Αντικαρκινική δράση μακροφυκών

Ο καρκίνος είναι μία από τις πιο δύσκολες ιατρικές καταστάσεις που χρειάζονται μια σωστή θεραπευτική προσέγγιση για τη σωστή διαχείρισή του ώστε να έχει τις λιγότερες παρενέργειες. Μέχρι σήμερα, πολλά από τα φυτικά χημικά συστατικά χερσαίας προέλευσης έχουν αξιολογηθεί για την αντικαρκινική τους ικανότητα, ενώ λίγα από αυτά έχουν εξεταστεί σε κλινικές δοκιμές. Ωστόσο, το θαλάσσιο περιβάλλον φιλοξενώντας πολλά ταξονομικά είδη μακροφυκών χρησιμεύει ως αποθήκη πολλών βιολογικών μεταβολιτών, οι οποίοι είναι ιδιαίτερα σημαντικοί για την επιβίωση των φυκών στο θαλάσσιο περιβάλλον. Μέχρι σήμερα, πολλοί μεταβολίτες που έχουν απομονωθεί από τα θαλάσσια μακροφύκη παρουσιάζουν άριστη βιολογική δραστηριότητα , ιδιαίτερα ως αντικαρκινικοί παράγοντες. Συγκεκριμένα, τα θαλάσσια μακροφύκη, τα οποία αποτελούν διαιτητικά συστατικά στην περιοχή της Ασίας, είναι μια βασική πηγή για τους μοναδικούς μεταβολίτες τους, όπως τους θειικούς πολυσακχαρίτες (SPs), για τις φλωροταννίνες (phlorotannins), τα καροτενοειδή, αλλά και για την ικανότητά τους να μειώνουν τον κίνδυνο καρκίνου και ασθένειες που σχετίζονται με αυτόν. Έτσι λοιπόν παρακάτω παρουσιάζεται η δραστικότητα των θαλάσσιων μακροφυκών μέσω της δραστικότητας των συστατικών τους, των θειικών πολυσακχαριτών (SPs), των φλωροτανίνων (phlorotannins) και των καροτενοειδών, καθώς και οι δυνατότητες των θαλάσσιων μακροφυκών ως πιθανά φαρμακευτικά τρόφιμα για τη διαχείριση και την καταπολέμηση του καρκίνου.

 Βιολογικώς δραστικοί πολυσακχαρίτες (PSs) που προέρχονται από φυσικές πηγές έχουν κερδίσει μια ιδιαίτερη θέση στον τομέα της φαρμακολογίας. Τα θαλάσσια μακροφύκη περιέχουν μια σημαντική ποσότητα του διαλυτού PSs και έχουν τη δυνατότητα να λειτουργούν ως διαιτητικές ίνες. Ειδικότερα, τα φαιοφύκη είναι γνωστά για την παραγωγή λειτουργικών PSs, όπως αλγινικά οξέα και φουκοειδίνες. Θειικοί πολυσακχαρίτες από μακροφύκη έχει αναφερθεί ότι παρουσιάζουν βιολογικές δραστηριότητες όπως αντιπηκτική, αντιφλεγμονώδη ,αντι-ιική και αντικαρκινική δραστικότητα (Costa et al, 2010). Μεταξύ των διαφόρων PSs που απαντώνται σε μακροφύκη, οι φουκοειδίνες , οι καρραγενάνες και τα «ulvans» έχουν μελετηθεί για τον πιθανό ρόλο τους στον έλεγχο του καρκίνου. Η φουκοειδίνη αποτελείται από ένα πολυμερές φουκόζης με θειικές ομάδες (Patankar et al., 1993). Από τις πολλές βιολογικά αποτελεσματικές δραστικότητες της φουκοειδίνης, in vitro και in vivo μελέτες έχουν δείξει ότι έχει αντικαρκινικές, αντιμεταστατικές, και ινωδολυτικές ιδιότητες σε ποντικούς (Religa et al., 2000). Σε μία από τις in vitro μελέτες, φουκοειδίνη που απομονώθηκε από το φύκος Laminaria guryanovae, ουσιαστικά ανέστειλε το νεοπλασματικό μετασχηματισμό κυττάρων με αναστολή της φωσφορυλίωσης του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) σε επιδερμικά κύτταρα ποντικού (Lee et al., 2008). Ο παράγοντας EGFR, είναι ένας υποδοχέας κινάσης της τυροσίνης, που διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στη ρύθμιση του πολλαπλασιασμού των κυττάρων, στη διαφοροποίηση, και στον μετασχηματισμό και θεωρείται επίσης ως ένας στόχος για τη θεραπεία του