Φυσικά προϊόντα που στοχεύουν τη σηματοδότηση STAT3 στον καρκίνο
Ειδικός Παθολόγος-Ογκολόγος, MD, PhD
Η STAT3 είναι μέλος της οικογένειας των πρωτεϊνών STAT.
Σε απάντηση σε κυτοκίνες και αυξητικούς παράγοντες, η STAT3 φωσφορυλιώνεται από τον υποδοχέα που συνδέεται με τις κινάσες Janus (JAK), με ομο- ή ετεροδιμερή, και μετατοπίζονται στον πυρήνα του κυττάρου, όπου δρουν ως ενεργοποιητές της μεταγραφής. Συγκεκριμένα, η STAT3 ενεργοποιείται μετά τη φωσφορυλίωση της τυροσίνης 705 σε απόκριση σε τέτοια προσδέματα (ιντερφερόνες, επιδερμικός αυξητικός παράγοντας (EGF), ιντερλευκίνη (IL-) 5 και IL-6). Επιπλέον, η ενεργοποίηση του STAT3 μπορεί να συμβεί μέσω φωσφορυλίωσης σερίνης 727 από μιτογόνες πρωτεϊνικές κινάσες που ενεργοποιούνται (ΜΑΡΚ) και μέσω της c-src κινάσης τυροσίνης.
Η STAT3 μεσολαβεί στην έκφραση μιας ποικιλίας γονιδίων σε απόκριση στην κυτταρική διέγερση, και ως εκ τούτου παίζει ένα σημαντικό ρόλο σε πολλές κυτταρικές διεργασίες, όπως η ανάπτυξη των κυττάρων και η απόπτωση.
Στα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης, η ενεργοποίηση STAT3 απαιτείται για την αυτοανανέωση των εμβρυϊκών βλαστικών κυττάρων.
Η STAT3 είναι απαραίτητη για την διαφοροποίηση των βοηθητικών κυττάρων Τ Th17, τα οποία εμπλέκονται σε μία ποικιλία αυτοάνοσων νόσων.
Οι μεταλλάξεις στο γονίδιο STAT3 παρατηρούνται στο σύνδρομο υπερανοσοσφαιριναιμίας Ε, που συνδέεται με υποτροπιάζουσες λοιμώξεις, καθώς και διαταραχή στην ανάπτυξη των οστών και των δοντιών.
Μεταλλάξεις στο γονίδιο STAT3 προκαλούν πολλά αυτοάνοσα νοσήματα, όπως η νόσος του θυρεοειδούς, ο διαβήτης, η εντερική φλεγμονή, και ο χαμηλός αριθμός αιμοσφαιρίων, ενώ η ενεργοποίηση STAT3 σχετίζεται με διάφορους ανθρώπινους καρκίνους και συνήθως, υποδηλώνει κακή πρόγνωση. Έχει αντιαποπτωτική καθώς και πολλαπλασιαστική δράση.
Η STAT3 μπορεί να προωθήσει την ογκογένεση μέσω διαφόρων οδών. Μπορεί να έχει και ογκοκατασταλτική δράση. Για παράδειγμα, στο γλοιοβλάστωμα, η STAT3 έχει ογκογόνο ή ογκοκατασταλτικό ρόλο ανάλογα με την μετάλλαξη του όγκου. Μια άμεση σύνδεση μεταξύ του PTEN-Akt-FOXO άξονα (κατασταλτική) και της αναστολής του βήτα υποδοχέα του παράγοντα της λευχαιμίας (LIFRbeta) -STAT3 οδός (ογκογόνος) σηματοδότησης υπάρχει. Η STAT3 έχει ανασταλτικό ρόλο στην καρκινογένεση του παχέος εντέρου ανάλογα με το στάδιο του όγκου.
Η STAT3 είναι ένας πολλά υποσχόμενος θεραπευτικός στόχος για τον καρκίνο.
Ο καρκίνος είναι η κύρια αιτία θανάτου παγκοσμίως.
Ο ρόλος και η σημασία του σήματος της (STAT3-Signal transducer and activator of transcription 3) σε ανθρώπινους καρκίνους έχουν μελετηθεί εκτενώς. Η STAT3 είναι ένας πολλά υποσχόμενος θεραπευτικός στόχος για τον καρκίνο.
Φυτικά φάρμακα που προέρχονται από δευτερογενείς μεταβολίτες επηρεάζουν αποτελεσματικά όλα τα χαρακτηριστικά του καρκίνου. Ως εκ τούτου, τα φυσικά προϊόντα είναι σημαντική πηγή ανάπτυξης νέων φαρμάκων για τον καρκίνο.
Πολλά φυσικά προϊόντα μπορούν να αναστείλουν τις οδούς σηματοδότησης STAT στα καρκινικά κύτταρα με τη στόχευση διαφορετικών οδών.
Παρά τις επιστημονικές και τεχνολογικές εξελίξεις στη θεραπεία και πρόληψη του καρκίνου, ο καρκίνος είναι η κύρια αιτία θανάτου παγκοσμίως. Η κατανόηση της γονιδιωματικής των όγκων επέτρεψε την ανάπτυξη νέων φαρμάκων που απευθύνονται σε συγκεκριμένους στόχους. Ένα παράδειγμα είναι οι αναστολείς της τυροσινικής κινάσης (imatinib) που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία του καρκίνου του αίματος. Η στρατηγική για την ανάπτυξη φαρμάκων κατά του καρκίνου είναι η στόχευση του πολλαπλασιασμού των κυττάρων και της μετάστασης με αύξηση της επιβίωσης.
Οι (STAT3) πρωτεΐνες παίζουν κρίσιμο ρόλο στα κυτταρικά μονοπάτια που ρυθμίζουν ποικίλες βιολογικές διαδικασίες σηματοδότησης, συμπεριλαμβανομένων του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της διαφοροποίησης, της επιβίωσης, της φλεγμονώδους απάντησης, της άμυνας, των καρκινικών βλαστικών κυττάρων, και της αγγειογένεσης.
Επτά μέλη της οικογένειας STAT (STAT 1, 2, 3, 4, 5α, 5β, και 6) έχουν ταυτοποιηθεί. Τα εν λόγω μέλη ενεργοποιούνται από σήματα από κυτοκίνες και υποδοχείς παραγόντων ανάπτυξης και μετατοπίζονται στον πυρήνα για τη ρύθμιση της μεταγραφής του γονιδίου-στόχου.
Η STAT3 ενεργοποιείται σε μία ποικιλία όγκων, συμπεριλαμβανομένου του μελανώματος, και του παγκρέατος, των πνευμόνων, του παχέος εντέρου, των ωοθηκών, του ενδομητρίου, του τραχήλου της μήτρας, του μαστού, του εγκεφάλου, νεφρών, του προστάτη, σε καρκίνωμα εκ πλακωδών κυττάρων κεφαλής και τραχήλου, σε γλοίωμα, σε λέμφωμα, και λευχαιμία. Πολλές μελέτες έχουν δείξει ότι η ανώμαλη ενεργοποίηση του STAT3 συμβάλλει στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, στη διαφοροποίηση, στη μετανάστευση, και την επιβίωση. Αυτή η απρόβλεπτη ενεργοποίηση της STAT3 αντικατοπτρίζει την αντίσταση στα φάρμακα μετά τις πρωτογενείς στοχευμένες θεραπείες και χημειοθεραπείες.
Η φύση είναι μια πολύτιμη πηγή για αντικαρκινικούς παράγοντες. Το 48,6% των αντικαρκινικών φαρμάκων προέρχονται, είτε άμεσα είτε έμμεσα, από φυσικά προϊόντα. Τα φυτοθρεπτικά συστατικά μπορεί να διαμορφώνουν τα φλεγμονώδη μονοπάτια και έτσι επηρεάζουν την επιβίωση του όγκου, τον πολλαπλασιασμό, την εισβολή, την αγγειογένεση και τη μετάσταση.
Αναστολείς STAT3 απομονώνονται από φυτικά φάρμακα για την διαφοροποίηση των δραστηριοτήτων της STAT3.
