커큐민과 총 진세노사이드의 시너지적 항암 효과

 

www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7579727/#__ffn_sectitle   2020 년 10 월 15 일

 

간암의 발병 기전은 종양 미세 환경에서 염증 및 면역 반응과 밀접한 관련이 있습니다.

염증을 조절하고 세포 면역을 회복 할 수있는 새로운 간암 치료제가 필요합니다.

커큐민 (Cur)은 천연 항염증제이며 총 진세노사이드 (TG)는 일반적으로 사용되는 면역 조절 약물입니다.

참고로 Cur와 TG는 모두 항암 효과를 발휘하는 것으로 나타났습니다.

 

결론

TG와 결합된 Cur는 PD-L1 경로를 통해 면역 탈출을 조절하고 NF-κB 매개 염증 및 혈관 신생을 통해 간암 성장을 억제합니다.

 

그림 1

커큐민과 총 진세노사이드는 간암 성장을 억제합니다.

A : 커큐민 (하루 200mg / kg), 총 진세노사이드 (하루 104mg / kg 또는 하루 520mg / kg) 또는 이 둘의 조합으로 21 일 동안 치료한 후 피하 간암의 대표적인 사진;

B : 마우스의 종양 부피를 측정했다. 데이터는 평균 ± 평균의 표준 오차로 표시됩니다. P <0.05 및 b를 P는 <0.01 두 그룹 간의 차이 또는 최하위 던넷 T3 방법을 사용. Cur : 커큐민; TG : 총 진세노사이드; 5-Fu : 5- 플루오로 우라실; DDP : 시스플라틴.

 

 

간암의 병인은 염증에 의해서만 일어나는 것이 아닙니다.

세포 매개 면역 메커니즘 불균형도 중요한 역할을합니다.

종양 미세 환경에서 염증을 조절하고 세포 면역을 회복하는 것은 간암의 새로운 치료 표적입니다 [ 4 ].

 

강황 식물의 성분인 커큐민 (Cur)은 항 염증, 항암, 항 바이러스 및 항 혈전 특성을 지닌 천연 약물입니다.

또한 간과 심장에 보호 효과를 발휘하며 분자 경로 및 세포 종양 표적의 조절과 관련이 있습니다 [ 5].

최근 연구에 따르면 Cur는 간암 세포의 증식, 침습 및 전이를 억제할 수 있습니다 [ 6 ].

Cur는 용량과 시간에 따라 간암 세포주 (HepG2 세포)의 증식을 억제하는 것으로 입증되었습니다 [ 7 ].

 

현재 생체 내 및 시험관 내 전임상 모델 연구 에 따르면 Cur는 다른 커큐미노이드와 함께 강력한 항산화 및 항 염증 특성과 다양한 신호를 조절하는 능력을 기반으로 간암 치료제로서 엄청난 잠재력을 가지고 있음을 보여주었습니다 [ 6].

그러나 대부분의 항암 효과는 항 염증 메커니즘에 의존하며 면역 체계에 미치는 영향은 분명하지 않습니다.

항 염증 및 면역 조절 효과가 있는 약물의 효과적인 성분의 조합은 잠재적으로 항 종양 효능을 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.

 

총 진세노사이드 (TG)는 인삼 뿌리의 주성분으로 항암, 항산화, 면역 강화, 내분비 조절 및 기타 약리 효과를 가지고 있습니다 [ 8 , 9 ].

TG는 세포 면역 체계 메커니즘의 매개를 통해 항암 효과를 발휘할 수 있습니다.[ 10 - 12 ].

 

면역 기전 측면에서 암세포는 때때로 종양 미세 환경에서 숙주 면역 체계를 회피할 수 있습니다.

이 시스템에서 가장 중요한 체크 포인트 경로 중 하나는 프로그램된 세포 사멸 1 (PD-1) 및 그 리간드인 프로그램된 세포 사멸 1 리간드 1 (PD-L1)에 의해 매개되는 종양 유발 면역 억제 (면역 체크 포인트)입니다.

