3.1. Рак

Исследования клеточных линий рака груди показали, что компоненты граната эффективно ингибируют ангиогенез [44], инвазивность [40], рост [45] и индуцируют апоптоз [46]. Его противоинвазивные, антипролиферативные и антиметастатические эффекты были приписаны модуляции белков Bcl-2, активации p27 и p21 и подавлению сети cyclin-cdk [47]. Компоненты граната подавляют ангиогенез за счет подавления фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) в линиях клеток эндотелия пупочной вены человека и клеток рака молочной железы MCF-7 [44], тем самым препятствуя росту опухоли.Клетки рака простаты, обработанные гранатовым соком, увеличивают адгезию и уменьшают миграцию. Молекулярный анализ показал, что гранатовый сок увеличивает экспрессию генов, связанных с адгезией клеток, и подавляет экспрессию генов, участвующих в функции цитоскелета и миграции клеток. Возможно, он повлияет на рак простаты из-за его апоптотических, антиоксидантных, антипролиферативных и противовоспалительных свойств, что позволяет предположить, что он может быть полезным для замедления или предотвращения метастазирования раковых клеток [48].Было показано, что нанесение экстракта граната на кожу мышей перед воздействием канцерогенного агента ингибирует появление эритемы и гиперплазии, а также активность эпителиальной орнитиндекарбоксилазы [49]. Исследование in vivo на модели мышей TRAMP показало, что пероральный прием экстракта плодов граната ингибировал метастазирование и увеличивал общую выживаемость [50].

Матричные металлопротеиназы (ММП) являются хорошими маркерами инвазии и миграции опухолевых клеток [51].Было показано, что фитохимические вещества нацелены на активность и секрецию ММП при раковых опухолях, чувствительных к эстрогену [52]. Составляющие граната минимизируют инвазию опухолевых клеток в нормальную ткань и метастазирование в отдаленные участки, и эти действия развиваются из-за ингибирования активности выбранной металлопротеиназы, снижения активности киназы фокальной адгезии и снижения экспрессии VEGF [15]. С помощью полуколичественной ОТ-ПЦР мы обнаружили, что PME подавляет транскрипцию MMP-9, предполагая его возможную роль в ингибировании опухолевой инвазии (рис. 2), тогда как E2 (10 нМ) существенно не влиял на транскрипцию MMP-9 [ 53], что коррелирует с более ранними исследованиями, предполагающими, что эстроген стимулирует секрецию MMP-9 без увеличения транскрипции его гена [54].

Мы оценили эстрогенность / антиэстрогенность PME в панели из in vitro биологических анализов и проанализировали экспрессию эндогенных маркеров, чувствительных к эстрогену (pS2 и PR) в клеточных линиях карциномы молочной железы [53]. Когда клетки MCF-7, предварительно обработанные PME, обрабатывались эстрогеном, экспрессия c-Myc не индуцировалась в такой степени, как при обработке только эстрогеном, демонстрируя эффект PME в механизме, регулируемом эстрогеном (фиг. 3). ER-положительные клетки, обработанные PPT (4,4 ‘, 4’ ‘- (4-пропил- (1 H ) -пиразол-1,3,5-триил) трис фенол) (селективный агонист ER α ) и DPN (диарилпропионитрил) (селективный агонист ER β ) четко показали, что PPT увеличивает уровни белка pS2, тогда как DPN не оказывает какого-либо значительного эффекта.При введении в комбинации с PPT, PME снижал уровни белка pS2, что указывает на роль ER α в опосредовании эффектов PME на экспрессию pS2 (фиг. 4). Таким образом, влияние PME на экспрессию pS2 опосредовано ER α , а не ER β [53].

