A kemoterápiás gyógyszerek hatásának fokozása Turmeric Force-szal a hasnyálmirigy karcinóma, a glioblasztóma multiforme és a medulloblasztóma ráksejtekben Steven J. Melnick, Ph.D., M.D.

Háttérinformációk

Turmeric Composition Apoláros frakció Szemipoláros frakció Oxidált szeszkviterpének ar-turmeron α-turmeron β-turmeron Turmerol Ar(aromatic)-Turmerol Atlanton Szeszkviterpének α-Zingiberen β-Bisabolen β-Szeszkvifellandren ar-Kurkumen Szemipoláros frakció Kurkuminoidok Kurkumin Demetoxi-kurkumin Bisz-demetoxi-kurkumin

A kurkumin rákellenes hatása a hasnyálmirigy karcinóma sejtekben

Hasnyálmirigyrák Az egyik legagresszívebb és leghalálosabb rosszindulatú daganat. Magas halálozási arány (5 évnél hosszabb ideig kevesebb, mint 3 % marad életben, az átlagos túlélési időszak kevesebb, mint 6 hónap). A hasnyálmirigyrák az egyik leggyakrabban az USA-ban fordul elő (100000 emberből 13, szemben Indiával, ahol 100000 emberre 1,8 megbetegedés jut). A kemoterápiás kezelések még műtéti beavatkozással és sugárterápiával kombinálva sem eredményeztek jelentős javulást. A gemcitabine, a legújabb hasnyálmirigyrák-ellenes gyógyszer csupán a klinikai választ javította, a túlélési időt nem. A hasnyálmirigyrák kemopreventív szerekkel (pl. kurkumin) történő kiegészítő kezelésére kidolgozott új statégiák bizalomra adhatnak okot.

A kurkumin és a rákellenes gyógyszerek citotoxicitása a PANC10 A kurkumin és a rákellenes gyógyszerek citotoxicitása a PANC10.05 és a PL45 típusú hasnyálmirigyrák sejtekben ___________________________________________ Hatóanyag Panc-10.05 PL45 (IC50,μM) (IC50,μM) Ara-C 8 10 Kurkumin 10 15 Doxorubicin >20 >20 Etoposide 0.5 1.3 Taxol 0.01 0.1 Vinblastine 0.1 0.2 Gemcitabine 0.03 0.05 ____________________________________________ 6

A középérték-hatás és dózis-hatás görbék igazolják a kurkumin szinergikus hatását az Ara-C-vel és az etoposide-dal a PANC10.05 típusú hasnyálmirigyrák sejtekben Ara-C/Kurkumin Etoposide/Kurkumin

A középérték-hatás és dózis-hatás görbék igazolják a kurkumin szinergikus hatását a tamoxifennel a PANC10.05 típusú hasnyálmirigyrák sejtekben

A középérték-hatás és dózis-hatás görbék igazolják a kurkumin szinergikus hatását az Ara-C-vel és az etoposide-dal a PL45 típusú hasnyálmirigyrák sejtekben Etoposide/Kurkumin Arc-C/Kurkumin

A CalcuSyn Szinergia Skálát használják a szinergia elemzésére <0.1 nagyon erős szinergia 0.1-0.3 erős szinergia 0.3-0.7 szinergia 0.7-0.9 közepes-kismértékű szinergia 0.9-1.1 közel additív 1.1-1.45 enyhe-közepes antagonizmus 1.45-3.3 antagonizmus >3.3 erős-nagyon erős antagonizmus

Kombinációs Index értékek a kurkuminra és a rákellenes gyógyszerekre a PANC10.05 típusú sejtekben Hatóanyag-kombinációk IC50 IC75 Etoposide and kurkumin 0.713 0.453 Doxorubicin and kurkumin 0.603 0.663 Ara-C and kurkumin 0.085 0.022 Gemcitabine and kurkumin 0.357 0.379 Tamoxifen and kurkumin 0.355 0.219 Taxol and kurkumin 3.753 2.389 Vinblastine and kurkumin 0.0005 0.0008 0.497 0.320

