie mechanismy protinádorových vlastností AE autor
krční (cervikální) KB indukuje in vitro G2/M zástavu a aktivuje alkalickou fosfatázu [23]
HeLa má za následek G2/M zástavu a vyvolává diferenciaci [24]
plicní H460 na světlo citlivá AE indukovaná anoikis spojená s expresí proteinů z α-aktinin a mitogenem aktivované proteinové (MAP) kinázy [25]
H460 indukuje apoptózu zapojením modulace cAMP závislých proteinů kinázy, proteinkinázy C, Bcl-2, kaspázy-3 a p38 expresí proteinů [26]
CH27 & H460 indukuje apoptózu zapojením protein kinázy C [27]
žaludeční / žaludek AGS & NCI-N87 apoptózu spouštějící indukující faktor a cytochrom C z mitochondrií, aktivuje kaspázy-3, které vedou k smršťování jader a apoptóze [28]
MGC-803 & SGC-7901 má za následek potlačení c-myc exprese [29]
MGC-803 vyvolává inhibiční růstový účinek se zvýšením ve fázi S a potlačuje aktivitu alkalické fosfatázy [30]
nosohltan NPC-TW 039 & NPCTW 076 indukuje G2/M fázi zástavy zvýšením úrovně cyklinu B1 vázaného na Cdc2 [31]
játra Hep G2 & Hep 3B antiproliferativní aktivita prostřednictvím p53 a p21 závislých apoptózních cest [32]
Hep G2 ovlivňuje více proteinů spojených s oxidačním stresem, zastavuje buněčný cyklus, působí proti metastázám a replikaci viru hepatitidy C [33]
mozek SVG & U-373MG moduluje PKC izoenzymy, inhibuje proliferaci a indukuje apoptózu [34]
krev / leukemie HL-60 indukuje G2/M zástavu buněčného cyklu [35]
močový měchýř T24 indukuje apoptózu prostřednictvím p53 závislé apoptózní cesty [36]
jazyk SCC-4 indukuje buněčnou smrt, zastavení S-fáze a apoptózu [37]

rámec výzkumu

Již dříve bylo zjištěno, že Aloe emodin vykazuje výzmanou antiproliferativní aktivitu u linie lidských buněk rakoviny prsu, MCF-7. Proto se tato studie zaměřila na prověření genů a proteinů, které mohou hrát roli v Aloe emodinem potlačované proliferaci buněk rakoviny prsu.

Další pochopení a identifikace role těchto genů a proteinů nám umožní pochopit princip regulace metabolické aktivity. Tato studie předpokládala, že AE reguluje geny a proteiny, což vede k potlačení šíření nádorových buněk prsu.

Následující obrázek (1) představuje rámec pro výzkum a vysvětlení jednotlivých fází:

rámce výzkumu rakoviny-aloe emodin


Fáze I

Buněčná linie rakoviny prsu (MCF-7) a normální buněčná linie prsou (MCF-10A) budou pěstovány v kompletních DMEM a DMEM / HAM‘s F-12 médiích (FLOWLAB, Sydney, Austrálie), respektive jako monovrstva (monolayer) přibližně 80% souběhu v 5% CO2, při teplotě 37 ° C. Všechny buňky budou zakoupeny u American Type Cell Collection (USA). Buňky budou léčeny po dobu 48 hodin aloe emodinem (hodnota IC50).

Celková RNA z buněk (MCF-7-a MCF-10A) bude izolována s RNeasy Mini Kit (Qiagen, Stanford, CA). Všechny vzorky budou zpracovány podle pokynů výrobce.

Při extrakci proteinů bude sbírána stejná skupina vzorků, aby nedošlo k narušení standardního protokolu pro extrakci proteinů.

Fáze II

Extrahované mRNA budou převedeny na biotinem značené doplňkové RNA pomocí „The MessageAmp Arna kit“ (Ambion Inc, USA). Pak budou hybridizovány HG-U133A Affymetrix oligonukleotidová microarrays (Santa Clara, CA). Tato pole budou promývána a kontrolována podle normy Affymetrix protokolu (www.affymetrix.com).

Z výsledků microarray bude přibližně 20 genů vybráno pro další ověřování. K odůvodnění microarray analýzy bude provedeno Real time RT-PCR. Pro studii proteinů se jako první provádí prostorová isoelektrická fokusace (IEF) následovaná druhou prostorovou elektroforézou SDSpolyacrylamide gel (SDS-PAGE).