Экстракт плодов граната ингибирует УФ-B-опосредованное фосфорилирование митоген-активированной протеинкиназы (MAPK) и активацию ядерного фактора NF- κ B [55]. Гранатовый сок почти подавлял активность TNF α , индуцированную активацией Akt (протеинкиназы B), необходимой для активности NF- κ B [56].Кояма и др. [57] исследовали влияние экстракта граната (POMx) на систему IGF и обнаружили ингибирование роста клеток и апоптоз. Их результаты показали, что обработка POMx снижает фосфорилирование mTOR по Ser2448 и Ser2481, тогда как IGFBP-3 увеличивает фосфорилирование по этим сайтам. Эти результаты предполагают, что POMx снижает выживаемость клеток рака простаты за счет ингибирования экспрессии IGF1. В заключение, плод граната обладает противораковыми свойствами, которые можно объяснить различными механизмами.

3.2. Сердечно-сосудистые заболевания

In vitro , in vivo и испытания на людях изучали влияние ряда компонентов граната на предотвращение и уменьшение атеросклероза и окисления ЛПНП [58]. Данные свидетельствуют о том, что полифенольные антиоксиданты, содержащиеся в гранатовом соке, могут вызывать снижение окислительного стресса и атерогенеза за счет активации окислительно-восстановительных генов ELK-1 и p-JUN и увеличения экспрессии eNOS. Их результаты показали, что проатерогенные эффекты, вызванные нарушенным напряжением сдвига, могут быть отменены постоянным приемом гранатового сока [59].Употребление гранатового сока в течение 3 лет пациентами со стенозом сонной артерии снижает общее артериальное давление, окисление ЛПНП и толщину интима-медиа сонной артерии [60]. Azadzoi et al. продемонстрировали, что ежедневный 8-недельный прием концентрата гранатового сока на модели кролика с артериогенной эректильной дисфункцией значительно увеличил интракавернозный кровоток и расслабление гладких мышц, вероятно, за счет его антиоксидантного действия на усиленное сохранение оксида азота и его биодоступность [61]. Пилотное исследование на пациентах с диабетом 2 типа с гиперлипидемией показало, что концентрированный гранатовый сок снижает абсорбцию холестерина, увеличивает экскрецию холестерина с фекалиями, оказывает благоприятное влияние на ферменты, участвующие в метаболизме холестерина, резко снижает холестерин ЛПНП и улучшает холестерин ЛПНП / ЛПВП и общий / Соотношения ЛПВП [62].Авирам и др. проанализировали размер атеросклеротического поражения, антиоксидантную активность, уровень сахара в крови, перитонеальные макрофаги, окислительный статус и липидный профиль в течение 3 месяцев после введения 6 различных препаратов граната с различным содержанием полифенолов и галловой кислоты у мышей с атеросклеротическим дефицитом аполипопротеина-E и обнаружили, что гранатовый фенольные соединения и уникальные комплексные сахара граната могут имитировать антиатерогенные эффекты экстрактов граната [63]. Все эти данные свидетельствуют о потенциальном кардиозащитном эффекте плодов граната.

3.3. Антиостеопоротический потенциал

Тканевые селективные агонисты / антагонисты эстрогена в настоящее время исследуются в качестве альтернативы эстрогену в профилактике и лечении постменопаузального остеопороза [64–66]. Потеря костной массы после овариэктомии связана с высоким метаболизмом костной ткани, когда скорость резорбции кости превышает скорость образования кости [67]. Чтобы оценить защитную роль Punica на скелетную систему, мы исследовали влияние PME на хорошо охарактеризованную популяцию остеобластических клеток (клетки остеобластов MC3T3-E1) и изучили его влияние на щелочную фосфатазу (ALP), которая обычно является использовали маркер ремоделирования кости.Результаты (рис. 5) показали, что PME значительно увеличивает активность ALP, подтверждая его предполагаемую роль в модулировании дифференцировки остеобластных клеток [68].