Korlátozó tényezők a kurkumin rákterápiás gyógyászati felhasználásával kapcsolatban Alacsony biohasznosulás a következő tényezők miatt: Rossz felszívódás Gyors metabolizmus A metabolitok inaktívak? Gyors kiürülés a szervezetből 12

A Turmeric Force™-ról

Turmeric ForceTM A kurkuma gyökértörzsek szuperkritikus CO2-os és vizes-etanolos kivonata 45 %-ban turmeronokat, 11 %-ban kurkuminoidokat tartalmaz A kurkuminoidok mellett más molekulákat is tartalmaz; ezek biztosítják a kurkuma teljes hatékonyságát A bizonyítékok azt mutatják, hogy a kurkumaolajok és a kurkuminoidok kombinációja akár hétszeresére is növelheti a kurkuminoidok biohasznosulását* Ez a New Chapter Inc. cég által kifejlesztett termék 400 mg bioaktív vegyületet tartalmaz olívaolajban feloldva és lágyzselatin kapszulába töltve *Antony B, Merina B, Iyer S, et.al. Indian J. Pharm. Sci., 2008:70: 445-449

A Turmeric ForceTM molekuláris szintű működésének bemutatása

A Turmeric ForceTM ráksejtekben kifejtett hatásmechanizmusai A G2/M blokk és a Sub G0/G1 populáció indukciója Apoptózis előidézése A NF-κB mRNA expressziójának csökkentése Az NF-κB aktivitásának gátlása Az IL-8 expressziójának csökkentése A cyclooxygenase-2 gátlása A STAT3 gátlása

A Turmeric ForceTM és a Gemcitabine citotoxicitása a BxPC3 és a Panc-1 típusú sejtekben hatóanyag (µg/ml) BxPC3 IC50 (μg/ml) Panc-1 Turmeric Force 1.00  0.13 1.22  0.05 Kurkumin 16.10 ± 1.58 14.32 ± 0.98 Gemcitabine 0.03  0. 01 >200 17

A középérték-hatás és dózis-hatás görbék igazolják a Turmeric ForceTM szinergikus hatását a gemcitabinnel a Bx-PC3 és a Panc-1 típusú hasnyálmirigyrák sejtekben Bx-PC3 Panc-1

Gemcitabine és kurkumin A gemcitabine és a Turmeric ForceTM, illetve a kurkumin közötti kombinációs index értékek a hasnyálmirigyrák sejtekben Gemcitabine és Turmeric ForceTM Sejttípus CI érték IC50-nál CI érték IC75-nál CI érték IC90-nál Bx-PC3 0.050 0.016 0.005 Panc-1 0.183 0.036 0.027 Gemcitabine és kurkumin Sejttípus CI érték IC50-nál CI érték IC75-nál CI érték IC90-nál Bx-PC3 0.399 0.491 0.702 Panc-1 0.455 0.508 0.572 19

A Turmeric Force™ daganatellenes hatásai a U87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben

Az U87MG típusú ráksejtek jellemzői Az MGMT (O6-metil-guanin-DNS metil-transzferáz) magas koncentrációja (over-expressziója) BCNU-nak ellenálló, vadtípusú p53 Telomeráz-aktivitást csökkentő TMZ PTEN (foszfatáz és tenzin homológ) elégtelenség A túlélést elősegítő, magas Akt aktiválást eredményez és növeli a TMZ-vel és az etoposide-dal szembeni ellenálló- képességet Növeli az NF-κB szintjét, mely az MGMT-n keresztül DNS-hibák kijavítását váltja ki

Az etoposide, a kurkumin és ezek kombinációjának citotoxicitása az U87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben 20 40 60 80 100 120 140 50 150 200 250 Hatóanyag koncentráció (ug/ml) Életben maradt sejtek száma (a kontroll %-ában) ETP CU ETP+CU

