A különböző fügefajták betakarítási időzítésének és rákellenes aktivitásának vizsgálata a flavonoid komponensek alapján
A Ficus carica L. a Moraceae családba tartozó Ficus nemzetségbe tartozó mérsékelt égövi lombhullató gyümölcsfa. Az Eufrátesz és a Tigris folyó medencéjében őshonos, és az egyik legkorábbi, ember által háziasított termesztett gyümölcsfa, amelynek ültetési története több mint 10000 éves. A flavonoidokról bebizonyosodott, hogy potenciális természetes antioxidánsok, antibakteriális és daganatellenes hatással. A füge gyökerei, szára, levelei és gyümölcsei mind gyógyszerként felhasználhatók. Az 1950-es években Ullman azt javasolta, hogy az állatok bélrendszerének külsőleg fügetejjel történő kezelése jelentős hajszálér-károsodást okozhat, ami súlyos esetben az állatok halálához vezethet; szájon át történő fogyasztás esetén azonban nincs mérgező hatása. Négy aktív komponenst izoláltak a füge tejéből, amelyek közül két komponenst bőr alá vagy intravénásan beadva gátolták az átültetett szarkóma növekedését egerekben. Ezt követően megerősítették, hogy a fügeemulzió jelentősen gátolja az elsődleges emlőráksejtek növekedését egerekben, a rákos sejtek nekrózisát okozza, késlelteti az átültetett adenokarcinóma, myeloid leukémia, lymphosarcoma és szarkóma kialakulását, és szarkóma degenerációt okoz. Kínában Wang és munkatársai számoltak be először arról, hogy a füge gyökeréből, szárából, leveléből és terméséből (beleértve a fiatal és érett gyümölcsöket is) származó kivonatok jelentős gátló hatást mutattak S180 szarkóma, tüdőrák, májrák és Ehrlich ascites karcinóma ellen. A füge vizes kivonatát daganatos egereknek vagy rákos betegeknek adták, ami javíthatja a kísérleti alanyok immunfunkcióját. Ezért azt javasolják, hogy a füge-készítményeket természetes és nem toxikus adjuváns gyógyszerként lehet használni a kemoterápiás és sugárterápiás betegek fájdalmainak enyhítésére és életminőségük javítására. A füge hatékony rákellenes összetevőit azonban még nem sikerült feltárni. Takeuchi és munkatársai javasolták először, hogy a füge fő rákellenes összetevője a benzaldehid. Yin és munkatársai úgy vélik, hogy a füge rákellenes hatása a kumarinvegyületek, a benzaldehid és a furángyűrűs kis molekulájú aromás vegyületek együttes hatásának eredménye, és a benzaldehid csak az egyik erősítő vagy szerves aktív molekula. Később felfedezték, hogy a füge poliszacharidjai rákellenes hatásúak. A poliszacharidok szerkezete azonban összetett, és a daganatellenes hatásukkal való kapcsolatuk további feltárást igényel. Másrészt a flavonoidok és a rákellenes hatás közötti kapcsolat is figyelmet keltett. Sharada és munkatársai azt javasolták, hogy a fügében található flavonoid anyag, a morin gátolja a patkányokban 1,2-dimetilhidrazin (DMH) által kiváltott vastagbélrák kialakulását. Hiányoznak az ezt a kutatást követő jelentések. A füge számos fajtája miatt a különböző stádiumban érő gyümölcsök levelei eltérő funkcióval rendelkezhetnek. Ezért ebben a tanulmányban 2019 júliusa és novembere között három fügefajta leveleit gyűjtöttük be, kivontuk és finomítottuk a flavonoidokat, és vizsgáltuk a füge flavonoidok gátló hatását a humán rákos sejtek proliferációjára különböző hónapokban. Feltártuk a füge flavonoidok rákellenes mechanizmusát, és elemeztük a flavonoid anyagok és a rákellenes aktivitás közötti kapcsolatot, annak érdekében, hogy elméleti alapot biztosítsunk a füge flavonoidok rákellenes gyógyászatban való alkalmazásához és fejlesztéséhez.