Η STAT3 ΣΤΟΝ ΚΑΡΚΙΝΟ
Ο καρκίνος είναι μια ομάδα ασθενειών που χαρακτηρίζονται από απορυθμισμένο κυτταρικό πολλαπλασιασμό, κυτταρική εισβολή και ικανότητα των κυττάρων να επεκταθούν σε δευτερογενείς θέσεις του σώματος. Η εξέλιξη του καρκίνου είναι μια πολλών σταδίων και πολύπλοκη διαδικασία που ξεκινά με μη φυσιολογικά κύτταρα με κακοήθη δυναμικώς ή νεοπλασματικά χαρακτηριστικά και συνεχίζει με την ανάπτυξη του όγκου, την στρωματική εισβολή, και τη μετάσταση. Αυτά τα γεγονότα συμβαίνουν σαν απάντηση όχι μόνο στα εγγενή χαρακτηριστικά του όγκου, αλλά και στο μικροπεριβάλλον του όγκου, που περιλαμβάνει το υποστηρικτικό στρώμα, τους χυμικούς παράγοντες, τους διαφορετικούς τελεστές του ανοσοποιητικού συστήματος, και το αγγειακό σύστημα.
Οι STAT3 είναι πρωτεϊνες ζωτικής σημασίας για τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων του όγκου, την εισβολή, και την μετανάστευση, και είναι ικανές να επάγουν την μετάβαση επιθηλίου-μεσεγχύματος, ρυθμίζοντας το μικροπεριβάλλον του όγκου και προωθώντας τα καρκινικά βλαστικά κύτταρα σε αυτοανανέωση και διαφοροποίηση, τα οποία προωθούν την εξέλιξη του καρκίνου.
Φυσικά προϊόντα που στοχεύουν την STAT3 σηματοδότηση
ΑΝΑΣΤΟΛΗ ΤΗΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ STAT3
Το ογκογονίδιο STAT3 ενεργοποιείται σε πολλούς τύπους καρκίνου και διαδραματίζει μείζονα ρόλο στην εξέλιξη του όγκου και τη μετάσταση με ρύθμιση στο μικροπεριβάλλον του όγκου. Επιπλέον, η JAK2 / STAT3 σηματοδότηση είναι σημαντική σε όγκους που συνδέονται με κύτταρα του ανοσοποιητικού και καρκινικά βλαστικά κύτταρα. Ως εκ τούτου, η STAT3 είναι ένας πολλά υποσχόμενος θεραπευτικός στόχος για ανακάλυψη φαρμάκων κατά του καρκίνου
Η δραστηριότητα STAT μπορεί να διαμορφωθεί με μία ποικιλία μεθόδων που περιλαμβάνουν τον αποκλεισμό συνδέτη-υποδοχέα, αναστέλλοντας τις κινάσες, και με ενεργοποίηση ή επαγωγή της έκφρασης των αρνητικών ρυθμιστών, καθώς και έμμεσες διαμορφώσεις, όπως τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS).
Οι αναστολείς STAT3 που απομονώνονται από φυτικά φάρμακα
Τα φυτικά φάρμακα έχουν χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία του καρκίνου: αλκαλοειδή της vinca, όπως βινμπλαστίνη και βινκριστίνη. Οι φυσικές ενώσεις που εμφανίζουν αντικαρκινική δραστηριότητα αναστέλλουν τη δράση των πρωτεϊνών που προάγουν τον όγκο, όπως η φωσφατιδυλινοσιτόλη-3-κινάση (ΡΙ3Κ) και τα κύτταρα λεμφώματος Β 2 (Bcl-2).
Η STAT3 υπάρχει στο κυτταρόπλασμα ως μονομερές. Τα μόρια STAT3 είναι σε ομοδιμερή μορφή μετά από φωσφορυλίωση του υπολείμματος και μετά μετατοπίζονται στον πυρήνα. Αυτά τα ενεργοποιημένα διμερή STAT3 ρυθμίζουν την έκφραση του κυτταρικού κύκλου και είναι ρυθμιστικές πρωτεΐνες και γονίδια που συνδέονται με την κυτταρική επιβίωση.
Ως εκ τούτου, η καλύτερη προσέγγιση είναι να ανασταλεί άμεσα η STAT3 πρωτεΐνη. Οι τρεις τομείς της STAT3 (ΝΗ2-τερματικό, DNA-δεσμευτικές περιοχές και SH2 περιοχές), ταυτοποιήθηκαν ως επιλογή στόχων για την ανάπτυξη αναστολέων STAT3 με βάση την κατανόηση της δομής και της λειτουργίας του STAT3. Ο πιο δημοφιλής στόχος είναι η περιοχή SH2, διότι είναι αναγκαία για την πρόσληψη STAT3 σε κάθε ενεργοποιημένο υποδοχέα. Επιπλέον, η αναστολή του στόχου αυτού μπορεί να μπλοκάρει τον STAT3 διμερισμό, και κατά συνέπεια αναστέλλει την πυρηνική μετατόπιση που οδηγεί στην ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων στόχων STAT3.
Οι αναστολείς του τομέα SH2 STAT3
Πολλά φυσικά προϊόντα υπάρχουν ως STAT3 αναστολείς μέσω αποκλεισμού της SH2 δεσμευτικής περιοχής, αναστέλλοντας τις κινάσες, ή εκφράζοντας την φωσφατάση.
-Cryptotanshinone (CTS): Συστατικό που απομονώνονται από τη ρίζα του Salvia miltiorrhiza Bunge (Danshen). Η Cryptotanshinone και η Tanshinone ΙΙΑ είναι γνωστά ενεργά συστατικά του Danshen και έχουν αντινεοπλασματικές ιδιότητες. Η Tanshinone επάγει την απόπτωση σε κύτταρα ανθρώπινου ηπατοκυτταρικού καρκινώματος. Η Cryptotanshinone είναι ένας ισχυρός αναστολέας STAT3 και αναστέλει την STAT3 φωσφορυλίωση Tyr705 σε DU145 κύτταρα καρκίνου του προστάτη, καθώς και την ανάπτυξη των κυττάρων. Επίσης, ρυθμίζει προς τα κάτω την έκφραση πρωτεϊνών που είναι στόχοι της STAT3, όπως της κυκλίνη D1, της survivin, και της Bcl-xL σε κύτταρα DU145. Η Cryptotanshinone αναστέλλει μόνο την STAT3 Tyr705 φωσφορυλίωση και η δραστηριότητα της STAT3 με τις κινάσες δεν επηρεάζεται. Η Cryptotanshinone μπορεί να συνδεθεί με την περιοχή STAT3 SH2. Η κρυπτοτανσινόνη δεσμεύεται στον τομέα SH2 μέσω ενός αριθμού δεσμών υδρογόνου με κοντινά υπολείμματα, συμπεριλαμβανομένων των Arg609 και Ile634. Η DNA-δεσμευτική δραστικότητα των STAT3 μειώνεται μετά από μια θεραπεία 3ωρη και δεν υφίσταται μετά από μια θεραπεία 6 ωρών. Η CTS δεσμεύεται με τα μονομερή STAT3, έτσι δεν γίνεται διμερισμός, αναστέλλεται η STAT3 μεταγραφική ρυθμιστική δραστηριότητα, μέσω της αναστολής του τομέα SH2 STAT3 και στη συνέχεια γίνεται αναστολή της έκφρασης γονιδίων STAT3-στόχων (Bcl-xL, survivin, και η κυκλίνη D1). Η προς τα κάτω ρύθμιση αυτών των πρωτεϊνών αναστέλλουν την εξέλιξη του κυτταρικού κύκλου και οδηγούν στην αναστολή της ανάπτυξης των κυττάρων. Η ρύθμιση προς τα κάτω της έκφρασης της D1 κυκλίνης από την CTS προκαλείται από τη σύλληψη στην G1 φάση των κυττάρων. Επιπλέον, η καταστολή της Bcl-xL έκφρασης με CTS επάγει τον κυτταρικό θάνατο.
