Fucoidan có trong tảo nâu kích thích quá trình apoptosis của tế bào ung thư ruột kết ở người

BMC Gastroenterology - Tập 10 Số 1 - 2010
Young Ho Kim1, So Young Park2, Jae Yong Lee1, Jung Han Yoon Park1
1Center for Efficacy Assessment and Development of Functional Foods and Drugs, Hallym University, Chuncheon, 200-702, Korea
2Department of Food Science and Nutrition, Hallym University, Chuncheon, 200-702, Korea

Tóm tắt

Tóm tắt Giới thiệu Fucoidan là một polysaccharide sulfat được tìm thấy trong tảo nâu; nó đã được chứng minh là có một số hiệu ứng sinh học, bao gồm tác dụng chống khối u. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã đánh giá tác động của fucoidan lên quá trình apoptosis trong các tế bào ung thư ruột kết người HT-29 và HCT116. Phương pháp Các tế bào HT-29 và HCT116 được nuôi cấy với các nồng độ khác nhau của fucoidan (0 - 20 μg/mL). Quá trình apoptosis được định lượng qua nhuộm Hoechst và nhuộm Annexin V, sau đó phân tích bằng flow cytometry. Các phân tích Western blot và nhuộm JC-1 được thực hiện để xác định mức độ của các protein điều tiết quá trình apoptosis và tính thấm màng ti thể, tương ứng. Kết quả Fucoidan đã gây ra sự giảm đáng kể số lượng tế bào sống và quá trình apoptosis của các tế bào HT-29 và HCT116 theo mô hình liều phụ thuộc. Trong tế bào HT-29, fucoidan cũng làm tăng mức độ của các caspase-8, -9, -7 và -3 cleaved, cùng với mức độ cleaved poly (ADP-ribose) polymerase (PARP). Mức độ của protein ức chế apoptosis liên kết X và survivin bị giảm ở các tế bào được điều trị bằng fucoidan. Fucoidan cũng đã được chứng minh làm tăng tính thấm màng ti thể, cũng như sự phóng thích cytochrome c và Smac/Diablo từ ti thể. Fucoidan làm tăng mức độ của các protein Bak và Bid bị cắt ngắn, nhưng lại giảm mức độ của Mcl-1. Ngoài ra, fucoidan còn làm tăng mức độ của các ligand gây apoptosis liên quan đến yếu tố hoại tử khối u, Fas và thụ thể chết 5. Các ức chế caspase-8 và -9 Z-IETD-FMK và Z-LEHD-FMK làm giảm quá trình apoptosis được trung gian bởi fucoidan. Ức chế caspase-8 làm cản trở sự cắt ngắn Bid, các caspase-9 và -3, cũng như PARP do fucoidan gây ra. Kết luận Các phát hiện của nghiên cứu này cho thấy fucoidan kích thích apoptosis trong các tế bào ung thư ruột kết HT-29 và HCT116 ở người, và hiện tượng này được môi trường qua cả các con đường apoptotic do thụ thể chết và do ti thể điều khiển. Những kết quả này gợi ý rằng fucoidan có thể có giá trị trong việc phát triển một phác đồ ngăn ngừa ung thư ruột kết.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Jemal A, Siegel R, Ward E, Hao Y, Xu J, Murray T, Thun MJ: Cancer statistics, 2008. CA Cancer J Clin. 2008, 58 (2): 71-96. 10.3322/CA.2007.0010.

Chung KY, Saltz LB: Adjuvant therapy of colon cancer: current status and future directions. Cancer J. 2007, 13 (3): 192-197. 10.1097/PPO.0b013e318074d26e.

Rabik CA, Dolan ME: Molecular mechanisms of resistance and toxicity associated with platinating agents. Cancer Treat Rev. 2007, 33 (1): 9-23. 10.1016/j.ctrv.2006.09.006.

Macdonald JS, Astrow AB: Adjuvant therapy of colon cancer. Semin Oncol. 2001, 28 (1): 30-40. 10.1016/S0093-7754(01)90043-0.

