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  • 预防癌症转移的新方法:改性柑橘果胶(MCP),一种独特的可以阻止细胞表面凝集素的果胶
  • 发布时间: 2018/12/26 点击次数:1413 
  • 预防癌症转移的新方法:改性柑橘果胶(MCP),一种独特的可以阻止细胞表面凝集素的果胶 

    作者:Parris M. Kidd博士  

    美国《替代医学综述》◆第1卷,第1号◆1996年

        MCP通过结合癌细胞表面的半乳糖凝集素,可以抑制肿瘤细胞转移,并且具有安全可靠的特点。实验证明,随着MCP浓度的提高,对照组大鼠的肺部转移和淋巴结明显减少。

    摘要

    柑橘果胶(CP)是市售的水溶性纤维,被证明有利于健康。 CP的分支多糖结构可以被改变来产生一种低分子量,富含半乳糖,有独特性质的改良柑橘果胶(MCP)。具体来说,MCP,但不是CP,通过结合癌细胞表面上叫做半乳糖凝集素(为特定的半乳糖凝集素)的癌细胞表面半乳糖特定蛋白质阵列,可以帮助延缓癌细胞转移。根据很多已研究的人类癌细胞株,潜在转移性瘤B16-F1,(小鼠黑色素瘤)和MLL(大鼠前列腺细胞)携带半乳糖凝集素,细胞表面的蛋白质结合附近癌细胞的半乳糖和宿主细胞表面的寡糖。 MCP通过分别在小鼠和大鼠的细胞抑制​​转移。不同于大得多的CP多糖,半乳糖丰富的MCP足够小来接触和紧紧结合癌细胞表面的半乳糖凝集素,饱和的半乳糖结合癌症细胞凝集素位点,从而抑制肿瘤细胞的聚集和对正常细胞的粘附。因此剥夺了附着力,癌细胞转移失败。无可否认,在目前尚无有效抗肿瘤转移的疗法的情况下,虽然MCP的作用机理尚未完全明确。但由于MCP所具有的安全性和可靠的抑制肿瘤转移的作用,将其作为一种全面正分子抗肿瘤转移疗法具有合理性

    柑橘果胶(CP)和改良柑橘果胶(MCP)

    果胶是一种水溶性纤维,存在于所有植物组织的细胞壁,它作为胶凝材料可聚集相邻细胞。作为一种人的膳食补充剂,从柑橘提炼的果胶(CP)提供多种保健作用. 初步动物研究结果表明,果胶的生物效应可以通过修改甲基组的分布格局改变。最近的证据表明,一种更广泛改良的柑橘果胶(改良柑橘果胶,MCP)可能能够延缓癌细胞转移。 MCP可以特定的结合和锁定在细胞表面上调停转移的外源凝集素分子。这些调查结果和他们对于管理人类癌症的应用是本次审查的主题。

    图表1

    细胞间相互作用被凝集素调停 (A)同类型细胞间 (B)不同类型细胞间

     

    化学上来讲,果胶是一组异质性,高分子量,支半乳糖醛酸性多糖的集体名称。半乳糖醛酸是大部分中央链的组成部分,由部分酯化的D-anhydrogalacturonic酸(AGA)单位组成,通过阿尔法(1-4)糖苷键链接,在(1-2)链接的L-鼠李糖处中断。 侧链主要由D-半乳糖,L-阿拉伯糖,D-葡萄糖和D-木糖组成。通常情况下,一些羟基糖组是甲氧基,最常见的果胶由含有高达10%甲基酯组的柑桔(柑橘果胶,CP)分离。

    市售CP广泛分支,平均70-100 kDa。MCP最早是由相对原油技术产生的,用高pH值处理来降解主要的半乳糖醛酸链,接着用低pH值处理,以部分降解碳水化合物。这些步骤导致了或多或少无支化的,较小的碳水化合物链,平均10 kDa.4。更多讲究的技术(例如,U.专利5498702)至今已开发出来更有效的规范产品。

    改良柑橘果胶和实验转移

    和CP比,MCP产生显著的不同的生物活动,因为MCP的包含比较多的糖组,能够特定的阻止表面的碳水化合物结合叫做凝集素的蛋白质。半乳糖结合凝集素(半乳糖凝集素)被认为是给癌症细胞更多的转移潜能。图1分析了各种类型的细胞间相互作用被凝集素调停的过程。

    转移,即癌细胞扩散至整个身体的过程,已被富有表现力的描述为“恶性转化的典范。”不管人们对这一病理生理过程的哲学观点如何,转移无疑是癌症最危及生命的方面。当下只有很少对治疗转移有效的工具。初步研究结果表明MCP确实有这个应用的价值,特别动物研究表明对人类没有急性毒性作用。