Az etoposide, a Turmeric ForceTM és ezek kombinációjának citotoxicitása az U87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben ETP TF ETP+TF 140 120 100 80 Életben maradt sejtek száma (a kontroll %-ában) 60 40 20 50 100 150 200 250 Hatóanyag koncentráció (ug/ml)

A Temozolomide, a kurkumin és a kombinációjuk citotoxicitása az U87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben 20 40 60 80 100 120 50 150 200 250 Hatóanyag koncentráció (ug/ml) Életben maradt sejtek száma (a kontroll %-ában) TMZ CU TMZ+CU

A Temozolomide, a Turmeric Force™ és a kombinációjuk citotoxicitása az U87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben 20 40 60 80 100 120 50 150 200 250 Hatóanyag koncentráció (ug/ml) Életben maradt sejtek száma (a kontroll %-ában) TMZ TF TMZ+TF

Az Etoposide, a Temozolomide, a kurkumin és a Turmeric ForceTM citotoxicitása az U-87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben Vegyület IC50 (µg/ml) IC75 (µg/ml) IC90 (µg/ml) Etoposide 6.50  3.54 127.50  3.53 > 200 Temozolomide >2000 Kurkumin 37.33  4.04 51.00  7.07 >200 Turmeric ForceTM 30.75  7.46 40.20  2.97 48.50  0.58

Etoposide/Turmeric Force™ Az etoposide+kurkumin (ETP+CU) és az etoposide+Turmeric ForceTM (ETP+TF) kombináció középérték-dózis és dózis-hatás görbéi az U-87MG típusú glioblasztóma sejtekben Etoposide/kurkumin Etoposide/Turmeric Force™

Temozolomide/kurkumin Temozolomide/Turmeric Force™ A Temozolomide + kurkumin (TMZ+CU) és a Temozolomide+Turmeric Force™ (TMZ+TF) kombinációinak a középérték-hatás és dózis-hatás görbéi az U-87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben Temozolomide/kurkumin Temozolomide/Turmeric Force™

A temozolomide és az etoposide középérték-hatás és dózis-hatás görbéi az U-87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben

Temozolomide/Etoposide/kurkumin Temozolomide/Etoposide/Turmeric Force A Temozolomide+Etoposide+kurkumin (TMZ+ETP+CU) és a Temozolomide+Etoposide+Turmeric ForceTM (TMZ+ETP+TF) kombinációinak középérték-hatás és dózis-hatás görbéi az U-87MG típusú glioblasztóma ráksejtekben Temozolomide/Etoposide/kurkumin Temozolomide/Etoposide/Turmeric Force

Az etoposide és a temozolomide kombinációs indexe (CI) kurkuminnal és Turmeric ForceTM –szal az U87MG (HTB-14) típusú glioblasztóma ráksejtekben kombináció CI érték IC50-nál CI érték IC75-nál CI érték IC90-nál Etoposide + kurkumin 0.545 0.354 0.307 Etoposide + Turmeric Force™ 0.383 0.280 0.318 Temozolomide + kurkumin 2.068 0.912 0.715 Temozolomide + Turmeric Force™ 0.569 0.458 0.516 Temozolomide + Etoposide 0.194 0.263 1.782 Temozolomide + Etoposide + kurkumin 0.385 0.305 0.716 Temozolomide + Etoposide + Turmeric Force 0.054 0.046 0.252

A Turmeric Force™ D283 típusú medulloblasztóma ráksejtekre kifejtett daganatellenes hatásai

D283 MED típusú ráksejtek jellemzői c-MYC magas koncentrációja (over-expressziója) Rezisztens a lovastatin (hidroxi-metil-glutaril-CoA reduktáz inhibítor) által kiváltott apoptózisra A koleszterin bioszintézisében részt vevő HMG-CoA reduktáz szintén kulcsszerepet játszik a medulloblasztóma sejtburjánzásban. Alkilező ágensekkel (ciklofoszfamid) szemben ellenálló