καρκίνου. Η ανασταλτική αυτή δράση της φουκοειδίνης υποδηλώνει ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί συμπλήρωμα διατροφής και ενδεχομένως να μειώσει τον κίνδυνο του καρκίνου. Στις ασιατικές χώρες όπως Κίνα, Ιαπωνία και Κορέα, τα φύκη χρησιμοποιούνται ως συμπληρώματα διατροφής και αναφέρεται ότι έχουν χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση του ανοσοποιητικού συστήματος. Η Undaria pinnatifida είναι ένα διατροφικό φύκος, το οποίο κατά στο στάδιο του σποριόφυτου έχει αναφερθεί ότι έχει δραστικότητα κατά του όγκου και ενισχύει την ανοσοαπόκριση. Πιο συγκεκριμένα πειράματα σε ζώα έχουν δείξει ότι η φουκοειδίνη του φύκους αυτού μειώνει τον όγκο σε ποντίκια δρώντας μέσω του ανοσοποιητικού συστήματος (Maruyama et al., 2006). Αντικαρκινική και αντιμεταστατική δραστικότητα παρουσίασε και η φουκοειδίνη από το Fucus evanescens, η οποία μελετήθηκε σε ποντίκια με μεταμοσχευμένο αδενοκαρκίνωμα του πνεύμονα. Παρατηρήθηκε ότι η επαναλαμβανόμενη χορήγηση φουκοειδίνης παρουσίασε μέτρια δραστικότητα κατά του όγκου ενώ παρουσίασε και αντιμεταστατική δραστικότητα (Li et al., 2008). Οι καρραγενάνες που εξάγονται από τα κόκκινα φύκη (ροδοφύκη) έχει αναφερθεί ότι έχει πολλές εφαρμογές στην βιομηχανία τροφίμων καθώς και στον φαρμακευτικό κλάδο. Οι καρραγενάνες, απομονώνονται από τους πολυσακχαρίτες (SPs) των θαλάσσιων ροδοφυκών και χρησιμοποιείται ευρέως ως πρόσθετο τροφίμων, όπως γαλακτωματοποιητής, σταθεροποιητής, πυκνωτικό (Campo et al., 2009). Από τις διάφορες μορφές της καρραγενάνης, η λ-καρραγενάνη είναι μια θειική γαλακτάνη, η οποία έχει απομονωθεί από κάποια ροδοφύκη και έχει αναφερθεί ότι έχει πολλών ειδών βιολογικές δραστηριότητες, ανάμεσα στις οποίες είναι και η σημαντική ανοσοτροποποιητική δραστικότητα έναντι όγκων μέσω της ενεργοποίησης του ανοσοποιητικού συστήματος (Zhou et al., 2004). Υδατικό διάλυμα PS από το θαλάσσιο φύκος Capsosiphon fulvescens έχει αναφερθεί ότι έχει ανασταλτική δραστικότητα σε καρκινικά κύτταρα ανθρώπινης κυτταρικής σειράς (Kwon και Nam, 2007).Η χαμηλή τοξική δραστικότητα της καρραγενάνης, σε συνδυασμό με την αντικαρκινική και ανοσορυθμιστική του δραστικότητα θα πρέπει να ληφθεί υπόψη και μπορεί να συνίσταται σε αντικαρκινικές θεραπείες, ενώ μπορεί να δώσει μια σημαντική ανακάλυψη για την καλύτερη διαχείριση ασθενειών σχετικών με τον καρκίνο. Το «Ulvans» είναι δομικό οξύ των πολυσακχαριτών SPs και υπάρχουν στο κυτταρικό τοίχωμα των χλωροφυκών (Ulva και Enteromorpha). Είναι ιδιαίτερα θειωμένο και ουσιαστικά αποτελείται από ραμνόζη, ξυλόζη, γλυκουρονικό οξύ και ιδουρονικό οξύ. Το «Ulvans» παρουσιάζει πολλές φυσικοχημικές και τις βιολογικές λειτουργίες που θα μπορούσαν να έχουν ενδιαφέρον για φαρμακευτικές, γεωργικές, χημικές εφαρμογές και εφαρμογές στη βιομηχανία των τροφίμων (Lahaye και Robic , 2007). Έρευνες έχουν δείξει ότι το «Ulvans» χαμηλού μοριακού βάρους έχουν ισχυρή αντιοξειδωτική δράση (Qi et al., 2005). Αυτή η αντιοξειδωτική ικανότητα των «Ulvans» μπορεί να αξιοποιηθεί για την πρόληψη της οξειδωτικής βλάβης, η οποία συμβάλλει σημαντικά στην καρκινογένεση και συνεπώς για την παρασκευή φαρμακευτικών ενώσεων