Cynaropikryna

Cynaropikryna jest laktonem seskwiterpenowym typu gwajanolidu występującym głównie w liściach roślin karczochów . Jest to jeden ze związków, który nadaje karczochowi charakterystyczną goryczkę. Występuje w liściach karczochów w ilości około 87 g/kg, ale trudno go znaleźć w innych częściach rośliny. Cynaropikryna stanowi około 0,7% ekstraktów z liści karczocha. Wykazuje duże zróżnicowanie bioaktywności i wykazuje właściwości takie jak przeciwzapalne , antyfeedantowe i aktywujące gorzkie receptory czuciowe , ale nie był dotychczas stosowany w medycynie. Pomimo swoich korzystnych właściwości farmakologicznych, w wyższych dawkach może być toksyczny. Związek ten zwrócił na siebie uwagę w ostatnich latach jako potencjalny lek przeciwnowotworowy .

Historia

Wiedza o zdrowotnych właściwościach karczochów sięga IV wieku p.n.e., jednak ich wykorzystanie zostało odkryte dopiero w XVI wieku. Badania nad składem karczochów rozpoczęto w pierwszej połowie XX wieku. We wczesnych latach pięćdziesiątych XX wieku z liści wyizolowano cynarynę , a kilka lat później odkryto cynaropikrynę. Cynaropikryna została po raz pierwszy wyizolowana z liści Cynara scolymus L. (karczocha) w 1959 roku przez grupę naukowców z Czechosłowackiej Akademii Nauk w Pradze. Stwierdzono, że jest to główny związek powodujący gorzki smak karczochów. Naukowcy napotkali trudności w uzyskaniu cynaropikryny w postaci krystalicznej, co później okazało się spowodowane jej zdolnością do łatwej polimeryzacji.

Struktura i reaktywność

Cynaropikryna ma skondensowany tricykliczny szkielet 5-7-5 i zawiera dwie grupy hydroksylowe po każdej stronie cząsteczki, co pozwala na utworzenie homopolimeru. Jego pierścień γ-butyrolaktonu bierze udział w większości jego funkcji biologicznych. Nienasycona grupa karbonylowa w pierścieniu laktonowym pozwala na nukleofilową addycję Michaela. Cynaropikryna jest rozpuszczalna w wodzie i nie narusza zasady pięciu .

Synteza

Cynaropikryna jest syntetyzowana w liściach karczochów i stwierdzono, że gromadzi się we włoskach . Chociaż pełny mechanizm biosyntezy cynaropikryny nie jest znany, proponuje się, aby biosynteza rozpoczynała się od trzech jednostek C5 izoprenu, które są przetwarzane przez szlak mewalonianu do postaci pirofosforanu farnezylu (FPP). Z germacrene A i kwasem germacrene A jako półproduktami, FPP jest przekształcany w costunolid przy użyciu dwóch syntez i oksydazy cytochromu P450. Zachodzi wiele jeszcze nieznanych reakcji, które najpierw tworzą gwajanolid, a później cynaropikrynę.

Mechanizm akcji

Wykazano, że cynaropikryna ma różne skutki, a tym samym różne mechanizmy działania.

Wirus przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu C

Cynaropikryna hamuje wnikanie pangenomowego wirusa zapalenia wątroby typu C do komórek i hamuje transmisję komórka-komórka.

Przeciwhiperlipidemiczne

Cynaropikryna wykazuje również działanie przeciwhiperlipidemiczne . Tlenowe grupy funkcyjne i metylen pierścienia GBL okazały się pomocne w działaniu antyhiperlipidemicznym. Hamowanie opróżniania żołądka również odgrywa niewielką rolę w tej właściwości.

Działanie przeciwnowotworowe i cytotoksyczne

Cynaropikryna hamuje aktywację głównych cząsteczek adhezyjnych CD29 i CD98 biorących udział w zapaleniu, ale nie CD43 . Wskazuje to, że może to być specyficzny efekt immunofarmakologiczny. Te cząsteczki adhezyjne są istotnymi czynnikami regulującymi proces zapalny. Jest to związane z hamowaniem kinazy związanej z sygnałem zewnątrzkomórkowym (ERK).

Badania wykazują, że wykazuje działanie proapoptotyczne na nowotworowe linie komórkowe U937 , Eol-1 i limfocyty T Jurkat . Jego aktywność cytotoksyczna była hamowana przez N-acetylo-L-cysteinę i L-cysteinę, reaktywne formy tlenu i rottlerinę (inhibitor kinazy białkowej Cδ), co wskazuje, że PKCδ i ROS są ważne dla jej proapoptotycznej aktywności cynaropikryny przez proteolityczne rozszczepienie PKCδ .