Az etoposide, a temozolomide, a kurkumin és a Turmeric ForceTM citotoxicitása a D283 Med (HTB 85) típusú medulloblasztóma ráksejtekben Vegyület IC50 (µg/ml) IC75 (µg/ml) IC90 (µg/ml) Temozolomide 146.90  25.52 >200 Etoposide 0.19  0.06 0.61  0.23 20.10  2.75 Kurkumin 28.67  4.94 48.00  4.60 Turmeric ForceTM 1.55  1.30 5.10  2.57 7.00  2.83 34

Az etoposide, a temozolomide, a kurkumin és a Turmeric ForceTM citotoxicitása a D283 Med (HTB 85) típusú medulloblasztóma ráksejtekben

Etoposide/Turmeric Force Az etoposide+kurkumin és az etoposide+Turmeric ForceTM középérték-hatás és dózis-hatás görbéi a D283 Med típusú ráksejtekben Etoposide/Curcumin Etoposide/Turmeric Force

Temozolomide/Etoposide/Curcumin Temozolomide/Etoposide/Turmeric Force A temozolomide+etoposide+kurkumin (TMZ+ETP+CU) és a temozolomide+etoposide+Turmeric ForceTM (TMZ +ETP+TF) kombinációinak középérték-hatás és dózis-hatás görbéi a D283 Med típusú ráksejtekben Temozolomide/Etoposide/Curcumin Temozolomide/Etoposide/Turmeric Force

Az etoposide és a temozolomide kombinációs index értékei a kurkuminnal és a Turmeric ForceTM –szal a D283 Med (HTB 85) típusú medulloblasztóma ráksejtekben Kombináció CI érték IC50-nál CI érték IC75-nál CI érték IC90-nál Temozolomide + Etoposide 1.910 2.325 2.845 Temozolomide + Turmeric Force 0.041 0.004 0.003 Etoposide + Turmeric Force 0.0003 0.0001 Etoposide + kurkumin 0.816 0.811 0.922 Temozolomide + Etoposide + kurkumin 2.549 2.122 1.766 Temozolomide + Etoposide + Turmeric Force 0.042 0.007 0.001

Összefoglalás A kurkumin és a Turmeric ForceTM gátolják az NF-κB aktivitását, a COX-2, a STAT3 és az IL-8 expresszióját A szélesspektrumú, turmeronokat, kurkuminoidokat és egyéb vegyületeket tartalmazó kurkuma-kivonat, a Turmeric ForceTM az összes vizsgált ráktípus esetében a kurkuminnál erősebb citotoxikus és szinergista hatásokat mutat Szinergista hatása miatt a Turmeric ForceTM kombinálható kemoterápiás készítményekkel (pl. ara C, doxorubicin, gemcitabine, tamoxifen, vinblastine, etoposide és temozolomide) A kurkuminoidok bizonyosan átjutnak a vér-agy gáton, noha a bizonyítékok arra utalnak, hogy a turmeronok és a kurkuma apoláros frakciójának többi vegyülete szintén átjut a vér-agy gáton, ami miatt a Turmeric ForceTM jó kiegészítő terápiaként használható az agydaganatok kezelésében Bizonyos adatok arra utalnak, hogy a Turmeric Force nempoláros vegyületeinek és kurkuminoidjainak kombinált keveréke Evidence suggests that the formulation of combined non-polar compounds and curcuminoids in Turmeric ForceTM a kurkumioidok hatása mellett azok biohasznosulását is javítja

Szinergia alapelvek A szinergia a sokféle összetevő olyan kölcsönhatása, melynek során a készítmény összhatása felülmúlja az összetevők külön- külön vett, egyedi hatásainak összegét. A gyógynövények hatását nem lehet pusztán az alkotóelemeik analízisével megérteni, ezért a legegyszerűbb magyarázat elvének alkalmazása rendkívül leegyszerűsített modellt eredményez. A szelektivitás, a hatásosság és az elfogadható toxicitás gyógyszerészeti elvei ezen a leegyszerűsítő szemléleten alapulnak. Ez az alapja a növényekben található összetett keverékek helyett a nagytisztaságú hatóanyagokat tartalmazó gyógyszerek egyoldalú használatának.