A flavonoidok olyan vegyületek, amelyek két, három szénatom által összekapcsolt benzolgyűrűből állnak. C6-C3-C6 szerkezetűek, vízben nem vagy alig oldódnak, és könnyen oldódnak szerves oldószerekben, például metanolban, etanolban és etil-acetátban. Ezért a fügealkohol-kivonat, sőt a fügebor is tartalmaz bizonyos mennyiségű flavonoidot, és rákellenes hatással rendelkezik. A daganatellenes hatások tekintetében Bai és munkatársai füge etanol kivonatot használtak S180 szolid tumort hordozó egerek intraperitoneális injekciójához, és megállapították, hogy jelentős gátló hatást gyakorolt a szarkóma növekedésére, növelte a szervi indexet és növelte a T-limfociták százalékos arányát, ami arra utal, hogy a füge etanol kivonat tumorellenes hatással bírhat a tumort hordozó egerek immunfunkciójának fokozásával. Ez a legkorábbi jelentés a füge flavonoidok állati tumorok gátlásáról. Ebben a kísérletben megfigyeltük, hogy a fügelevelekből származó flavonoidok jelentős gátló hatással voltak az SGC-7901 humán gyomorráksejtek proliferációjára, de viszonylag alacsony hatással voltak a BGC-823 gyomorrák és a Hepg-2 májráksejtek proliferációjára (lásd az 1. ábrát). A különböző hónapokban, különböző fajtákból gyűjtött levelekből kivont rákellenes hatásokból látható, hogy a flavonoidok SGC-7901 sejtekre gyakorolt gátlási aránya a "Braunschweig" augusztusban gyűjtött leveleiben a legmagasabb, míg a flavonoidok gátlási aránya más fajták leveleiben és hónapokban viszonylag alacsony (lásd 2. táblázat). Úgy tűnik, hogy csak az egyes fajták és hónapok füge leveleiből származó flavonoidok vannak jelentős hatással az egyes tumorsejtek proliferációjára. Egyesek szerint a cikász cordyceps etanolos kivonata gátolja a legnagyobb mértékben a rákos sejtek proliferációját az SGC-7901-ben. A kísérlet eredményei ehhez hasonlóak. Ahogy a fügefalevelekben lévő flavonoidok koncentrációja nőtt, a gyomorrák SGC-7901 sejtek száma csökkent, rövidebbek és ráncosodtak, fokozatosan leváltak a sejtlemezről, és a gátló hatása dózishatást mutatott (lásd a 2. ábrát). Ez elméleti alapot nyújt a fügefalevelek betakarítási idejének meghatározásához és a flavonoidok rákellenes hatásának fejlesztéséhez.
Először használtunk áramlási citometriát, hogy megfigyeljük a sejtek apoptózisának flavonoidok általi indukcióját a fügefalevelekben (lásd a 3. ábrát). A 200 μ g/mL flavonoid-koncentráció mellett a sejtek teljes apoptózisának aránya 39,08% volt; amikor a koncentráció elérte az 1600 μ g/mL-t, a teljes apoptózis aránya elérte a 83,60%-t. Ennek alapján a fügeflavonoidok SGC-7901 sejtekre gyakorolt fél-letális koncentrációja 577 25 μ g/ml volt. Ez hasonló a Purnamasari és munkatársai által a Huh7it májráksejtekre javasolt 653 μ g/mL félig gátló koncentrációhoz a füge metanolos kivonatában. Megállapították, hogy a füge levelek metanolos kivonata képes gátolni a májrákos sejtek proliferációját, elősegíti az apoptózist és sejtnekrózishoz vezet. Az apoptózis egy sor gén aktiválását, expresszióját és szabályozását foglalja magában, főként beleértve az endogén mitokondriális útvonalakat és az exogén halálreceptor szabályozó útvonalakat. A mitokondriális membránpotenciál csökkenése a korai mitokondriumfüggő apoptózis egyik jellemző eseménye. Garc í a-Zepeda és munkatársai kimutatták, hogy a resveratrol a mitokondriális membránpotenciál csökkenését idézi elő méhnyakrákos sejtvonalakban, és elősegíti a rákos sejtek apoptózisát. Ebben a kísérletben megfigyelték, hogy a fügeflavonoidok csökkentették a mitokondriális membránpotenciál szintjét a humán gyomorrák SGC-7901 sejtekben (lásd a 4. ábrát). Ez azt jelzi, hogy a füge leveleiben található flavonoidok elősegítik az apoptózist azáltal, hogy a mitokondriális membránpotenciál szintjének csökkenését indukálják az SGC-7901 sejtekben.
