Listy mladého jačmeňa sú významným zdrojom fytochemikálií, zvlášť flavonoidov, ktoré zohrávajú významnú úlohu v procese karcinogenézy (Cutler et al., 2008; Fink et al., 2006; Neuhouser, 2004). V našom nedávnom experimente (pracovná skupina vedená doc. Kubatkom) sme sa zamerali na analýzu chemopreventívneho účinku mladého jačmeňa (GW, Praha) v modeli experimentálneho karcinómu prsníka u samíc potkanov (štúdia in vivo). Štúdiu in vitro s využitím ľudskej mamárnej nádorovej bunkovej línie MCF-7 zrealizovala košická pracovná skupina pod vedením prof. MVDr. Jána Mojžiša, DrSc. (Ústav farmakológie, LF UPJŠ).
Listy mladého jačmeňa sú zvlášť bohaté na flavonoidy, hlavne saponarín, lutonarín, 2‘‘-O-glykozyl izovitexín, apigenín 7-O-glukozid, tricín, glukotricín a tricinín (Kubatka et al., 2016; Markham et Mitchell, 2003), pri ktorých existuje silný predpoklad pozitívnych biologických účinkov na organizmus, vrátane ovplyvnenia karcinogenézy (Cutler et al., 2008; Fink et al., 2006; Neuhouser, 2004). V potrave podávaný mladý jačmeň (0,3 %) inhiboval riziko vzniku mamárnych karcinómov o 37 % voči neliečenej kontrolnej skupine. Histopatologickou analýzou mamárnych karcinómov sme zistili mierny posun v pomere slabo diferencovaných a dobre diferencovaných karcinómov (HG/LG) k vyššiemu zastúpeniu dobre diferencovaných invazívnych karcinómov u liečených zvierat (v porovnaní s neliečenou kontrolou), čo poukazuje na lepšiu prognózu ochorenia vplyvom liečby jačmeňom (Kubatka et al., 2016).
Experimentálne štúdie hodnotiace účinky fytochemikálií v procese karcinogenézy jednoznačne potvrdzujú, že do indukcie programovanej smrti buniek, inhibície bunkovej proliferácie či angiogenézy alebo antioxidačného pôsobenia sú zapojené mnohé flavonoidy. Pri štúdiách apoptózy (programovanej bunkovej smrti) sa preukázalo, že flavonoidy boli zapojené do aktivácie apoptotickej efektorovej kaspázy-3 (Zhang et al., 2014) a kaspázy-7 (Yang et al., 2012) pri rôznych nádorových bunkových líniách. V našom experimente mladý jačmeň signifikantne zvýšil expresiu kaspázy-3 v bunkách karcinómov mliečnej žľazy potkana. Okrem toho v bunkách mamárnych karcinómov u potkanov mladý jačmeň spôsobil nárast expresie kaspázy-7 v porovnaní s kontrolou. Tieto zistenia sú podobné ako v prípade nášho experimentu s Chlorellou pyrenoidosa (Kubatka et al., 2015).
V oboch našich experimentoch tak mladý jačmeň, ako aj Chlorella pyrenoidosa preukázali proapoptotický účinok v mamárnych nádorových bunkách in vivo. V našej paralelnej štúdii in vitro mladý jačmeň signifikantne znížil prežívanie buniek ľudskej nádorovej línie MCF-7 (adenokarcinóm prsníka) v závislosti od dávky. V liečenej skupine mladý jačmeň signifikantne zvýšil podiel buniek v S-fáze bunkového cyklu v závislosti od času, následkom čoho bol zaznamenaný signifikantný pokles frakcie buniek v G0/G1 a G2/M fáze (Kubatka et al., 2016).
Kumulácia buniek v S-fáze bunkového cyklu poukazuje na nárast apoptózy – programovanej smrti nádorových buniek. Použitie Annexinu V/PI v rámci tej istej štúdie in vitro potvrdilo, že mladý jačmeň indukuje bunkové zmeny vedúce k programovanej smrti nádorových buniek línie MCF-7 v závislosti od dĺžky pôsobenia mladého jačmeňa (Kubatka et al., 2016). O tom, že zelené potraviny sú efektívne proapoptotické prirodzené substancie, svedčí aj naša štúdia s chlorelou. Chlorella pyrenoidosa spôsobila signifikantný pokles prežívania buniek ľudského adenokarcinómu mliečnej žľazy (línia MCF-7) spolu s nárastom frakcie buniek v sub-G0/G1 fáze, čo sa považuje za marker apoptózy.
V tej istej štúdii s chlorelou bola apoptóza nádorových buniek potvrdená aj prostredníctvom farbenia Annexin V/PI in vitro (Kubatka et al., 2015). V našom experimente s mladým jačmeňom sme sa zamerali aj na analýzu zmien bunkového delenia (proliferácie) nádorových buniek. Vplyvom liečby mladým jačmeňom sme pozorovali štatisticky významný pokles expresie Ki67 (významný ukazovateľ proliferácie buniek) v bunkách karcinómov mliečnej žľazy u potkana v porovnaní s kontrolou. Aby sme antiproliferatívny efekt mladého jačmeňa zistený in vivo potvrdili duplicitne, zrealizovali sme aj štúdiu in vitro. Podiel inkorporovaného BrdU (5-bromo-20-deoxyuridín) do genómovej DNA je priamym ukazovateľom intenzity bunkovej proliferácie. Mladý jačmeň v našej paralelnej štúdii in vitro, v závislosti od koncentrácie, signifikantne znížil inkorporáciu BrdU do nádorových buniek línie MCF-7 v porovnaní s neliečenou skupinou (Kubatka et al., 2016), čím sme jednoznačne dokázali jeho antiproliferatívne účinky v modeli rakoviny prsníka. Súčasné štúdie in vivo poukazujú na schopnosť flavonoidov inhibovať rast nádorových buniek prsníka sprevádzaný potlačením signalizácie VEGF/VEGFR-2 (vaskulárny endoteliálny rastový faktor a jeho receptor) v procese vzniku nových ciev (neoangiogenéza) (Wang et al., 2013; Lirdprapamongkol et al., 2013).
