Індол-3-Карбінол викликає загибель пухлинних клітин: функція слідує за формою.

Брайант В. Мегна , BS, 1 Патрік Р. Карні , BS, 1 Манабу Нукая , доктор філософії, 1 Піт Гейгер , BS, 1 і Грегорі Д. Кеннеді , доктор медичних наук, доктор філософії 1

Анотація

Незважаючи на те, що колоноскопічний скринінг і профілактичні заходи стають все більш поширеними, колоректальний рак (КРР) залишається третьою провідною причиною онкологічної смерті в Сполучених Штатах станом на 2014 рік. Існує багато хіміопрепаратів для лікування колоректального раку, хоча вони часто мають значні побічні ефекти. профілі або вузькі діапазони ефективності з точки зору профілю пацієнта. Дієтичні фітохімічні речовини, такі як глюкобрасицин та його метаболіт індол-3-карбінол (I3C), були залучені до профілактики пухлин у багатьох доклінічних моделях різних пухлин шлунково-кишкового тракту та представляють новий інтригуючий клас природних хіміопрепаратів для КРР. I3C був ідентифікований як ліганд арилвуглеводневого рецептора (AHR), і ми мали на меті охарактеризувати цю активацію AHR щодо його цитотоксичних властивостей.

Методи

Лінії клітин колоректального раку людини DLD1, HCT116, HT-29, LS513 і RKO обробляли індол-3-карбінолом або носієм. Життєздатність клітин оцінювали за допомогою аналізу флуоресцентного продукту, а апоптотичну активність оцінювали за допомогою люмінесцентного сигналу, пов'язаного з співвідношенням активності каспази-3 і каспази-7. Експресію генів мРНК AHR та CYP1A1 вимірювали за допомогою кількісної полімеразної ланцюгової реакції в реальному часі. Стабільні лінії експресії SiRNA були встановлені на фоні HCT116 з використанням розробленого в лабораторії протоколу трансфекції, опублікованого в іншому місці.

Результати

Кілька типів клітин колоректального раку експресують підвищені рівні мРНК CYP1A1 (специфічний маркер активності, що керується AHR) після лікування I3C, що характеризує лікування I3C як агоністику цього шляху. Крім того, I3C індукував дозозалежне зниження життєздатності клітин, а також індукував апоптоз. Крім того, використання інтерференції siRNA для знищення чутливості до AHR створило значну стійкість до хіміотерапевтичних дій індол-3-карбінолу як щодо життєздатності клітин, так і щодо апоптотичної активності.

Висновок

Ключові слова: колоректальний рак, хіміотерапія, арилвуглеводневий рецептор, індол-3-карбінол, фітохім.

Йти до:

1. Введення

У 2014 році колоректальний рак (КРР) був як 3-м за поширеністю, так і 3-м найбільш смертельним раком у Сполучених Штатах серед представників обох статей ( 1 ). Через поширеність і смертельний характер захворювання в нашому суспільстві існує попит на більш безпечні та ефективні хіміотерапевтичні засоби. Найпоширеніші методи лікування колоректального раку на додаток до резекції та опромінення включають FOLFOX (оксаліплатин, короткочасна інфузія 5-фторурацилу (5-FU) і лейковорин), CAPOX (AKA XELOX: оксаліплатин, пероральний капецитабін) і FOLFIRI ( лейковорин, 5-ФУ, іринотекан) ( 2 ). Нові моноклональні антитіла, спрямовані на рецептори фактора росту ендотелію судин (VEGFR) і епідермального фактора росту (EGFR), також набули клінічної переваги в умовах метастатичного колоректального раку (2 , 3 ). На жаль, більшість із цих методів лікування мають або значний профіль побічних ефектів, ефективність обмежена для певних типів пацієнтів, або обидва ( 4 ). Це створює нішу для нових хіміотерапевтичних препаратів, які націлені на внутрішні порушення КРР. Різні харчові, екологічні та мутагенні збудники були пов’язані зі злоякісним процесом КРР, але конкретне розуміння повної молекулярної етіології захворювання ще не доведено.

Повідомлялося, що вживання в їжу дієт, багатих овочами хрестоцвітних, служить профілактикою багатьох видів злоякісних пухлин ( 5 , 6 ). Цей ефект, здається, найбільш виражений у шлунково-кишковому тракті, особливо в товстому кишечнику ( 7 , 8 ). На щастя, колоректальний рак майже завжди є злоякісним новоутворенням просвіту, що є унікальною обставиною, щоб дієтична хіміотерапія стала ефективною ( 9 ). Дослідження показали, що індоли є біологічно активним компонентом овочів хрестоцвітих ( 10 , 11). Більша частина їх цитотоксичного ефекту в контексті раку товстої кишки та прямої кишки пояснюється сигнальними подіями, спричиненими природним агентом індол-3-карбінолом (I3C) та його бібліотекою метаболічних конденсатів ( 10 , 12 , 13 ). Дієтичні індоли є потужними кандидатами на хіміотерапевтичні сполуки, однак точний механізм, за допомогою якого вони здійснюють ці ефекти, до кінця не зрозумілий.

Один потенційний посередник ефектів I3C при колоректальному раку є арильним вуглеводневим рецептором (AHR) сигнальний шлях ( 14 - 16 ). AHR – це цитозольний білок-сирот, який може впливати на транскрипцію лише після того, як димерізується з лігандом і переміщується в ядро. Після зв’язування AHR може зв’язуватися зі своїм партнером по зв’язуванню ARNT (AHR-нуклеарний транслокатор) і індукувати транскрипцію ряду генів шляхом зв’язування з елементом ксенобіотичної відповіді (XRE) у геномі ( 17 ). Вважається, що завдяки своїй здатності зв’язувати різні токсини та ксенобіотики стимуляція AHR провокує злоякісне перетворення в певних тканинах, надаючи захисну роль в інших ( 18 , 19).). Цей ефект біфункціональний AHR частково пов'язана з підвищувальної регуляції генів кількох цілей , пов'язаних з наркотиками і токсину метаболізму, включаючи P450 цитохрому (CYP) сім'ї в XMEs з (ксенобіотиків ферментів , метаболизирующих) ( 20 - 23 ). Загальноприйнятим специфічним сурогатом CYP для активації AHR є CYP1A1( 24 – 26). Ефекти I3C не були повністю охарактеризовані як результат канонічної передачі сигналів AHR через CYP1A1, і це залишається важливим напрямком дослідження надалі. Механізм(и), за допомогою яких активність AHR позитивно чи негативно впливає на колоректальний канцерогенез, залишається невідомим, хоча відомо, що активація арилвуглеводневих рецепторів відіграє численні ролі у розвитку імунітету слизової оболонки, гомеостазу та лімфоїдного органогенезу в товстій кишці ( 5 , 27 – 29 ). Крім того, передача сигналів AHR документально вниз по течії протизапальні ефекти в кишечнику ( 30 - 32 ).

Індол-3-карбінол, а також його різноманітні каталог метаболічних кон'югатів, відомі ліганди AHR ( 33 - 35 ) Крім того, багато груп визначили антипролиферативное іпроапоптична дії індол-3-карбінол в контексті колоректального раку проте дослідження мостікових ці клітини долі аналізи на здатність індол-3-карбінол , щоб активувати AHR відсутні ( 36 - 38 ) Таким чином, справжня ступінь , в якій цитотоксические ефекти I3C опосередковані сигналізації AHR залишаються з'ясовано. Ми припустили, що деякий ступінь хіміотерапевтичних ефектів індол-3-карбінолу в клітинах раку товстої кишки людини in vitro залежить від передачі сигналів AHR.