        一个多世纪以来,旨在阐明转移机制的研究一直在进行,这个过程(或一系列的过程)已经在各种动物和“体外”实验模型的身上得到了很好的研究

    不同阶段转移发生过程

    肿瘤在体内某处产生-----在肿瘤发展的某刻,细胞群分离-----这些分离的肿瘤细胞侵入周围坚实的组织,到达体腔,淋巴管,或血液流-----细胞经血液或淋巴结向远处组织传输-----细胞被远处组织吸引,侵入和扩散。

    转移的本质是身体内的细胞从一个位置转移到另一位置。根据恶性细胞群如何被易位的认识,存在两种学术猜想,这两种猜想都增强了临床转移的有效性。其一是“解剖机械”模型,这种观点认为易位与物理事件:“困住”特定位置的细胞关系更大。另一种是“种子 - 土壤”模型,该模型提出,转移性肿瘤细胞只在那个位置适合附着和扩散的情况下才能在另个组织扎根。目前共识的立场是,这些建议机制不是相互排斥的。两者都是临床证明的,在同样的肿瘤系统中一些恶性细胞主要通过“解剖机制” 转移,其他通过“种子 - 土壤”机制。

    转移危及生命的本质使然,这一机制几乎所有的研究都必须在动物模型上做而不是人类试验者。然而,动物模型充其量只能提供线索,以了解人类疾病。对于转移来说,动物模型的常规限制进一步伴随着肿瘤细胞株经历的深远变化而越来越复杂。动物癌症模型要有临床意义,必须首先进行仔细的评估和完善。在这背景下,研究转移更好的动物模型之一是小鼠B16-F1黑色素瘤,它经常被用来研究转移,部分是因为它是可预见模式下的高转移性。

    继注射到老鼠尾巴静脉中后,瘤B16-F1黑色素瘤细胞不断转移到肺部。普拉特和拉兹,为了比较CP和MCP抗肿瘤转移的潜力,在两个C57BL / 6小鼠实验中都使用这个系统。第一个实验使用 53只小鼠分成5组,第二个实验使用125小鼠分成3组。经过17天后小鼠进行尸体解剖,计数在肺部的肿瘤菌落。结果是明确的:CP不能阻止转移,而MCP阻止了0.2毫升的注射中浓度范围为0.05-0.50%的注射物的转移。

    这一研究成功的证明了MCP的反转移潜能。然而,仅仅一次小鼠循环中对于癌细胞的管理不足以代表人类癌症患者的情形。这样的病人是可能有一个或多个原发肿瘤,长时间在不同的情况下扼杀了相当数量的细胞。更多关于MCP实验的结果表明,这次小鼠实验进一步支持了临床MCP抗肿瘤转移的行为。

    拉兹和他的合作者也曾用邓宁大鼠前列腺模型做转移研究。邓宁通过研究在雄性哥本哈根近交系大鼠身上发现的自发产生的前列腺癌发现了这个转移模型。原发肿瘤的进化导致产生了一种有侵略性的癌细胞亚系叫做MAT  -  LyLu(这里被称为MLL)。把雄性大鼠注射入1万MLL细胞在27天内会导致可预见性的死亡。转移开始于接种后10-12天。如果原发肿瘤在此之前被截肢从而移除,则动物不会死亡;如果截肢在12天后进行,则40天后动物死于肺和淋巴结癌细胞转移。

    皮恩塔,拉兹和他们合作者用这一MLL  - 哥本哈根大鼠模型来评价口服MCP对抗转移的疗效。在第4天注射MLL细胞后,群体被放在含有0.00%,0.01%,0.10%,或1.00%MCP的饮用水中。第14天时将带有肿瘤的后肢麻醉截肢,肿瘤称重。30天时动物被处死,MLL继发性肿瘤计数。

    口服的MCP没有影响大鼠原发肿瘤的生长。然而,MCP抑制了转移。在这2组对照组(0.00%,0.01%的MCP)中,16只大鼠中的15只出现肺转移(第16只只有淋巴结转移)。在接受0.10%和1.0%MCP的大鼠组别中,每组差不多有一半没有转移。此外,1.0%MCP组的肺部转移(P <0.001)和淋巴结(P <0.01)明显少于其他对照组。