Модель грызунов после овариэктомии – это хорошо зарекомендовавшая себя система потери костной массы, вызванная дефицитом эстрогена, и ранее использовавшаяся исследователями [69, 70]. Мы оценили антиостеопоротический потенциал экстракта при остеопорозе, вызванном дефицитом эстрогена, у молодых взрослых мышей в возрасте 6–8 недель путем оценки метаболизма костей с помощью сывороточной ЩФ.По сравнению с контролем ложной хирургии (SS), контрольные животные, подвергшиеся овариэктомии (Ovx), показали увеличение активности ЩФ, что указывает на увеличение скорости обновления костной ткани у этих животных. Было обнаружено, что PME в более высоких концентрациях эффективен в снижении этого метаболизма костной ткани, хотя E2 лучше контролировал ускоренный обмен костной ткани (таблица 2). Экспериментальная модель отличалась от старых мышей Ovx, у которых остеопороз вызывается только дефицитом эстрогена, а не сочетанием естественной потери костной массы из-за возраста и дефицита гормона яичников.На увеличение скорости обновления костной ткани указывает более высокий уровень ЩФ в сыворотке в группе Ovx по сравнению с контрольной группой SS. Таким образом, высокая скорость обновления костной ткани была хорошо скорректирована с помощью PME, предполагая, что он может играть защитную роль против резорбции костной ткани, связанной с недостаточностью гормонов яичников. Но E2, а также PME смогли значительно снизить уровни ALP у мышей Ovx (таблица 2). Уровни кальция и фосфора в сыворотке у контрольных животных Ovx, обработанных PME и обработанных тамоксифеном животных были аналогичны таковым у контрольных животных SS.Значительное снижение уровней кальция наблюдалось у животных, получавших E2, по сравнению с контролем SS (таблица 2). Наши результаты ясно показали, что возможное сохранение костной ткани PME почти сравнимо с E2 [53]. Более ранние исследования показали, что острое или хроническое воздействие ксеноэстрогенов или пищевых фитоэстрогенов изменяет экспрессию в матке генов, чувствительных к эстрогену, у мышей [71]. Таким образом, чтобы проверить, оказывает ли PME какой-либо эффект, была проведена полуколичественная RT-PCR для анализа уровней мРНК лактоферрина в матке у овариэктомированных мышей, получавших PME в течение 7 дней.Лактоферрин – хорошо известный ген-мишень эстрогена и биологически активная молекула для регенерации костей [72]. Положительный контроль E2 увеличивал накопление мРНК лактоферрина в матке у животных Ovx по сравнению с контролем Ovx, обработанным носителем (фиг. 6). Экспрессия лактоферрина существенно не различалась между группами, получавшими PME (50, 100 мг / кг массы тела), и контрольной группой Ovx, обработанной носителем (0,1% этанол), что указывает на отсутствие эстрогенного действия PME на эндометрий матки в дозах, испытанных в нашем исследовании. изучение.Было обнаружено, что тамоксифен (10 мг / кг м.т.) увеличивает экспрессию лактоферрина, хотя и незначительно [68]. Поскольку есть многообещающие результаты исследований in vitro, и in vivo, , мы предлагаем оценить антиостеопоротический потенциал с помощью клинических испытаний с экстрактом плодов граната, который не имеет побочных эффектов на эндометрий матки наряду со значительным снижением скорости метаболизма костей.

