Anticancer Activities of Nigella Sativa (Black Cumin)
Introducere
Cancerul este una dintre amenințările majore în viața omului modern, fiind considerat ca fiind a doua cauză după infarctul de miocard (Grundy, 1991). Milioane de oameni mor în fiecare an datorită diferitelor tipuri de cancer în ciuda eforturilor uriașe de a găsi metode de control asupra acestei boli și de vindecare. În ultimul secol, s-au făcut mulți pași în știința medicală pentru controlul asupra bolilor. Dar multe boli, precum cancerul, nu sunt încă complet eradicate. Pentru a găsi terapii noi și autentice, oamenii de știință lucrează cu medicina tradițională sau populară în paralel cu medicina modernă. Nigella sativa este folosită în scopuri medicale de secole. Ea provine din Asia de Sud-Est și a fost folosită, de asemenea, în Egiptul antic, în Grecia, Orientul Mijlociu și Africa. În Islam, este privită ca fiind unul dintre cele mai bune medicamente disponibile (Nigella-sativa-research.com, 2010; Wikipedia, 2010). Este o plantă cu flori, ale cărei semințe sunt folosite drept condiment. Sămânța este numită chimen negru, în latină fiind numită ”Panacea”, însemnând ”vindecă tot”; în arabă este numită ”Habbah Sawda” sau ”Habbat el Baraka”, tradus ca ”Sămânța binecuvântării”. De asemenea, este cunoscută ca ”Kalo jeera” (în Bangladesh), ”Kalonji” (în India) și ”Hak Jung Chou” (în China) (Aggarwal et al., 2008). Atât semințele, cât și uleiul extras din această plantă sunt folosite în scopuri medicale.
Substanțele active din N. sativa au efecte binefăcătoare împotriva multor boli, incluzând cancerul. De exemplu, sunt eficiente pentru diminuarea riscului de ateroscleroză prin scăderea nivelului de colesterol rău (LDL) și creșterea nivelului de colesterol bun (HDL) (Dahri et al., 2005; Nader et al., 2010); aceste substanțe din Nigella sativa exercită efecte terapeutice și protectoare în cazul diabetului, prin reducerea schimbărilor morfologice și prin păstrarea integrității celulelor pancreatice beta (Kanter et al., 2009) și prin schimbarea binefăcătoare a activităților enzimelor hepatice (Pari and Sankaranarayanan, 2009); sunt eficiente împotriva hipertensiunii (Khattab and Nagi, 2007; Dehkordi and Kamkhah, 2008); au un efect puternic antihistaminic în ceea ce privește căile respiratorii la pacienții astmatici (Boskabady et al., 2010); componentele plantei sunt agenți promițători în ceea ce privește tratamentul complementar specific pentru schistozomiază (El Shenawy et al., 2008); uleiul din semințe protejează țesutul renal de radicalii liberi de oxigen, împiedecând disfuncția renală și anormalitățile morfologice (Bayrak et al., 2008; Uz et al., 2008; Ragheb et al., 2009). Timp de mii de ani, semințele, uleiul și extractele din Nigella sativa au fost folosite ca agent anticanceros de Unani, Ayurveda și de sistemul de medicină Chinezească care provin, respectiv, din Arabia, India-Bangladesh și China. Cercetarea științifică modernă cu investigarea activității anticancerigene a N. sativa este o afacere relativ recentă (în ultimii 20-30 de ani). Nu sunt atât de multe lucrări de cercetare în această direcție și în acest domeniu sunt foarte puține articole. Am căutat în bazele de date științifice cum ar fi Pubmed, Web of Science și Google scholar și am sintetizat informația științifică curentă referitoare la activitățile anticancerigene ale N. sativa, cu mecanismele de acțiune.
Rolul plantei N. sativa ca agent anticancerigen
În semnițele de N. sativa au fost descoperite multe substanțe active. Semințele conțin atât uleiuri esențiale, cât și proteine, alcaloizi și saponine (Ali and Blunden, 2003). Ghosheh et al. (1999) au descris cuantificarea prin HPLC a patru componenți farmacologici importanți: timochinona (TQ), ditimochinona (DTQ), timohidrochinona (THQ) și timolul (THY) în uleiul de semințe de N. sativa. S-a demonstrat că multe dintre activitățile biologice ale semințelor se datorează timochinonei, componentul major al uleiului esențial, care este prezent, de asemenea, și în uleiul stabilizat (Ali and Blunden, 2003). TQ este considerată a fi un agent puternic anti-oxidant (Badary et al., 2003), anti-cancerigen și anti-mutegenic (Bourgou et al., 2008; Khader et al., 2010) (structura timochinonei este prezentată în Figura 1a). În plus, TQ este un compus relativ sigur, în special când este administrat pe cale orală la animalele de experiment (Al-Ali et al., 2008). Alfa hederina, o saponină triterpenică pentaciclică (structura în Figura 1b) izolată din semințele de N. sativa, s-a raportat de asemenea că prezintă o puternică activitate antitumorală in vivo (Swamy and Huat, 2003).