V našej štúdii mladý jačmeň nezmenil expresiu VEGF ani VEGFR-2 v karcinómoch prsníka v mamárnych nádorových bunkách potkana. Naopak Chlorella pyrenoidosa v našej štúdii znížila expresiu VEGFR-2 v mamárnych nádorových bunkách o 19 % v porovnaní s kontrolou, čo poukazuje na mierny antiangiogénny účinok tejto funkčnej potraviny v nádorovom tkanive mliečnej žľazy potkana (Kubatka et al., 2015). Keďže v procese etiopatogenézy nádorov zohrávajú voľné radikály veľmi významnú úlohu, v našom experimente sme sa zamerali tiež na stanovenie relatívnych hladín produktov oxidačného poškodenia bielkovín v karcinómoch mliečnej žľazy potkanov po aplikácii mladého jačmeňa v potrave. V skupine, v ktorej sme aplikovali mladý jačmeň vo vyššej koncentrácii, sme zaznamenali signifikantné zníženie hladín dityrozínov.
Keďže dityrozíny špecificky poukazujú na oxidačné poškodenie bielkovín prostredníctvom voľných radikálov (DiMarco et Giulivi, 2007), výsledky experimentu poukazujú na schopnosť jednotlivých komponentov mladého jačmeňa podporiť antioxidačnú kapacitu buniek. Hladiny konjugátov lyzínu ako ďalší parameter oxidačného poškodenia bielkovín buniek zostali vplyvom liečby jačmeňom nezmenené. Výsledky našich experimentov poukazujú na zreteľný protinádorový účinok zmesi fytochemikálií obsiahnutých v mladom jačmeni v experimentálnom modeli karcinómu prsníka. Blahodarné účinky širokého spektra mnohých fotochemikálií prítomných v mladom jačmeni vyplývajú zo vzájomnej kombinácie ich biologických aktivít. Signifikantné protinádorové účinky mladého jačmeňa v mamárnej karcinogenéze sú dôsledkom aditívnych, prípadne synergických účinkov v ňom obsiahnutých fytochemikálií (zvlášť flavonoidov) a nie samostatne pôsobiacej látky.
doc. RNDr. Peter Kubatka, PhD., Ústav lekárskej biológie, Jesseniova lekárska fakulta v Martine, Univerzita Komenského v Bratislave
Literatúra
CUTLER, G. J. et al. 2008. Dietary flavonoid intake and risk of cancer
in postmenopausal women: The Iowa Women‘s Health Study. Int J Cancer
2008; 123:664-671.
DIMARCO, T. – GIULIVI, C. 2007. Current analytical methods for the detection
of dityrosine, a biomarker of oxidative stress, in biological samples.
Mass Spectrometry Reviews 2007, 26, 108-120.
FINK, N. et al. 2006. Dietary flavonoid intake and breast cancer survival
among women on Long Island. Am J Epidemiol. 2006; 163:S96-S96.
KUBATKA, P. et al. 2015. Antineoplastic effects of Chlorella pyrenoidosa
in the breast cancer model. Nutrition 2015; 31:560-569.
KUBATKA, P. et al. 2016. Young barley indicates antitumor effects in experimental
breast cancer in vivo and in vitro. Nutr Cancer 2016; 68:611-621.
LIRDPRAPAMONGKOL, K. et al. 2013. A flavonoid chrysin suppresses
hypoxic survival and metastatic growth of mouse breast cancer cells. Oncol
Rep. 2013;30:2357-2364.
MARKHAM, K. R. – MITCHELL, K. A. 2003. The mis-identification of the
major antioxidant flavonoids in young barley (Hordeum vulgare) leaves.
Z Naturforsch C. 2003;58:53-56.
NEUHOUSER, M. L. 2004. Dietary flavonoids and cancer risk: evidence from
human population studies. Nutr Cancer 2004;50:1-7.
WANG, Z. et al. 2013. Dietary compound isoliquiritigenin inhibits breast
cancer neoangiogenesis via VEGF/VEGFR-2 signaling pathway. Plos One
2013;8:e68566.
YANG, P.M. et al. 2012. Dietary flavonoid fisetin targets caspase-3-deficient
human breast cancer MCF-7 cells by induction of caspase-7-associated apoptosis
and inhibition of autophagy. Int J Oncol. 2012;40:469-478.
ZHANG, J. et al. 2014. Flavonoids identified from korean Scutellaria baicalensis
induce apoptosis by ROS generation and caspase activation on human
fibrosarcoma cells. Am J Chinese Med. 2014;42:465-483.