3.4. Другие клинические применения

Анализ in vitro показал, что экстракт ферментированного гранатового сока лучше красного вина и сопоставим с зеленым чаем [37]. Также были сообщения о том, что гранатовый сок обладал значительно большей антиоксидантной способностью при гораздо более низких концентрациях (> 1000-кратные разведения), чем виноградный или черничный сок [73]. Punica granatum экстракт кожуры снижает перекисное окисление липидов в тканях печени, сердца и почек и в то же время оказывает облегчающее действие на способность улавливать супероксид-анион и перекись водорода [74]. Ранее было показано, что добавка экстракта кожуры граната уменьшала окислительное повреждение печени и улучшала структуру и функцию печени у крыс, подвергшихся перевязке желчных протоков [75]. Предварительная обработка вызванного тетрахлоридом углерода поражения печени у крыс экстрактом кожуры граната приводила к снижению перекисного окисления липидов и, в то же время, значительно усиливала активность каталазы, супероксиддисмутазы и пероксидазы по улавливанию свободных радикалов [76].Во многих исследованиях подробно изучались противовоспалительные свойства плодов граната [15, 77–79]. Исследования показали, что экстракт граната ингибирует PMACI-индуцированную сборку провоспалительных цитокинов, подавляя экспрессию гена. Это достигается путем блокирования активации JNK и ERK-MAPK и активации NF- κ B в клетках KU812 человека [80]. Larrosa et al. показали, что добавки экстракта граната приводили к снижению уровней простагландина E2 (PGE2) в слизистой оболочке толстой кишки за счет снижения уровня сверхэкспрессии COX-2 и простагландин E-синтазы (PTGES) из-за действия эллаговой кислоты [78]. Экстракт Punica granatum оказался особенно эффективным для контроля воспаления полости рта, зубного налета, а также количества бактерий и грибков при пародонтозе и стоматите зубных протезов, вызванном Candida [81, 82]. В другом исследовании было высказано предположение, что подавление ряда путей передачи сигнала и последующего патогенного клеточного ответа экстрактом или соединениями граната может быть полезным подходом для предотвращения возникновения и тяжести воспалительного артрита [77].Динамизм плодов граната в новых областях фармакологического воздействия может проявиться в будущем.

Из-за возможных побочных эффектов эстрогенной стимуляции (таких как увеличение риска опухолей) многие женщины обратились к фитоэстрогенам в качестве альтернативы ЗГТ [83]. Особенности, которые способствуют связыванию химических веществ с ER, – это стерические и гидрофобные свойства соединения, а также водородная связь между фенольной гидроксильной группой и сайтом связывания ER [84].Фитоэстрогены связываются с обеими формами ER и проявляют более низкую аффинность связывания, чем E2. Некоторые из них проявляют более высокую аффинность связывания с ER β , чем с ER α , что может указывать на то, что у них разные пути их действия, и объясняет тканеспецифическую изменчивость фитоэстрогенного действия [85]. Как геномные, так и негеномные механизмы были спроектированы для объяснения фитоэстрогенного воздействия на здоровье человека [86]. Лучшим шагом к предотвращению и лечению эстроген-зависимого рака груди является выборочное удержание активности эстрогена в пораженных тканях без ущерба для его положительных эффектов [87].К сожалению, в настоящее время доступный антиэстроген, такой как тамоксифен, используемый для лечения ER-положительного рака молочной железы, имеет побочные эффекты и агонизм в эндометрии матки, что приводит к неопределенной связи с карциномой эндометрия [88–90]. Было проведено конкурентное исследование радиоактивного связывания, чтобы установить, взаимодействует ли PME с ER, и было показано, что PME связывается с ER и ингибирует связывание меченого эстрогена с ER в зависимости от дозы [53, 91].