Mann JR, Backlund MG, DuBois RN: Mechanisms of disease: Inflammatory mediators and cancer prevention. Nature clinical practice. 2005, 2 (4): 202-210. 10.1038/ncponc0140.

Li B, Lu F, Wei X, Zhao R: Fucoidan: structure and bioactivity. Molecules. 2008, 13 (8): 1671-1695. 10.3390/molecules13081671.

Bilan MI, Grachev AA, Ustuzhanina NE, Shashkov AS, Nifantiev NE, Usov AI: Structure of a fucoidan from the brown seaweed Fucus evanescens C. Ag. Carbohydrate research. 2002, 337 (8): 719-730. 10.1016/S0008-6215(02)00053-8.

Bilan MI, Grachev AA, Shashkov AS, Nifantiev NE, Usov AI: Structure of a fucoidan from the brown seaweed Fucus serratus L. Carbohydrate research. 2006, 341 (2): 238-245. 10.1016/j.carres.2005.11.009.

Zapopozhets TS, Besednova NN, Loenko Iu N: [Antibacterial and immunomodulating activity of fucoidan]. Antibiot Khimioter. 1995, 40 (2): 9-13.

Hayashi K, Nakano T, Hashimoto M, Kanekiyo K, Hayashi T: Defensive effects of a fucoidan from brown alga Undaria pinnatifida against herpes simplex virus infection. Int Immunopharmacol. 2008, 8 (1): 109-116. 10.1016/j.intimp.2007.10.017.

Cumashi A, Ushakova NA, Preobrazhenskaya ME, D'Incecco A, Piccoli A, Totani L, Tinari N, Morozevich GE, Berman AE, Bilan MI, et al: A comparative study of the anti-inflammatory, anticoagulant, antiangiogenic, and antiadhesive activities of nine different fucoidans from brown seaweeds. Glycobiology. 2007, 17 (5): 541-552. 10.1093/glycob/cwm014.

Wang J, Zhang Q, Zhang Z, Li Z: Antioxidant activity of sulfated polysaccharide fractions extracted from Laminaria japonica. Int J Biol Macromol. 2008, 42 (2): 127-132. 10.1016/j.ijbiomac.2007.10.003.

Matsumoto S, Nagaoka M, Hara T, Kimura-Takagi I, Mistuyama K, Ueyama S: Fucoidan derived from Cladosiphon okamuranus Tokida ameliorates murine chronic colitis through the down-regulation of interleukin-6 production on colonic epithelial cells. Clin Exp Immunol. 2004, 136 (3): 432-439. 10.1111/j.1365-2249.2004.02462.x.

Choi EM, Kim AJ, Kim YO, Hwang JK: Immunomodulating activity of arabinogalactan and fucoidan in vitro. J Med Food. 2005, 8 (4): 446-453. 10.1089/jmf.2005.8.446.

Itoh H, Noda H, Amano H, Zhuaug C, Mizuno T, Ito H: Antitumor activity and immunological properties of marine algal polysaccharides, especially fucoidan, prepared from Sargassum thunbergii of Phaeophyceae. Anticancer Res. 1993, 13 (6A): 2045-2052.

Zhuang C, Itoh H, Mizuno T, Ito H: Antitumor active fucoidan from the brown seaweed, umitoranoo (Sargassum thunbergii). Biosci Biotechnol Biochem. 1995, 59 (4): 563-567. 10.1271/bbb.59.563.

Alekseyenko TV, Zhanayeva SY, Venediktova AA, Zvyagintseva TN, Kuznetsova TA, Besednova NN, Korolenko TA: Antitumor and antimetastatic activity of fucoidan, a sulfated polysaccharide isolated from the Okhotsk Sea Fucus evanescens brown alga. Bull Exp Biol Med. 2007, 143 (6): 730-732. 10.1007/s10517-007-0226-4.

Coombe DR, Parish CR, Ramshaw IA, Snowden JM: Analysis of the inhibition of tumour metastasis by sulphated polysaccharides. Int J Cancer. 1987, 39 (1): 82-88. 10.1002/ijc.2910390115.