οι οποίες μπορούν να ελέγχουν την πρόοδο του καρκίνου. Οι φλωροταννίνες είναι παράγωγα πολυγλυκίνης και εντοπίζονται στα θαλάσσια μακροφύκη (κυρίως στα φαιοφύκη). Έχουν αποκτήσει μεγάλη σημασία σε τομείς της βιομηχανίας τροφίμων, των φαρμάκων και φυσικών καλλυντικών. «Dioxinodehydroeckol» που απομονώθηκε από το Ε. cava παρουσίασε μια αξιοσημείωτη αντιπολλαπλασιαστική δράση σε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα του μαστού μέσω του ανοσοποιητικού συστήματος (Kong et al., 2009). Εκχύλισμα φλωροταννίνης που προέρχεται από το φαιοφύκος Laminaria japonica Aresch (L. japonica) έδειξε επίσης σημαντική ανασταλτική δράση σε κύτταρα ανθρώπινου καρκίνου του ήπατος και σε λευχαιμία (σε ποντίκι) (Yang et al., 2010). Έχει αναφερθεί ότι η συνολική περιεκτικότητα πολυφαινόλων στα φύκη είναι το κλειδί για την αντι-πολλαπλασιαστική ικανότητα τους. Αυτές οι επιστημονικές έρευνες δείχνουν σαφώς τη σημασία και την ικανότητα των φλωροταννινών στη μείωση του κινδύνου του καρκίνου και των σχετικών ασθενειών του. Έτσι συνίσταται τα θαλάσσια μακροφύκη ως ιδανικός πόρος για νέες και αποτελεσματικές αντικαρκινικές ενώσεις και φαρμακευτικά τρόφιμα . Τα καροτενοειδή είναι οργανικές χρωστικές ουσίες και βρίσκονται συνήθως στους φωτοσυνθετικούς οργανισμούς, στους οποίους περιλαμβάνονται και τα μακροφύκη. Πιστεύεται ότι η κατανάλωση τροφών πλούσιων σε καροτενοειδή και σε άλλα δραστικά συστατικά θα μπορούσε να μειώσει τον κίνδυνο των κακοηθειών του κόλον, του πνεύμονα, και του μαστού (Block et al., 1999; Le Marchand et al., 1993; Zhang et al., 1999). Μεταξύ των καροτενοειδών, η φυκοξανθίνη και η ασταξανθίνη (ΑΧ) είναι γνωστές για την αντιοξειδωτική τους δραστηριότητα που θα μπορούσε να βοηθήσει στον έλεγχο της προόδου του καρκίνου. Η φυκοξανθίνη, ένα σημαντικό καροτενοειδές των φαιοφυκών, έχει πρόσφατα αποδειχθεί ότι αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων καρκίνου του παχέος εντέρου (Das et al., 2008). Η ασταξανθίνη, βρίσκεται σε αφθονία στα φύκη, και έχει αναφερθεί ότι παρουσιάζει διάφορες βιολογικές δραστηριότητες ανάμεσα στις οποίες και προληπτικές επιδράσεις ενάντια στην καρκινογένεση της ουροδόχου κύστης, δράση που ίσως οφείλεται εν μέρει στην καταστολή του πολλαπλασιασμού των κυττάρων (Tanaka et al., 1994). Se-Kwon Kim, Noel Vinay Thomas, and Xifeng Li (2011). Anticancer Compounds from Marine Macroalgae and Their Application as Medicinal Foods. Advances in Food and Nutrition Research, 64, 213-224. Costa, L. S., Fidelis, G. P., Cordeiro, S. L., Oliveira, R. M., Sabry, D. A., Caˆmara, R. B. G., Nobre, L. T. D. B., Costa, M. S. S. P., Almeida-Lima, J., Farias, E. H. C., Leite, E. L., and Rocha, H. A. O. (2010). Biological activities of sulfated polysaccharides from tropical seaweeds. Biomed. Pharmacother. 64, 21–28. Patankar, M. S., Oehninger, S., Barnett, T., Williams, R. L., and Clark, G. (1993). A revised structure for fucoidan may explain some of its biological activities. J. Biol. Chem. 268, 21770. Religa, P., Kazi, M., Thyberg, J., Gaciong, Z., Swedenborg, J., and Hedin, U. (2000). Fucoidan inhibits smooth muscle cell proliferation and reduces mitogen-activated protein kinase activity. Eur. J. Vasc. Endovasc. Surg. 20, 419–426. Lee, N. Y., Ermakova, S. P., Zvyagintseva, T. N., Kang, K. W., Dong, Z., and Choi, H. S. (2008). Inhibitory effects of fucoidan on activation of epidermal growth factor receptor and cell transformation in JB6 Cl41 cells. Food Chem. Toxicol. 