Czynnik transkrypcyjny „Induktor sygnału i aktywator transkrypcji 3” ( STAT3 ) jest stale aktywowany w komórkach nowotworowych. Odgrywa kluczową rolę w hamowaniu apoptozy i indukuje chemooporność. α-β-nienasycone ugrupowanie karbonylowe w cynaropikrynie prowadzi do spadku wewnątrzkomórkowego stężenia GSH poprzez reakcję Michaela. To hamuje fosforylację STAT3 i zwiększa S-glutationylację STAT3, a tym samym dezaktywację. Prowadzi to do wzrostu ekspresji genów apoptotycznych.

Przeciwzapalny

Cynaropikryna jest inhibitorem TNF-α , cytokiny stosowanej w stanach zapalnych tkanek. Hamuje wytwarzanie TNF-α z komórek mysich makrofagów RAW264.7 stymulowanych lipopolisacharydem. Hamuje również uwalnianie tlenku azotu z komórek RAW264.7 stymulowanych lipopolisacharydem i interferonem-γ. W końcu. hamował również proliferację limfocytów ze splenocytów. Wszystkie te związki, TNF-α, tlenek azotu i limfocyty, są niezbędne do zapalenia.

Przeciw fotostarzeniu i przeciwutleniacz

Cynaropikryna jest silnym aktywatorem szlaku ArH-Nrf2-Nqo1 w ludzkich keratynocytach . Hamuje również wytwarzanie ROS oraz cytokin prozapalnych TNF-α i IL-6 w keratynocytach naświetlanych UVB. Procesy te są ważne w fotostarzeniu, które jest czynnikiem sprawczym raka skóry.

Przeciwbakteryjny

Cynaropikryna wiąże się z grupą tiolową Cys115 w bakteryjnym enzymie MurA poprzez reakcję addycji Michaela. Wydaje się, że nienasycony łańcuch boczny estru cynaropikryny naśladuje substrat fosfoenolopirogronianowy (PEP). Nieodwracalne zahamowanie tego enzymu zatrzymuje cytoplazmatyczną biosyntezę cząsteczek prekursorowych peptydoglikanu.

Przeciwpasożytniczy

Cynaropikryna wykazuje zmniejszenie parazytemii w mysich modelach i ma silne działanie przeciwtrypanosomalne. Obniża wewnątrzkomórkowy poziom GSH i trypanotionu oraz hamuje trypanosomalną dekarboksylazę ornityny z jej α,β-nienasyconym ugrupowaniem metylenowym, które działa jako akceptor Michaela. Prowadzi to do apoptozy pasożytów. Stwierdzono, że ugrupowanie 2-hydroksymetylo-2-propenoilowe odgrywa ważną rolę w toksyczności. Usunięcie tej grupy doprowadziło do utraty toksyczności wobec T. brucei rhodesiense i dziesięciokrotnej utraty aktywności wobec T. brucei.

Metabolizm

Metabolizm cynaropikryny i jej biotransformacja u ludzi nie są znane.

Wskazania

Wirus przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu C

Wykazano, że cynaropikryna jest inhibitorem przeciwko HCV we wczesnych stadiach jego cyklu życiowego. Osiem z osiemnastu genotypów wirusa HCV (1a, 1b, 2b, 3a, 4a, 5a, 6a i 7a) zostało zahamowanych przy użyciu tylko małych dawek, ujawniając jego potencjał przeciwko chorobie.

Przeciwhiperlipidemiczne

Wykazano, że ekstrakt z liści karczocha, z cynaropikryną jako jednym z jej związków funkcjonalnych, powstrzymuje podwyższenie poziomu trójglicerydów w surowicy. Rodzi to możliwość zastosowania przeciwko chorobom związanym z otyłością oraz chorobom do tej pory nieuleczalnym.

Działanie przeciwnowotworowe i cytotoksyczne

Cynaropikryna ma działanie cytotoksyczne w różnych ludzkich liniach komórkowych raka. Wykazano, że hamuje proliferację komórek w niektórych liniach komórek nowotworowych (komórki AGS i Hepa 1c1c7), co jest możliwe między innymi poprzez supresję genów antyapoptotycznych. Indukuje również apoptozę w komórkach raka leukocytów i wpływa na inwazję, migrację i przerzuty tych komórek. Jest to przykład chorób, w których pośredniczą DC29 i DC98, z których związek ma potencjał jako lek do leczenia.

Przeciwzapalny

Cynaropikryna ma właściwości przeciwzapalne poprzez proliferację limfocytów i hamowanie produkcji mediatorów. Przykładem tego jest hamowanie indukowanego przez cytokiny i TNF-α uwalniania chemoatraktantu neutrofili-1 i tlenku azotu.

Przeciw fotostarzeniu i przeciwutleniacz

Cynaropikryna może być stosowana jako środek przeciw fotostarzeniu, ponieważ zapobiega fotostarzeniu wywołanemu promieniowaniem UVB. Dodatkowo eksperyment z ekstraktem z liści karczocha spowodował zmniejszenie zmarszczek i zauważalnych porów, a także wzrost pigmentacji twarzy. Wynika to z mniejszego spadku proteoglikanu skórnego, związku ważnego dla zatrzymywania wody.