Semințele și uleiul de N. sativa sau substanțele sale active precum TQ sunt eficiente împotriva diferitelor tipuri de cancer:
Cancerul de sânge
El-Mahdy et al. (2005) au raportat că TQ prezintă efecte antiproliferative în cazul celulelor HL-60 de leucemie umană mieloblastică. Derivați din TQ au fost testați în cazul celulelor HL-60 și în cazul celulelor de melanom 518A2 de Effenberger et al. (2010). Cercetătorii au descoperit că derivații din TQ induc apoptoza asociată cu destrămare ADN-ului, o reducere a potențialului membranei mitocondriale și o ușoară creștere a speciilor reactive de oxigen. Swamy and Huat (2003) au observat că alfa-hederina a indus de asemenea moartea celulelor de leucemie murină P388 printr-o creștere a apoptozei, dependentă de doză și de timp.
Cancerul de sân
Extractele apoase și alcoolice din N. sativa s-a dovedit că sunt eficiente in vitro pentru inactivarea celulelor de cancer la sân MCF-7 (Farah and Begum, 2003). N. sativa, în combinație cu melatonină și acid retinoic au redus efectele cancerigene ale DMBA (7,12-di-metilbenz(a)anthracen) în cazul carcinomului mamar la șobolani (El-Aziz et al., 2005). Derivați din TQ au fost testați în cazul cancerului de sân MCF-7/Topo de Effenberger et al. (2010). Ei au descoperit că derivații au indus moartea celulară prin apoptoză.
Cancerul de colon
Gali-Muhtasib et al. (2004) au sugerat că TQ este anti-neoplastică și pro-apoptotică împotriva liniei de celule de cancer la colon HCT116. Salim and Fukushima (2003) au demonstrat că uleiul volatil de N. sativa are abilitatea de a inhiba carcinogeneza la colon în cazul șobolanilor, în stadiul post-inițiere, fără niciun efect secundar advers. Norwood et al. (2006) au sugerat TQ ca agent chimioterapeutic asupra celulelor de cancer de colon SW-626, cu eficiență similară aceleia a substanței 5-fluorouracil. Totuși, nu s-a detectat niciun efect al TQ asupra celulelor HT-29 (de adenocarcinom la colon) (Rooney and Ryan, 2005).
Cancerul de pancreas
Chehl et al. (2009) au arătat că TQ, constituentul major al extractului de N. sativa, a indus apoptoza și a inhibat proliferarea în cazul celulelor de PDA (adenocarcinomul ductului pancreatic). De asemenea, ei au sugerat TQ ca un nou inhibitor al căilor pro-inflamatoare, fapt care oferă o strategie promițătoare care combină modalitățile de acțiune anti-inflamatoare cu cea proapoptotică. De asemenea, TQ poate opri activarea NF-kappa B indusă de gemcitabină sau oxaliplatină, rezultând sensibilizarea chimică a tumorilor pancreatice la terapiile convenționale (Banerjee et al., 2009). Glicoproteina mucină 4 (MUC4) este exprimată aberant în cancerul pancreatic și contribuie la reglarea diferențierii, proliferării, metastazelor și la chimiorezistența celulelor de cancer pancreatic. Torres et al. (2010) au evaluat efectul inhibitor al TQ asupra MUC4 în cazul celulelor de cancer la pancreas. Dar într-un studiu, Rooney and Ryan (2005) nu au descoperit niciun rol preventiv al TQ asupra celulelor MIA PaCa-2 (carcinom pancreatic).