 

더욱이, 연구에 따르면 T 림프구에서 PD-L1의 발현 수준은 조절 T 세포 (Tregs) [16,17]와 밀접하게 관련되어 있으며 PD-L1이 Tregs의 발달, 유지 및 기능을 조절하고 유도하는 것으로 나타났습니다. [18].

CD4 + CD25 + Foxp3 + Tregs는 억제 효과가 있는 면역 조절 세포 그룹입니다.

 

종양 세포는 항 종양 면역을 억제하고 종양 형성을 촉진하기 위해 Tregs를 모집할 수 있습니다 [19].

PD-1 및 PD-L1의 발현을 억제하면 면역에 대한 암세포의 억제 효과를 효과적으로 억제할 수 있습니다.[ 13 - 15 ].

 

염증 메커니즘 측면에서 Cur는 강력한 항염 작용을 하는 것으로 입증되었습니다. [ 20 - 22 ].

염증성 캐스케이드의 마스터 스위치인 핵 인자 -κB (NF-κB)의 치료 매개 억제는 광범위한 치료 프로파일의 매우 중요한 메커니즘입니다 [ 23].

 

간암의 발병은 면역 체계에 의해 조절 될 뿐만 아니라 염증과 밀접한 관련이 있습니다.

이전 연구에서는 "간 염증-섬유증-간암 축"(IFC 축) [ 24 ] 의 이론을 제안했습니다 .

IFC 축의 끝에서 간암의 형성은 경로의 하류에 있는 NF-κB 신호 전달 인자와 관련이 있는 반면, Toll like 수용체 4 (TLR4)는 하류의 NF-κB의 활성화를 유도할 수 있습니다. [ 25 , 26 ]

염증 인자 [ 27 , 28 ] 를 생성하고 IFC 축을 활성화하며 간암 발병을 촉진하는 경로. 또한, NF-κB 매개 캐스케이드는 PD-L1 신호 전달 경로에도 작용합니다 [ 29].

 

종양 혈관 신생은 종양 성장과 전이에 중요한 조건입니다 [ 30 ].

한편,이 과정은 또한 NF-κB 신호 전달 경로에 의해 조절되어 산화 질소 합성 효소 (iNOS) 또는 MMP9 발현을 조절하여 염증성 캐스케이드를 생성하고 종양 혈관 발달을 촉진 할 수 있습니다 [ 31 ].

 

 

 

결과

Cur 및 TG는 피하 간암 마우스 모델에서 종양 성장을 억제합니다.

Cur 및 TG는 PD-1 / PD-L1 및 Tregs의 발현을 억제합니다.

Cur 및 TG는 NF-κB의 단백질 발현을 억제합니다

Cur 및 TG는 MMP9의 단백질 발현을 억제합니다.

 

 

 

인삼은 암의 보조제 치료에 사용되는 허브입니다.

TG는 인삼의 주성분 중 하나로 인삼 뿌리에 주로 존재하며 항 종양 효과가 있습니다 [ 35],

용량 의존적으로 종양 세포 증식, 침입 및 전이를 억제하기 위해 신체의 면역력을 강화하여 발휘합니다.

 

염증을 조절할 수있는 Cur와 면역을 조절할 수 있는 TG를 결합하여 이들의 조합이 간암의 성장을 억제하고 시너지를 창출 할 수 있는지 조사했습니다.

결과는 Cur와 TG를 결합하여 간암 마우스에서 종양 성장을 억제하고 시너지 효과를 보였으며 TG는 용량 의존성을 나타 냈습니다.

 

간암 미세 환경의 면역 반응에 PD-1 / PD-L1의 참여는 간암의 발생과 발달에 관여한다 [ 36 ].

PD-L1은 면역 반응 조절에 부정적인 영향을 미칩니다.