Megfigyeltük a fügefalevelekben található flavonoidok rákos sejtek sejtciklusát gátló hatását is, és azt találtuk, hogy ezek főként az S fázisban gátolják az SGC-7901 sejtek mitózisát, néhányat pedig a G2 fázisban (lásd az 5. ábrát). Arról számoltak be, hogy a kapszaicin képes blokkolni az endometriális rákos sejteket az S fázisban, és az apoptózis arányának növekedését okozza. A kutatások szerint a kapszaicin rákellenes mechanizmusa a sejtciklusfüggő fehérje kinázok CDK2, CDK4 és CDK6 fehérjék expressziójának gátlásában rejlik. A mesterségesen szintetizált flavonoid aminosav-származékok szintén gátolni tudják az MGC-803 gyomorrák sejtciklusának G2/M fázisát, miközben lefelé szabályozzák az antiapoptotikus Bcl-2 fehérje expresszióját és felfelé szabályozzák a proapoptotikus Bax fehérje expresszióját, ezáltal kiváltva a sejt apoptózisát. Ez a kísérlet az SGC-7901 sejtek apoptózisát gátló fügeflavonoidok mRNS-szintű mechanizmusát elemezte. Azt találtuk, hogy a fügelevél flavonoidokkal kezelt SGC-7901 sejtekben a CDK1, CDK2, CDK6 és CyclinD1 gének expressziója jelentősen csökkent, míg az E2F1 expressziója nőtt (lásd 6B ábra). A különböző daganatos szövetekben a CDK-k kórosan aktivált állapotban vannak, és a CDK-k expressziójának gátlása elnyomhatja a kontrollálatlan daganatos proliferációt. Ezenkívül a füge levelekben található flavonoidokkal való kezelés befolyásolta a P53 és a Bax tumorszupresszor gének, valamint az onkogén Bcl-2 kifejeződését is (lásd 6A. ábra). E három gén közül a Bax és a Bcl-2 ugyanahhoz a géncsaládhoz tartozik. Közülük a Bcl-2 elősegíti a sejtciklust, míg a Bax és a Bcl-2 olyan fehérje dimert alkot, amely antagonizálja az utóbbi aktivitását, gátolja a sejtciklust és sejt apoptózist okoz. A jelentések szerint a Tianshan Snow Lotusból származó flavonoidok képesek felszabályozni a CaEs-17Bax expresszióját és leszabályozni a Bcl-2 expresszióját emberi nyelőcsőrákos sejtekben, ezáltal sejt apoptózist indukálva. A fügefalevelekben megfigyelt flavonoidok elősegítik a P53 és a Bax tumorszupresszor gének kifejeződését, miközben gátolják a Bcl-2 tumorszupresszor gén kifejeződését. Ez arra utal, hogy a fügefalevél flavonoidok apoptózist indukáló hatása az SGC-7901 gyomorrákos sejtvonalra az apoptózissal kapcsolatos Bax, P53 és Bcl-2 gének expressziójának szabályozásával érhető el.