Cancer hepatic
Activitatea citotoxică a semințelor de N. sativa a fost testată pe linia de celule de hepatom uman HepG2 de Thabrew et al. (2005) și s-a constatat un efect inhibitor în proporție de 88% asupra celulelor HepG2 după 24 de ore de incubație cu diferite concentrații (0-50 mg/ml) de extract de N. sativa. Nagi and Almakki (2009) au raportat că administrarea orală de TQ este eficientă în creșterea activității chinon-reductazei și a glutation-transferazei și, astfel, face din TQ un agent profilactic promițător împotriva carcinogenezei chimice și a toxicității din cancerul hepatic.
Cancerul pulmonar
Swamy and Huat (2003) au menționat activitatea antitumorală a alfa-hederinei din N. sativa împotriva LL/2 (carcinom pulmonar Lewis) la cobaii BDF1. De asemenea, Mabrouk et al. (2002) au arătat că suplimentarea dietei cu miere și N. sativa are un efect protector împotriva stresului oxidativ indus de MNU (metilnitrozureea), împotriva răspunsului inflamator și împotriva carcinogenezei la plămân, piele și colon. Totuși, Rooney and Ryan (2005) au raportat că alfa-hederină și TQ, cei doi constituenți bioactivi principali ai N. sativa nu sporesc nici citotoxicitatea, nici apoptoza în cazul celulelor de carcinom pulmonar A549 și al celulelor HEp-2 de carcinom epidermoid laringian.
Cancer de piele
Aplicarea locală de extract de N. sativa a inhibat inițierea/promovarea în două etape a carcinogenezei pielii în cazul cobailor, stimulată cu DMBA/ulei de croton. Administrarea intraperitoneală de N. sativa (100 mg/kg corp) timp de 30 de zile după administrarea subcutanată de MCA (20-metilcolantren) a redus sarcoamele la nivelul țesutului moale cu 33,3%, comparativ cu 100% în grupul de control tratat cu MCA (Salomi et al., 1991).
Fibrosarcomul
TQ din N. sativa a fost administrat (0.01% în apă de băut) o săptămână înainte și una după tratamentul cu MCA, inhibând semnificativ incidența tumorii (fibrosarcom) și masa tumorală cu 43% și, respectiv, 34%, comparativ cu rezultatele din grupul care a primit doar MCA. În plus, TQ a întârziat declanșarea tumorilor de fibrosarcom induse de MCA. De asemenea, studiile in vitro au arătat că TQ a inhibat supraviețuirea celulelor de fibrosarcom cu IC50 de 15mM (Badary and Gamal, 2001). Uleiul de N. sativa a redus, de asemenea, potențialul fibrinolitic al liniei de celule de fibrosarcom la om (HT1080) in vitro. (Awad, 2005).
Cancerul renal
Khan and Sultana (2005) au raportat efectul chimiopreventiv al N. sativa împotriva stresului oxidativ renal indus de nitriloacetatul feric (Fe-NTA), împotriva răspunsului hiperproliferativ și împotriva carcinogenezei. Tratamentul pe cale orală a șobolanilor cu N. sativa (50-100 mg/kg corp) a condus la o scădere semnificativă a generării de H2O2, a sintezei de ADN și a incidenței tumorilor.
Cancerul de prostată
TQ din N. sativa a inhibat sinteza ADN-ului, proliferarea și viabilitatea celulelor epiteliale canceroase ale prostatei (LNCaP, C4-B, DU145 și PC-3), dar nu și a celulelor non-canceroase prin reducerea receptorului androgen (AR) și a unui factor de transcripție E2F-1 (Kaseb et al., 2007). În acest studiu TQ este sugerat ca fiind eficient în tratarea cancerului de prostată senzitiv hormonal, precum și a cancerului de prostată refractar hormonal. Yi et al. (2008) au descoperit că TQ a blocat angiogeneza in vitro și in vivo, a oprit angiogeneza tumorală într-un model xenograft de cancer de prostată la om (PC3) la cobai și a inhibat creșterea tumorală a prostatei la om când a fost administrat într-un dozaj scăzut, neavând aproape deloc efecte secundare chemotoxice. În plus, cercetătorii au observat că celulele endoteliale au fost mai sensibile la apoptoza celulară indusă de TQ, la proliferarea celulară și la inhibarea migrației, comparativ cu celulele canceroase PC3. TQ a inhibat de asemenea activarea kinazei reglate prin semnalul extracelular al factorului endotelial de creștere vasculară, dar nu a prezentat efecte inhibitoare asupra activării receptorului 2 pentru factorul endotelial de creștere vasculară.