-Alantolactone: Συστατικό της Inula helenium, που έχει αντιφλεγμονή δράση και αντικαρκινική δραστηριότητα. Η Alantolactone αναστέλλει τη φωσφορυλίωση STAT3 στην τυροσίνη 705 σε μια δόση και εξαρτάται από το χρόνο. Τα συνολικά επίπεδα πρωτεΐνης STAT3 δεν επηρεάζονται από την alantolactone. Επειδή η φωσφορυλίωση STAT3 στην τυροσίνη 705 οδηγεί σε STAT3 διμερισμό και στη συνέχεια πυρηνική μετατόπιση, σύμφωνη με την αναστολή της φωσφορυλίωσης STAT3, η alantolactone αναστέλλει την STAT3 μετατόπιση στον πυρήνα και μπλοκάρει, επίσης, την ενεργότητα δέσμευσης του DNA του STAT3 σε αρκετές καρκινικές κυτταρικές σειρές μαστού. Η alantolactone αναστέλλει τη φωσφορυλίωση STAT3 σε MDA-MB-231 κύτταρα, τα οποία είναι ενεργοποιημένα STAT3 καρκινικά κύτταρα. Η οικογένεια STAT περιλαμβάνει τις STAT1, STAT3, STAT5 και STAT6, και η alantolactone δεν αναστέλλει την φωσφορυλίωση της STAT1 και μόνο ελαφρώς αναστέλλει την φωσφορυλίωαση των STAT5 και STAT6. Ωστόσο, η φωσφορυλίωση της STAT3 πλήρως ανασταλλέται από την alantolactone. Οι κινάσες, όπως JAK1 / 2, ΑΚΤ, και EGFR, δεν παρεμποδίζονται από την alantolactone. Η alantolactone αλληλεπιδρά με τον τομέα STAT3 SH2. Η alantolactone καταστέλλει την μόνιμα ενεργοποιημένη STAT3 και μπλοκάρει την πυρηνική μετατόπιση και την DNA-σύνδεση του STAT3 σε MDA- ΜΒ-231 κύτταρα μέσω της αναστολής της περιοχής STAT3 SH2. Η alantolactone, επίσης, αναστέλλει τη μετανάστευση, εισβολή, προσκόλληση, και αποικία σε MDA-MB-231 κύτταρα και σταματά σημαντικά την ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων του μαστού. Η alantolactone ως αναστολέας STAT3, είναι ιδανική για τριπλά αρνητικούς καρκίνους του μαστού.
–Scoparone (6,7-διμεθοξυκουμαρίνη): Είναι μια κουμαρίνη. Περισσότερες από 300 κουμαρίνες έχουν απομονωθεί από τα φυτά. Η Scoparone απομονώνεται από το Κινέζικο βότανο Artemisia capillaris (yin chin) και χρησιμοποιείται για τη θεραπεία του νεογνικού ίκτερου στην Ασία. Η Scoparone διαθέτει αρκετές άλλες βιολογικές ιδιότητες (αντιπηκτική, υπολιπιδαιμική, αγγειοχαλαρωτική, αντιοξειδωτική, και αντιφλεγμονώδης δράση). Η αναστολή της μεταγραφικής δραστικότητας του πυρηνικού παράγοντα κάπα ελαφριάς αλυσίδας ενισχυτή των ενεργοποιημένων Β κυττάρων (ΝΡ-κΒ) φαίνεται να είναι υπεύθυνος για την αντιφλεγμονώδη δράση του φυτού. Η scoparone αναστέλλει την ανάπτυξη DU145 καρκινιών κυττάρων με την αναστολή της δραστικότητας STAT3. Η Scoparone καταστέλλει και την IL-6 που προκαλείται από τη δραστικότητα του STAT3. Η scoparone μειώνει την πυρηνική συσσώρευση STAT3, αλλά δεν μειώνει τη φωσφορυλίωση της JAK2 ή Src, που είναι οι κινάσες που είναι υπεύθυνες για τη δραστηριοποίηση της STAT3. Ως εκ τούτου, η scoparone καταστέλλει την μεταγραφή των γονιδίων στόχων STAT3, όπως κυκλίνη D1, c-myc, survivin, Bcl-2, και Socs3, όπως επιβεβαιώνεται με την Western Blot και την ποσοτική PCR πραγματικού χρόνου. Επειδή η scoparone ρυθμίζει τα γονίδια STAT3-στόχους, η scoparone αναστέλλει την ανάπτυξη των κυττάρων DU145 και επάγει την απόπτωση. Επιπλέον, η scoparone καταστέλλει την ανεξάρτητη από την προσκόλληση ανάπτυξη σε μαλακό άγαρ, καθώς και την ανάπτυξη του όγκου των DU145 ταυτόχρονα με τη μείωση της φωσφορυλίωσης STAT3. Επειδή η scoparone αναστέλλει τη δράση της STAT3 και δεν επηρεάζει την δραστηριότητα της JAK2 ή Src, η scoparone ρυθμίζει τη δραστηριότητα STAT3 με απευθείας σύνδεση με STAT3 μέσα από την περιοχή SH2. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η scoparone αναστέλλει τη φωσφορυλίωση της STAT3 με σύνδεση προς την περιοχή SH2 του STAT3. Η scoparone αντιπροσωπεύει ένα αντικαρκινικό υποψήφιο φάρμακο για τη θεραπεία των καρκίνων στους οποίους η STAT3 οδός σηματοδότησης είναι ενεργή.
Μέχρι σήμερα, πολλά φυσικά προϊόντα στοχεύουν την περιοχή SH2 και αναστέλλουν τον διμερισμό STAT3, όπως η cardamonin (2,4-διϋδροξυ-6-methoxychalcone), μια χαλκόνη που απομονώνεται από το πικάντικο φυτό Alpinia conchigera Griff (Zingiberaceae), η γκαρσινόλη και η βενζοφαινόνη που απομονώνονται από την ξηρά φλούδα του Garcinia indica που είναι φρούτο, η πλουμπαγκίνη (5-υδροξυ-2-μεθυλο-1,4-ναφθοκινόνη) που απομονώνεται από τη ρίζα του φυτού Plumbago zeylanica, η withaferin A αρχικά που απομονώνεται από το φυτό Ashwagandha (Withani somnifera ή αλικάκαβο) και η tectochrysin (φλαβονοειδές) που απομονώνεται από την Alpinia oxyphylla Miquel (Zingiberaceae). Αυτές οι ενώσεις αναστέλλουν επιλεκτικά τη δραστηριότητα STAT3 και καταστέλλουν την έκφραση των γονιδίων στόχων STAT3 όπως η κυκλίνη D1, survivin, Bcl2, VEGF, και Bcl-XL, και αυτό οδηγεί σε αναστολή του πολλαπλασιασμού και της αγγειογένεσης, και της επαγόμενης απόπτωσης σε μια ποικιλίας όγκων.
ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΗΣ STAT3 ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΑΝΑΣΤΟΛΗ ΤΗΣ ΚΙΝΑΣΗΣ
Η φωσφορυλίωση της JAK μέσω της ενεργοποίησης των υποδοχέων κυτοκίνης ενεργοποιεί τις κυτταροπλασματικές πρωτεΐνες STAT μέσω φωσφορυλίωσης. Επιπλέον, η ενεργοποίηση των STAT διαμορφώνεται από διάφορους παράγοντες ανάπτυξης όπως EGF, HGF, και PDGF. Οι ενεργοποιημένες STATs σχηματίζουν διμερή, το οποίο μετατοπίζονται προς τον πυρήνα, δεσμεύονται σε συγκεκριμένα στοιχεία απόκρισης του DNA, και ρυθμίζουν τα γονίδια που σχετίζονται με την κυτταρική ανάπτυξη, τη διαφοροποίηση, και την αγγειογένεση.
Η ενεργοποίηση της JAK2 – STAT3 σηματοδότησης.
Φυσικά προϊόντα που αναστέλλουν την δραστηριότητα STAT3 με την αναστολή της JAK2 κινάσης
Οι περισσότεροι αναστολείς της οδού JAK2 / STAT3 που απομονώνονται από τα φυτικά φάρμακα αναστέλλουν τη φωσφορυλίωση STAT3 από τις κινάσες.
Οι αναστολείς που στοχεύουν την κινάση JAK2, είναι οι brevilin Α και thymoquinone, καθώς και οι αναστολείς της οδού JAK2 / STAT3, όπως τα ανάλογα cucurbitacin και η 4-methoxydalbergione.
