Flavonoly nalezené v potravinách mohou blokovat protein rezistence na léčivo a posílit absorpci léků

Nový výzkum ukazuje, že některé flavonoly z každodenních potravin mohou uzavřít stroje na drogy na rezistenci na drogy, což potenciálně připravuje cestu pro účinnější ošetření, ale klinické překážky zůstávají.

Studie: Inhibice proteinu rezistence na rakovinu prsu flavonoly: in vitro, in vivo a v důsledcích interakcí siliko.. Obrázek kredit: Danijela Maksimovic / Shutterstock

V nedávné studii zveřejněné v časopise Vědecké zprávySkupina vědců identifikovala flavonoly, které inhibují protein rezistence na rakovinu prsu (BCRP), kódované adenosin trifosfátem (ATP), podplukovníkem G (ABCG2), a testovaly, zda zvrátí rezistenci na drogy s drogami in vitro a zvýšit expozici substrátu BCRP nadarmo. Studie také zdůrazňuje důležitá omezení a potřebu opatrnosti při zvažování klinických aplikací.

Pozadí

Proč některé léky selhávají, když je pacienti nejvíce potřebují? Jedním z důvodů je BCRP, efluxní čerpadlo řízené ATP, které snižuje absorpci střevního léčiva, omezuje průnik tkáně při bariérách, jako je mozek a placenta, a urychluje eliminaci léčiva, mění účinnost a vedlejší účinky. Flavonoidy odvozené od stravy jsou široce konzumovány a některé mohou blokovat BCRP, ale jejich specifické inhibiční vzorce a praktický dopad zůstávají nejasné. Pochopení toho, které flavonoly inhibují BCRP a jak silně záleží na otázkách reálného světa, jako je rezistence na chemoterapii a expozice statinu. Centrální otázka: Mohou vybrané flavonoly překonat transportéru zprostředkovanou rezistenci a posílit vystavení substrátům BCRP bez nepřiměřené toxicity? K propojení těchto mechanistických nálezů je zapotřebí dalšího výzkumu a objasnění dopadu druhových rozdílů a nízké biologické dostupnosti flavonolů pozorovaných v této studii.

O studii

Flavonol screening was performed in Madin-Darby Canine Kidney II (MDCKII) cells stably expressing human BCRP and MDCKII-mock controls, maintained in Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium (DMEM) with Fetal Bovine Serum (FBS), Nonessential Amino Acids (NEAA), and penicillin/streptomycin at 37°C in 5% carbon oxid (CO₂). Aktivita BCRP byla kvantifikována pomocí testu akumulace prazosinu v Hanksově vyváženém solném roztoku (HBSS) pufrovaným 4- (2-hydroxyethyl) -1-piperazineethanesulfonovou kyselinou (HEPES). Sloučeniny byly testovány při 2 μm a vše, co blokovalo aktivitu o více než 25%, se posunulo na testování poloviční maximální inhibiční koncentrace (IC50) nad 0-30 μm. Dimethylsulfoxid (DMSO) při ≤ 1% byl vehikulem s novobiocinem jako pozitivní kontrolou. Po dávkování byly buňky opláchnuty fyziologickým roztokem pufrovaným fosfátem (PBS), lyžovány Tritonem X-100 a analyty byly kvantifikovány vysoce výkonnou kapalinovou chromatografií (HPLC).

Obrácení odporu byl testován vystavením MDCKII-BCRP a simulovaných buněk SN-38 s nebo bez každého ze 14 účinných flavonolů (5 μM). Životaschopnost byla měřena pomocí 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-difenyltetrazolium bromidu (MTT) a byly vypočteny hodnoty reverzního záhybu (RF) a poloviční maximální cytotoxické koncentrace (CC50). Celkový reverzní záhyb (RFT) je definován jako poměr CC50 v buňkách exprimujících BCRP k CC50 v simulovacích buňkách (RFT = CC50 BCRP / CC50 Mock) a používá se k kvantifikaci stupně rezistence. Molekulární dokování použilo krystalickou strukturu BCRP (proteinová datová banka (PDB) ID: 6FFC) prostřednictvím CB-DOCK2, s interakcemi vizualizovanými ve studiu Biovia Discovery Studio a klíčové vlastnosti struktury.