Йти до:

2. Матеріали та методи

2.1 Культура клітин і реагенти

DLD1 (аденокарцинома товстої кишки), HCT116 (карцинома товстої кишки), HT-29 (добре диференційована колоректальна аденокарцинома), LS513 (мультирезистентна карцинома сліпої кишки) та RKO (погано диференційована карцинома товстої кишки) були отримані від ATCC, VAnassa. . Клітини культивували в середовищі DMEM (Life Technologies, Carlsbad, CA), доповненому 10% фетальної бичачої сироватки (Life Technologies), 1% незамінних амінокислот (Life Technologies), 1% пеніциліну-стрептоміцину (Life Technologies) і 1 % глутаміну (Life Technologies) при 37°C і 5% CO 2. Для підтримки стабільних колоній siRNA використовували середовище, доповнене антибіотиком G418 (гентаміцин), оскільки стабільні клітини спільно експресували вектор стійкості до цього агента. Як твердий порошок індол-3-карбінолу (I3C), так і його носій диметилсульфоксид (ДМСО) були придбані у Sigma-Aldrich (Сент-Луїс, Місурі). Зображення клітин робили за допомогою складного світлового мікроскопа Zeiss з адаптером цифрової камери (Carl Zeiss, Oberkochen, Німеччина).

2.2 Аналіз життєздатності клітин

Клітини висівали моношаром у чорні прозорі верхні 96-лункові планшети з приблизно 1,0 × 10 4 клітин/лунку в середовищі, доповненої DMEM, протягом 24 годин. Потім клітини обробляли індол-3-карбінолом (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) (100 мкМ, 500 мкМ, 1 мМ) або носієм (ДМСО) протягом 24 годин. Аналіз життєздатності флуоресцентних клітин CellTiter-FluorTM (Promega, Madison, WI) використовувався для оцінки долі клітин після лікування. Флуоресценцію (збудження при 390 нм, випромінювання при 460 нм) вимірювали за допомогою зчитувача мікропланшетів SpectraMax Plus 384 (Molecular Devices).

2.3 Аналіз апоптозу

Клітини висівали моношаром у чорні прозорі верхні 96-лункові планшети з приблизно 1,0 × 10 4 клітин/лунку в середовищі, доповненої DMEM, протягом 24 годин. Потім клітини обробляли індол-3-карбінолом (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO) (1 мМ) або наповнювачем (ДМСО) протягом 24 годин. Для оцінки ступеня апоптотичної активності в клітинах, оброблених індол-3-карбінолом, ми використовували люмінесцентний аналіз реагентів Caspase-Glo® 3/7 (Promega). Люмінесценцію вимірювали люмінометром MicroLumat 60 plus (Berthold Technologies, Швейцарія).

2.4 Аналіз експресії генів

Клітини обробляли індол-3-карбінолом (500 мкМ) або наповнювачем (ДМСО) протягом 24 годин, як описано раніше. Загальну РНК екстрагували з одношарових культур і виділяли за допомогою комбінації Qiagen RNeasy Kit (Qiagen, Valencia CA) та автоматизованої системи спін-колонки QiaCUBE (Qiagen) згідно з інструкціями виробника. Зворотну транскрипцію РНК проводили за допомогою набору для зворотної транскрипції кДНК високої ємності (Applied Biosystems, Фостер-Сіті, Каліфорнія). Рівні експресії мРНК оцінювали за допомогою TaqMan Universal PCR Master Mix (Applied Biosystems), спеціально розроблених зондів RT-PCR (ідентифікатор аналізу: CYP1A1; Hs01054797_g1, Ahr: Hs00169233_m1, β-актин, експресія гена β-актин; автоматизована експресія гена β-actin 066 і Hs05). Система ПЛР у реальному часі QuantStudio™ 7 Flex (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA).

2.5 Стабільні клітинні лінії експресії si-РНК

Генерація невеликих інтерферуючих РНК (siRNA) стабільних експресійних клітинних ліній на фоні карциноми товстої кишки HCT116 проводилася відповідно до встановленого лабораторного протоколу, опублікованого в іншому місці ( 39 ). Лінії Si-AHR демонструють приблизно 60% нокдауну сигналізації AHR ( 39 ). Лінії Si-Scramble стабільно експресують зашифрований транскрипт siRNA, щоб діяти як контроль для ліній Si-AHR.

2.6 Статистичний аналіз

Усі статистичні аналізи проводилися за допомогою програмного забезпечення GraphPad Prism (версія 5, La Jolla CA) та програмного забезпечення MSTAT (версія 6.1.1, Медісон, Вісконсін). Якщо не зазначено інше, всі дані зображуються як середнє значення ± стандартна помилка. Для вимірювання статистичної значущості використовували двосторонній тест суми рангів Вілкоксона та тест Джонкхір-Терпстра. Значення p <0,05 вважалося значущим.

Йти до:

3. Результати

3.1 Лікування індол-3-карбінолом стимулює рецептор арилового вуглеводню в клітинах колоректального раку in vitro

24-годинна обробка 500 мкМ I3C активувала AHR у всіх досліджених клітинних лініях, як показано підвищенням рівня експресії мРНК CYP1A1 (p<0,05) (Фігура 1). Цей ефект був різним у п’яти вибраних клітинних лініях, що свідчить про основну реакцію AHR, унікальну для кожного типу клітин.

Фігура 1

Лікування індол-3-карбінолом активує рецептор арилового вуглеводню в клітинах колоректального раку

A) Клітини DLD1, HCT116, HT-29, LS513 і RKO демонстрували активізацію мРНК CYP1A1 після лікування I3C. З ростом клітин у логарифмічній фазі клітини обробляли або 500 мкМ I3C, або 0,01% ДМСО протягом 24 годин. Загальну РНК збирали та зворотно транскрибували. Дані представлені в вигляді відносного кратного індукції CYP1A1 мРНК I3C оброблених клітин над ДМСО оброблених клітин ( під контролем внутрішніх рівнів бета-актину) ± стандартна помилка ( що становить , щонайменше три окремих експериментів). «*» вказує на статистичну значущість між рівнями мРНК, обробленої I3C, і контролями носія (ДМСО-мкМ) (p<0,05).

3.2 Лікування індол-3-карбінолом знижує життєздатність клітин колоректального раку та індукує апоптоз

Усі клітини колоректального раку демонстрували дозозалежне зниження життєздатності клітин після лікування індол-3-карбінолом протягом 24 годин (100 мкМ, 500 мкМ, 1 мМ (p<0,05) (Малюнки 2A, 2B). Максимально, при дозі 1 мМ індол-3-карбінолу кількість або залишкові метаболічно життєздатні клітини становили 44,44%±0,82% DLD1, 55,21%±2,23% HCT116s, 49,10%±2,52% HT-29s, 5% ±4% 1,73% LS513 і 30,31%±0,92 RKO. Крім того, при дозі 1 мМ індол-3-карбінолу майже всі досліджені типи клітин відчували значно підвищену апоптотичну активність порівняно з контролем (p<0,05) (Малюнок 2C). Цікаво, що лінія клітин HCT116 зазнала найменшого збільшення апоптотичної активності, і різниця не була значною.