PD-L1이 PD-1에 결합한 후, PD-1은 림프구의 증식 및 활성화를 억제하고, CD4 + T 세포가 Th1 및 Th17 세포로 분화하는 것과 같은 다양한 생물학적 효과를 가질 수 있는 억제 신호를 전달합니다.

그리고 염증성 사이토 카인을 방출합니다. [ 37 , 38].

 

PD-1이 PD-L1과 결합하는 것은 암세포가 면역계를 회피하는 중요한 요인 중 하나입니다.

이 분야의 대부분의 연구는 간암 동물 모델에서 다양한 세포가 PD-1 / PD-L1의 상승된 수준을 발현하여 이펙터 세포를 억제하여 간암 세포가 면역을 벗어나도록 돕는다는 것을 발견했습니다.

따라서 방사선 요법, 화학 요법 및 생물 요법을 시행하는 동안 PD-1 / PD-L1의 신호 경로를 국소적으로 차단하는 것은 간암과 싸우는 유망한 치료 전략이 될 수 있습니다.

 

우리의 연구에서 우리는 TG가 용량 의존적 방식으로 PD-1 / PD-L1 신호 전달 경로를 차단할 수 있고, Cur와 PD-L1 발현을 억제하는 데 있어서 Cur와 시너지 효과를 나타낼 수 있음을 발견했습니다.

 

TG는 주로 PD-L1 신호 전달 경로에 의해 매개되며, 두 약물의 조합은 PD-L1의 발현을 억제함으로써 면역계에 작용하는 PD-1과 PD-L1의 결합을 추가로 억제할 수 있다.

그러나 Cur와 TG의 조합이 간암 세포의 면역 탈출을 역전시키는 메커니즘은 추가 조사가 필요합니다.

 

T 림프구의 서브 세트인 CD4 + CD25 + Foxp3 + Tregs는 종양 면역 반응에 중요한 효과기 T 림프구 증식과 사이토 카인 분비를 억제할 수 있습니다 [ 39 ].

Foxp3 + Tregs는 많은 인간 종양에서 발견되었으며 종양의 면역 억제, 탈출, 전이 및 재발을 예방하는데 핵심적인 역할을 합니다.

이들은 또한 인간 악성 종양에 대한 바이오 마커 및 예후 인자로 간주됩니다 [40-42].

Foxp3 + Tregs가 연조직 육종에 침투하면 환자의 예후가 나빠질 수 있으며 인간 암 면역 요법에서 중요한 치료 표적으로 간주 된다는 것은 잘 알려져 있습니다 [43 ].

 

증가된 Tregs 침윤은 종양 예후에 악영향을 미치는 것으로 보고 되었으며, 항 종양 면역 반응을 예방함으로써 간암의 예후 불량 또는 높은 재발을 독립적으로 예측하는 것으로 입증되었습니다 [ 44 ].

또한 Foxp3 + Tregs는 암세포에서 결합하는 PD-1과 PD-L1 단백질의 표적이기도 하다 [ 45 ].

PD-L1 + T 세포와 Tregs는 항 종양 면역을 공동으로 억제할 수 있습니다.

 

T 세포에서 PD-L1의 과발현은 Treg의 증가와 밀접한 관련이 있습니다.[ 16 , 46].

이와 일치하여, PD-1 / PD-L1 신호 전달 경로가 Treg 분화를 촉진할 수 있다는 것도 확인되었습니다.

 

간 수지상 세포에 의해 발현되는 PD-L1의 수준이 높을수록 더 많은 Treg가 유도될 수 있다 [ 47 ].

단클론 항체 또는 siRNA를 사용한 PD-L1의 특정 차단은 CD4 + CD25 + Foxp3 + Tregs 의 생성을 감소시키고 Tregs 세포 사멸을 유도할 수 있습니다 [ 19 , 48 ].