46, 1793–1800. Maruyama, H., Tamauchi, H., Iizuka, M., and Nakano, T. (2006). The role of NK cells in antitumor activity of dietary fucoidan from Undaria pinnatifida sporophylls (Mekabu). Planta Med. 72, 1415. Li, B., Lu, F., Wei, X., and Zhao, R. (2008). Fucoidan: Structure and bioactivity. Molecules 13, 1671–1695. Campo, V. L., Kawano, D. F., Silva, D. B.d., Jr., and Carvalho, I. (2009). Carrageenans: Biological properties, chemical modifications and structural analysis—A review. Carbohydr. Polym. 77, 167–180. Zhou, G., Sun, Y., Xin, H., Zhang, Y., Li, Z., and Xu, Z. (2004). In vivo antitumor and immunomodulation activities of different molecular weight lambda-carrageenans from Chondrus ocellatus. Pharmacol. Res. 50, 47–53. Kwon, M.-J. and Nam, T.-J. (2007). A polysaccharide of the marine alga Capsosiphon fulvescens induces apoptosis in AGS gastric cancer cells via an IGF-IR-mediated PI3K/Akt pathway. Cell Biol. Int. 31, 768–775. Lahaye, M. and Robic, A. (2007). Structure and functional properties of ulvan, a polysaccharide from green seaweeds. Biomacromolecules 8, 1765–1774. Qi, H., Zhang, Q., Zhao, T., Chen, R., Zhang, H., Niu, X., and Li, Z. (2005). Antioxidant activity of different sulfate content derivatives of polysaccharide extracted from Ulva pertusa (Chlorophyta) in vitro. Int. J. Biol. Macromol. 37, 195–199. Kong, C. S., Kim, J. A., Yoon, N. Y., and Kim, S. K. (2009). Induction of apoptosis by phloroglucinol derivative from Ecklonia cava in MCF-7 human breast cancer cells. Food Chem. Toxicol. 47, 1653–1658. Yang, H., Zeng, M., Dong, S., Liu, Z., and Li, R. (2010). Anti-proliferative activity of phlorotannin extracts from brown algae Laminaria japonica Aresch. Chin. J. Oceanol. Limnol. 28, 122–130. Block, G., Patterson, B., and Subar, A. (1992). Fruit, vegetables, and cancer prevention: A review of the epidemiological evidence. Nutr. Cancer 18, 1–29. Le Marchand, L., Hankin, J. H., Kolonel, L. N., Beecher, G. R., Wilkens, L. R., and Zhao, L. P. (1993). Intake of specific carotenoids and lung cancer risk. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2, 183 Zhang, S., Hunter, D. J., Forman, M. R., Rosner, B. A., Speizer, F. E., Colditz, G. A., Manson, J. E., Hankinson, S. E., and Willett, W. C. (1999). Dietary carotenoids and vitamins A, C, and E and risk of breast cancer. J. Natl. Cancer Inst. 91, 547–556. Das, S. K., Hashimoto, T., and Kanazawa, K. (2008). Growth inhibition of human hepatic carcinoma HepG2 cells by fucoxanthin is associated with down-regulation of cyclin D. BBA Gen. Subj. 1780, 743–749. Tanaka, T., Morishita, Y., Suzui, M., Kojima, T., Okumura, A., and Mori, H. (1994). Chemoprevention of mouse urinary bladder carcinogenesis by the naturally occurring carotenoid astaxanthin. Carcinogenesis 15, 15–19.