Cancerul Cervical
Shafi et al. (2009) a raportat că extractele de N. sativa în metanol, n-Hexan și cloroform au omorât efectiv celulele HeLa (de cancer cervical epitelial la om) prin inducerea apoptozei. Effenberger et al. (2010) a testat derivații din TQ asupra carcinomului cervical KB-V1/Vb1 și a descoperit că aceștia induc moartea celulară prin apoptoză.
Mecanismele moleculare ale acțiunii N. sativa împotriva cancerului
Cancerul este o creștere anormală a celulelor cauzată de alterarea genetică. Deci, orice agent care are activitate anticancerigenă, fie protejează materialul genetic de alterare, fie omoară celulele canceroase alterate genetic. Ingredientele active (în special TQ) din N. sativa acționează asupra celulei canceroase spre a ajuta la omorârea ei pe mai multe căi moleculare. (Figure 2).
El-Mahdy et al. (2005) a sugerat mecanismele apoptotice din spatele efectului antiproliferativ al TQ (de la N. sativa) asupra celulelor de leucemie mieloblastică HL-60. Ei au raportat că TQ indice apoptoza, perturbă potențialul membranei mitocondriale și declanșează activarea caspazelor 8,9 și 3 în celulele HL-60. Apoptoza indusă de TQ a fost inhibată de un inhibitor general de caspază, z-VAD-FMK; un inhibitor specific de caspază-3, z-DEVD-FMK; precum și de un inhibitor specific de caspază-8, z-IETD-FMK. În plus, inhibitorul de caspază-8 a blocat activarea indusă de TQ a caspazei-3, seapararea PARP și eliberarea de citocrom c din mitocondrii în citoplasmă. În plus, tratamentul cu TQ al celulelor HL-60 a cauzat o creștere marcată în raporturile Bax/Bcl2 datorită creșterii Bax și scăderii proteinelor Bcl2. Rezultatele studiului arată că apoptoza indusă cu TQ este asociată cu activarea caspazelor 8,9 și 3, caspaza 8 acționând ca un activator în amonte și caspaza-8 activată inițiază eliberarea de citocrom c în timpul apoptozei indusă cu TQ. S-a descoperit, de asemenea, că acțiunea TQ este proapoptotică împotriva liniei de celule de cancer de colon HCT116 (Gali-Muhtasib et al., 2004). S-a arătat că efectele apoptotice ale TQ sunt modulate de proteina Bcl-2 și sunt legate de și dependente de p53. De asemenea, TQ scade expresia IAP1, IAP2, XIAP Bcl-2, Bcl-xL, și survivină (Sethi et al., 2008). Torres et al. (2010) au descoperit că TQ induce apoptoza prin activarea kinazei terminale c-Jun NH(2) și a căilor protein kinazelor activate de p38 mitogen în cazul celulelor canceroase din pancreas.
De asemenea, s-a raportat că TQ este activ în controlarea căii Akt. Yi et al. (2008) au descoperit că TQ a inhibat efectiv migrația celulelor endoteliale din vena ombilicală la om, invazia și formarea tubulilor prin suprimarea activării AKT și a kinazei reglate cu semnal extracelular. Xuan et al. (2010) au descoperit că LPS (lipopolizaharidele, o componentă bacteriană) au indus fosforilarea kinazelor pentru supraviețuire Akt și ERK1/2 a fost oprită de TQ în celulele dendritice.
NF-kappa B joacă un rol cheie în reglarea răspunsului imunitar și reglarea incorectă a NF-kappa B s-a descoperit că este legată de cancer (Albensi and Mattson, 2000). Sethi et al. (2008) au descoperit că TQ a suprimat activarea NF-kappa B într-o manieră dependentă de timp și de doză și a inhibat activarea NF-kappa B indusă de diferiți stimuli carcinogeni și inflamatori. Această suprimare a activării NF-kappa B este corelată cu inhibarea secvențială a activării I kappa B alpha kinazei, fosforilării I kappa B alpha, degradării I-kappa-B-alfa degradării, fosforilării p65, translocării nucleare p65 și a raportorului expresiei genelor, NF-kappa B dependent. De asemenea, Oberg et al. (2009) a raportat că o melanină vegetală (HM) din N. sativa modulează producția de citokină și au sugerat-o ca fiind un ligand pentru TLR4 (un receptor). Ei au investigat posibilitatea ca producția de citokină indusă de HM să fie pe calea de semnalizare NF-kappa B și au descoperit că HM a indus degradarea I kappa B-alfa, un pas cheie în activarea NF-kappa B. În plus, adiția de inhibitori specifici ai kinazei I kappa B (IKK) a inhibat efectiv producția de IL-8 și IL-6 indusă de HM prin celulele TLR4-transfectate HEK293 (rinichi embrionic 293) și celule THP-1 (de leucemie acută monocitară la om) (Oberg et al., 2009).