–Brevilin Α: Είναι μία σεσκιτερπενική ψευδογουανίνη που απομονώνεται από το φυτό Litsea glutinosa. Η Brevilin είναι αναστολέας της STAT3 οδού μέσω του προσδιορισμού της λουσιφεράσης. Τα καρκινικά κύτταρα του προστάτη DU145 και του μαστού MDA-MB-468 είναι πολύ γνωστά καρκινικά κύτταρα με μόνιμα ενεργοποιημένη την STAT3. Η Brevilin Α αναστέλλει τη δραστικότητα STAT3 με δόσο- και με χρονοεξαρτώμενο τρόπο τόσο σε κύτταρα DU145 όσο και σε MDA-MB-468 κύτταρα. Η Brevilin μπλοκάρει την JAK-JH1 δραστικότητα της κινάσης της τυροσίνης in vitro. Για να δοκιμαστεί η JAK-ειδική αναστολή, τα επίπεδα φωσφορυλίωσης της p65, ΑΚΤ και συνθάσης της κινάσης του γλυκογόνου 3 β (GSK-3β) αναλύονται. Είναι ενδιαφέρον, ότι η brevilin Α δεν αναστέλλει την φωσφορυλίωση από αυτές τις πρωτεΐνες, υποδεικνύοντας ότι η brevilin Α είναι ένας ειδικός JAK αναστολέας. Η Brevilin καταστέλλει και την από την IL-6-επαγόμενη φωσφορυλίωση της STAT3 σε Try705 με ένα χρονο- και δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Η αναστολή της δραστηριότητας της STAT3, της μετατόπιση της STAT3 στον πυρήνα και στη συνέχεια η αναστολή της ρυθμιζόμενης έκφρασςη των γονιδίων στόχων STAT3, π.χ., c-Myc και κυκλίνης D1, είναι τα γεγονότα. Αν τα κύτταρα DU145 και MDA-MB-468 λάβουν αγωγή με brevilin Α για 24 και 48 ώρες, μειώνονται τα επίπεδα έκφρασης C-Myc και κυκλίνης D1. Παρατηρείται, ακόμη, αύξηση της διάσπασης της PARP, υποδεικνύοντας ότι η brevilin Α επάγει την DU145 και MDA-MB-468 απόπτωση μετά από 24 ώρες θεραπείας, με αναστολή της κυτταρικής ανάπτυξης, που εξαρτάται από τη σηματοδότηση STAT3. Επειδή η brevilin Α αναστέλλει τη φωσφορυλίωση JAK2 σε κύτταρα όγκου, η JAK2-JH1 υπερεκφράζεται σε κύτταρα HEK239T, και η φωσφορυλίωση STAT3 Tyr705 αυξάνεται. Η Brevilin Α προκαλεί σημαντική αναστολή της pSTAT3, που προκαλείται από την υπερέκφραση του JAK2-JH1 τομέα. Είναι ενδιαφέρον ότι, η ένωση δεν αναστέλλει την pSTAT3 στο Tyr705 και την c-Src-υπερέκφραση σε ΗΕΚ293Τ κύτταρα (αναστολέας Src, PD-18097). Επιπλέον, η brevilin Α δεν αναστέλλει την φωσφορυλίωση σε κύτταρα ΗΕΚ293Τ με υπερέκφραση JAK1-JH1 ή JAK3-JH1 . Με βάση αυτά τα αποτελέσματα, η brevilin διαμορφώνει το σηματοδοτικό μονοπάτι JAK2 / STAT3 μέσω της αναστολής της δραστικότητας της κινάσης JAK2. Η brevilin Α είναι ένας εκλεκτικός αναστολέας JAK / STAT και μπορεί να δράσει ως ένα δυνητικό φάρμακο για στόχευση σε ασθένειες που προκαλούνται από ανωμαλίες της οδού JAK / STAT.
-Cucurbitacin Β: Αποτελούν μια ομάδα από οξυγονωμένα τριτερπένια, που χαρακτηρίζονται από πυρήνα με τετρακυκλικό σκελετό και είναι παρόντα σε πολλά φυτά, όπως β-γλυκοζίτες. Οι Cucurbitacins είναι απαραίτητα βότανα για ένα μεγάλο αριθμό παραδοσιακών κινεζικών φαρμάκων και ανήκουν στην οικογένεια Cucurbitaceae. Η cucurbitacin-Β, απαντάται στο φυτό Trichosanthes kirilowii Maximowicz. Αυτό το δραστικό συστατικό έχει αντιπολλαπλασιαστικά αποτελέσματα σε διάφορους τύπους κακοηθειών και είναι γνωστό ότι είναι ένας διπλός αναστολέας της ενεργοποίησης των JAK2 και STAT3 σε ορισμένες κακοήθειες. Η Cucurbitacin-Β JSI-124, μπλοκάρει την ενεργοποίηση των STAT3 σε αρκετές καρκινικές κυτταρικές γραμμές του ανθρώπου που περιέχουν υψηλά επίπεδα ενεργοποιημένης τυροσίνης με φωσφορυλίωση της STAT3 (καρκινικά κύτταρα Α549, MDA-MB-468, και MDA-MB-231). Ακολούθως η ένωση αναστέλλει τη STAT3 DNA-δεσμευτική δραστηριότητα και την STAT3-έκφραση γονιδίων. Η JSI-124 μειώνει και τα επίπεδα φωσφορυλιωμένης τυροσίνης JAK2, αλλά δεν μειώνει εκείνα του Src. Ο JSI-124 είναι ένας εξαιρετικά επιλεκτικός αναστολέας JAK / STAT3, επειδή δεν αναστέλλει άλλες οδούς επιβίωσης του όγκου, όπως εκείνους που προκαλούνται από ΑΚΤ, pERK1 / 2, ή JNK. Επειδή, ο JSI-124 καταστέλλει τα επίπεδα της κυτταρικής pSTAT3 και pJAK2, αλλά όχι αυτά των pERK1 / 2, pJNK, και pΑΚΤ, προτείνεται ότι η κινάση τυροσίνης της STAT3 είναι o μοριακός στόχος για την JSI-124. H άμεση αναστολή της ενζυματικής δραστικότητας της κινάσης τυροσίνης, προκαλεί καταστολή των επιπέδων φωσφοτυροσίνης STAT3 ταχέως μέσα σε 30 λεπτά και ολοκληρώνεται μετά από 2 ώρες θεραπείας. Υπάρχουν δύο καλώς χαρακτηρισμένες STAT3 κινάσες τυροσίνης, οι JAK και οι Src κινάσες. Ο JSI-124 είναι καλό φυσικό φάρμακο για την θεραπευτική στόχευση των JAK / STAT-ενεργοποιημένων όγκων.
-4-Methoxydalbergione (4-MD): Απομονώνεται από τον ξηρό εσωτερικό φλοιό των Dalbergia odorifera που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία των διαταραχών του αίματος, την ισχαιμία, το οίδημα, τη νέκρωση, και τους ρευματικούς πόνους στην Κίνα και την Κορέα. Επιπλέον, έχει αντιπολλαπλασιαστικά και αποπτωτικά αποτελέσματα σε επιθετικά ανθρώπινα κύτταρα οστεοσαρκώματος- MG63 και ήπια αναπτυσσόμενα κύτταρα οστεοσαρκώματος (U-2-OS). Η 4-MD δείχνει σημαντική αναστολή με έναν εξαρτώμενο από τη συγκέντρωση τρόπο σε MG63 και κύτταρα U-2-OS. Ωστόσο, η 4-MD αναστέλλει την ανάπτυξη των κυττάρων πιο έντονα στα κύτταρα MG63 από ό, τι σε U-2 κύτταρα οστεοσαρκώματος. Η 4-MD-επαγόμενη αναστολή της ανάπτυξης του οστεοσαρκώματος συνδέεται με την επαγωγή της απόπτωσης. Η 4-MD αναστέλλει τη φωσφορυλίωση των JAK2 και STAT3 με δοσο- και χρονοεξαρτώμενο τρόπο, και τα 30 μΜ MD αναστέλλουν πλήρως τις pSTAT3 και pJAK2. Η αναστολή της φωσφορυλίωσης JAK2 εμφανίζεται εντός 1 ώρας μετά τη θεραπεία, ενώ η αναστολή της φωσφορυλίωσης STAT3 σε 3 ώρες μετά την αγωγή. Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η αναστολή της φωσφορυλίωσης Tyr705 STAT3 με την 4-MD προκαλείται από αναστολή της δραστικότητας JAK2. Επειδή η πυρηνική μετατόπιση της STAT3 είναι υποχρεωτική για τις ογκογόνες λειτουργίες του, η 4-MD αναστέλλει την μετατόπιση της STAT3 στον πυρήνα σε κύτταρα οστεοσαρκώματος. Η 4-MD, επίσης, ρυθμίζει προς τα κάτω την έκφραση των πρωτεϊνών στόχων της STAT3, όπως τις Bcl-2, Bcl- XL, και survivin. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η σηματοδότηση JAK2 / STAT3 εμπλέκεται στην επίδραση της αντιοστεοσαρκωματικής δράσης της 4-MD και ότι η 4-MD επάγει την απόπτωση με την προς τα κάτω ρύθμιση των αντιαποπτωτικών πρωτεΐνών. Η 4-MD καταστέλλει αποτελεσματικά την έκφραση των αντιαποπτωτικών μορίων (π.χ., survivin). Πολλά φυσικά προϊόντα, όπως η κουρκουμίνη, αναστέλλουν την JAK / STAT σηματοδότηση διαμορφώνοντας την δραστικότητα των πολλαπλών κινασών. Οι ενεργοποιούμενοι από τις μιτογόνες πρωτεϊνικές κινάσες (ΜΑΡΚ) καταρράκτες σηματοδότησης ERK1 / 2, c-Jun Ν-τερματικής κινάσης (JNK) και p38 ΜΑΡΚ, καθώς και η απόκριση του cAMP από το στοιχείο δέσμευσης πρωτεΐνης (CREB), είναι επίσης σημαντικές για την ενεργοποίηση της STAT3. Έτσι, η ανασταλτική δράση της 4-MD έναντι μιας ποικιλίας κινασών είναι πραγματικότητα. Σε κύτταρα όγκου η 4-MD-αγωγή, μειώνει την δραστηριότητα του ERK1 / 2, JNK και p38 ΜΑΡΚ, καθώς και εκείνη του CREB με ένα δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Επίσης, παρατηρείται αύξηση της συγκέντρωσης του ΡΤΕΝ σε κύτταρα οστεοσαρκώματος με την 4-MD θεραπεία, που οδηγεί σε αδρανοποίηση της STAT3 και του οστεοσαρκώματος.
