Nya bevis på chagasvampens mekanismer mot oral cancer

I en nyligen publicerad studie i tidskriften Scientific Reports undersökte forskare mekanismerna för antitumöraktivitet hos chaga-svampextrakt på humana HSC-4-celler i munhålan.

Munhålecancer är ett globalt hälsoproblem med begränsade behandlingsalternativ på grund av dess biverkningar och följdsjukdomar. De huvudsakliga behandlingarna är kirurgi, strålbehandling och kemoterapi, även om de kan skada frisk vävnad, påverka talet och minska livskvaliteten.

Att förstå och rikta in sig på metaboliska vägar i tumörceller ger en möjlig väg för utveckling av nya terapeutiska medel. Chaga-svamp har cancerbekämpande egenskaper mot flera typer av cancer; mekanismen är dock oklar.

I den här studien testade forskarna om chaga-svampen påverkar utvecklingen och metabolismen av munhålecancer.

Efter behandling med svampextraktet studerade forskarna cellöverlevnad, proliferationskapacitet, glykolytiska vägar, apoptos och mitokondriella respirationsmekanismer.

De behandlade HSC-4-celler med svampextrakt i doser på 0 μg/ml, 160 μg/ml, 200 μg/ml, 400 μg/ml och 800,0 μg/ml under en dag för att utvärdera dess effekter på orala cancercellers beteende, inklusive cellcykel, proliferation, livskraft, mitokondriell respiration, apoptos och glykolys.

Teamet analyserade de behandlade cellerna med avseende på deras cellcykel med hjälp av cellräkningskit-8 (CCK-8)-analyser för att bestämma cellernas viabilitet.

För att undersöka om de hämmande effekterna av chaga-svamp på tumörproliferation och överlevnad i behandlade celler involverade signaltransduktorn och aktivatorn av transkription 3 (STAT3), mätte de STAT3-aktiveringen efter behandling med en dos på 200,0 μg/ml av extraktet.

Dessutom utförde de flödescytometri för att analysera cellfördelning och Western blotting för att extrahera totala cellulära proteiner.

Forskarna använde vätskekromatografi följt av tandemmasspektrometri (LC-MS) för att identifiera de komponenter som är ansvariga för de anticancerogena egenskaperna hos chaga-svampextrakt.

Koncentrationerna av kandidatföreningar bestämdes med hjälp av högpresterande vätskekromatografi med fotodioddetektor (HPLC-DAD).

De undersökte regleringen av glykolys med extrakt bland behandlade celler med hjälp av extracellulär försurningshastighet (ECAR)-analys. De registrerade realtids-ECAR-mätningar i behandlade celler efter administrering av glukos, oligomycin och 2-deoxi-D-glukos (2-DG).

Teamet undersökte aktiveringen av en energisensor som kallas adenosinmonofosfataktiverat proteinkinas (AMPK) och den cellulära syreförbrukningshastigheten (OCR).

De utvärderade också effekten av kroniskt energiunderskott på autofagi i samband med apoptotisk celldöd i behandlade celler.

De undersökte om en koncentration på 200,0 μg/ml chaga-extrakt påverkade p38 mitogenaktiverade proteinkinaser (MAPK) och nukleär faktor kappa B (NF-κB)-stimulerad apoptos i behandlade celler.

Extraktet bromsade tillväxten av HSC-4-celler genom att hämma cellcykeln och proliferationen, minska cancercellernas energiförbrukning och öka celldöd genom autofagi och apoptos.

Extraktet ökade signifikant tillväxtfaserna hos orala cancerceller (G0/G1) samtidigt som det minskade syntesfasen (S). Western blot-analys visade att extraktet signifikant minskade uttrycket av fosfo-STAT3 efter 15 minuter och bibehöll det i 120 minuter.

LC-MS identifierade tre möjliga anticancerföreningar: 2-hydroxi-3,4-dimetoxibensoesyra, syringinsyra och protokatekusyra. Extraktet hämmade glykolys, glykolytisk kapacitet och glykolytiska reserver i behandlade celler.

Det aktiverade även AMPK, vilket främjade autofagi och hämmade glykolytiska vägar i behandlade celler. Induktion av autofagi av extraktet visade en dosberoende ökning av basala mitokondriella andningsfrekvenser och adenosintrifosfat (ATP) omsättning.

Emellertid observerades inga signifikanta förändringar i maximal mitokondriell andningsfrekvens förutom vid den högsta extraktkoncentrationen. Dessutom observerade forskarna en dosberoende signifikant minskning av mitokondrienas respiratoriska reservkapacitet.

Resultaten visade att chaga-svampar minskade mitokondriemembranpotentialer i behandlade celler genom ihållande autofagi medierad genom hämning av glykolys, vilket antyder att mitokondriell dysfunktion inducerar apoptos.

Aktivering av NF-κB och p38 MAPK av extraktet ökade apoptos. Extraktet ökade tidig apoptos hos behandlade celler på ett dosberoende sätt.

Emellertid observerades inga signifikanta skillnader i sen apoptos vid extraktkoncentrationer från 0 till 400 μg/ml. Höga doser av chaga-extrakt kan påverka andra cellfysiologier och minska maximal mitokondriell andningskapacitet.

Forskarna fann att chaga-extrakt undertryckte mitokondriella membranpotentialer och glykolytisk aktivitet i HSC-4-cellinjen, vilket resulterade i minskade ATP-nivåer och autofagi.

AMPK-aktivering resulterade i effekter genom att inducera autofagi. STAT3-defosforylering hämmar cellcykeln genom att stimulera apoptotiska vägar genom aktivering av NF-κB och p38 MAPK.

Olika cellsignaleringsmekanismer medierade extraktets hämmande effekter. Extraktet innehöll tre anticancerföreningar: 2-hydroxi-3,4-dimetoxibensoesyra, syringinsyra och protokatekusyra.

Även om fler prekliniska studier behövs för att avgöra om extraktet hämmar tumörtillväxt, tyder studiens resultat på att svampextraktet kan vara ett potentiellt kompletterande terapeutiskt medel för behandling av patienter med oral cancer.