Po elektroforéze v proteolytickém trávicím gelu se provádí hmotnostní analýza pomocí MALDI-TOF MS. Vřídky z MALDI ProteinChip pole s hydrofobním povrchem budou předléčeny 2uL v 50% acetonitrilu obsahujícím 0,5% kyseliny trifluoroctové (TFA).

Proteiny budou identifikovány vyhledáváním ve veřejně dostupné databázi NCBI (www.proteomicmetrics.com) pomocí hmotnostního otisku peptidu vytvořeného štěpením trypsinu.

Fáze III

Microarray údaje budou analyzovány pomocí GeneSpring GX softwaru. Identifikace proteinů se provede pomocí hmotnostní spektrometrie a vyhledáváním v databázích.


závěr

Tento dokument poskytuje rozsáhlou literaturu o AE jako protinádorové látce a náhled na rámec výzkumu, který se má provést.

Existují dva způsoby při posuzování profilu genové exprese. Buď měřením konečného produktu, kterým je protein, nebo jeho meziproduktu, mRNA.

DNA nebo microarray oligonukleotidů byly široce využívány pro analýzu studie transkripce, ale exprese v mRNA se ne nutně odráží ve změnách na proteinové úrovni. Monitorování na úrovni mRNA není dostatečné pro získání důležitých informací o různých modifikacích v průběhu post-translační fáze , která má zásadní význam pro funkce proteinů. Proto byla tato studie navržena tak, aby řešila problém souběžného profilování genů a proteinů.

Zjištění očekávaných výsledků tohoto experimentu může poskytnout údaje o diferenciální expresi genu a proteinu, které mohou odhalit základní mechanismus Ae v buněčných nádorových liniích prsu. Aloe emodin se tak jeví jako slibný kandidát pro přírodní chemopreventivní účinek při léčbě rakoviny prsu.


poděkování

Tento výzkum je financován Exploratory Research Grant Scheme (ERGS), (Project Code: ERGS/1/2011/SKK/UITM/02/15) a Fundamental Research Grant Scheme (FRGS), (Project Code: 600-RMI/ST/FRGS 5/3/Fst(73/2010) granty z Ministerstva vysokého školství (Ministry of Higher Education - MOHE), Malaysia.