Відкрити в окремому вікні

Малюнок 2

Вплив індол-3-карбінолу (I3C) на життєздатність клітин колоректального раку

A) Лікування I3C клітин DLD1, HCT116, HT-29, LS513 і RKO призводить до дозозалежного зниження життєздатності клітин. Клітини обробляли I3C (100 мкМ, 500 мкМ, 1 мМ) протягом 24 годин, а життєздатність клітин вимірювали за допомогою метаболічно активованого флуорогенного субстрату. Дані зображені як середній відсоток життєздатності ± стандартна помилка, нормалізована контрольними групами, обробленими ДМСО (що представляють принаймні три дискретні експерименти). «*» вказує на статистичну значущість між рівнями життєздатності клітин, оброблених I3C, і контролями носія (ДМСО) у всіх типах клітин (p<0,05). б)Світловий мікроскоп відображення 24-годинного лікування I3C у всіх типах ракових клітин колоректального раку. Зображення одношарових клітин зображено як із носієм (ДМСО), так і з обробкою 1 мМ I3C через 24 години. Лікування I3C викликало поширений пікноз і фрагментацію порівняно з контролем. C) Лікування I3C стимулювало апоптотичну активність у всіх досліджених клітинних лініях. Клітини обробляли 1 мМ I3C і через 24 години вимірювали активність люмінесцентної каспази-3/7. Дані зображені як середній відсоток активності каспази-3/7 у контролях, оброблених ДМСО ± стандартна помилка (що представляє принаймні три дискретні експерименти). «*» вказує на статистичну значущість між рівнями апоптотичної активності, обробленої I3C, і контролями носія (ДМСО) у всіх типах клітин (p<0,05).

3.3 Інгібування експресії AHR скасовує активність AHR, індуковану індол-3-карбінолом

Як було показано раніше, індол-3-карбінол є агоністом/лігандом рецептора арилового вуглеводню в клітинних лініях колоректального раку in vitro . Хоча індол-3-карбінол активує AHR, зв’язок між цією активацією та загибеллю клітин залишається неясним. Залежність експресії мРНК CYP1A1, індукованої індол-3-карбінолом, та індукції апоптозу від активації AHR оцінювали за допомогою стабільної трансфекції siRNA клітинних ліній HCT116. Таким чином, були створені лінії вектора експресії si-AHR, а також векторні лінії si-Scramble, які діяли як контроль. Після обробки 500 мкМ I3C протягом 24 годин клітини si-AHR демонстрували в 3,81 рази нижчу експресію мРНК CYP1A1, ніж клітини si-Scramble, що ілюструє успішне знищення сигналізації AHR (p<0,05)(Малюнок 3).

Малюнок 3

Інгібування експресії мРНК AHR скасовує активність AHR, індуковану індол-3-карбінолом (I3C)

Клітини Si-Scramble демонструють більш надійну активацію сигналів AHR (у формі експресії мРНК CYP1A1 ), ніж клітини si-AHR після обробки I3C. Клітини обробляли або 500 мкМ I3C, або 0,01% ДМСО протягом 24 годин. Відповідь мРНК HCT116 дикого типу зображено як додаткову модель. Дані представлені в вигляді відносного кратного індукції CYP1A1 мРНК I3C оброблених клітин над ДМСО оброблених клітин ( під контролем внутрішніх рівнів бета-актину) ± стандартна помилка ( що становить , щонайменше три окремих експериментів). «*» вказує на статистичну значущість між рівнями мРНК, обробленої I3C, і контролями носія (DMSO) у всіх типах клітин (p<0,05). «**» з дужками вказує на статистичну значущість обробленої I3C відмінності в рівні мРНК між клітинами si-scramble і si-AHR (p<0,05).

3.4 Пригнічення експресії AHR притупляє цитотоксичну дію індол-3-карбінолу

Щоб вивчити вплив рівнів експресії AHR на цитотоксичну дію індол-3-карбінолу, ми піддали лінії siRNA si-AHR і si-Scramble ідентичним аналізам долі клітин, як було виявлено вище в наших клітинних лініях колоректального раку дикого типу. . І при інтервалах дозування 500 мкМ і 1 мМ лінії si-AHR продемонстрували відносну стійкість до I3C порівняно з контролем si-Scramble. Відмінності в життєздатності клітин між клітинними лініями були такими: 500 мкМ: 9,12% 1 мМ: 5,73% (p<0,05)(Малюнок 4A). Крім того, при дозі 1 мМ I3C клітини si-Scramble демонстрували більш ніж 2-кратне збільшення апоптотичної активності каспази-3/7 порівняно з лініями si-AHR. (р<0,001)(Малюнок 4В).

Малюнок 4

Пригнічення експресії AHR притупляє цитотоксичну дію індол-3-карбінолу

A) Обробка I3C клітин si-Scramble та si-AHR призводить до дозозалежного зниження життєздатності клітин. Цей ефект був більш надійним у клітинах si-Scramble. Клітини обробляли I3C (100 мкМ, 500 мкМ, 1 мМ) протягом 24 годин, а життєздатність клітин вимірювали за допомогою метаболічно активованого флуорогенного субстрату. Дані зображені як середній відсоток життєздатності ± стандартна помилка, нормалізована контрольними групами, обробленими ДМСО (що представляють принаймні три дискретні експерименти). «*» з дужками вказує на статистичну значущість між життєздатністю клітин si-scramble і si-AHR (p<0,05). б)Лікування I3C стимулювало апоптотичну активність більше в клітинах si-Scramble, ніж у клітинах si-AHR. Клітини обробляли 1 мМ I3C і через 24 години вимірювали активність люмінесцентної каспази-3/7. Дані зображені як середній відсоток активності каспази-3/7 над контролями, обробленими ДМСО ± стандартна помилка (що представляє принаймні два дискретні експерименти). «*» з дужками вказує на статистичну значущість між обробленими I3C рівнями апоптотичної активності між клітинами si-scramble і si-AHR (p<0,05).

Йти до:

4. Дискусія

Колоректальний рак є поширеним і смертельним раком у Сполучених Штатах, і арилвуглеводневий рецептор може представляти собою новий протипухлинний шлях для боротьби з цією злоякісною пухлиною. У цьому дослідженні ми досліджували роль, яку відіграє передача сигналів AHR у цитотоксичних ефектах, викликаних природним фітохімічним індол-3-карбінолом. Ми виявили, що I3C є агоністом AHR у багатьох лініях колоректального раку, про що свідчить його здатність активізувати CYP1A1.рівні мРНК. Крім того, ми виявили, що лікування I3C призводило до дозозалежного зниження життєздатності клітин, а також індукції апоптотичної активності в цих клітинних лініях. Цікаво, що лінія клітин HCT116 не зазнала значного збільшення апоптотичної активності через 24 години, і ми підозрюємо, що це вказує на те, що активність каспази-3/7 досягла піку раніше. Після дослідження на 12 та 18 годинних часових точках результат залишився таким же. Підозрюється метаболічна аномалія або збільшення виділення I3C. Щоб додатково вивчити роль, яку відіграє активація AHR в цитотоксичних ефектах I3C, ми створили модель знищення AHR зі стабільною експресією інтерференції siRNA. Виявилося, що ця модель успішно пригнічує передачу сигналів AHR, викликану впливом I3C. Головне,