5. Гранат как потенциальное нутрицевтическое средство

Согласно Де Феличе, который ввел термин «нутрицевтики», его можно определить как «продукт (или его часть), который обеспечивает медицинские преимущества или пользу для здоровья, включая профилактику и / или профилактику». или лечение болезни »[92].Он может варьироваться от изолированных питательных веществ, растительных продуктов, пищевых добавок и диет до генетически модифицированных «дизайнерских» продуктов и продуктов переработки, таких как хлопья, супы и напитки [93, 94]. Антоцианидины (дельфинидин, цианидин и пеларгонидин) и гидролизуемые танины (такие как пуникалагин, педункулагин, пуникалин, эфиры галлаговой и эллаговой кислоты и глюкозы) составляют основную антиоксидантную активность цельных фруктов [22, 95]. Кожура, которая также является основной частью плода, является обязательным источником биологически активных соединений, таких как фенолы, флавоноиды, эллагитаннины, проантоцианидиновые соединения [96], минералы [97] и сложные полисахариды [98].Авирам и другие сообщили, что систолическое артериальное давление снизилось после 1 года употребления гранатового сока. Считалось, что это связано с мощными антиоксидантными свойствами полифенолов граната [60]. Hong et al. подтвердили, что гранатовый сок и экстракты граната были более мощными ингибиторами роста клеток, чем изолированные отдельные полифенолы в клеточных линиях, оказали влияние на синергетические и / или аддитивные эффекты нескольких фитохимических веществ, включая проантоцианидины, антоцианы и флавоноидные гликозиды [99].Гранат содержит агенты, особенно полифенольные флавоноиды, которые оказывают действие, которое может способствовать хорошему здоровью полости рта, особенно в отношении развития гингивита [100]. Гранатовый сок имел самый высокий комплексный индекс антиоксидантной активности среди напитков, таких как сок черной вишни, клюквенный сок, виноградный сок, яблочный сок, апельсиновый сок, красные вина, черничный сок и чай со льдом; и антиоксидантная активность была по крайней мере на 20% выше, чем у любого из других протестированных напитков [101–103].Каждая часть граната полезна для здоровья, то есть является нутрицевтиком.

6. Резюме и выводы

Открытие того, что растения производят гормонально активные фитохимические вещества, изменило наше понимание связи между диетой и здоровьем человека. Хорошо известно, что экстракты фруктов или растений представляют собой сложную смесь различных компонентов, и в большинстве случаев неясно, является ли отдельное соединение или смесь соединений ответственными за описанные эффекты [104].Мысль о том, что целая трава или препарат из нескольких трав не только направлен на несколько целей, но, возможно, уменьшит токсичность и побочные эффекты одного изолированного соединения из растения. Многие исследования in vitro и in vivo указали на высокое питательное и потенциальное тканеспецифическое действие экстракта Punica granatum . Накапливаются доказательства того, что соединения, присутствующие в экстракте фруктов или трав, усиливают биологическое действие друг друга. Например, сообщалось, что кверцетин и эллаговая кислота (оба они также присутствуют в гранате) вместе обладают более выраженным ингибирующим действием против роста раковых клеток, чем любое соединение по отдельности [105].Мы обнаружили, что PME оказывает антиэстрогенное действие на молочную железу без ущерба для положительного воздействия эстрогена на сердечно-сосудистую и скелетную системы и не оказывает эстрогенного действия на матку [53]. PME, возможно, можно рассматривать как идеальный SERM, и дальнейшие исследования могут продемонстрировать его пригодность и возможное применение при эстроген-зависимом раке молочной железы с благоприятным действием на другие гормонозависимые ткани. Рисунок 7 описывает биологические эффекты PME, наблюдаемые в наших исследованиях.Кроме того, было бы полезно исследовать долгосрочные эффекты PME на in vivo моделях лишения эстрогена, чтобы продемонстрировать его пригодность при ЗГТ. Для достижения этой цели необходимо лучшее понимание согласованного действия SERM, рецепторов и корегуляторов, которые вносят вклад в различные паттерны экспрессии генов. Несмотря на то, что проводятся научные исследования для изучения биологической активности многих пищевых фитохимикатов, заявления о пользе для здоровья, приписываемые конечным продаваемым нутрицевтикам, обычно имеют незначительное или сомнительное научное обоснование.Это связано с тем, что большая часть научных выводов получена в результате испытаний на животных и тестов in vitro, исследований, в то время как клинические испытания на людях ограничены. Некоторые ключевые вопросы, такие как метаболизм, биодоступность, токсичность и доза / реакция этих пищевых биологически активных соединений или самих нутрицевтиков, еще не получили должного признания. В настоящее время проводятся многочисленные клинические испытания, изучающие терапевтический потенциал экстрактов граната. Его потенциальное использование в качестве нутрицевтика необходимо изучить.Таким образом, мы можем ожидать, что ответы на многие нерешенные вопросы о биологическом эффекте экстракта Punica granatum будут даны в ближайшем будущем.