Szinergikus növényi kivonatok a kiegészítő rákterápiában A kurkuminról bizonyították, hogy sok hagyományos kemoterápiás szerekkel szinergikus hatást fejt ki. Ezt a szerepét részben olyan tulajdonságainak köszönheti, mint pl. az NF-κB gátlása, a p-glycoprotein (MDR) szubsztrátja, stb. Azonban a kurkuma (C.Longa L.) további bioaktív vegyületeinek (pl. kurkuminoidoknak és turmeronoknak) viszonylag csekély figyelmet szenteltek a daganatellenes gyógyszerekre gyakorolt szinergikus hatásának szempontjából - más növényi kivonatokról nem is szólva. Az előző vizsgálatok ezen űrt próbálják betölteni és feltárják a többi gyógynövény származék lehetséges felhasználási területeit a rákterápiák kiegészítő kezeléseként.

Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem or A legegyszerűbb magyarázat elve de mit mondott Ockham? William Ockham (c. 1285–1349) Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem or „A dolgokat nem kell feleslegesen bonyolítani." Ez Ockham borotvája. A borotva itt a felesleges feltevések eltávolítására utal, hogy ezáltal a legegyszerűbb magyarázatokhoz jussunk. De ki mondta, hogy a szinergia nem a legegyszerűbb magyarázat a gyógynövény-származékok gyógyászati hatásaira? Ha nem ez volna a helyzet, akkor a növények a túlélésük érdekében egy adott problémára csupán egyetlen vegyületet állítanának elő a túlélésük érdekében. A túlélésüket elősegítendő, a növények teljesen nyilvánvalóan kiterjedt „vegyi védelemmel” vannak felvértezve. Ez egy tapasztalati tény!

Egy vélemény az Ockham-féle borotva-elvről “A legfeltűnőbb hiányosság nem is a gyenge logika, hanem az egyszerű megoldásokkal szemben mutatott elfogultság. Az Ockham-féle borotva válogatás nélküli alkalmazása erre a gyengeséget csak fokozza. És ami még ennél is rosszabb, a logikus tudományosság látszatát keltve adják el ezt a hiányosságot.” Hoffman R, Minkin VI and Carpenter BK. Ockham’s Razor and chemistry. Internat J Philos Chem 1997;3:3-28.

A természet „koktéljai” Klinikai orvoslás: Leckék a természettől Sok esetben sokféle gyógyszer kisebb koncentrációjú kombinációja igazoltan hatásosabb egyféle gyógyszer nagyobb dózisánál. Rák HIV Magas vérnyomás Fertőző betegségek

Növények, mint gyógyászati koktélok A természetüknél fogva a növények a bioaktív vegyületek szinergikus kombinációi, melyek az evolúció során védelmet biztosítottak számukra a betegségekkel és az állatokkal szemben. Az evolúciós táncban a növények stratégiákat dolgoztak ki (sokféle vegyületet állítottak elő), hogy megbirkózzanak az állatok, a mikrobiológiai fertőzések, a gyulladásos körülmények és a rák folytonos változásával. Szemben az egyetlen hatóanyagos stratégiával, lassan mi is megtanuljuk ezen sok-hatóanyagos stratégia a fertőző betegségek antibiotikum-rezisztenciájának, a rák kemoterápia- rezisztenciájának kezelésében mutatott előnyeit. Jól tesszük, hogy a növényektől tanulunk!

Vizsgálatvezetők Cheppail Ramachandran, Ph.D., MBA@ Anna P. Resek, BS@ Anat Aviram, M.S. @ Enrique Escalon, MD¶ Steven J. Melnick Ph.D., MD@+ @Dharma Biomedical ¶ Miami Children’s Hospital, Division of Hematology/Oncology + Miami Children’s Hospital, Department of Pathology

Diszkusszió