I3C вже давно визнаний протипухлинним агентом у різних лініях клітин колоректального раку ( 10 , 13 , 37 , 40 , 41 ). Цей негативний вплив на долю клітин пов’язують із зупинкою клітинного циклу, цитотоксичним некрозом та апоптозом ( 10 , 13 , 41 ). Таким чином, концепція хіміотерапії індол-3-карбінолом при злоякісних пухлинах товстої кишки не є новою. Крім того, той факт, що AHR може стимулюватися дієтичними індолами, такими як I3C, також добре встановлений у багатьох типах клітин і тканин ( 33 , 35 , 42) На сьогодні лише одна група одночасно досліджувала роль I3C як ліганду AHR у цьому контексті. Однак у цьому дослідженні Bonnesen et al. досліджували індукцію CYP1A1 після впливу I3C, розглядаючи здатність ферментів CYP посилювати метаболізм канцерогену, а не викликати загибель клітин ( 10). У цьому дослідженні наголошувалося, що одним із майбутніх напрямків дослідження була можлива сигналізація, керована AHR, яка якимось чином пов’язана зі здатністю харчових індолів, таких як I3C, викликати загибель клітин раку товстої кишки. Наскільки нам відомо, наше дослідження є першим випадком, коли загибель клітин колоректального раку від індол-3-карбінолу була навіть частково пов’язана з активацією AHR. Крім того, наша група нещодавно встановила, що хризин, інший природний ліганд AHR, індукує апоптоз у клітинах клітин раку товстої кишки людини залежно від AHR ( 39). Разом ці роботи представляють собою початкову характеристику AHR як нової передбачуваної мішені як для хіміопрофілактики, так і для хіміотерапії колоректального раку. Подальше дослідження має визначити інші харчові індоли, зокрема метаболічні конденсати I3C, як цільові цитотоксичні агенти, які активують AHR.

Важливою прогалиною, що залишилася в нашому розумінні наприкінці цього дослідження, є ідентифікація сигнальних подій нижче за течією, викликаних AHR, які в кінцевому підсумку призводять до апоптотичної смерті клітини. Раніше ми визначили активність Tnf і c-fos як засоби, за допомогою яких активація арилвуглеводневих рецепторів флавоноїдом хризином призводить до апоптозу ( 39 ). Також було виявлено, що ариловий вуглеводневий рецептор опосередковує апоптоз, індукований ралоксифеном у потрійно негативних клітинах раку молочної залози та клітинах гепатоми з дефіцитом естрогенових рецепторів ( 43). Ці дослідження представляють випадки, коли апоптогенні каскади, активовані AHR, були додатково охарактеризовані. Подальша робота щодо індол-3-карбінолу повинна бути зосереджена на з’ясуванні подібних механізмів у клітинах колоректального раку, особливо активності Tnf та c-fos .

Інший шлях, який слід шукати, — це перевірити, чи модулюється AHR будь-який із прийнятих на даний момент механізмів, за допомогою яких I3C впливає на долю ракових клітин товстої кишки. Було виявлено, що хіміопрофілактичний ген 1, активований НПЗП ( NAG-1 ), активується під час загибелі клітин раку товстої кишки, пов’язаної з індол-3-карбінолом. ( 40 ) Цей шлях міцно встановлений як драйвер апоптозу в кишечнику ( 44 ). Більше того, було виявлено , що NAG-1 бере участь в апоптозі клітин раку товстої кишки, викликаному впливом високобіологічно активних природних хімічних речовин, таких як різні флавонони та основний біологічно активний компонент екстракту зеленого чаю, епікатехін галлат ( 45 , 46).). Можливість перехресних перешкод між активацією AHR та експресією NAG-1, що сприяє експресії клітинної смерті, індукованої I3C, вимагає подальшого дослідження.

4.1 Висновки

Підсумовуючи, ми підтвердили численні попередні повідомлення, що підкреслюють хіміотерапевтичні та проапоптотичні властивості індол-3-карбінолу проти клітин колоректального раку. Крім того, ми довели, що лікування I3C in vitroрегулює активність AHR у п’яти окремих лініях клітин колоректального раку, зміцнюючи його агоністську природу. Крім того, ми продемонстрували, що нокдаун siRNA рівнів AHR відповідає відносній стійкості до I3C-індукованого зниження життєздатності клітин та індукції апоптозу. Ці результати вказують на те, що активація арилвуглеводневих рецепторів заслуговує на продовження доклінічного дослідження як новий хіміотерапевтичний механізм при колоректальному раку. Цей напрямок дослідження потенційно може призвести до розробки нових хіміотерапевтичних засобів та сучасних допоміжних засобів лікування, які використовують шлях AHR для боротьби з колоректальним раком.

Йти до:

Подяки

Фінансова підтримка: ця робота була підтримана грантом Національного інституту охорони здоров’я R01ES020900 (GDK) та Школою медицини та дослідження громадського здоров’я Університету Вісконсина Shapiro.

Йти до:

Виноски

Застереження видавця: це PDF-файл невідредагованого рукопису, який було прийнято до публікації. В якості послуги нашим клієнтам ми надаємо цю ранню версію рукопису. Перед публікацією в остаточному вигляді для цитування рукопис буде відредагований, набірний та рецензований результатом довідки. Зверніть увагу, що під час процесу виробництва можуть бути виявлені помилки, які можуть вплинути на зміст, і всі юридичні застереження, які стосуються журналу.

Заява про розкриття інформації: для жодного автора не існує жодних конкуруючих інтересів, фінансових чи інших

Джерело https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4964970/

Брайант В. Мегна , Патрік Р. Карні та Грегорі Д. Кеннеді

Інформація про автора Примітки до статті Відмова від відповідальності за авторським правом та інформацією про ліцензію

Цю статтю цитували інші статті PMC.

Йти до:

Анотація

Ключові слова: запальні захворювання кишечника, арилвуглеводневий рецептор, імунітет слизової оболонки, дієтичні фітохімікати, аутоімунні захворювання

Основна порада: Запальне захворювання кишечника (ВЗК) є хронічним захворюванням з нестачею безпечних та ефективних методів лікування, медичних або хірургічних. Рецептор арилового вуглеводню являє собою нову мішень для майбутнього лікування IBD з використанням харчових лігандів рецептора. Багато досліджень вивчали взаємодію між рецептором арилового вуглеводню та імунітетом слизової оболонки шлунково-кишкового тракту, хоча залишається пробіл у розумінні того, як дієтичні ліганди можуть модулювати цю активність. Наша мета полягала в тому, щоб висвітлити елементи сучасної літератури, зосереджені на біології арилових вуглеводневих рецепторів, IBD, і як їх взаємодію можна активувати з дієтичними «мікронутрієнтами».