Riou D, Colliec-Jouault S, Pinczon du Sel D, Bosch S, Siavoshian S, Le Bert V, Tomasoni C, Sinquin C, Durand P, Roussakis C: Antitumor and antiproliferative effects of a fucan extracted from ascophyllum nodosum against a non-small-cell bronchopulmonary carcinoma line. Anticancer Res. 1996, 16 (3A): 1213-1218.

Aisa Y, Miyakawa Y, Nakazato T, Shibata H, Saito K, Ikeda Y, Kizaki M: Fucoidan induces apoptosis of human HS-sultan cells accompanied by activation of caspase-3 and down-regulation of ERK pathways. Am J Hematol. 2005, 78 (1): 7-14. 10.1002/ajh.20182.

Ye J, Li Y, Teruya K, Katakura Y, Ichikawa A, Eto H, Hosoi M, Hosoi M, Nishimoto S, Shirahata S: Enzyme-digested Fucoidan Extracts Derived from Seaweed Mozuku of Cladosiphon novae-caledoniae kylin Inhibit Invasion and Angiogenesis of Tumor Cells. Cytotechnology. 2005, 47 (1-3): 117-126. 10.1007/s10616-005-3761-8.

Hanahan D, Weinberg RA: The hallmarks of cancer. Cell. 2000, 100 (1): 57-70. 10.1016/S0092-8674(00)81683-9.

Bedi A, Pasricha PJ, Akhtar AJ, Barber JP, Bedi GC, Giardiello FM, Zehnbauer BA, Hamilton SR, Jones RJ: Inhibition of apoptosis during development of colorectal cancer. Cancer research. 1995, 55 (9): 1811-1816.

Jin Z, El-Deiry WS: Overview of cell death signaling pathways. Cancer Biol Ther. 2005, 4 (2): 139-163. 10.4161/cbt.4.2.1508.

Ghobrial IM, Witzig TE, Adjei AA: Targeting apoptosis pathways in cancer therapy. CA Cancer J Clin. 2005, 55 (3): 178-194. 10.3322/canjclin.55.3.178.

Kim EJ, Holthuizen PE, Park HS, Ha YL, Jung KC, Park JH: Trans-10,cis-12-conjugated linoleic acid inhibits Caco-2 colon cancer cell growth. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2002, 283 (2): G357-367.

Black WAP, Dewar ET, Woodward FN: Manufacture of algal chemicals. IV - Laboratory-scale isolation of fucoidin from brown marine algae. J Sci Food Agric. 1952, 3: 122-129. 10.1002/jsfa.2740030305.

Kim EJ, Park SY, Shin HK, Kwon DY, Surh YJ, Park JH: Activation of caspase-8 contributes to 3,3'-Diindolylmethane-induced apoptosis in colon cancer cells. J Nutr. 2007, 137 (1): 31-36.

Jung JI, Lim SS, Choi HJ, Cho HJ, Shin HK, Kim EJ, Chung WY, Park KK, Park JH: Isoliquiritigenin induces apoptosis by depolarizing mitochondrial membranes in prostate cancer cells. J Nutr Biochem. 2006, 17 (10): 689-696. 10.1016/j.jnutbio.2005.11.006.

Cho HJ, Kim WK, Kim EJ, Jung KC, Park S, Lee HS, Tyner AL, Park JH: Conjugated linoleic acid inhibits cell proliferation and ErbB3 signaling in HT-29 human colon cell line. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2003, 284 (6): G996-1005.

Eguchi Y, Srinivasan A, Tomaselli KJ, Shimizu S, Tsujimoto Y: ATP-dependent steps in apoptotic signal transduction. Cancer research. 1999, 59 (9): 2174-2181.

Schimmer AD: Inhibitor of apoptosis proteins: translating basic knowledge into clinical practice. Cancer research. 2004, 64 (20): 7183-7190. 10.1158/0008-5472.CAN-04-1918.