U potkanů Sprague-Dawley (SD) byla farmakokinetika perorálního sulfasalazinu (2 mg/kg) měřena, když byla podávána samostatně nebo je spolu s 3,4′-dimethoxyflavonem nebo 3,6,3 ‚, 4‘-tetramethoxyflavonem (každý 5 mg/kg). Všechny postupy byly splněny pokyny pro institucionální péči o péči o zvířata a použití (IACUC). Plazmatické koncentrace byly kvantifikovány kapalinovou chromatografií – tandemovou hmotnostní spektrometrií (LC – MS/MS) s použitím pozitivní elektrosprejové ionizace (ESI+) a více monitorování reakce (MRM) s vnitřní standardem (IS). Hlášené parametry zahrnovaly oblast pod křivkou doby koncentrace plazmatické koncentrace na poslední kvantifikovatelnou dobu (auclast), oblast extrapolovaná na nekonečno (AUCINF), maximální koncentraci (CMAX), čas na maximum (TMAX) a terminální poločas (T½). Použití sulfasalazinu jako substrátu modelu BCRP u potkanů umožňuje posouzení inhibice střevního transportéru, ačkoli se nezabývá systémovou rezistencí na chemoterapii nadarmo.

Je důležité si uvědomit, že nadarmoByl testován pouze sulfasalazin (substrát modelu BCRP), nikoli chemoterapeutický lék. Proto bylo prokázáno pouze obrácení rezistence na chemoterapii flavonoly in vitro.

Výsledky studie

Screening odhalil, že BCRP aktivně efluxoval prazosin; Akumulace prazosinu klesla o 69% v MDCKII-BCRP versus simulované buňky, zatímco novobiocin obnovil hladiny a ověřil model. Ze 77 testovaných flavonolů při 2 uM, 22 inhibovalo BCRP o více než 25 procent; Nejsilnější byl 3,4′-dimethoxyflavon (inhibice 62 procent), s několika analogy substituovanými methoxy a hydroxy. Seznam hitů postupoval k určení IC50: 14 flavonolů vykazovalo hodnoty IC50 pod 5 μm, vedené 3,4′-dimethoxyflavonem (IC50 přibližně 1,62 μm) a 3,6,3 ‚, 4‘-tetramethoxyflavon (IC50 přibližně 1,69 μm).

Funkčně, nadměrná exprese BCRP zvýšila CC50 pro SN-38 z 0,634 na 13,5 μm, což odpovídá rezistenci zprostředkovaného transportérem. Přidání vybraných flavonolů (5 μm) do značné míry vymalovalo tuto mezeru: šest sloučenin, včetně 3,7,3′-trihydroxyflavonu, 3,4′-dimethoxyflavonu, 4′-hydroxy-3,7,3′-trimethoxyflavon, quercetin, quercetin, quercetin, quercetin) 3,6,3 ‚, 4′-tetramethoxyflavon a retusin (5-hydroxy-3,7,3′, 4‘-tetramethoxyflavon), snížil CC50 v MDCKII-BCRP buňkách na výsměšné hladiny, což ukazuje na téměř doplněk revertální. Jiní produkovali částečný obrácení, odrážející se v hodnotách celkového reverzního záhybu (RFT) v závislosti na struktuře.