Йти до:

ВСТУП

Захворюваність на запальні захворювання кишечника (IBD), такі як виразковий коліт (UC) та хвороба Крона (CD), зростає у всьому світі; зараз підраховано, що в даний час від 1 до 1,3 мільйонів американців діагностовано IBD[ 1 , 2 ]. Цей підвищений рівень захворюваності, можливо, пов’язаний з невідомими на даний момент факторами навколишнього середовища, які взаємодіють із притаманною генетичною схильністю[ 3 ]. ВЗК — це сімейство хронічних запальних станів, які в основному охоплюють травний тракт і часто мають додаткові позакишкові прояви. Унікальне хронічне запальне середовище, яке підтримує IBD, схиляє пацієнтів до неаденоматозного колоректального раку, а також аденокарциноми тонкої кишки[ 4].]. На сьогоднішній день не існує загальноприйнятої етіології або профілактичних заходів для цих станів. Більше того, не існує ліків, окрім радикальної хірургії для рефрактерного виразкового коліту[ 5 ].

Медичне лікування ВЗК в даний час зводиться до місцевих кишкових протизапальних засобів, системної імуносупресії/імуномодуляції та нових біологічних засобів. Рівень відповіді, а точніше, відсоток пацієнтів з IBD, які відчувають справжню і глибоку ремісію, використовуючи доступне на даний момент лікування, завідомо низький. Лише нещодавно кишкові специфічні інгібітори моноклональних антитіл, такі як ведолізумаб, який націлений на рецептор інтегрину α4β7, були схвалені для лікування ВЗК, що, можливо, започаткувало епоху цільової терапії[ 6 ]. Однак багато, якщо не всі, з сучасних методів лікування IBD мають значний профіль побічних ефектів, непомірну вартість або і те, і інше [ 7 , 8].]. Перспективний шлях лікування ВЗК, який дозволяє уникнути багатьох підводних каменів поточної терапії, включає модуляцію запалення слизової оболонки за допомогою біологічно активних фітохімічних речовин, що надходять з дієтою. Насправді повідомлялося, що дієти, багаті фруктами та овочами, захищають від ВЗК, що може вказувати на роль майбутніх методів лікування на основі дієти [ 9 , 10 ]. Ідеальне лікування вплинуло б на проникність кишкового бар’єру, вроджене запалення шлунково-кишкового тракту та імунітет слизової оболонки — усі патофізіологічні ознаки IBD.

Одним з потенційних медіаторів протизапальних дієтичних сполук є арилвуглеводневий рецептор (AHR). AHR – це супроводжуваний цитозольний білок, який, як було виявлено, впливає на транскрипцію після зв’язування з екзогенним лігандом[ 11 ]. Він є членом базового сімейства факторів транскрипції спіраль-петля-спіраль, а також гомології білка Per-Arnt-Sim, який регулює адаптацію навколишнього середовища до впливу ліганду [ 12 , 13 ]. Після зв’язування AHR може позбутися своїх цитозольних шаперонів, гетеродимеризуватися за допомогою ядерного транслокатора арилового вуглеводневого рецептора, зв’язуватися зі специфічними елементами ксенобіотичної відповіді в геномі та індукувати нижні гени за допомогою транскрипційної активації (рис.​(Фігура 11)[ 14 , 15 ]. Канонічна функція AHR існує як екологічно чутливий «сенсор», який діє для детоксикації власних лігандів шляхом активізації ферментів фази I та фази II, особливо надсімейства цитохрому P450 [ 16 ]. Його біологія була найбільш відомою пов’язана з метаболізмом діоксину, або 2,3,7,8-тетрахлордибензо-p-діоксину (TCDD)[ 17 ]. У доповненні до своєї ролі в обробці токсину, в останнім часом AHR бере участь в запальних шляхах, онкогенезе та імунної регуляції в кишечнику [ 18 - 20]. Ці наступні ефекти активності AHR були пов’язані з маніпуляціями з Т-клітинною відповіддю, продукцією інтерлейкіну (IL), а також зі зміненою функцією цитокінів[ 21 ]. Встановлено, що всі ці явища певним чином сприяють регуляції імунітету кишечника, цілісності слизової оболонки та змінам мікроциркуляції кишечника, що є патологічними порушеннями, притаманними IBD[ 22 ]. Хоча відомо, що біологія AHR пов’язана з розвитком і прогресуванням IBD, ще не визначено, чи можна маніпулювати AHR таким чином, щоб виконувати профілактичну, захисну або навіть терапевтичну роль при IBD за допомогою дієтичних лігандів. 23 ].

Фігура 1

Сигнальний шлях арилвуглеводневого рецептора зображений з 3,3′-дііндолілметаном як модельним агоністом. Після зв’язування з лігандом арилвуглеводневий рецептор (AHR) скидає свої цитозольні шаперони і переміщається в ядро ​​для гетеродимеризації за допомогою ядерного транслокатора арилвуглеводневого рецептора (ARNT). Цей комплекс зв’язується з елементом ксенобіотичної відповіді (XRE) в геномі і запускає транскрипцію ферментів, що детоксикують цитохром Р450. Перелічено запропоновані шляхи перехресного спілкування з патологією запальних захворювань кишечника. IBD: Запальне захворювання кишечника.

Добре вивчений харчовий компонент індол-3-карбінол (I3C) був визнаний попередником безлічі лігандів AHR, які активні в кишечнику. Сполука глюкобрасицин (попередник I3C) міститься у високій концентрації в овочах родини Brassica, яка включає брокколі, капусту та брюссельську капусту (Малюнок​(Малюнок 22)[ 24 ]. Ферментативний гідроліз глюкобрасицину, спричинений жуванням, утворює I3C у роті. Потім I3C димеризується до 3,3′-дііндолілметану (DIM) у присутності шлункової HCl, а також індол [3,2-b] карбазолу (ICZ), серед інших, нижче в шлунково-кишковому тракті [ 25 ]. Відомо, що DIM є молекулою, яка чинить більш надійний вплив на AHR, а не його батьківський I3C[ 24 ]. Було виявлено, що активація AHR модулює активність внутрішньоепітеліальних лімфоцитів, зберігає лімфоїдні органи в кишечнику та підтримує гомеостаз слизової оболонки [ 26 , 27 ]. Крім того, було показано, що дієти з добавками DIM послаблюють запалення товстої кишки, а також пригнічують асоційований з колітом пухлинний генез у мишей [ 28].]. Цей ефект може бути пов’язаний зі здатністю DIM модулювати різні дії запальних клітин у слизовій оболонці кишечника [ 29 ]. Достеменно відомо, що дієтичні ліганди AHR здатні індукувати рецептор в епітелії кишечника, а також у всьому світі [ 30 ]. Ці останні досягнення в розумінні ефектів стимуляції AHR за допомогою дієтичних лігандів можуть призвести до отримання нових протизапальних засобів, що отримують дієту, які борються з притаманними розладами IBD.

Малюнок 2

Представлена ​​спрощена модель травлення глюкобрасицину. I3C звільняється від глюкобрасицину за допомогою ферменту мірозинази, що вивільняється при жуванні. Шлункова HCl викликає димеризацію I3C до 3,3′-дііндолілметану, а також інших індолових комплексів, які вивільняються в дванадцятипалу кишку та дистальний відділ травного тракту. I3C: індол-3-карбінол.

Цей огляд висвітлює сучасні знання про стимуляцію AHR у контексті IBD, особливо в тому, що стосується дієтичної стимуляції рецептора. Подальше вивчення маніпуляцій з унікальним запальним середовищем шлунково-кишкового тракту, пов’язаним з IBD, зрештою може призвести до створення як нових терапевтичних засобів, так і стратегій, що змінюють дієту. Через очевидний профіль доброякісних побічних ефектів дієтичних лігандів AHR, клінічне застосування цих знань може зменшити ятрогенні імуносупресивні захворювання, пов’язані з поточним лікуванням IBD, а також покращити загальний контроль захворювання.