Wilkinson JC, Wilkinson AS, Scott FL, Csomos RA, Salvesen GS, Duckett CS: Neutralization of Smac/Diablo by inhibitors of apoptosis (IAPs). A caspase-independent mechanism for apoptotic inhibition. J Biol Chem. 2004, 279 (49): 51082-51090. 10.1074/jbc.M408655200.

Li P, Nijhawan D, Budihardjo I, Srinivasula SM, Ahmad M, Alnemri ES, Wang X: Cytochrome c and dATP-dependent formation of Apaf-1/caspase-9 complex initiates an apoptotic protease cascade. Cell. 1997, 91 (4): 479-489. 10.1016/S0092-8674(00)80434-1.

Du C, Fang M, Li Y, Li L, Wang X: Smac, a mitochondrial protein that promotes cytochrome c-dependent caspase activation by eliminating IAP inhibition. Cell. 2000, 102 (1): 33-42. 10.1016/S0092-8674(00)00008-8.

Cory S, Huang DC, Adams JM: The Bcl-2 family: roles in cell survival and oncogenesis. Oncogene. 2003, 22 (53): 8590-8607. 10.1038/sj.onc.1207102.

WCRF/AICR: Food, Nutrition, Physical Activity and the Prevention of Cancer: a Global Perspective. 2009, Washington, DC American Institute for Cancer Research

Rajamanickam S, Agarwal R: Natural products and colon cancer: current status and future prospects. Drug Dev Res. 2008, 69 (7): 460-471. 10.1002/ddr.20276.

Bilan MI, Grachev AA, Ustuzhanina NE, Shashkov AS, Nifantiev NE, Usov AI: A highly regular fraction of a fucoidan from the brown seaweed Fucus distichus L. Carbohydrate research. 2004, 339 (3): 511-517. 10.1016/j.carres.2003.10.028.

Teruya T, Konishi T, Uechi S, Tamaki H, Tako M: Anti-proliferative activity of oversulfated fucoidan from commercially cultured Cladosiphon okamuranus TOKIDA in U937 cells. Int J Biol Macromol. 2007, 41 (3): 221-226. 10.1016/j.ijbiomac.2007.02.010.

Hyun JH, Kim SC, Kang JI, Kim MK, Boo HJ, Kwon JM, Koh YS, Hyun JW, Park DB, Yoo ES, et al: Apoptosis inducing activity of fucoidan in HCT-15 colon carcinoma cells. Biol Pharm Bull. 2009, 32 (10): 1760-1764. 10.1248/bpb.32.1760.

Yamasaki-Miyamoto Y, Yamasaki M, Tachibana H, Yamada K: Fucoidan induces apoptosis through activation of caspase-8 on human breast cancer MCF-7 cells. J Agric Food Chem. 2009, 57 (18): 8677-8682. 10.1021/jf9010406.

Danial NN: BCL-2 family proteins: critical checkpoints of apoptotic cell death. Clin Cancer Res. 2007, 13 (24): 7254-7263. 10.1158/1078-0432.CCR-07-1598.

Antonsson B, Martinou JC: The Bcl-2 protein family. Exp Cell Res. 2000, 256 (1): 50-57. 10.1006/excr.2000.4839.

Deng Y, Lin Y, Wu X: TRAIL-induced apoptosis requires Bax-dependent mitochondrial release of Smac/DIABLO. Genes Dev. 2002, 16 (1): 33-45. 10.1101/gad.949602.

Cory S, Adams JM: The Bcl2 family: regulators of the cellular life-or-death switch. Nat Rev Cancer. 2002, 2 (9): 647-656. 10.1038/nrc883.

Breckenridge DG, Xue D: Regulation of mitochondrial membrane permeabilization by BCL-2 family proteins and caspases. Curr Opin Cell Biol. 2004, 16 (6): 647-652. 10.1016/j.ceb.2004.09.009.

Thông tin
Thông tin xuất bản

BMC Gastroenterology

Tập 10 Số 1

Thông tin tác giả