 

따라서 우리는 PD-1 / PD-L1 신호 전달 경로가 PD-L1을 통해 Tregs 분화를 촉진할 수 있다고 추측하고 CD4 + CD25 + Foxp3 + 의 발현을 테스트했습니다.

종양 조직의 트레그. 우리의 결과는 Cur와 TG의 조합이 간암 세포에서 CD4 + CD25 + Foxp3 + Tregs를 상당히 완화 시켰음을 시사했습니다 .

 

참고로, 낮은 PD-L1 발현이 Tregs를 탈 조절하는 것으로 관찰되었다.

우리는 Cur와 TG의 조합이 PD-L1의 발현을 억제함으로써 CD25 + Foxp3 + 세포의 발현을 더욱 억제하여 간암에 대한 면역 반응의 억제를 감소시킬 수 있다고 추측 했습니다.

따라서 Tregs는 간암 치료를 위한 영향을 받고(malleable) 매력적인 치료 표적이 될 수 있습니다.

 

또한 염증은 간암 종양 발생 및 발달에서 면역 탈출을 유도하는 중요한 요소이기도 합니다 [ 4 ].

PD-1 / PD-L1에 의해 유도된 종양 세포 면역 탈출에는 두 부분이 있다는 것이 오랫동안 인식되어 왔습니다.

PD-1 / PD-L1은 림프구를 조절할 수 있고 PD-L1은 종양 관련 대식세포 (TAM)의 표면에서 발현될 수 있습니다.

종양 침윤 림프구 (TIL)를 억제하거나 TIL 세포 사멸을 유도하여 종양 면역 탈출을 촉진합니다 [ 49 ].

 

염증은 PD-L1 과발현에 중요합니다.

Chen 외 [ 29]는 TAM에 의해 생성 된 염증성 사이토 카인이 NF-κB 신호 전달 경로를 통해 PD-L1의 발현을 촉진 할 수 있다고 제안했습니다.

염증 신호 경로에서 TLR4는 NF-κB의 상류이며 면역 반응을 매개하고 염증 매개체의 방출을 유도할 수 있습니다 [ 24 ].

TLR4 / NF-κB 경로를 차단하면 PD-L1의 발현을 억제하여 종양 세포의 면역 탈출을 차단할 수 있습니다.

여러 연구에서 TLR4 / NF-κB 신호 전달 경로가 간암 치료의 새로운 표적이 될 수 있음이 밝혀졌습니다 [ 25 ].

 

Cur와 TG 모두 TLR4 또는 NF-κB 발현을 억제하는 것으로보고되었습니다 [ 6 , 50 , 51].

우리의 결과는 또한 Cur와 TG 모두 간암 세포에서 NF-κB-TLR4 신호 전달 경로를 억제 할 수 있음을 확인했습니다.

또한 Cur와 TG의 조합은 TLR4 및 PD-L1 발현을 유의미하고 상승적으로 억제했습니다.

Cur와 TG를 결합하여 TLR4 / NF-κB / PD-L1 경로를 억제하면 간암에서 염증 유발 면역 탈출을 잠재적으로 억제할 수 있다고 추측할 수 있습니다.

 

암세포는 1 차 부위에서 혈액과 림프관으로 빠져 나가기 위해 세포 외 기질 (ECM) 성분을 파괴해야 합니다 [ 52 ].

ECM의 분해는 종양 세포 침입 및 전이의 핵심 단계 중 하나입니다.

MMP는 ECM을 저하시키는 중요한 물질입니다.

MMP9는 ECM의 주요 성분인 기저막 콜라겐 IV 형 및 V 형을 분해할 수 있습니다.

따라서 그 활성은 종양 세포의 혈관 신생, 침습 및 전이와 밀접한 관련이 있습니다 [ 53 , 54 ].

Cur는 NF-κB와 MMP-2 및 MMP9의 활성을 억제하여 종양 전이 및 침입에 대한 효과를 발휘합니다 [ 55 ].