Przeciwbakteryjny

W komórkach bakteryjnych kluczowe znaczenie ma enzym MurA, który odpowiada za cytoplazmatyczną biosyntezę cząsteczek prekursorowych peptydoglikanu. Cynaropikryna hamuje ten enzym, dzięki czemu wykazuje silne działanie przeciwbakteryjne.

Przeciwpasożytniczy

Wykazano, że cynaropikryna wykazuje działanie przeciwpasożytnicze wobec różnych organizmów ( trypanosoma ) zarówno in vitro, jak i in vivo. Związek ten jest pierwszym naturalnym produktem, który ma potencjał in vivo przeciwko T. brucei.

antyfeedant

Cynaropikryna jest związkiem o obiecującym potencjale jako środek przeciwpokarmowy, ponieważ wykazano, że ma działanie odstraszające przeciwko wielu gatunkom Lepidoptera ( Arctiidae i Saturniidae). Stosunkowo dobrze działa również na larwy Trogoderma granarium, larwy Tribolium confusum i chrząszczy Sitophilus granarius. Związek najlepiej działa w połączeniu z innymi laktonami seskwiterpenowymi a nie w czystej postaci.

Skuteczność

Wirus przeciw wirusowemu zapaleniu wątroby typu C

Wykazano, że wpływ cynaropikryny na wszystkie dotknięte genotypy jest ogólnie silny, z wartościami EC50 w niskich zakresach mikromolowych: 0,4 - 1,4 μM, średnio 0,8 μM.

Przeciwnowotworowe i cytotoksyczne

Cynaropikryna wykazała zmienną skuteczność na różnych liniach komórek nowotworowych. IC50 mieści się między 0,068 a 8,7 μg/ml, z wartościami odstającymi 30,22 i 116,96 μg/ml dla zahamowania wzrostu odpowiednio komórek AGS i Hepa1c1c7 .

Wpływowi cytotoksycznemu na niektóre ludzkie linie komórek nowotworowych przypisano sprzeczne wartości ED50 . Linie komórkowe SK-OV-3, SK-MEL-2, A549, HCT-15 i XF498 (CNS) zostały przetestowane i dały wynik w zakresie od 0,29 do 1,37 μg/ml. Inne badanie dało wartości między 1,41 a 8,48 μg/ml dla linii komórkowych SK-MEL-2, SK-OV-3, A549 i HCT. Ponadto w tym samym badaniu podano zakres wartości ED50 dla związku doksorubicyny , który wynosi 0,0038-0,089 μm/ml. Pozostawia to cynaropikrynę jako mniej skuteczny związek.

Przeciw fotostarzeniu i przeciwutleniacz

W keratynocytach cynaropikryna ma EC50 0,89 μM i CC50 47,6 μM przy indukcji Nqo1. To czyni go silnym przeciwutleniaczem, a tym samym silnym związkiem przeciw fotostarzeniu.

Przeciwpasożytniczy

Na działanie przeciwpasożytnicze cynaropikryny badano różne gatunki, zwłaszcza trypanosoma. Wartości IC50 są różne, ale mieszczą się w zakresie od 0,2 do 4,4 μM. W modelu mysim związek spowodował zmniejszenie parazytemii o 92% w porównaniu z kontrolą.

Toksyczność

Toksyczność cynaropikryny badano in vitro i in vivo . U myszy dawki 25 mg/kg/dobę zwiększały śmiertelność i wywoływały działania toksyczne, takie jak ataksja i drżenie. W przypadku większych dawek (≥200 mg/kg mc.) zmiany dotyczyły również wątroby. Wystąpił wzrost ALT z efektami nacieku komórek jednojądrzastych, martwicy i regeneracji hepatocytów. Dodatkowo śledziona ulega niewielkiej aktywacji białej miazgi i ma zwiększoną liczbę megakariocytów. Przy dawce 400 mg/kg myszy padły z powodu jej toksyczności.

Wykazano, że cynaropikryna wywiera zależny od dawki wpływ na hodowle komórkowe neuronów i komórek glejowych płodowego mózgu szczura. Funkcjonalność związku jest nieznana, ale powoduje śmierć komórek w ponad osiemdziesięciu procentach komórek w hodowli.

Na preparatach izolowanych pierścieni aortalnych królika wykazano, że cynaropikryna hamuje skurcz mięśni gładkich.

U ludzi nie udowodniono skutków toksykologicznych przy normalnym spożyciu. Jednak przyjmowany w czystej postaci w dużych ilościach jest silnie toksyczny. U osób, które ze względu na wykonywany zawód mają kontakt ze związkiem, dochodzi czasem do reakcji alergicznej kontaktowego zapalenia skóry lub miejscowego wyprysku .