-Thymoquinone: Μια ένωση που απομονώνεται από το έλαιο μαύρου κύμινου (Nigella sativa) και διαθέτει αντιφλεγμονώδεις και αντικαρκινικές δραστηριότητες. Αναστέλλει τη φωσφορυλίωση, τον πυρηνικό εντοπισμό και το γονίδιο αναφοράς δραστικότητας του STAT3, ρυθμίζει προς τα κάτω την έκφραση των προϊόντων των γονιδίων-στόχων του STAT3, όπως survivin, c-myc, κυκλίνη D1, και κυκλίνη-D2, και ενισχύει την έκφραση του κυτταρικού κύκλου των ανασταλτικών πρωτεϊνών p27 και p21. Οι κινάσες, όπως η τυροσινική κινάση του EGFR, η JAK2, και η Src, είναι γνωστό ότι ρυθμίζουν την ενεργοποίηση της STAT3. Η επίδραση της TQ στην ενεργοποίηση αυτών των κινασών σε HCT116 κύτταρα δείχνει ότι μειώνεται η φωσφορυλίωση του EGFR στην τυροσίνη-1173, καθώς επίσης και η φωσφορυλίωση της JAK2, και Src κινάσης. Αν και η JAK2 μπορεί να φωσφορυλιώνει άμεσα την STAT3, οι JAK2 και Src λειτουργούν ως διεγερτικές κινάσες με τον EGFR, το οποίο μεταδίδει ενεργοποιημένα σήματα στην STAT3. Η προεπεξεργασία των κυττάρων με AG490, που είναι ένας αναστολέας της JAK2, εξασθενίζει την φωσφορυλίωση του EGFR και STAT3. Επιπλέον, όταν τα καρκινικά κύτταρα υποβάλλονται σε επεξεργασία με ΡΡ2, έναν αναστολέα της κινάσης Src, η φωσφορυλίωση τυροσίνης του EGFR και STAT3 αναστέλλονται πλήρως σε κύτταρα HCT116. Η θεραπεία των κυττάρων με gefitinib, που ένας ανταγωνιστής του EGFR, μπλοκάρει, επίσης, την STAT3 φωσφορυλίωση χωρίς να επηρεάζει τα επίπεδα φωσφορυλιωμένων JAK2 και Src. Η ένωση αυτή επάγει την απόπτωση σε κύτταρα HCT116 με το φράξιμο της STAT3 σηματοδότησης μέσω της αναστολής της JAK2 και μεσολαβεί και η Src φωσφορυλίωση της τυροσινικής κινάσης του EGF. Επίσης, η ένωση του μαύρου κύμινου αναστέλλει την φωσφορυλίωση και την επαγωγή της IL-6 η οποία συσχετίζεται με την αναστολή της c-Src και JAK2 ενεργοποίησης σε κύτταρα πολλαπλού μυελώματος. Η TQ, ακόμη, προκαλεί προς τα κάτω έκφραση των γονιδίων που ρυθμίζονται από την STAT3, όπως κυκλίνη D1, Bcl-2, Bcl-xL, survivin, Mcl-1 και του VEGF. Η TQ επάγει την συσσώρευση κυττάρων στην υπο-G1 φάση, αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό και την απόπτωση, με διάσπαση PARP. Η TQ είναι ένα καλό παράδειγμα ενός αναστολέα STAT3, ενεργώντας μέσω της ρύθμισης προς τα πάνω της δραστηριότητας των κινασών.
ΑΝΑΣΤΟΛΗ ΤΗΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ ΤΗΣ STAT3 ΑΠΟ ΦΩΣΦΑΤΑΣΕΣ
Η φωσφορυλίωση STAT3, επίσης, στενά ρυθμίζεται από την αποφοσφωρυλίωση από τις φωσφατάσες (PTPs) SHP-1, SHP-2, TC-ΡΤΡ, και PTPRT. Η MEG2 αποφωσφορυλιώνει, επίσης, την STAT3 σε Tyr705 μέσω άμεσης αλληλεπίδρασης. Τα περισσότερα φυσικά προϊόντα που στοχεύουν τις φωσφατάσες ρυθμίζουν την έκφραση των SHP-1 και / ή SHP-2. Η SHP-1 εντοπίζεται σε αιμοποιητικά κύτταρα και εκφράζεται, κυρίως, σε αιμοποιητικά και επιθηλιακά κύτταρα. Η SHP-1 ανήκει στη οικογένεια υποδοχέων των φωσφατασών της τυροσίνης (PTPs). Εμπλέκεται σε αιμοποιητικές διεργασίες σηματοδότησης και λειτουργεί και ως καταστολέας όγκου κατά την διάρκεια της αύξησης του όγκου. Σε αντίθεση με την κυρίαρχη έκφραση του SHP-1 σε αιμοποιητικά κύτταρα, η SHP-2 είναι ένα πανταχού εκφραζόμενο ένζυμο που φαίνεται να εμπλέκεται σε πολλαπλές οδούς σηματοδότησης μιας ποικιλίας αυξητικών παραγόντων και κυτοκινών. Οι SHP-1 και SHP-2 έχουν πολύ παρόμοιες δομές και ρυθμίζουν τη λειτουργία της οικογένειας JAK τυροσινικών κινασών μέσω περιοχών SH2. Η υπερφωσφορυλίωση της JAK κινάσης σε κύτταρα συχνά συνδέεται με την έλλειψη λειτουργικών SHP-1 ή SHP-2, υποδηλώνοντας ότι οι SHP-1 και SHP-2 είναι κρίσιμοι αρνητικοί ρυθμιστές στο JAK2 / STAT3 μονοπάτι σηματοδότησης.