literatura

autor název publikace
[1] G. Agarwal, P. V. Pradeep, V Aggarwal, C. H. Yip, P. S. Cheung Spectrum of breast cancer in Asian women. World Journal of Surgery. 2007, 31(5):1031-40
[2] G. C. C. Lim, Y. Halimah (Eds) Second Report of the National Cancer Registry. Cancer Incidence in Malaysia 2003 National Cancer Registry. Kuala Lumpur, 2004
[3] Z. K. Stadler. S. E. Come Review of gene-expression profiling and its clinical use in breast cancer Critical Reviews in Oncology Hematology. 2009, 69:1-11
[4] M. M. Daud, M. J. Ibrahim, G. R. A. Froemming, N. A. H. Hasani The anti proliferative effect of Aloin and Aloe emodin on MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells The Breast. 2011, 20:S2
[5] R. Mandriolia, L. Mercolinia, A. Ferrantia, S. Fanalib, M. A. Raggia Determination of aloe emodin in aloe vera extracts and commercial formulation by HPLC with tandem UV absorption and fluorescence detection Food Chemistry. 2011, 126 (1): 387-393
[6] A. Yagi, S. Hegazy, A. Kabbash, E. A.-E. Wahab Possible hypoglycemic effect of Aloe vera L. high molecular weight fractions on type 2 diabetic patients Saudi Pharmaceutical Journal. 2009, 17 (3): 209-215
[7] M. Tanaka, E. Misawa, Y. Ito, N. Habara, K. Nomaguchi, M. Yamada, T. Toida, H. Hayasawa, M. Takase, M. Inagaki and R. Higuchi Identification of Five Phytosterols from Aloe Vera Gel as Anti-diabetic Compounds Biological and Pharmaceutical Bulletin. 2006, 29 (7 ): 1418 - 1422
[8] Z. Yu, C. Jin, M. Xin, H. JianMin Effect of Aloe vera polysaccharides on immunity and antioxidant activities in oral ulcer animal models Carbohydrate Polymers. 2009, 75 (2): 307-311
[9] S. Das, B. Mishra, K. Gill, M. S. Ashraf, A. K. Singh, M. Sinha, S. Sharma, I. Xess, K. Dalal, T. P. Singh, S. Dey Isolation and characterization of novel protein with anti-fungal and anti-inflammatory properties from Aloe vera leaf gel International Journal of Biological Macromolecules. 2011, 48 (1): 38-43
[10] A. E.-Carrasco, M. L.-Serrano, J. M. Zapata, B. Sabater, M. Martín Oxidation of phenolic compounds from Aloe barbadensis by peroxidase activity: Possible involvement in defence reactions Plant Physiology and Biochemistr. 2001, 39 (6): 521-527
[11] A. Yagi, A. Kabash, N. Okamura, H. Haraguchi, S. M. Moustafa, T. I. Khalifa Antioxidant, Free Radical Scavenging & Anti-Inflammatory Effects of Aloesin Derivatives in Aloe vera Planta Med. 2002; 68(11): 957-960
[12] H.A. El-Shemy, M.A.M. Aboul-Soud, A.A. Nassr-Allah, K.M. Aboul-Enein, A. Kabash and A. Yagi Antitumor Properties and Modulation of Antioxidant Enzymes’ Activity by Aloe vera Leaf Active Principles Isolated via Supercritical Carbon Dioxide Extraction Current Medicinal Chemistry. 2010, 17: 129-138
[13] S-W. Choi, B-W. Son, Y-S. Son, Y-I. Park, S-K. Lee, M-H. Chung The wound-healing effect of a glycoprotein fraction isolated from aloe vera British Journal of Dermatology. 2001, 145 (4): 535–545
[14] R.P.Singh, S.Dhanalakshmi,A.R.Rao Chemomodulatory action of Aloe vera on the profiles of enzymes associated with carcinogen metabolism & antioxidant status regulation in mice Phytomedicine. 2000, 7(3):209-219
[15] D. Jasso de Rodrı́guez, D. Hernández-Castillo, R. Rodrı́guez-Garcı́a, J.L. Angulo-Sánchez Antifungal activity in vitro of Aloe vera pulp and liquid fraction against plant pathogenic fungi Industrial Crops and Products. 2005, 21 (1): 81-87
[16] N. Akev, G. Turkay, A. Can, A. Gurel, F. Yildiz, H. Yardibi, EE. Ekiz, H. Uzun Effect of Aloe vera leaf pulp extract on Ehrlich ascites tumours ijjjn mice Eur J Cancer Prev. 2007, 16(2):151-7
[17] P. Chithra, G. B. Sajithlal, G. Chandrakasan Influence of aloe vera on the healing of dermal wounds in diabetic rats Journal of Ethnopharmacology. 1998, 59 (3): 195-201
[18] J. Somboonwong , S. Thanamittramanee , A. Jariyapongskul , S. Patumraj Therapeutic effects of Aloe vera on cutaneous microcirculation and wound healing in second degree burn model in rats Journal of the Medical Association of Thailand = Chotmaihet Thangphaet. 2000, 83(4): 417-25. 44