Йти до:

ПОШУК ЛІТЕРАТУРИ

Було проведено систематичний пошук літератури за допомогою PubMed та Google Scholar щодо «арилового вуглеводневого рецептора», «AHR», «IBD», «виразкового коліту», «3,3′-дііндолілметану», «індол-3-карбінолу» та « імунітет слизової оболонки». Були також використані пошукові запити, що містять відповідні синоніми та комбінації вищевказаних термінів. У цьому огляді було визначено та процитовано вісімдесят дев’ять відповідних посилань. Включені дослідження варіювалися від фундаментальних наукових досліджень до клінічних випробувань.

Йти до:

ДОСЛІДЖЕННЯ IN VITRO AHR, ЛІГАНДІВ ДІЄТИЧНИХ ЛІГАНДІВ ТА IBD

Біологія AHR добре вивчена в численних моделях in vitro , однак останнім часом загальне розуміння AHR, що виступає виключно як токсикологічний датчик, що підвищує регуляцію ферментів детоксикації, було поставлено під сумнів[ 31 ]. Взаємодія між рецептором і діоксином (ТХДД) завжди було наріжним каменем механістичних і фізіологічних досліджень AHR, проте тепер відомо , що існує широкий компендіум екзогенних хімічних речовин , які діють з допомогою в AHR [ 32 - 34 ]. Фактично, саме мікрохарчові хімічні речовини, такі як сімейство індолів, включаючи I3C і DIM, нещодавно були ідентифіковані як міст між сигнальною ланкою AHR і протизапальною, а також хіміопротекторною дією в шлунково-кишковому тракті.35 ]. Було виявлено, що ці хімічні речовини покращують цілісність слизової оболонки, підтримують популяцію внутрішньоепітеліальних лімфоцитів, а також підвищують чутливість шлунково-кишкового тракту до певних популяцій кишкової флори [ 36 , 37 ]. Навпаки, було виявлено, що лікування TCDD послаблює імунітет слизової оболонки кишечника[ 38 ]. Це представляло б можливу двофункціональну роль для AHR та IBD. Подальше дослідження цих дій є виправданим, щоб з’ясувати їх роль у притаманних розладах IBD. Важливим кроком у розумінні ролі як AHR, так і його дієтичних лігандів є вивчення їхньої ролі в модуляції запалення in vitro .

Дослідження, що стосуються арилового вуглеводневого рецептора та різних аспектів імунітету, нещодавно вибухнули, особливо щодо впливу харчових лігандів. По- перше, важливо відзначити , що не тільки DIM було встановлено , щоб активувати AHR в пробірці , але також було встановлено , щоб виявити кілька хіміопротекторних відповідей в різних кишкових клітинних ліній [ 39 - 42 ]. На додаток до своєї здатності підвищувати AHR в клітинах травного тракту, лікування DIM також модулює активність імунних клітин. Наприклад, лікування DIM пригнічує запальну реакцію мишачих макрофагів in vitro через зниження регуляції TNF-α, IL-6 та IL-1β[ 43].]. Ці та інші ефекти також були виявлені, коли мишачі дендритні клітини обробляли I3C. Цей протокол спонукав до зниження рівня TNF-α, IL-6 та IL-1β, а також до підвищення рівня IL-10[ 44 ]. Ці важливі результати , як активованими макрофагами, а також таких запальних цитокінів, особливо TNF-альфа, відіграють ключову роль в патогенезі IBD [ 45 - 49 ]. Насправді, багато з найбільш широко використовуваних біологічних засобів для лікування IBD є антитілами проти TNF-α[ 50 ].

На додаток до різних аномалій цитокінів та інтерлейкінів, ВЗК також пов’язують з різними популяціями Т-клітин та їх відносним розміром і функцією в шлунково-кишковому тракті [ 51 ]. Два різних популяцій , які були пов'язані з активністю хвороби IBD є Т-регуляторні клітини (Т р ) і Т ч 17 Т-клітини [ 52 - 54 ]. Виявилося, що дія клітин T reg є захисною, тоді як активність клітин T h 17 поширює запальні пошкодження при IBD. Добре встановлено, що арилвуглеводневий рецептор модулює різні популяції імунних клітин, що має значення для подальшого лікування IBD[ 55 ]. Фактично, стимуляція AHR черезприродні ліганди пов'язують саме до підвищувалася Т рег активності клітин і пригнічення Т ч 17 активності клітин [ 27 , 55 - 57 ]. Далі було доведено, що ці ефекти залежать від AHR[ 58 ]. Інший імуномодулюючий ефект стимуляції AHR in vitro є наслідком біології T reg клітин. Активність AHR посилює диференціацію T reg і, таким чином, збільшує популяцію імунорегуляторних/протизапальних клітин, які реагують на IL-10 [ 58].]. Це важливо не тільки тому, що, як згадувалося раніше, лікування DIM мишачих імунних клітин призводить до індукції IL-10, але також тому, що IL-10 відіграє міцну роль у патофізіології IBD. Було виявлено, що миші з нульовим рівнем IL-10 мають дефіцит різних імунорегуляторних функцій у шлунково-кишковому тракті [ 59 ]. Більше того, у невеликому дослідженні пацієнти з БК сприятливо реагували на лікування рекомбінантними мікробами, що продукують IL-10[ 60 ]. Подальше вивчення взаємодії між дієтичними лігандами AHR і функцією імунних клітин може призвести до кращого та більш цілеспрямованого розуміння їхньої взаємодії.

Існує велика батарея клітинних каскадів і сигнальних шляхів, які посилюються, пригнічуються або модулюються дією харчових індолів, таких як I3C і DIM, хоча залишається пробіл щодо повного розуміння їх протизапальних ефектів [ 61 ]. Подальші протоколи in vitro , зосереджені виключно на взаємодії між AHR і певними «мікронутрієнтами», такими як I3C і DIM, можуть одного дня призвести до кращого розуміння їх клітинних ефектів у контексті IBD.

Йти до:

ДОСЛІДЖЕННЯ IN VIVO AHR, ЛІГАНДІВ ДІЄТИЧНИХ ЛІГАНДІВ І IBD

AHR був детально вивчений in vivo , в основному за допомогою використання мишачих моделей, нульових для AHR, щоб краще зрозуміти його унікальну роль в токсикології. Попередні дослідження показали необхідність краще зрозуміти потенційну імунологічну функцію AHR у різних дисциплінах[ 62 ]. AHR був раніше замішаний в якості важливого аутоімунного мішені в природних умовах , як це змінює вираз Т ч клітин підмножини 17 і пов'язаний з ними цитокіни у відповідь на екологічні токсини в кишечнику [ 56 , 63 ]. Мабуть, один з найцікавіших напрямків дослідження, що пов’язує вплив навколишнього середовища зі зміненою імунною відповіддю черезAHR можна знайти в патогенезі IBD[ 21 ]. Щоб найкраще вивчити складну взаємодію факторів навколишнього середовища та експресії AHR у контексті імунної функції в кишечнику, було розроблено багато моделей in vivo , щоб виділити це запальне середовище.