-Οξική 10-Acetoxychavicol (ACA): Απομονώνεται από τα ριζώματα του φυτού Languas galangal (οικογένεια Zingiberaceae). Το ACA παρουσιάζει αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη δραστηριότητα μέσω της καταστολής της οξειδάσης της ξανθίνης, με δημιουργία υπεροξειδίου ως ανιόντος, και διέγερσης της έκφρασης της συνθάσης του νιτρικού οξειδίου. Το ACA έχει, επίσης, αντικαρκινική δραστικότητα έναντι του πολλαπλού μυελώματος με την αναστολή του πυρηνικού παράγοντα κάππα Β. Το ACA επάγει την απόπτωση του όγκου με την ενίσχυση της δραστηριότητας της κασπάσης-3 και αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό και την αγγειογένεση των όγκων του προστάτη. Το ACA έχει αποδειχθεί ότι καταστέλλει την φωσφορυλίωση της STAT3 (σε τυροσίνη 705 και σερίνη 727) με δοσο- και χρονοεξαρτώμενο τρόπο, και η μέγιστη αναστολή γίνεται με 5-10 μΜ σε MDA-MB-231 κύτταρα καρκίνου του μαστού, σε μόνιμα ενεργή STAT3. Το ACA καταστέλλει και τη φωσφορυλίωση της JAK2 και Src κινάσης σε MDA-MB-231 κύτταρα με ένα δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Το ACA καταστέλλει την IL-6 που προκαλεί στην STAT3 φωσφορυλίωση με εξαρτώμενο από τη συγκέντρωση τρόπο. Η ACA έχει την ικανότητα να μπλοκάρει την επαγόμενη ενεργοποίηση της STAT3 σε καρκινικά κύτταρα. Αφού ενεργοποιηθεί από την IL-6, η ενεργοποιημένη STAT3 σχηματίζει διμερή μέσω μιας φωσφοτυροσίνης με αλληλεπίδραση στον τομέα SH2, και το διμερές έπειτα μετατοπίζεται στον πυρήνα. Η IL-6 που δημιουργείται από τη συσσώρευση του STAT3 στον πυρήνα μειώνεται με την ACA αισθητά και μειώνεται και η συσσώρευση της STAT3 στον πυρήνα. Η μετάθεση των STAT3 διμερών στον πυρήνα προκαλεί ειδική σύνδεση DNA στους υποκινητές των γονιδίων στόχων και συνεπώς προκαλεί αύξηση της έκφρασης των γονιδίων στόχων. Υπάρχουν διάφορα γονίδια στόχοι της STAT3 που συμμετέχουν στην επαγωγή αντιαποπτωτικών προγραμμάτων (π.χ., survivin, Bcl-XL, και Mcl-1), στην σταθεροποίηση των ογκογονιδίων (π.χ., c-Myc και κυκλίνη D1), στην αγγειογένεση (π.χ., VEGF και διέγερση του παράγοντα της υποξίας), και στη διεισδυτικότητα (π.χ. ΜΜΡ-2 και ΜΜΡ-9). Η ανάλυση των προϊόντων των γονιδίων-στόχων της STAT3 αποκάλυψε ότι ο ACA ρυθμίζει προς τα κάτω την έκφραση των μεταλλοπρωτεϊνασών μήτρας όπως ΜΜΡ-2 και ΜΜΡ-9. Σε αντίθεση, τα επίπεδα έκφρασης των αντιαποπτωτικών και πολλαπλασιαστικών γονιδίων, όπως κυκλίνη D1, survivin, και Bcl-2, επηρεάζονται μόνο ελαφρά. Η ενζυματική δραστικότητα της ΜΜΡ-9 μειώνεται με τον ACA. Η άμεση αλληλεπίδραση μεταξύ STAT3 και ΜΜΡ-2 / ΜΜΡ-9 μειώνεται και αυτή από τον ACA. Η Οξική 10-Acetoxychavicol (ACA) ειδικώς καταστέλλει τη δραστηριότητα των στόχων STAT3 MMP-2 και ΜΜΡ-9 και αναστέλλει τη μετανάστευση των καρκινικών κυττάρων και τη μετάσταση. Επειδή ο ACA αναστέλλει την φωσφορυλίωση της STAT3 (τυροσίνη 705 και σερίνη 727), τη φωσφορυλίωση της JAK2 (τυροσίνη 1.007 και 1.008), και της κινάσης Src (τυροσίνη 416) σε MDA-MB-231 κύτταρα, οι φωσφατάσες είναι ο καλύτερος στόχος για την αναστολή του μονοπατιού JAK2 / STAT3. Όταν βαναδικό νάτριο, που είναι αναστολέας της φωσφατάσης της τυροσίνης δοθεί σε θεραπεία με ACA στον καρκίνο του μαστού, η ACA προκαλεί αναστολή της STAT3. Η συμμετοχή των φωσφατασών τυροσίνης στην αναστολή STAT3 (SHP-1, SHP-2, TC-PTP, PTEN, PTP-1D, CD45, και PTP-e) είναι γεγονός. Η αναστολή της μετανάστευσης των καρκινικών κυττάρων από τον ACA δεν επηρεάζει τη βιωσιμότητα των κυττάρων του καρκίνου. Ως εκ τούτου, το SHP-1 είναι ένα μόριο-στόχος για την αντιμεταστατική ικανότητα της ACA.
-Guggulsterone (GS): Απομονώνεται από το φυτό Commiphora mukul που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της παχυσαρκίας, του διαβήτη, της υπερλιπιδαιμίας, της αθηροσκλήρωσης, και της οστεοαρθρίτιδας, και ανταγωνίζεται τον υποδοχέα farnesoid Χ και μειώνει την έκφραση των ενεργοποιημένων γονιδίων των οξέων της χολής. Η GS, επίσης, αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό και επάγει την απόπτωση σε πολλούς όγκους, όπως στη λευχαιμία, στον καρκίνο της κεφαλής και του τραχήλου, στο πολλαπλό μυέλωμα και στο μελάνωμα, στον καρκίνο του μαστού, του πνεύμονα και του προστάτη και στον καρκίνο ωοθηκών. Η GS καταστέλλει την ενεργοποίηση STAT3 στα U266 κύτταρα με χρονοεξαρτώμενο τρόπο, με αναστολή σε περίπου 4 ώρες και χωρίς επιπτώσεις στην έκφραση της STAT3 πρωτεΐνης. Η GS αναστέλλει, επίσης, την IL-6. Η GS προκαλεί την αποφωσφορυλίωση STAT3. Η GS καταργεί, επίσης, τη μετατόπιση του STAT3 προς τον πυρήνα, την DNA δεσμευτική ικανότητα των STAT3, και την STAT3 εξαρτώμενη έκφραση των γονιδίων, όπως κυκλίνη D1, Bcl-2, Mcl-1, και VEGF. Επειδή η JAK2 είναι μία από τις κύριες κινάσες που εμπλέκονται, η GS καταστέλλει την φωσφορυλίωση JAK2 με έναν χρονοεξαρτώμενο τρόπο. Η GS, επίσης, καταστέλλει την ιδιοσυστατική φωσφορυλίωση της c-Src κινάσης. Ωστόσο, η αναστολή της STAT3 Tyr705 δεν οφείλεται στην αναστολή της δραστηριότητας JAK2 επειδή η αναστολή της JAK2 φωσφορυλίωσης συμβαίνει μετά την αποφωσφορυλίωση της STAT3. Η αναστολή της φωσφορυλίωσης STAT3 Tyr705 από την GS δεν προκαλείται από τις κινάσες. Η επεξεργασία των κυττάρων U266 με τον αναστολέα φωσφατάσης τυροσίνης, υπερβαναδικό νάτριο ανατρέπει την GS αναστολή φωσφορυλίωσης της STAT3. Οι φωσφατάσες τυροσίνης εμπλέκονται στην GS-επαγόμενη αναστολή της ενεργοποίησης STAT3, επειδή οι πρωτεϊνικές φωσφατάσες τυροσίνης διαμορφώνουν την δράση της STAT3. Η GS μπορεί να διαμορφώσει την έκφραση του SHP-1 σε κύτταρα U266 με ένα χρονοεξαρτώμενο τρόπο, με μέγιστη έκφραση μετά από 120 έως 240 λεπτά. Η GS προκαλεί απόπτωση των ανθρώπινων κυττάρων με την αναστολή STAT3, με έκφραση του SHP-1.
-5-υδροξυ-2-μεθυλο-1,4-ναφθοκινόνη, plumbagin: Είναι ένα ανάλογο της βιταμίνης Κ3 και απομονώνεται από τα φυτά των οικογενειών Plumbaginaceae, Droseraceae, Ancestrocladaceae, και Dioncophyllaceae. Η ρίζα του chitrak (Plumbago zeylanica), είναι σημαντική πηγή plumbagin, και χρησιμοποιείται στην Ινδική ιατρική ως καρδιοτονωτικό, ηπατοπροστατευτικό, και νευροπροστατευτικό. Η plumbagin, επίσης, απομονώνεται με ναφθοκινόνες από τις ρίζες, τα φύλλα, το φλοιό, και το ξύλο των Juglans regia, Juglans cinerea (είδη καρυδιάς) και τη μαύρη καρυδιά. Η πλουμπαγκίνη έχει αντικαρκινικές επιδράσεις σε πολλούς όγκους (καρκίνος του μαστού, καρκίνος του πνεύμονα, των ωοθηκών, στην οξεία προμυελοκυτταρική λευχαιμία, στο μελάνωμα, και στον καρκίνο του προστάτη). Η πλουμπαγκίνη αναστέλλει τη φωσφορυλίωση STAT3 σε κύτταρα U266, με μέγιστη αναστολή με 5 μΜ, χρονοεξαρτώμενη, σε 4 ώρες. Η πλουμπαγκίνη διαμορφώνει τη φωσφορυλίωση της STAT3 στο υπόλειμμα σερίνης 727 με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Η πλουμπαγκίνη μειώνει τη δέσμευση DNA με χρονοεξαρτώμενο τρόπο. Αυτή η ένωση εμποδίζει το διμερισμό της STAT3 και αναστέλλει τη μετατόπισή του προς τον πυρήνα. Ως εκ τούτου, η πλουμπαγκίνη ρυθμίζει προς τα κάτω την έκφραση των γονιδίων στόχων STAT3, όπως τις αντιαποπτωτικές πρωτεϊνες Bcl-xL, τη ρυθμιστική πρωτεΐνη του κυτταρικού κύκλου, την κυκλίνη D1, και τον VEGF. Η πλουμπαγκίνη, επίσης, καταστέλλει την δραστηριότητα της JAK2. Το υπερβαναδικό νάτριο (αναστολέας PTP ευρείας δράσης) εμποδίζει την πλουμπαγκίνη στην επαγόμενη αναστολή της ενεργοποίησης STAT3, που υποδηλώνει ότι οι ο ΡΤΡ εμπλέκεται στην επαγώμενη από την πλουμπαγκίνη αναστολή της ενεργοποίησης της STAT3. Η SHP-1 είναι ένας σημαντικός αρνητικός ρυθμιστής της JAK / STAT σηματοδότησης σε λευχαιμίες και λεμφώματα. Η πλουμπαγκίνη ρυθμίζει προς τα κάτω την έκφραση της κυκλίνης D1, που είναι γονίδιο κρίσιμο για τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων με δοσοεξαρτώμενο τρόπο και προκαλεί σημαντική συσσώρευση του κυτταρικού πληθυσμού στην φάση υπο-G1. Η θεραπεία των U266 κυττάρων με πλουμπαγκίνη προκαλεί μια εξαρτώμενη διάσπαση της κασπάσης 3. Επιπλέον, η πλουμπαγκίνη επάγει την απόπτωση. Η πλουμπαγκίνη είναι ένας εκλεκτικός αναστολέας του μονοπατιού STAT3 και είναι ένα χρήσιμο ανάλογο της βιταμίνης Κ για την STAT3 διαφοροποίηση.