NF-κB는 염증성 캐스케이드의 마스터 스위치로 생각됩니다 [ 23],

 

그 활성화는 몇 가지 주요 염증 매개체를 조절할 수 있습니다.

Jung et al [56]은 간암 조직에서 활성화된 NF-κB 신호 전달 경로가 MMP-2와 MMP9를 상향 조절하여 간암의 전이를 촉진 할 수 있음을 발견했습니다.

다른 연구에서는 NF-κB가 MMP9 결합 부위를 포함하고 MMP9 상향 조절이 NF-κB에 의해 활성화 되기 때문에 MMP9를 통해 NF-κB에 의한 종양 침입 및 전이가 달성되는 것으로 나타났습니다 [57].

따라서 NF-κB를 억제하고 MMP9 경로를 상향 조절하면 간암 세포의 침입과 전이를 억제하는데 도움이 될 수 있습니다.

 

우리의 연구 데이터에 따르면 NF-κB는 MMP9 단백질 발현과 양의 상관 관계가 있지만 iNOS 발현과 유의한 상관 관계가 없었습니다.

따라서 TG와 결합된 Cur는 간암에서 혈관 형성을 억제하는 중요한 역할을 하는 NF-κB 신호 전달 경로를 통해 간암 세포에서 MMP9 발현을 억제할 수 있다고 추측합니다.

 

요약하면, 우리는 TG가 PD-1 / PD-L1 단백질 발현을 억제하고 TG와 Cur의 조합이 Foxp3 + 를 감소시켜 PD-L1과 NF-κB의 단백질 발현을 상승적으로 억제한다는 것을 입증했습니다.

 

Tregs 발현은 종양 성장을 감소시킵니다.

또한 PD-L1의 억제를 통해 간암 미세 환경에서 면역 탈출을 개선하고, MMP9를 이용한 종양 세포의 혈관 신생에 대한 시너지적 하향 조절이 있는지 여부를 추가로 조사하여 이러한 메커니즘에 대한 더 많은 이해를 얻을 필요가 있습니다.

 

그럼에도 불구하고 Cur와 TG의 조합에 관한 현재의 발견은 PD-L1, TLR4, NF-κB, MMP9 및 Tregs의 변조를 통해 분자 메커니즘을 밝혔으며 Cur와 TG의 조합이 잠재적으로 중요할 수 있음을 시사했습니다.

 

따라서 TG와 결합된 Cur는 PD-L1 경로를 통해 면역 탈출을 조절하고 NF-κB 매개 염증 및 혈관 신생을 통해 간암 성장을 억제합니다.

 

커큐민은 효과적이고 안전하지만 상대적인 생체 이용률이 낮아 임상 사용에 큰 장애물입니다.

생체 이용률을 높이기 위해 리포솜, 나노 입자, 커큐민 인지질 복합체 및 커큐민의 구조적 유사체 ( 예 : EF-24) 의 사용을 포함하여 많은 새로운 접근법이 연구되었습니다 [ 58 ].

 

 

 

커큐민 (하루 200mg / kg)

총 진세노사이드 (하루 104mg / kg 또는 하루 520mg / kg)

또는 이 둘의 조합으로 21 일 동안 치료.

과연 이 용량은 사람에게는 어느 정도의 용량일까?

본 실험에서는 커큐민과 진세노사이드를 다행히 경구 투여했습니다.

 

마우스의 경우 인간 용량 환산계수가 0.08

커큐민 하루 200mg/kg 을 인간 용량으로 환산하면 16mg/kg

즉 60kg 성인 기준 960mg

iHerb의 제품 기준 대개 한알에 500mg 이니 하루 두알이면 실험에 상응하는 용량이 될듯

 

동일한 방법으로 진세노사이드 용량은 인간의 경우 하루 8.32mg/kg 또는 하루 42mg/kg)

즉 60kg 성인 기준 하루 500~2,520mg