Через історичну класифікацію AHR як рецептора діоксину було розроблено багато моделей із застосуванням лікування TCDD після індукції IBD. Декстрансульфат натрію (DSS) є широко використовуваним агентом для індукування коліту на мишачих моделях, і численні дослідження показали, що попереднє лікування низькою дозою TCDD може запобігти запалення, пов’язане з колітом, та/або зменшити запалення при введенні після початку коліту в миші [ 57 , 64 ]. Подібне дослідження з використанням індукованого тринітробензолсульфоновою кислотою (TNBS) коліту у мишей як моделі для CD, показало, що тварини, які отримували TCDD, відновлюються швидше і відчувають менше пошкоджень товстої кишки, ніж ті, які не отримували лікування [ 43].]. Хоча ці дослідження показують перспективну роль AHR у IBD, діоксин є канцерогеном, який є дуже стійким у тканинах, що призводить до зусиль щодо виявлення нових лігандів AHR з низькою токсичністю для використання in vivo .

Будучи нетоксичним агоністом AHR, β-нафтофлавон (βNF) продемонстрував великий потенціал для ослаблення коліту через зниження гістологічної оцінки як у мишей дикого типу, так і у мишей без AHR з різним ступенем тяжкості DSS-індукованого коліту [ 65 ]. Можливо, ще цікавішим є використання ендогенного ліганду AHR ссавців, такого як нетоксичний побічний продукт триптофану 6-форміліндоло(3,2-b)карбазол (FICZ), який, як було показано, захищає мишей від DSS-, TNBS-, і коліт, спричинений перенесенням Т-клітин через зниження рівня запальних цитокінів та відсутність індукції IL-22[ 18 ]. Хоча ці сполуки послаблюють коліт без потенційних токсичних побічних ефектів TCDD, дослідження використання харчових фітохімічних речовин як лігандів AHR представляють ще більший інтерес для лікування IBD [ 66].]. Одне дослідження показало, що AHR індукується фітохімічними речовинами, отриманими з рослин родини Brassicaceae, яка включає брокколі, капусту, капусту та інші. Було виявлено, що ця активація AHR необхідна для розвитку вроджених лімфоїдних клітин (ILC), що експресують RORγt + , як показано збільшенням кількості цих клітин, коли мишей годують дієтою, доповненою I3C, продуктом розпаду глюкобрасицину [ 26 ]. Інше дослідження встановило роль I3C у контролі бактеріальної колонізації кишечника, підтримці імунної функції та захисту організації епітеліального бар’єру, оскільки це стосується тяжкості коліту [ 27].]. I3C залишається сполукою, що представляє великий інтерес для лікування IBD, але активність I3C в дієті, швидше за все, залежить від активності DIM, димерного продукту гідролізу I3C шлунковою кислотою. DIM становитиме більшу частину навантаження індолу, що досягає частин кишкового тракту дистальніше дванадцятипалої кишки.

Раніше було показано, що DIM полегшує запалення печінки за рахунок переміщення індукованого дієтою домінування T h 17 на домінування T reg [ 67 ]. Ці дані були додатково підтверджені в дослідженнях, де було показано, що DIM послаблює експериментальний коліт, що визначається патологічними результатами на моделях мишей, включаючи докази того, що DIM працює через AHR, щоб зменшити популяцію клітин T h 17 при одночасному збільшенні кількості T reg клітин [ 29]. , 68]. У експериментах з DSS-індукованим колітом було показано, що DIM послаблює хворобу, зменшуючи клінічну тяжкість коліту, включаючи запобігання скорочення товстої кишки та втрату ваги на додаток до різкого зменшення кількості пухлин у мишей, які отримували AOM/DSS, що забезпечує поширена модель колоректального раку, асоційованого з колітом[ 28 ].

Моделі in vivo для вивчення AHR та IBD залишаються виправданими, оскільки існує безліч неідентифікованих факторів, які впливають на прогресування захворювання. Зокрема, взаємодія між імунними клітинами та мікробіомом кишечника викликає все більший інтерес для дослідницького співтовариства. Наприклад, миші з нульовим показником AHR піддаються інфікуванню Citrobacter Rodentium, оскільки відсутність передачі сигналів AHR призводить до нестачі RORγt+ ILC, які, отже, не виробляють достатньо IL-22[ 69 ]. Крім того, було показано , що баланс між ILC і клітинами T h 17, що регулюється AHR, контролює склад комменсальної флори [ 69 ]. Фактично, попередник менахінону 1,4-дигідрокси-2-нафтоїдної кислоти, ліганд AHR, що продукується Propionibacterium freudenreichiiбуло показано, що інгібує DSS-індукований коліт у мишей і навіть комерційно доступний в Японії як дієтична добавка, яка є перспективною як засіб для лікування IBD [ 70 ]. Ці висновки мають вирішальне значення для подальшого вивчення ВЗК, оскільки було показано, що взаємодія між дієтичними факторами та різними станами дисбактеріозу товстої кишки сприяє прогресуванню захворювання [ 71 , 72 ].

Йти до:

ЛЮДИНА ТА КЛІНІЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ AHR, ЛІГАНДІВ ДІЄТИКИ ТА IBD

Хоча існує величезна кількість даних та аналізу, що стосуються арилового вуглеводневого рецептора та DIM як у культурі тканин, так і на мишачих моделях, існує кілька досліджень на людях, пов’язаних із IBD, клінічних чи інших. Проте деякі кореляції були встановлені, і вони підготували шлях для багатьох потенційних майбутніх досліджень. Arsenescu та співавтори [ 23 ] виявили, що активність AHR в тканині біопсії товстої кишки підвищується у пацієнтів з IBD порівняно зі здоровими контрольними. Навіть більше, ця підвищена активність відображала таку IL-8, нейтрофільного хемотактика, який підвищується в тканинах пацієнтів з IBD [ 23 , 73 ]. Навпаки, також повідомлялося, що біопсія пацієнтів з БК демонструє знижені рівні AHR, що, як вважають, пов’язано з T h17 клітинна інфільтрація запаленої тканини в CD[ 18 ]. Це підкреслює притаманну двофункціональність AHR. Незважаючи на те, що існує кілька досліджень, які досліджують людську тканину, вони надають деякі захоплюючі докази ролі AHR у IBD людини.

Наразі немає жодних клінічних випробувань із застосуванням DIM для будь-якої форми IBD. Проте є численні хіміопрофілактичні та хіміотерапевтичні випробування з використанням як DIM, так і його батьківського I3C у контексті різноманітних новоутворень. Ці випробування спрямовані для лікування, профілактики або модулювати відповідь гормону при раку молочної залози, вульви епітеліальні неоплазии, рак шийки інтраепітеліальної неоплазії, і рецидивний респіраторний папіломатоз [ 74 - 77 ]. Знову ж таки, хоча ці приклади виходять за межі сфери IBD, вони слугують доказом того, що клінічне випробування з використанням I3C та/або DIM є біологічно здійсненним у людей. Крім того, було проведено численні дослідження, які проаналізували фармакодинаміку цих сполук у людей, які забезпечують основу для одного дня оптимізації протоколів дозування для досліджень, спрямованих на IBD.78 - 80 ]. Одне дослідження фармакокінетики та безпеки показало, що не тільки I3C і DIM нетоксичні в дозах від 200 до 800 мг на добу, але також, що у більшості учасників спостерігалися концентрації в тканинах понад 1 ммоль/л[ 81 ].