[19] F. Habeeb, E.Shakir, F.Bradbury, P.Cameron, M. R. Taravati, A. J. Drummond, A. I. Gray, V. A. Ferro Screening methods used to determine the anti-microbial properties of Aloe vera inner gel Methods. 2007, 42 (4): 315-320
[20] L. Langmead, R. J. Makins, D. S. Rampton Anti-inflammatory effects of aloe vera gel in human colorectal mucosa in vitro Aliment Pharmacol Ther. 2004, 19(5): 521-527
[21] M. Y. Park, H. J. Kwon, M. K. Sung Dietary aloin, aloesin, or aloe-gel exerts anti-inflammatory activity in a rat colitis model Life Sci. 2011, 88(11-12): 486-92
[22] B. K. Chandan, A. K. Saxena, S. Shukla, N. Sharma, D. K. Gupta, K. A. Suri, J. Suri, M. Bhadauria, B. Singh Hepatoprotective potential of Aloe barbadensis Mill. against carbon tetrachloride induced hepatotoxicity Journal of Ethnopharmacology. 2007, 111 (3): 560-566
[23] B. Xiao, J. Guo, D. Liu, S. Zhang Aloe-emodin induces in vitro G2/M arrest and alkaline phosphatase activation in human oral cancer KB cells Oral Oncology. 2007, 43(9): 905-910
[24] J. -M. Guo, B. -X. Xiao, Q. Liu,S. Zhang, D. -H. Liu and Z.-H. Gong Anticancer effect of aloe-emodin on cervical cancer cells involves G 2/M arrest and induction of differentiation Acta Pharmacologica Sinica. 2007, 28 (12):1991-1995
[25] H. –Z. Lee, W. –H. Yang, M. –J. Hour, C. –Y. Wu, W. -H. Peng, B. –Y. Bao, P. –H. Han, D. –T. Bau Photodynamic activity of aloe-emodin induces resensitization of lung cancer cells to anoikis European Journal of Pharmacology. 2010. 648(1-3): 50-58
[26] F. -T. Yeh, C. -H Wu, H. -Z. Lee Signaling pathway for aloe-emodin-induced apoptosis in human H460 lung nonsmall carcinoma cell International of Journal Cancer. 2003, 106(1):26-33
[27] H. Z. Lee Protein kinase C involvement in aloe-emodin- and emodin-induced apoptosis in lung carcinoma cell British Journal of Pharmacology. 2001, 134(5):1093-103
[28] S. -H. Chen, K. –Y. Lin, C. –C. Chang, C. –L. Fang, C. –P. Lin Aloe-emodin-induced apoptosis in human gastric carcinoma cells Food and Chemical Toxicology. 2007, 45(11): 2296-2303
[29] J. Guo, B. Xiao, Q. Liu, Z. Gong, Y. Le Suppression of C-myc expression associates with anti-proliferation of aloe-emodin on gastric cancer cells Cancer Investigation. 2008, 26(4): 369-374
[30] J. Guo, B. Xiao, S. Zhang, D. Liu, Y. Liao, Q. Sun Growth inhibitory effects of gastric cancer cells with an increase in S phase and alkaline phosphatase activity repression by aloe-emodin Cancer Biology and Therapy. 2007, 6(1): 85-88
[31] M. –L. Lin, Y. –C. Lu, J. –G. Chung, Y. -C. Li, S. –G. Wang, S. –H. NG, C. –Y. Wu, H. –L. Su, S. –S. Chen Aloe-emodin induces apoptosis of human nasopharyngeal carcinoma cells via caspase-8-mediated activation of the mitochondrial death pathway Cancer Letters. 2010, 291(1): 46-58
[32] P. –L. Kuo, T. –C. Lin, C. –C. Lin The antiproliferative activity of aloe-emodin is through p53-dependent and p21-dependent apoptotic pathway in human hepatoma cell lines Life Sciences. 2002, 71(16): 1879-1892
[33] G. D. Lu, H. -M. Shen, C. N. Ong, M. C. M. Chung Anticancer effects of aloe-emodin on HepG2 cells: Cellular and proteomic studies Proteomics - Clinical Applications. 2007, 4: 410-419
[34] M. A. -Duncan, C. Russell, S. Patel, R. Patel Aloe–emodin modulates PKC isozymes, inhibits proliferation, and induces apoptosis in U-373MG glioma cells International Immunopharmacology. 2004, 4(14): 1775-1784
[35] H. C. Chen, W. T. Hsieh, W. C. Chang, J. G. Chun Aloe-emodin induced in vitro G2/M arrest of cell cycle in human promyelocytic leukemia HL-60 cells Food and Chemical Toxicology. 2004, 42(8):1251-1257
[36] J. –G. Lin, G. –W. Chen, T –M. Li, S. –T. Chouh, T. –W. Tan, J. –G. Chung Aloe-emodin induces apoptosis in T24 human bladder cancer cells through the p53 dependent apoptotic pathway The Journal of Urology. 2006, 175(1): 343-347
[37] T. -H. Chiu, W. -W. Lai, T. -C. Hsia, J. -S. Yang, T.-Y. Lai, P. –P. Wu, C. -Y. Ma, , J. –G. Chung Aloe-emodin induces cell death through S-phase arrest and caspase-dependent pathways in human tongue squamous cancer SCC-4 cells Anticancer Research. 2009, 29(11): 4503-4511. 45

Souvislosti