Annak érdekében, hogy feltárjuk a fügefalevél flavonoidok specifikus hatóanyagait a gyomorrák SGC-7901 sejtek proliferációjának gátlásában, három mintát választottunk ki ("Branrick" augusztusban, "Masyutaofen" szeptemberben és "Bojihong" szeptemberben) LCMS/MS minőségi és mennyiségi elemzésre a fügefalevél flavonoidok különböző gátló hatása alapján a humán gyomorrák SGC-7901 sejtek proliferációjára különböző fajtákban és hónapokban. A szűrést követően 12 olyan differenciális metabolitot kaptunk, amelyek erősen korreláltak a rákgátlási rátával (lásd a 3. táblázatot). Közülük a narcissin és a füge flavonoidok rákellenes aránya között rendkívül szignifikáns pozitív korreláció mutatható ki. Arról számoltak be, hogy a nárciszozid vírusellenes aktivitással rendelkezik, és nagy jelentőséggel bír a fehérjekonformációs betegségek, például az Alzheimer-kór, a II. típusú cukorbetegség, a Parkinson-kór stb. megelőzésében és kezelésében is. A közelmúltban javasolták, hogy a nárciszozidot a COVID-19 megelőzésére és kezelésére lehetne használni. Azt azonban, hogy van-e rákellenes hatása, még tanulmányozni kell. A 3. táblázatban szereplő eredmények szintén szignifikáns korrelációt mutatnak az izokvercetin és a füge flavonoidok rákellenes aránya között. Arról számoltak be, hogy az izoquercetin jelentősen gátolja a miR-23a kifejeződését a gliómaszövetben, ezáltal elnyomja a rákos sejtek proliferációját. Ezért a füge leveleiben lévő izoquercetin és a daganatellenes aktivitás közötti kapcsolat további vizsgálatot érdemel. Harmadszor, a melanin gátolhatja a tumorsejtek növekedését, és a sejtciklus S fázisában fordul elő. Egyesek azonban úgy vélik, hogy a blokkolás a G2/M fázisban is bekövetkezik. Ez a tanulmány a melanin jelenlétét is kimutatta, és a tartalom és a rákellenes arány közötti korrelációs együttható r= 9923, P=0,08 volt. Bár nem érte el a 0,05-ös szintet, de nagyon közel van hozzá. Továbbá megfigyeltük, hogy a fügelevelekből származó flavonoidok gátolták az SGC-7901 sejtek sejtciklus hatását az S fázisban. Ez hasonló a korábbi eredményekhez. Mivel a füge a Moraceae családba tartozó Ficus nemzetségbe tartozik, érdemes tovább vizsgálni, hogy ez a flavonoid anyag összefüggésben van-e a füge rákellenes hatásával. Ezenkívül azt is megfigyeltük, hogy 2 A 6-dihidroxibenzoesav, vanillofenon, cianidin-3-O-rutinosid-klorid, antocianinok, epikatekin, szinapin stb. tartalma szignifikánsan korrelált a füge flavonoidok rákellenes hatásával (lásd 3. táblázat). Arról számoltak be, hogy a katechinek gátló hatással vannak az emberi májrákra. Ebben a kísérletben azonban azt figyeltük meg, hogy a fügefalevél flavonoidok májrák HepG-2-re gyakorolt gátló hatása viszonylag alacsony volt (lásd az 1. ábrát), ami arra utal, hogy az SGC-7901-re gyakorolt gátló hatása nem feltétlenül az epikatekinhez kapcsolódik. Az egyéb metabolitok és a rákellenes hatások közötti kapcsolatról jelenleg ritkán számolnak be.
Összefoglalva, ez a cikk először elemezte a flavonoidok gátló hatékonyságát a különböző rákos sejtvonalak proliferációjára három fajta, köztük a "Branrick", a "Masyutaofen" és a "Bojihong" levelében júliustól novemberig. Megállapítást nyert, hogy augusztusban a "Branrick" fügefajtánál volt a legmagasabb a flavonoidok gátló hatása az SGC-7901 gyomorrákra. A flavonoidok koncentrációjának növekedésével a rákos sejtek sűrűsége és tapadása csökken, az élő sejtek száma csökken, az elhalt sejtek és a késői apoptotikus sejtek aránya pedig nő. A rákgátlás mechanizmusának kutatása kimutatta, hogy a fügefalevelekből származó flavonoidok blokkolják a sejtciklust az S fázisban és kis mértékben a G2 fázisban. A sejtek mitokondriális membránpotenciálja jelentősen csökken, és a Bax és a p53 proapoptotikus gének, valamint az E1F2 sejtciklus szabályozó gén expressziós szintje jelentősen megnő. Az antiapoptotikus Bcl-2 gén, valamint a sejtciklussal kapcsolatos Cy-clinD1 és CDK gének expressziós szintje jelentősen csökken. Ezek fontos mechanizmusok, amelyek révén a fügefalevél flavonoidok elősegítik a rákos sejtek apoptózisát. Ezenkívül az LC-MS/MS technológia és a kapcsolódó elemzés segítségével több olyan differenciális metabolitot is kiszűrtünk, amelyek magasan korrelálnak a rákgátlási arányokkal, mint például a narcissin, az izorhamnosid és az eperfa pigment. Ez új távlatokat nyit a jövőben a füge levelek rákellenes gyógyszereinek fejlesztése előtt.