    MCP的有效浓度在先前的小鼠实验范围内下跌,当注射之前与他们混合后,MCP能减少瘤B16-F1黑色素瘤细胞转移的可行性。皮恩塔指出,“抑制体内转移的改良柑橘果胶浓度与抑制体外粘附和菌落形成的改良柑橘果胶浓度是相似的。这可能反映血液中的浓度可能需要与“体外”观测的类似。为了更好地评判这些癌症转移临床实验的发现,探索细胞层次的MCP生物学作用机制是十分必要的。

    “适合”生物学:细胞表面的凝集素和转移

    癌症细胞转移的“解剖力学”和“种子 - 土壤”假说都要求癌细胞首先依附在他们被运送的新组织上,然后,他们必须稳定和增殖以建立新的肿瘤病灶。为了能够依附,癌细胞必须有一定的辨别特定类型宿主组织的能力。特定分子位于癌细胞的表面,以确保这些功能。虽然正常细胞与非正常细胞之间识别的基本流程相似,癌变细胞似乎有自己的具体表面形式,有利于特定的识别宿主组织与他们生存兼容。

    细胞与细胞的识别因为分子的相互作用遵循“锁和钥匙”一致的原则而出现,或者简单来说即 “适合”这个概念。埃米尔·菲舍尔近一个世纪前首先倡导这个概念,来解释酶和底物溶液中特定的相互作用。后来,由埃利希延伸,然后由莉莉,把概念延伸到固体形式细胞之间的相互作用。目前已知细胞表面识别分子间的 “适当”类型潜存于转移性肿瘤细胞和目标器官间的互惠联合中。

    细胞间粘附“适当”的现代概念涉及两个细胞表面的主要组成部分:富含碳水化合物的蛋白(糖蛋白)和缺乏碳水化合物的蛋白(凝集素)识别现象的细节仍有待澄清,但它似乎与每个细胞携带的成千上万的糖蛋白和外源凝集素分子的特征表面图案相关。当一个细胞与另一个接触,糖蛋白糖固有模式的信息可以被其他细胞的凝集素“识别”。然后两个细胞的多重“钥匙”可以同时被放进两者的多重“锁”,识别发生了(见图1)。两种细胞都发生了结构和功能的变化。两个细胞多种继续结合的选择:他们可以继续成为一个更稳定,更密切的联系;他们可以从对方身上离开;或(在免疫细胞接触癌细胞或细菌的情况下),他们就可以开始向对方进行敌对行动。有趣的是,淋巴细胞对于淋巴结血管内皮细胞的“归位”是与转移密切相关的过程。

    有转移能力的恶性细胞表面的糖蛋白和外源凝集素分布格局往往不同于正常细胞。两个亲转移凝集素已确定,分子量分别约14500和34000 kDa。此外,具有高转移潜能的肿瘤细胞表面往往携带更多的凝集素,虽然可能有这一趋势的例外。这些差异是MCP阻止转移疗效的基础。

    瘤B16-F1细胞聚集的能力以及他们在体内转移的潜力有一个一致的相关性——聚集能力越强,则转移能力越强。通过他们的研究,普拉特和拉兹发现CP增加了细胞的聚集能力。这有助于解释为什么共注射实验数据表明CP增加转移超出了控制范围。相比之下,MCP阻止了肿瘤细胞聚集和减少了转移潜能。

    在这些瘤B16-F1聚集实验中,MCP几乎完全阻止了细胞的聚集。这样的结果与MCP几乎完全抑制转移至小鼠肺部的结果是一致的。此外,皮恩塔测量了MLL细胞附着大鼠主动脉内皮细胞的能力,一种通过血液循环刺激转移的试验。MCP被证明是一个强有力的对MLL基因附着力的抑制剂。

    皮恩塔也在琼脂糖半固体培养基中培养MLL基因细胞来模拟细胞的增殖和建立新的转移灶的能力。这里MCP还阻止恶性细胞集落形成,一个转移过程中的重要阶段,在浓度为0.01-1.00%时。研究者搜索一个针对半乳糖残基的凝集素的特定MLL基因细胞表面,称为半乳糖苷酶凝集素或半乳糖凝集素,并确定了它的存在。同样,瘤B16-F1黑色素瘤细胞表面也被发现携带半乳糖凝集素。为了进一步确认这些实验结果与人类前列腺癌症的相关性,皮恩塔等人还寻找了人类前列腺癌组织活检标本中的半乳糖凝集素。他们在人类癌症标本中发现大量的半乳糖凝集素。

