膳食植物: 具備預防大腸癌潛力的天然化合物

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全球大腸癌(CRC)是男女中第三大癌症,每年死亡超過69萬人。在發達國家(例如加拿大、澳大利亞、美國和歐洲國家),死亡率高於發展中國家(例如非洲、中美洲、日本、中國、新加坡和韓國)。在全球經濟CRC對醫療有很大的影響。到 2020 年,CRC的醫療保健系統估計僅在美國的醫療保健系統將超過 170 億美元。CRC的發生中涉及多個風險因素,如少運動、肥胖、低纖維飲食、高紅肉或脂肪含量高、吸煙、酗酒、環境因素和腸道發育不良等。其他風險因子包含慢性發炎性腸道疾病如克隆氏症和潰瘍性大腸炎。以及遺傳性疾病如家族性結直腸瘜肉綜合症和遺傳性非瘜肉症結直腸癌,然而這些遺傳性疾病占大腸直腸癌所有病例中的比例不到5%。

在台灣大腸癌發生人數於2006年首次超越肝癌,成為發生人數為最多的癌症,同年度已增至10,248人。根據國健署2014年資料顯示,癌症已蟬聯多年台灣人十大死因之首,其中大腸癌竄升最為快速,發生人數最多,每年約發生14,000人,死亡率也逐年升高,每年超過5,000人死亡,男女分別位居十大癌症發生率之第3與第2名,可見風險極高。

大腸癌-wiki

為何要研究植物化合物?

植物化學物質是一種非營養性植物化合物,通常具有促進健康和預防疾病的特性,主要存在於水果、蔬菜、穀物、草藥、香料和其他植物性食品中。根據流行病學以及臨床前和臨床研究證據,水果和蔬菜的食用對不同類型的腫瘤對健康有益。大約70%至90%的CRC與飲食因素相關,飲食優化可以避免大多數病例。這些化合物可用於聯合治療,以提高癌細胞對化療的反應。因此科學家非常注重建立預防策略和治療方法,以減少CRC的發病率。發現具有癌症預防和治療特性的新潛在植物化合物,首先基於確定特定受影響分子靶點的篩選檢測,其次使用採用動物模型或特定人群靶點的驗證技術,並最終進行特定臨床試驗。

