Karen L Chen

1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA

dietei

Paul Jung

2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA

Eylem Kulkoyluoglu-Cotul

2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA

Carli Liguori

2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA

Jan Lumibao

1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA

Candice Mazewski

2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA

Katherine Ranard

1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA

Joe L. Rowles, III

1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA

Yanling Wang

2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA

Louisa Xue

1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA

Zeynep Madak-Erdogan

1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA

2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA

Abstract

Dieta și nutriția sunt incontestabil doi factori care au un impact major asupra prevenirii, progresiei și tratamentului diferitelor tipuri de cancer. În această revizuire, vom discuta modul în care bioactivii din dietă și starea nutrițională afectează fiecare dintre semnele distinctive ale cancerului. Vom prezenta cercetări recente și vom discuta despre utilizarea dietei și nutriției ca mijloc de prevenire și tratare a cancerului.

Introducere

Celulele canceroase utilizează un număr mare de căi și mecanisme pentru a spori proliferarea și metastaza. În încercarea de a clasifica și defini fenotipul cancerului, în sensul cel mai general, „Caracteristicile cancerului” au fost înființate în 2000 [1], apoi revizuite în 2011 și au devenit de atunci un instrument valoros în cercetarea cancerului [2]. Caracteristicile includ susținerea semnalizării proliferative, evitarea supresorilor de creștere, instabilitate genomică crescută și mutații, permițând nemurirea replicativă, reprogramarea metabolismului energetic, rezistența la moartea celulară, evitarea distrugerii imune, creșterea inflamației care promovează tumoarea, activarea invaziei și metastazelor și inducerea angiogenezei. Doar 5-10% din tipurile de cancer se datorează mutațiilor ereditare. 90-95% din tipurile de cancer sunt determinate de factori de mediu, în mare parte determinați de stilul de viață [3]. Dieta și nutriția sunt factori care conduc la aproape 40% din toate cazurile de cancer. Bioactivele din dietă sau căile de semnalizare activate de starea nutrițională a pacienților afectează una sau mai multe dintre semnele distinctive ale cancerului. În acest articol de revizuire, vom prezenta cercetări recente cu privire la rolul dietei, nutriției și bioactivelor asupra diferitelor semne distinctive ale cancerului și vom discuta despre utilizarea bioactivelor din dietă și nutriție ca parte a unei strategii de prevenire și tratare a cancerului.

Semnalizare proliferativă susținută

Semnalizarea proliferativă susținută este semnul distinctiv al cancerului, care este „probabil cea mai fundamentală trăsătură a celulelor canceroase” [2]. Celulele tumorale prezintă o sensibilitate crescută la factorii de creștere care ar crește proliferarea celulelor canceroase și ar ignora controalele care altfel ar regla strâns ciclul celular. Dieta este un factor major care afectează nivelurile factorilor de creștere, precum și alte aspecte legate de proliferarea celulară și poate influența apariția și dezvoltarea cancerelor într-o varietate de moduri diferite. Levine și colab. [4] leagă aportul scăzut de proteine ​​cu nivelurile reduse de IGF-1 și scăderea mortalității prin cancer la populația în vârstă, în special [4]. IGF-1 joacă un rol esențial în semnalizarea proliferativă în celulele normale și sănătoase. Cu toate acestea, în contextul cancerului, IGF-1 nu numai că contribuie la creșterea tumorii prin căi care stimulează proliferarea celulară, ci și inhibă apoptoza și căile de oprire a ciclului celular.

Starea insuficientă a calciului și a vitaminei D a fost, de asemenea, legată de suprimarea colonocitelor neoplazice [5]. Flavonoidele precum apigenina și luteolina, care sunt prezente în alimente precum pătrunjelul, țelina și ceaiul de mușețel, s-au dovedit a crește inhibarea creșterii celulelor pancreatice in vitro [6]. Experimentele cu un extras din frunzișul bogat în nutrienți și bogat în fenoli de cartofi dulci au demonstrat că poate aresta celulele PC-3 in vitro în faza G1, inducând în același timp apoptoza prin inactivarea Bcl2 și reglarea ascendentă a BAX. De asemenea, extractul din verdele de cartof dulce a inhibat creșterea celulelor tumorale cu aproximativ 69% la șoarecii goi, în timp ce celulele normale cu proliferare rapidă a animalului, cum ar fi celulele epiteliale, au fost aparent nevătămate [7]. Există dovezi că moleculele numite schweinfurthins, găsite în anumite frunze de plante, pot interfera cu PI3K-Akt, o cale cheie de semnalizare care promovează creșterea celulelor noi [8].