Вся ця робота довела, що як I3C, так і DIM мають певну форму біологічної та терапевтичної активності у людей. Залишається з’ясувати, чи є ця активність результатом стимуляції AHR. У подальшому клінічне випробування з використанням цих фітохімічних речовин для боротьби з IBD є виправданим. Концепція використання природних хімічних речовин для лікування кишкового запалення не нова. Куркумін, біологічно активні похідна спеція куркуми, був виявлений , що модулює численні запальні, окисні і онкогенні шляху в різних тканинах, включаючи colorectum [ 82 - 85 ]. Численні in vitro та in vivoдослідження підштовхнули куркумін до численних клінічних випробувань, пов’язаних з IBD. Перше з цих досліджень було дуже невеликим пілотним дослідженням, яке виявило, що лікування куркуміном у пацієнтів з IBD знижувало як швидкість осідання еритроцитів, так і показники індексу активності CD у порівнянні з плацебо[ 86 ]. Зовсім недавно Hanai et al[ 87 ] виявили у своєму РКД, що куркумін показав хороші результати порівняно з плацебо для підтримуючої терапії легкого та помірного виразкового коліту. У той час як пероральні пологи виявили терапевтичну дію, клізми з куркуміном також застосовувалися для лікування дистального коліту з подібними ефективними результатами [ 88 ]. Відносно парадигми I3C/DIM, що діє черезБуло виявлено, що рецептор арилового вуглеводню, куркумін, а також інші харчові фітохімічні речовини модулюють активність AHR[ 89 ]. Ці випробування куркуміну мають значення для дослідження терапевтичного потенціалу природних харчових хімічних речовин, таких як I3C і DIM, у контексті IBD.

Йти до:

ВИСНОВОК І НАПРЯМКИ НА МАЙБУТНЄ

Складне і часто небезпечне лікування IBD є дилемою, з якою стикаються як гастроентерологи, так і колоректальні хірурги. Складне запальне середовище IBD відкриває багато шляхів для потенційних цілей, щоб послабити притаманний аутоімунитет цього стану. Щоб краще зрозуміти роль, яку дієтичні ліганди AHR відіграють у послабленні IBD, потенційні шляхи дослідження повинні зосередитися на ариловому вуглеводневому рецепторі, оскільки він стосується бар’єрної функції кишечника, імунної регуляції та запалення. Щоб досягти цього, частини фенотипу IBD будуть виділені та виміряні під час стимуляції AHR дієтичним агоністом, таким як I3C або DIM. також, спорідненість зв’язування цих сполук з AHR у ряді тканин шлунково-кишкового тракту повинна бути встановлена ​​для того, щоб локалізувати клітини та типи тканин, де ці агенти досягнуть найбільш надійної реакції. Інший важливий напрямок дослідження полягає в тому, щоб розмежувати молекулярні перехресні зв’язки між стимуляцією AHR та численними іншими шляхами, які раніше були визначені як ті, що викликають IBD. У більш глобальному плані слід дослідити тканинно-специфічну активність AHR, щоб з’ясувати нецільові ефекти лікування дієтичними агоністами AHR. Нарешті, найсуворішим дослідженням цих агентів було б рандомізоване контрольоване дослідження I3C або DIM для лікування IBD в межах фаз, встановлених FDA. Однак включення харчових лігандів AHR у клінічні дослідження на людях вимагає кристально чіткої картини, представленої вичерпними Інший важливий напрямок дослідження полягає в тому, щоб розмежувати молекулярні перехресні зв’язки між стимуляцією AHR та численними іншими шляхами, які раніше були визначені як ті, що викликають IBD. У більш глобальному плані слід дослідити тканинно-специфічну активність AHR, щоб з’ясувати нецільові ефекти лікування дієтичними агоністами AHR. Нарешті, найсуворішим дослідженням цих агентів було б рандомізоване контрольоване дослідження I3C або DIM для лікування IBD в межах фаз, встановлених FDA. Однак включення харчових лігандів AHR у клінічні дослідження на людях вимагає кристально чіткої картини, представленої вичерпними Інший важливий напрямок дослідження полягає в тому, щоб розмежувати молекулярні перехресні зв’язки між стимуляцією AHR та численними іншими шляхами, які раніше були визначені як ті, що викликають IBD. У більш глобальному плані слід дослідити тканинно-специфічну активність AHR, щоб з’ясувати нецільові ефекти лікування дієтичними агоністами AHR. Нарешті, найсуворішим дослідженням цих агентів було б рандомізоване контрольоване дослідження I3C або DIM для лікування IBD в межах фаз, встановлених FDA. Однак включення харчових лігандів AHR у клінічні дослідження на людях вимагає кристально чіткої картини, представленої вичерпними тканинно-специфічну активність AHR слід досліджувати, щоб з’ясувати нецільові ефекти лікування дієтичними агоністами AHR. Нарешті, найсуворішим дослідженням цих агентів було б рандомізоване контрольоване дослідження I3C або DIM для лікування IBD в межах фаз, встановлених FDA. Однак включення харчових лігандів AHR у клінічні дослідження на людях вимагає кристально чіткої картини, представленої вичерпними тканинно-специфічну активність AHR слід досліджувати, щоб з’ясувати нецільові ефекти лікування дієтичними агоністами AHR. Нарешті, найсуворішим дослідженням цих агентів було б рандомізоване контрольоване дослідження I3C або DIM для лікування IBD в межах фаз, встановлених FDA. Однак включення харчових лігандів AHR у клінічні дослідження на людях вимагає кристально чіткої картини, представленої вичерпнимимишачі моделі in vitro та in vivo щодо того, як ці сполуки проявляють свою дію. Протягом цих різноманітних досліджень важливо було б окреслити додаткові молекулярні шляхи, задіяні цими харчовими лігандами на додаток до AHR, щоб краще зрозуміти їх повні механізми дії.

Подальше дослідження того, як каскади, пов’язані з IBD, можна маніпулювати екзогенно, можливо, за допомогою AHR, одного дня може призвести до розроблення дієтичних та добре переносимих режимів для тих, хто страждає на виразковий коліт та CD. При цьому слід розуміти, що AHR є лише одним із багатьох потенційних сигнальних каскадів, які можуть впливати на фенотип IBD у людей. Характеристика дієтичного агента, агоніста AHR чи ні, який спрямований на характерний дисбаланс при IBD без шкоди для імунної функції хазяїна, змінить поточні методи лікування та позбавить багатьох від радикального хірургічного втручання.

Йти до:

Виноски

Заява про конфлікт інтересів: жоден з авторів не має жодних конфліктів, фінансових чи інших.

Відкритий доступ: ця стаття є статтею з відкритим доступом, яка була відібрана власним редактором і повністю перевірена зовнішніми рецензентами. Він поширюється відповідно до некомерційної ліцензії Creative Commons Attribution Non Commons (CC BY-NC 4.0), яка дозволяє іншим розповсюджувати, робити ремікси, адаптувати, надбудовувати цей твір некомерційно та ліцензувати свої похідні роботи на різних умовах за умови оригінальний твір належним чином цитується, а використання є некомерційним. Див.: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Розпочато рецензування: 1 серпня 2015 року