圖1. 可能具備對抗大腸癌潛力的膳食植物以及其中的天然化合物。

膳食植物化學物質代表性來源主要膳食來源安全劑量功能大腸代謝物
槲皮素 (Quercetin)紅蔥頭洋蔥、蘋果、綠花椰菜、茶、蜂蜜、檸檬、番茄和草莓人類口服:4g抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/減少腫瘤體積/阻止入侵與轉移Quercetin-3׳-O-sulfate, quercetin-3-O-glucuronide, isorhamnetin-3-O-glucuronide
花青素 (Anthocyanin)紫玉米草莓、藍莓、葡萄、黑莓、黑醋栗、紫花椰菜和玉米人類口服:每天45g(以凍乾黑樹莓的形式提供)抑癌基因去甲基化/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/抑制腫瘤生長/阻止入侵與轉移/抗發炎3,4-Dihydroxybenzoic acid, 3-(3׳-hudroxyphenyl) propionic acid, 4׳-hydroxyphenylacetic acid, 4׳-hydroxyhippuric acid, 4׳-hydroxymandelic acid
染料木素 (Genistein)大豆大豆、黃豌豆、綠扁豆、葛根和羽扇豆人類口服:每天150mg/kg抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/減少腫瘤數量與體積/阻止入侵與轉移Dihydrogenistein, 6׳-hydroxy-O-desmethylangolensin, 6׳-hydroxy-O-desmethylangolensin
EGCG綠茶綠茶人類口服:每天800mg抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/阻止入侵與轉移5-(3׳5 ,׳4 ,׳-Trihydroxyphenyl)-γ-valerolactone, 4׳-hydroxyphenylacetic acid, 3׳- methoxy-4׳-hydroxyphenylacetic acid, 4׳-hydroxybenzoic acid
水飛薊素 (Silibinin)奶薊奶薊 (Silybum marianum)人類口服:每天489mg(分3次服用)抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/減少腸腺瘤的形成/降低致瘤性和腫瘤生長Silibinin diastereoisomers
山奈酚 (Kaempferol)葡萄蘋果、洋蔥、柑橘和葡萄人類口服:9mg抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/抗氧化Kaempferol-3-O-glucuronide, kaempferol monosulfate
咖啡酸 (Caffeic acid)咖啡咖啡、橄欖油、穀物和蔬菜人類口服:153.8mg控制DNA損傷/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/抗發炎4-ethylcatechol,3-(3-hydroxyphenyl)propionic acid
迷迭香酸 (Rosmarinic acid)迷迭香迷迭香、紫蘇和羅勒人類口服:200mg抑制細胞增生/誘導細胞凋亡/抗發炎/抗氧化Caffeic acid, 3(3,4-dihydroxyphenyl) lactic acid, ferulic acid, m-coumaric acid
鞣花酸 (Ellagic acid)草莓黑莓、覆盆子和草莓人類口服:每天45g(以凍乾黑樹莓的形式提供)抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/抗發炎Urolithins A and B
沒食子酸 (Gallic acid)核桃藍莓、核桃、蘋果、亞麻籽和綠茶人類口服:每天800mg抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/抗發炎3-O-methylgallic acid, 4-O-methylgallic acid, 3,4-di-O-methylgallic acid
白藜蘆醇 (Resveratrol)紅葡萄紅葡萄、漿果、李子和花生人類口服:每天5g抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/抑制腫瘤生長/阻止入侵與轉移/抗發炎Resveratrol-3-O-glucuronide,  resveratrol-4׳-O-glucuronide, resveratrol-3-O-sulfate, resveratrol-4׳- O-sulfate, resveratrol-O-disulfate
薑黃素 (Curcumin)薑黃薑黃(Curcuma longa人類口服:每天12g抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/抗發炎/抗氧化/誘導自噬Curcumin glucuronide,curcumin sulfate, tetrahydrocurcumin, and hexahydrocurcumin
熊果酸 (Ursolic acid)蘋果迷迭香、羅勒、蘋果、薄荷、牛至和鼠尾草人類靜脈注射:98mg抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/減少腫瘤體積/阻止轉移Ursonic acid methyl ester, 3-oxoursa-1,12-dien-28-oic acid methyl este, 3-oxoursa-1,12-dien-28-oic acid, 3-oxoursa-1,12-dien-28-oic acid methyl este
樺木酸 (Betulinic acid)白樺白樺小鼠靜脈注射:每天500mg/kg誘導細胞凋亡/誘導自噬/抑制腫瘤生長
蘿蔔硫素 (Sulforaphane)綠花椰菜十字花科蔬菜人類:每天150-200 μmol抑制細胞增生/阻止細胞週期/誘導細胞凋亡/阻止入侵與轉移/誘導自噬/誘導ER壓力Sulforaphane–gluthatione, sulforaphane–cysteine, sulforaphane-N-acetylcystein
Indole-3-carbinol白花椰菜十字花科蔬菜人類口服:每天400mg抑制細胞增生/誘導細胞凋亡/抑制腫瘤生長3,3′-diindolylmethane

表格1. 膳食植物化合物之安全劑量以及對大腸癌細胞的影響。

結論

植物化合物可發揮有益於預防 CRC 的保護作用。目前確定參與 CRC 進展的幾種受影響的分子途徑方面已經取得了重大進展。大多數膳食植物化合物的潛力僅在體外或體內的臨床前試驗中得到檢驗。然而,針對多種膳食植物化學物質,包括薑黃素、白藜蘆醇、槲皮素、花青素、染料木素、EGCG、鞣花酸和鞣花單寧,在不同的病理條件下進行了數量有限正在進行或已完成的臨床試驗,用以支持這些膳食植物化學物質在預防或治療 CRC 中可能的用途。

同樣,益生菌已被考慮通過多種機制減少致癌作用。儘管如此,對囓齒動物模型的進一步調查以及有力的流行病學和干預性人體研究是必不可少的。未來對腸道飲食影響基因調控的研究將為開發更安全的預防或治療藥物以對抗 CRC 指明方向。

深入了解膳食植物化合物在 CRC 預防中的作用非常重要。未來的研究應該針對 :

1.膳食植物化合物的精確分類。

2.代謝和腸道微生物群的改變及其對其他藥物的代謝、生物利用度和毒性的影響。

3.更深入地了解分子靶標和它們的相關機制。

4.確定對體內研究的影響。

5.檢查安全劑量和前瞻性人體研究的效率。

6.考慮許多藥代動力學挑戰,如生物利用度、藥物相互作用和代謝不穩定性。

Dietary phytochemicals in colorectal cancer prevention and treatment: A focus on the molecular mechanisms involved

參考文獻

Afrin, S., Giampieri, F., Gasparrini, M., Forbes-Hernández, T. Y., Cianciosi, D., Reboredo-Rodriguez, P., … & Battino, M. (2020). Dietary phytochemicals in colorectal cancer prevention and treatment: A focus on the molecular mechanisms involved. Biotechnology advances38, 107322.

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