Evitarea supresorilor de creștere

Evitarea supresoarelor de creștere este una dintre caracteristicile cancerului care au fost caracterizate în timpul dezvoltării în mai multe etape a tumorilor umane. Există zeci de supresoare tumorale identificate pentru a limita creșterea și proliferarea celulelor, printre care Rb (proteina retinoblastomului) și proteinele p53 sunt două supresoare tumorale majore. Acestea funcționează prin oprirea ciclului celular și inhibarea proliferării celulare. În celulele normale, ca răspuns la semnalele de proliferare, E2F, un factor de transcripție, ar activa diviziunea celulară activând expresia genelor care sunt importante pentru tranziția G1-S. Atunci când nu există semnale de proliferare, E2F este inactivat prin legarea la proteina Rb liberă, deci celulele sunt arestate în faza G1. Cu toate acestea, în celulele canceroase, Rb poate fi inactivat prin fosforilarea complexului Cyclin/Cdk (kinază dependentă de ciclină), rezultând eliberarea de E2F liber, care activează diviziunea celulară necontrolată. p53 este celălalt supresor tumoral principal. Proteina p53 reglează expresia p21 și p27. p21 și p27 acționează ca inhibitori ai ciclinei/Cdk, care la rândul său previne fosforilarea Rb și oprirea ciclului celular în faza G1. În celulele tumorale, supresoare tumorale precum Rb și p53 sunt inactivate prin mutație, fosforilare sau epigenetică.

Creșterea instabilității genomice și permițând nemurirea replicativă

Creșterea apoptozei poate duce la progresia cancerului [37], ceea ce înseamnă că efectele SFN sau ale curcuminei pot fi mai dureroase decât utile. Astfel, este important să înțelegem mecanismele modului în care un bioactiv afectează diferite tipuri de cancer.

Reprogramarea metabolismului energetic

Rezistând la moartea celulară

Evitarea distrugerii imune

Creșterea inflamației care promovează tumorile

Celulele canceroase sunt, de asemenea, capabile să dereglementeze exportul intermediarilor glicolitici piruvat și lactat prin intermediul transportorilor monocarboxilat (MCT). Blocarea MCT1 are ca rezultat o scădere a exportului privat și o reducere a proliferării celulelor tumorale [100]. Cercetări suplimentare sugerează că flavonoidele joacă un rol în reglarea MCT-1 în rinichi și pot fi o cale potențială de explorat în tumorile [101]. Cel mai recent, o nouă cale care a dus la acumularea de F-fluorodeoxiglucoză în reticulul endoplasmatic al celulelor tumorale a dezvăluit un nou mecanism de metabolizare a glucozei care utilizează hexoză-6-fosfat dehidrogenază [102]. Sunt necesare mai multe cercetări pentru a determina implicațiile acestei căi unice.

Activarea invaziei și metastazelor

Poate în mod surprinzător, există rezultate de cercetare contradictorii pentru toate cele trei componente dietetice discutate aici. În plus, chiar și cu mecanisme de acțiune definite, nu este clar dacă consumarea componentelor dietetice se poate traduce în modele dietetice. Acestea fiind spuse, SFN și curcumina pot fi încorporate în dietele zilnice, de ex. prin consumul de broccoli și pudră de curcumă, iar acest lucru susține ideea generală că consumul unei diete echilibrate cu alimente sănătoase conferă beneficii pentru sănătate.