-Farnesol (FOH): Είναι ένα ισοπρενοειδές, και τα ισοπρενοειδή είναι μια κατηγορία φυτοχημικών που αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων και την διαφοροποίηση και διεγείρουν την απόπτωση. Η FOH χρησιμοποιείται για τη θεραπεία της παχυσαρκίας, του διαβήτη, της υπερλιπιδαιμίας, και της αθηροσκλήρωσης. Επιπλέον, η FOH παρουσιάζει αντικαρκινική δράση με καταστολή του πολλαπλασιασμού πολλών ανθρώπινων όγκων (πλακώδες καρκίνωμα στόματος, καρκίνωμα του παχέος εντέρου, καρκίνωμα του πνεύμονα, παγκρεατικό αδενοκαρκίνωμα, καρκίνωμα του μαστού και λευχαιμία), με επαγωγή της απόπτωσης. Η FOH μπλοκάρει συγκεκριμένα τη φωσφορυλίωση STAT3 σε Tyr705, αλλά δεν έχει καμία επίδραση στην STAT3 φωσφορυλίωση με Ser-727. Η FOH αναστέλλει την ενεργοποίηση JAK1 / 2 και την ενεργοποίηση c-Src. Η FOH προκαλεί έκφραση της πρωτεΐνης SHP-2, η οποία συσχετίζεται με μία ρύθμιση προς τα κάτω στη φωσφορυλίωση STAT3 σε κύτταρα του πολλαπλού μυελώματος. Η έκφραση αρκετών προϊόντων γονιδίων STAT3-στόχων, όπως κυκλίνη D1, Bcl-2, Bcl-2, και survivin καταστάλλονται από την FOH. Η αναστολή της έκφρασης κυκλίνης D1 από την FOH καταστέλλει τον πολλαπλασιασμό και τη συσσώρευση των κυττάρων στην υπο-G1 φάση του κυτταρικού κύκλου. Επιπλέον, η προς τα κάτω ρύθμιση της έκφρασης του Bcl-2 και Bcl-XL μπορεί να συμβάλλει στην ικανότητα του FOH να επάγει την απόπτωση. Η FOH διάσπαση της PARP από την ενεργοποίηση των κασπασών -8, -9, και -3. FOH, με ρύθμιση προς τα κάτω της έκφρασης pJAK1 / 2, p-Src, p-STAT3, και διάφορα STAT3 ρυθμιζόμενα γονιδιακά προϊόντα σε ιστούς όγκων, αυξάνει τα επίπεδα της κασπάσης-3 στη θεραπεία με FOH. Η FOH αναστέλλει την ενεργοποίηση STAT3 μέσω της επαγωγής της φωσφατάσης τυροσίνης.
-Capillarisin (CPS): Απομονώνεται από την Artemisia capillaries Thunb (Compositae), η οποία έχει χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία της κίρρωσης του ήπατος, τον καρκίνο του ήπατος, τον ίκτερο και την χολοκυστίτιδα στις ασιατικές χώρες, όπως η Κορέα, η Κίνα και η Ιαπωνία. Η CPS είναι ένας ισχυρός αναστολέας του μονοπατιού ενεργοποίησης του ΝΡ-κΒ και καταστέλλει τη φωσφορυλίωση της STAT3 σε Tyr705, αλλά όχι της Ser727. Η CPS μειώνει σημαντικά την ενεργοποίηση STAT5, χωρίς να επηρεάζει τα συνολικά επίπεδα STAT5. Η CPS μπλοκάρει, επίσης, την IL-6 που επάγει τη φωσφορυλίωση της STAT3 και στη συνέχεια καταστέλλει την δεσμευτική DNA δραστηριότητα της STAT3 με δοσο- και χρονοεξαρτώμενο τρόπο. Η CPS καταστέλλει την πυρηνική μετατόπιση του STAT3. Η CPS αναστέλλει την ενεργοποίηση των κινασών που εμπλέκονται στον καταρράκτη σηματοδότησης STAT3, όπως τις JAK1 / 2 και Src κινάσες, με δοσοεξαρτώμενο τρόπο. Η θεραπεία με CPS αυξάνει την έκφραση του SHP-1 και SHP-2, αλλά όχι του ΡΤΕΝ σε πρωτεϊνικό επίπεδο. Η ρύθμιση προς τα κάτω της έκφρασης της Bcl-xl μπορεί να συμβάλει στην ικανότητα του CPS να επάγει την απόπτωση. Η προς τα κάτω ρύθμιση της έκφρασης της κυκλίνης D1 από την CPS συσχετίζεται με αντπολλαπλασιαστικά αποτελέσματα.
ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΗΣ STAT3 ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΑΣ ΜΕΣΩ ROS
Τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS) είναι κρίσιμα για την ανάπτυξη και την απόπτωση. Τα καρκινικά κύτταρα εμφανίζουν αυξημένα ROS επίπεδα σε σύγκριση με εκείνα των φυσιολογικών κυττάρων, λόγω της επιτάχυνσης του μεταβολισμού. Τα υψηλά επίπεδα ROS στα κύτταρα του καρκίνου καθιστούν αυτά τα κύτταρα πιο ευαίσθητα στο οξειδωτικό στρες που μπορεί να αξιοποιηθεί για την επιλεκτική θεραπεία του καρκίνου.
Πολλές γνωστές φυσικές ενώσεις, όπως η υδροξυκινναμωμική αλδεϋδη, η κουρκουμίνη, η EGCG, η piperlogumin και η ρεσβερατρόλη, δημιουργούν ROS για να καταστρέψουν τα καρκινικά κύτταρα. Η JAK / STAT-εξαρτώμενη σηματοδότηση ρυθμίζεται από οξειδοαναγωγικά μονοπάτια. Οι ROS μπορεί να αναστείλλουν την JAK2 φωσφορυλίωση μέσω μεταμεταφραστικής τροποποίησης των κρίσιμων υπολειμμάτων κυστεΐνης, καθώς και μέσω της ενεργοποίησης STAT3 PTP.