Molekulární dokování zálohovalo výsledky laboratoře. Všech 14 účinných inhibitorů sedělo ve stejné kapse BCRP a pevně se vázalo (afinita menší nebo rovná mínus 8,5 kcal na mol). Časté kontakty zahrnovaly stohování PI s fenylalaninem na A432 a B439, plus vodíkové vazby s threoninem na A435 a asparagin na A436. Hydrofobní interakce s valinem na B546 a methionin na B549 dále stabilizovaly komplexy. Přidání hydroxylových skupin upřednostňovalo vodíkovou vazbu (například quercetin) a přidávání methoxy skupin upřednostňovalo hydrofobní a pi-alkyl kontakty (například 3,3 ‚, 4‘-trimethoxyflavon). Vyvážený vzorec substitucí, jako u 3,5,6,7,3 ‚, 4‘-hexamethoxyflavonu, vytvořil rozmanité a silné interakční sítě.

In vivo, co-dávkování sulfasalazinu s flavonoly zvýšilo expozici. Versus sulfasalazine alone (Cmax approximately 80 ng/mL; AUClast approximately 183 ng·h/mL), 3,4′-dimethoxyflavone raised AUClast about 1.79-fold (to about 327 ng·h/mL; p less than 0.05) with modest Cmax elevation, while 3,6,3′,4′-tetramethoxyflavone increased CMAX na asi 162 ng/ml (p menší než 0,001) a auclast do asi 319 ng · h/ml (p menší než 0,05), bez změny poločasu terminálu. Tato stoupání se vyrovnává se střevním inhibicí BCRP zvyšující se orální biologickou dostupnost, scénář přímo relevantní pro reálné interakce s drogami (například statiny, jako je rosuvastatin) a onkologii, kde může nadměrná chemoterapie transportérům.

Plazmatické koncentrace samotných testovaných flavonolů byly však po perorálním podání u potkanů velmi nízké, což naznačuje, že jejich primární místo účinku může být spíše střevním traktem než systémovým cirkulací. To omezuje jejich potenciál zvrátit rezistenci na léčiva u rakovin mimo gastrointestinální trakt, pokud nelze zlepšit jejich biologickou dostupnost. Kromě toho existují významné druhové rozdíly mezi transportéry člověka a potkana BCRP a hladiny exprese BCRP v tkáních se mezi druhy mohou lišit. Proto je nutná opatrnost při extrapolaci těchto zjištění přímo na lidi. Je také důležité, aby čtenáře mimo pole rozpoznaly, že předklinické modely, i když jsou vysoce informativní pro mechanismus, přímo nepředpovídají účinnost nebo bezpečnost u lidských pacientů.

Analyticky LC-MS/MS s ESI+ a MRM kvantifikovaly plazmatické hladiny pomocí IS, což umožňuje nekompartmentální parametry: Auclast a Aucinf, Cmax, Tmax a T½. Tyto farmakokinetické termíny odrážejí rozsah a načasování přítomnosti léčiva (nebo inhibitoru) v krevní plazmě, což pomáhá objasnit mechanismus a velikost jakéhokoli účinku zvyšujícího absorpce.

Závěry

Přes in vitro, v silicoa nadarmo Pokusy, více flavonolů inhibovalo BCRP, zvrátilo rezistenci SN-38 a zvýšenou expozici perorálnímu substrátu sondy BCRP, což je důkaz, že lešení odvozené od stravy může přetvořit dispozice léčiva a potenciálně léčebnou odpověď. Prakticky to signalizuje dvě věci: příležitosti ke zvýšení biologické dostupnosti nedostatečně absorbovaných terapií a upozornění na nezamýšlené interakce s flavonoidem léčiva. Mezi klíčová omezení patří nízká ústní biologická dostupnost flavonolů, druhově specifické rozdíly a skutečnost, že nadarmo Nebylo prokázáno zvrácení rezistence na chemoterapii. Budoucí priority zahrnují zlepšení systémové expozice olovových flavonolů, testování účinků transportéru s klinicky používanými protirakovinovými látkami a ověření výhod a bezpečnosti u lidí, takže kliničtí lékaři a pacienti mohou spíše využít modulaci BCRP, než aby se s nimi slepí.