Inducerea angiogenezei

Angiogeneza se referă la creșterea vaselor de sânge de dimensiuni capilare [122, 123]. La fel ca țesuturile normale, tumorile necesită substanțe nutritive și capacitatea de a elimina deșeurile [2]. Neovascularizarea tumorilor prin angiogeneză îndeplinește aceste nevoi și permite tumorii să crească în continuare. Majoritatea tumorilor rămân indolente din punct de vedere clinic timp de decenii după inițierea evenimentelor [124, 125]. Cu toate acestea, inflamația și reglarea în sus a factorilor proangiogeni determină angiogeneza și conduc la formarea tumorilor detectabile clinic. Naumov a demonstrat că tumorile care exprimă acești factori proangiogeni au dezvoltat tumori palpabile semnificativ mai rapid și mai frecvent decât tumorile fără acești factori angiogenici [126]. Angiogeneza și inflamația sunt două caracteristici distincte ale cancerului, dependente de gazdă și interdependente, care au roluri timpurii în tumorigeneză [2.125]. Acest proces poate fi gestionat de o serie de factori angiogenici și inhibitori [122]. Modulând acești factori, tumorile pot rămâne indolente și pot duce la rezultate mai bune pentru pacienți.

În ultimii 30 de ani, multe studii epidemiologice au sugerat că consumul de ceai verde este corelat cu un risc redus de colon, prostată, esofag și alte tipuri de cancer [125,139]. Cea mai activă componentă a ceaiului verde este (-) - epigalocatechin-3-galat (EGCG). Efectele anti-angiogenice ale ceaiului verde pot fi atribuite inhibiției VEGF [125,132,140,141]. Producția de VEGF este inhibată de inhibarea kinazelor ERK-1 și ERK-2 [136.141]. Această inhibiție poate reduce sau inversa tranziția epitelial-mezenchimală. Rezultatul colectiv este reducerea proliferării, migrației și formării tuburilor endoteliale induse de VEGF [140]. Un studiu clinic de fază II a evaluat efectele suplimentării pe termen scurt a catehinelor de ceai verde. Acest supliment a fost compus în principal din EGCG. VEGF, factorul de creștere a hepatocitelor (HGF) și factorul de creștere asemănător insulinei (IGF-1) au fost toate reduse cu suplimentarea cu catehină a ceaiului verde, sugerând că suplimentul de ceai a fost eficient în reducerea markerilor angiogenezei [142]. Un alt studiu dublu-orb, controlat cu placebo, a demonstrat că consumul de catehine de ceai verde a redus progresia cancerului de prostată cu aproape 80% pe parcursul a doi ani [143]. Dovezile din aceste studii demonstrează că expunerea pe termen lung la compuși anti-angiogenici poate reduce riscul de cancer.

Există multe alte bioactive dietetice care prezintă efecte anti-angiogene. De exemplu, curcumina și capsaicina (ardeiul iute) vizează gene multiple, factori de creștere, citokine și enzime care afectează angiogeneza [122,132,144,145]; resveratrolul afectează VEGF, markerii inflamatori, factorii de creștere și s-a demonstrat că suprima creșterea vaselor de sânge noi [125,132,145,146]; iar genisteina (izoflavona din soia) interacționează cu VEGF, markeri inflamatori și factori de creștere [125.132.145]. Angiogeneza este un proces care este reglementat de multe căi de semnalizare și este vizat de diverși bioactivi. Aceste bioactive sunt ieftine, sigure și ușor de achiziționat. Consumul de alimente bogate în acești bioactivi poate reduce riscul de cancer clinic relevant prin prevenirea angiogenezei.

Concluzie

Deși studiile pe care le-am prezentat în această revizuire nu fac neapărat o judecată absolută asupra efectelor benefice ale consumului acestor bioactivi, ne oferă o înțelegere a efectelor individuale ale acestor bioactivi și a potențialului lor terapeutic. În funcție de cancerul pe care îl examinăm, diferiți bioactivi pot fi sau nu de ajutor și, prin urmare, suplimentarea nereglementată a acestor bioactivi nu poate fi considerată un bun beneficiu anticancerigen. Dieta și nutriția influențează foarte mult riscul de cancer al individului și progresia acestuia; acest lucru evidențiază importanța vizării semnelor distinctive prin mijloace alimentare [147]. Deși oamenii consumă alimente întregi, nu doar componente alimentare, o abordare reducționistă este critică în primele etape de cercetare și se concentrează aici [148]. Cu toate acestea, nu trebuie uitată necesitatea unei abordări holistice, cu încercări umane și alimente reale. Legătura dintre cancer, dietă și nutriție poate continua să fie oarecum evazivă, dar cel puțin putem lucra pentru a înțelege cele zece păcate capitale ale cancerului.