-Nimbolide (NL): Είναι ένα λεμονοειδές τερπενοειδές που έχει απομονωθεί από τα φύλλα της Azadirachta indica που έχει αντιελονοσιακή δράση, δράση κατά του HIV, αντιμικροβιακή, και σημαντική αντικαρκινική δράση. Οι διάφορες αντικαρκινικές δράσεις της NL παρατηρείται σε καρκίνο του μαστού, του παχέος εντέρου, του εγκεφάλου, και σε καρκίνο του ήπατος. Η pSTAT3 σε DU145 και η IL-6 που διεγείρει τα επίπεδα pSTAT3 σε LNCaP είναι σημαντικά μειωμένα κατά την NL θεραπεία. Σε κύτταρα DU145, τα JAK1 και JAK2 επίπεδα φωσφορυλίωσης μειώνονται, ενώ η φωσφορυλίωση της Src δεν επηρεάζεται. Η NL μειώνει, επίσης, τη φωσφορυλίωση των JAK1 και JAK2 που διεγείρει την IL-6 σε κύτταρα LNCaP. Η αναστολή STAT3 που προκαλείται από την NL θεραπεία μπορεί να προκληθεί από την προς κάτω ρύθμιση της ενεργοποίησης μέσω των JAK1 και JAK2 κινασών. Επιπλέον, η NL μπλοκάρει τη STAT3 από τη δέσμευση στο DNA και μειώνεται έτσι η μεταγραφή των γονιδίων στόχων STAT3. Ο αποπτωτικός κυτταρικός θάνατος μπορεί να προκληθεί μέσω της βλάβης του DNA ή των πρωτεϊνών. Η Ν-ακετυλο-L-κυστεΐνη (NAC) και η γλουταθειόνη (GSH) είναι δύο πολύ γνωστές αντιοξειδωτικές ουσίες θειόλης. Είναι ενδιαφέρον ότι, η προθεραπεία με αυτούς τους δύο αντιοξειδωτικούς παράγοντες διασώζει την αναστολή STAT3 που προκαλείται από την NL θεραπεία και μειώνει την κυτταρική απόπτωση που προκαλείται από την NL. Το Η2Ο2 είναι το μείζον ROS σύστημα που προκαλείται από την NL. Η αναγωγάση γλουταθειόνης (GR), ένα ένζυμο που εμπλέκεται στην μείωση του σχηματισμού GSSG προς GSH, αναστέλλεται από την NL με χρονοεξαρτώμενο τρόπο από τα NL-επεξεργασμένα κύτταρα. Αυτά τα αποτελέσματα αποδεικνύουν ότι η NL καταστέλλει άμεσα τη σύνθεση GR και GSH με αναστολή της δραστηριότητάς τους και προκαλεί αύξηση των ROS στα κύτταρα όγκου. Οι ROS μπορούν να οξειδώσουν απευθείας τα υπολείμματα κυστεΐνης της JAK2 στην καταλυτική περιοχή, και συνεπώς είναι σε θέση να καταστείλλουν τη δράση της κινάσης, καθώς και την ενεργοποίηση STAT3. Η NL προκαλεί οξειδωτικό στρες που αναστέλλει την φωσφορυλίωση των JAK2 και STAT3 και μειώνει σημαντικά τη βιωσιμότητα των κυττάρων του καρκίνου. Η NL αναστέλλει, επίσης, την εξέλιξη του όγκου και τη μετάσταση.
-6-σογκαόλη (6SG): Είναι μια δραστική ένωση στην πιπερόριζα (Zingiber officinale) και εμφανίζει αντιπολλαπλασιαστική, αντιμεταστατική, και προαποπτωτική δραστηριότητα. Το Τζίντζερ (Zingiber officinale Roscoe, Zingiberaceae) είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα διαιτητικά καρυκεύματα στον κόσμο. Το τζίντζερ χρησιμοποιείται για το κρυολόγημα, τη ναυτία, την αρθρίτιδα, τις ημικρανίες, και την υπέρταση. Το τζίντζερ περιέχει περίπου 1,0-3,0% πτητικά έλαια και μια σειρά από πικάντικες ενώσεις. Οι Gingerols είναι οι πιο άφθονες ενώσεις σε φρέσκες ρίζες. Οι Shogaols, είναι η αφυδατωμένη μορφή gingerols και βρίσκονται μόνο σε μικρές ποσότητες στη φρέσκια ρίζα. Η πιπερόριζα και τα ενεργά φαινολικά συστατικά της μπορεί να αναστείλλουν το σχηματισμό όγκων του δέρματος και την έναρξη, καθώς και την εξέλιξη του καρκίνου του παχέος εντέρου, του ήπατος, και του καρκίνου του μαστού. Η 6SG σαφώς αναστέλλει την ενεργοποίηση STAT3 και στα MDA-MB-231 και στα DU145 κύτταρα με 30 μΜ. Η 6SG, καταστέλλει, επίσης, την φωσφορυλίωση και την πυρηνική μετατόπιση του STAT3. Η 6SG καταστέλλει, επίσης, την φωσφορυλίωση του JAK2. Η 6SG ρυθμίζει την έκφραση των αντιαποπτωτικών γονιδιακών προϊόντων με χρονοεξαρτώμενο τρόπο. Οι ROS επάγουν τους καταρράκτες ΜΑΡΚ και ΑΚΤ. Είναι ενδιαφέρον, ότι η 6SG επάγει την ενεργοποίηση καταρρακτών ΜΑΡΚ συμπεριλαμβανομένων των JNK, p38 ΜΑΡΚ και ERK, σε MDA-MB-231 κύτταρα. Η 6SG ουσιαστικά ρυθμίζει προς τα άνω τη φωσφορυλίωση και των τριών JNK, p38, και ERK ΜΑΡ κινασών με έναν χρονοεξαρτώμενο τρόπο. Επιπλέον, η 6SG προκαλεί απόπτωση με προς τα κάτω διαμόρφωση των προϊόντων γονιδίων που μεσολαβούν στην επιβίωση των καρκινικών κυττάρων και τον πολλαπλασιασμό.
-Sugiol: Είναι ένα διτερπένιο και απομονώνεται από τις ρίζες της Salvia prionitis Hance (Labiatae), Salvia miltiorrhiza Bunge, και Salvia viridis. Έχει αντικαρκινική, αντιφλεγμονώδη, αντιμικροβιακή, και ανασταλτική δράση της αναγωγάσης της αλδόζης. Η sugiol αναστέλλει επιλεκτικά την ανάπτυξη των DU145 καρκινικών κυττάρων. Η sugiol καταστέλλει, κυρίως, τον πολλαπλασιασμό του STAT3 που εξαρτάται από τα καρκινικά κύτταρα. Η Sugiol μειώνει τη φωσφορυλίωση του STAT3 σε Try705, ενώ το συνολικό ποσό των STAT3 πρωτεΐνών παραμένουν αμετάβλητες. Η Sugiol αναστέλλει την έκφραση των STAT3 γονιδίων στόχων (κυκλίνης D1, κυκλίνης Α, survivin, VEGF, Mcl-1, και Bcl-xL). Επειδή, η sugiol ρυθμίζει προς τα κάτω τις D1 και Α κυκλίνες, γίνεται διακοπή του κυτταρικού κύκλου κατά τη φάση G1 / S. Η θεραπεία με έως και 50 μΜ sugiol δεν επηρεάζει την οικογένεια JAK πρωτεΐνών, όπως οι JAK2, JAK3 και ΤΥΚ2. Η Transketolase (TKT) ταυτοποιήθηκε ως ένα μόριο-στόχος της sugiol. Η sugiol αναστέλλει τη δράση της TKT και στη συνέχεια μειώνει τα επίπεδα της γλουταθειόνης, και αυτό οδηγεί στην παραγωγή των ROS στα κύτταρα του όγκου. Η αλληλεπίδραση των sugiol με transketolase προκαλεί ROS και αποφωσφορυλίωση STAT3, η οποία αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Οι ROS επάγουν τους ΜΑΡΚ και ΑΚΤ καταρράκτες. Η Sugiol αναστέλλει τη δράση της TKT και επάγει την αποφωσφορυλίωση STAT3 στην Tyr-705 μέσω ROS-μεσολαβητικής ενεργοποίησης του ERK, και είναι υπεύθυνη για την αντικαρκινική δράση του sugiol στα κύτταρα του προστάτη DU145.
Οι αναστολείς STAT3 μπορούν να απομονωθούν από τα φυτικά φάρμακα.
Biodesign l Vol.4 l No.1 l Mar 30, 2016 © 2016 Biodesign
Η ζωή είναι πολύτιμη.
Η ζωή είναι δική σας. Πάρτε την στα χέρια σας!
Το μοριακό προφίλ του όγκου είναι απαραίτητο και χρήσιμο εργαλείο για τη θεραπευτική σας απόφαση.
Ζητείστε την εξέταση πριν κάνετε οποιαδήποτε θεραπεία. Η ζωή σας είναι πολύτιμη.
Ζητήστε από την EMEDI πληροφορίες για το μοριακό προφίλ του όγκου.
Διαβάστε περισσότερα για την Σάββη Μάλλιου Κριαρά
Εμπιστευθείτε τους διατροφικούς συμβούλους της EMEDI
Εμπιστευθείτε το ογκολογικό συμβούλιο της EMEDI
Τα κατάλληλα συμπληρώματα διατροφής για τον καρκίνο
Πατήστε, εδώ, για να παραγγείλετε τα κατάλληλα συμπληρώματα διατροφής για τον καρκίνο
Η καθοδήγηση για την επιλογή των ποιων συμπληρωμάτων διατροφής, από τα ανωτέρω, θα επιλεγούν για την ασθένειά σας θα γίνει σε συνεννόηση με το θεράποντα ιατρό.
Διαβάστε, επίσης,