    结论:MCP的前景与限制

    市售柑橘果胶(CP)可以使用一系列pH值的变化使之结构改变,把大的,分支的,树型的分子变成更小的平均10,000kDa的线性碎片。这种改良柑橘果胶由半乳糖残基富含的小型多糖组成。有潜在转移性的黑色素瘤B16-F1,MLL基因,和许多其他带有半乳糖凝集素的肿瘤线- 找到半乳糖的细胞表面蛋白质。 MCP都阻止了小鼠和大鼠模型中细胞的转移。不像更大的CP多糖,小分子MCP丰富的半乳糖与癌症细胞表面的半乳糖凝集素紧密结合,从而阻止他们接近宿主细胞表面的半乳糖或细胞间基质。被剥夺了紧密结合这些表面的能力,癌症细胞就不能粘附或增生,从而不能转移。

    实验中共注射MCP和瘤B16-F1黑色素瘤细胞后肺部转移显著减少并不是独特的,因为在这个系统中其他物质也被认为可以阻止癌细胞转移。单糖比如半乳糖和乳糖可以阻止外源凝集素亲转移和干扰体内转移,但这些都是不可能适合长期口服摄入,由于胃难以容忍的可能性发展以及简单碳水化合物快速的新陈代谢。然而,另一种更能代表临床转移的动物模型中,在癌症预防接种4天后,通过饮水口服,MCP很大程度上阻止了转移。作为一种可溶性纤维,MCP是触发不容忍现象风险最低的。 MCP仍然没有用于临床医生必须面对的主要挑战,即阻止转移。但MCP值得进一步研究来评估这种能力,有以下几个原因:

    •当下,很少有其他有前途的抗转移干预途径;

    •2个动物转移模型中MCP都抑制了转移;

    •虽然未经证实阻止转移,MCP可单从阻止进一步转移的作用上使癌症患者收益;

    •MCP的作用机制可以被理性的理解;

    •MCP已被认为口服和静脉注射均有效;

    •MCP是不可能是有危险的,即使在摄入量高的水平下.

    由于人类癌症的异质性及转移形式的多变性和复杂性,单一方式来阻止所有的转移是不可能的。然而,在最近一次美国癌症研究协会的演讲中,奈克,皮恩塔,拉兹和其他人报告说MCP能阻止对5种不同人类癌症细胞株血液血管内皮细胞的粘附:人类前列腺癌PC-3,人类乳腺癌MCF-7和T-47D,人类黑色素瘤A  - 375,人类喉癌上皮细胞癌Hep-2。

    几十年来对转移机制深入的研究终于产生了合理的临床管理方法。MCP能否到达管理癌症转移重要突破的阶段还有待必要的临床试验。然而,从现有记录来看,MCP是今后临床研究的主要候选人。

    否认现今对于MCP的理解、它的临床疗效和它的作用机制的认知仍有重要缺陷只会适得其反。但MCP明显的安全性,成熟的抗肿瘤转移作用,以及缺乏有效抗转移疗法的现状,都证明了将其纳入到全面正分子抗肿瘤转移疗法的合理性。

    A New Approach to Metastatic CancerPrevention: Modified Citrus Pectin (MCP)

    Alternative Medicine Review ◆ Volume 1, Number 1 ◆ 1996

    Parris M. Kidd, PhD

    Abstract
    Citrus pectin (CP) is a commercially available, water-soluble fiber with provenhealth benefits. The branching polysaccharide structure of CP can be altered to produce a lower molecular weight, galactose-rich, modified citrus pectin (MCP) which hasunique properties. Specifically, MCP, but not CP, might help retard cancer metastasisby combining with an array of galactose-specific proteins on the cancer cell surfacecalled galectins (for galactose-specific lectins). As with many human cancer cell linesthat have been studied, the potentially metastatic B16-F1 (mouse melanoma) and MLL(rat prostate) cells carry galectins, cell surface proteins that bind to galactose on neighboring cancer cells andoligosaccharides on the host cell surface. MCP inhibits metastasis by the cells in the mouse and the rat, respectively. Unlike the much larger CPpolysaccharide, galactose-rich MCP may be small enough to access and bind tightlywith galectins on the cancer cell surface, saturating the galactose binding sites of thecancer cell lectins, and thereby inhibiting both aggregation of tumor cells and adhesionto normal cells. Thus deprived of adhesion, the cancer cells fail to metastasize. Undeniably, important gaps still exist in the current understanding of MCP’s clinical efficacyand its mode(s) of action. But MCP’s apparent safety and proven anti-metastatic action, and the lack of proven therapies against metastasis, together may justify its inclusion into comprehensive orthomolecular anticancer regimens.(Alt Med Rev 1996;1:04-10.)


     

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