Multe studii au arătat că uleiul de N. sativa sau TQ au o activitate antioxidantă și cresc activitățile enzimelor antioxidante cum ar fi superoxid dismutaza (SOD), catalaza (CAT), glutation peroxidaza (GPx) etc. (Ebru et al., 2008; Barron et al., 2008; Ismail et al., 2010). Și enzimele antioxidante sunt legate de cancer; creșterea activității lor este benefică îmotriva diferitelor tipuri de cancer (Khan et al., 2010). Administrarea uleiului de N. sativa sau TQ poate reduce toxicitatea altor medicamente anticancer (de exemplu ciclofosfamida) printr-o creștere a mecanismelor antioxidante, indicând o posibilă aplicație clinică pentru acești agenți pentru a minimiza efectele toxice ale medicamentelor anticancer (Alenzi et al., 2010).
În plus față de aceste proprietăți inhibitoare ale cancerului, substanțele din N. sativa au roluri protectoare față de cancer. Ibrahim et al. (2008) au rapportat că administrarea uleiului de N. sativa are un efect protector împotriva supresiei mediate de CCl4 a CYP (enzimele metabolizatoare ale medicamentelor din citocromul P450). Și anormalitățile genetice și polimorfismele enzimelor CYP sunt asociate cu cancerul (Sim and Ingelman-Sundberg, 2006; Chen et al., 2008). Radioterapia este una dintre strategiile cele mai obișnuite pentru tratarea cancerelor la om, dar acest tratament este cumva riscant pentru țesutul normal. Cemek et al. (2006) au arătat că N. sativa și tratamentul cu glutation antagonizează semnificativ efectele radiației. Așadar, N. sativa poate fi un agent binefăcător pentru protecția împotriva deteriorărilor țesuturilor produse de radiația ionizantă. Assayed (2010) a investigat potențialul radioprotector al uleiului crud de N. sativa împotriva efectelor hemopoietice adverse ale iradierii gamma. El a descoperit că iradierea a condus la reducerea semnificativă a anticorpilor hemolizină și la o reacție întârziată de hipersensibilitate a șobolanilor iradiați, în plus față de leukopenia semnificativă și descreșterea semnificativă a proteinelor totale din plasmă și a concentrației de globulină și la epuizarea foliculilor limfoizi ai splinei și timusului. În plus, a fost observată o creștere semnificativă a concentrației de malondialdehidei cu o scădere semnificativă a activităților în plasmă a GPx, CAT și a SOD din eritrocite. Dar administrarea orală a uleiului de N. sativa înainte de iradiere a normalizat considerabil toate criteriile menționate mai sus; și a produs regenerarea semnificativă a foliculilor limfoizi ai splinei și ai timusului. Astfel, uleiul de N. sativa este recunoscut ca un agent natural radioprotector natural împotriva efectelor imunosupresoare și oxidative ale radiației ionizante.
Concluzie
Activitățile anticancerigene ale substanțelor din N. sativa sunt recunoscute de mii de ani, dar cercetarea științifică adecvată a acestui medicament tradițional important este o poveste foarte recentă. Ar trebui să fie mai multe lucrări de cercetare care să vizeze acest remediu pentru că este un agent anticancerigen sigur și promițător. În special, cercetătorii ar trebui să investigheze ingredientele active mai pe larg, deoarece sunt foarte puține rapoarte autentice despre compoziția chimică a semințelor sau a uleiului de N. sativa. De asemenea, mecanismele moleculare exacte de acțiune ale timochinonei și ale altor componenți asupra diferitelor tipuri de cancer trebuie să fie investigate mai mult pentru că datele curente sunt neclare. De exemplu, este raportat că uleiul de N. sativa poate proteja celulele de iradiere, dar mecanismele moleculare implicate nu sunt bine înțelese. În prezent, în unele părți din lume, este o renaștere a interesului pentru remediile tradiționale. Mulți cercetători cred acum că medicina tradițională este o sursă promițătoare de noi agenți terapeutici împotriva cancerului. Studiul extensiv cu N. sativa poate contribui la descoperirea unor noi strategii anticancer.
