Nye beviser på chagasvampens mekanismer mod mundhulekræft

I et nyligt studie offentliggjort i tidsskriftet Scientific Reports undersøgte forskere mekanismerne for antitumoraktivitet af chaga-svampeekstrakter på humane HSC-4-celler i munden.

Mundkræft er et globalt sundhedsproblem med begrænsede behandlingsmuligheder på grund af bivirkninger og følgevirkninger. De primære behandlinger er kirurgi, strålebehandling og kemoterapi, selvom de kan skade sundt væv, påvirke talen og forringe livskvaliteten.

Forståelse og målretning af metaboliske veje i tumorceller giver en mulig vej til udvikling af nye terapeutiske midler. Chaga-svamp har kræfthæmmende egenskaber mod flere typer kræft; mekanismen er dog uklar.

I dette studie testede forskerne, om chaga-svamp påvirker udviklingen og metabolismen af mundkræft.

Efter behandling med svampeekstraktet undersøgte forskerne celleoverlevelse, proliferativ kapacitet, glykolytiske veje, apoptose og mitokondrielle respirationsmekanismer.

De behandlede HSC-4-celler med svampeekstraktet i doser på 0 μg/ml, 160 μg/ml, 200 μg/ml, 400 μg/ml og 800,0 μg/ml i en dag for at evaluere dets virkninger på orale kræftcellers adfærd, herunder cellecyklus, proliferation, levedygtighed, mitokondriel respiration, apoptose og glykolyse.

Holdet analyserede de behandlede celler med hensyn til deres cellecyklus ved hjælp af celletællingskit-8 (CCK-8) assays for at bestemme cellernes levedygtighed.

For at undersøge, om de undertrykkende virkninger af chaga-svampe på tumorproliferation og overlevelse i behandlede celler involverede signaltransducer og aktivator af transkription 3 (STAT3), målte de STAT3-aktivering efter behandling med en dosis på 200,0 μg/ml af ekstraktet.

Derudover udførte de flowcytometri for at analysere cellefordeling og Western blotting for at ekstrahere samlede cellulære proteiner.

Forskerne brugte væskekromatografi efterfulgt af tandemmassespektrometri (LC-MS) til at identificere de komponenter, der er ansvarlige for de kræfthæmmende egenskaber ved chaga-svampeekstrakt.

Koncentrationerne af kandidatforbindelser blev bestemt ved hjælp af højtydende væskekromatografi med fotodiodedetektor (HPLC-DAD).

De undersøgte reguleringen af glykolyse ved hjælp af ekstrakter blandt behandlede celler ved hjælp af et ECAR-assay (extracellular acidification rate). De registrerede ECAR-målinger i realtid i behandlede celler efter administration af glukose, oligomycin og 2-deoxy-D-glukose (2-DG).

Holdet undersøgte aktiveringen af en energisensor kaldet adenosinmonofosfat-aktiveret proteinkinase (AMPK) og den cellulære iltforbrugshastighed (OCR).

De vurderede også effekten af kronisk energiunderskud på autofagi forbundet med apoptotisk celledød i behandlede celler.

De undersøgte, om en koncentration på 200,0 μg/ml chaga-ekstrakt påvirkede p38 mitogen-aktiverede proteinkinaser (MAPK'er) og nuklear faktor kappa B (NF-κB)-stimuleret apoptose i behandlede celler.

Ekstraktet bremsede væksten af HSC-4-celler ved at hæmme cellecyklus og proliferation, reducere kræftcellers energiforbrug og forstærke celledød gennem autofagi og apoptose.

Ekstraktet øgede signifikant vækstfaserne af orale kræftceller (G0/G1), samtidig med at det mindskede syntesefasen (S). Western blot-analyse viste, at ekstraktet signifikant reducerede ekspressionen af phospho-STAT3 efter 15 minutter og opretholdt den i 120 minutter.

LC-MS identificerede tre mulige anticancerforbindelser: 2-hydroxy-3,4-dimethoxybenzoesyre, syringinsyre og protokatekusyre. Ekstraktet hæmmede glykolyse, glykolytisk kapacitet og glykolytiske reserver i behandlede celler.

Det aktiverede også AMPK, hvilket fremmede autofagi og hæmmede glykolytiske pathways i behandlede celler. Induktion af autofagi af ekstraktet viste en dosisafhængig stigning i basale mitokondrielle respirationshastigheder og adenosintrifosfat (ATP) omsætning.

Der blev dog ikke observeret signifikante ændringer i maksimale mitokondrielle respirationshastigheder undtagen ved den højeste ekstraktkoncentration. Derudover observerede forskerne et dosisafhængigt signifikant fald i mitokondrienes respirationsreservekapacitet.

Resultaterne viste, at chaga-svampe reducerede mitokondrielle membranpotentialer i behandlede celler gennem vedvarende autofagi medieret af hæmning af glykolyse, hvilket antyder, at mitokondriel dysfunktion inducerer apoptose.

Aktivering af NF-κB og p38 MAPK af ekstraktet øgede apoptose. Ekstraktet øgede tidlig apoptose af behandlede celler på en dosisafhængig måde.

Der blev dog ikke observeret signifikante forskelle i sen apoptose ved ekstraktkoncentrationer fra 0 til 400 μg/ml. Høje doser af chaga-ekstrakt kan påvirke andre cellefysiologier og reducere maksimal mitokondrieåndingskapacitet.

Forskerne fandt, at chaga-ekstrakt undertrykte mitokondriemembranpotentialer og glykolytisk aktivitet i HSC-4-cellelinjen, hvilket resulterede i reducerede ATP-niveauer og autofagi.

AMPK-aktivering resulterede i effekter ved at inducere autofagi. STAT3-defosforylering hæmmer cellecyklussen ved at stimulere apoptotiske signalveje gennem aktivering af NF-κB og p38 MAPK.

Forskellige cellesignalmekanismer medierede ekstraktets hæmmende virkninger. Ekstraktet indeholdt tre anticancerforbindelser: 2-hydroxy-3,4-dimethoxybenzoesyre, syringinsyre og protokatekusyre.

Selvom der er behov for flere prækliniske undersøgelser for at afgøre, om ekstraktet undertrykker tumorvækst, tyder undersøgelsesresultaterne på, at svampeekstraktet kan være et potentielt supplerende terapeutisk middel til behandling af patienter med oral kræft.