Zastosowanie hiperycyny w terapii fotodynamicznej – przegląd badań preklinicznych

• Autorzy: Dyrała A. , Kaleta-Richter M. , Cylupa K. , Porwoł P. , Kawczyk-Krupka A. , Sieroń A.

Warianty tytułu

EN

Application of hypericin in photodynamic therapy – review of preclinical studies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Terapia fotodynamiczna znajduje zastosowanie w wielu obszarach onkologii. Połączenie fotouczulacza, światła i tlenu prowadzi do powstania reaktywnych form tlenu, które niszczą patologiczne komórki. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie stanu badań przedklinicznych z wykorzystaniem naturalnego fotouczulacza –hiperycyny uzyskiwanej z dziurawca zwyczajnego. Pozytywne rezultaty uzyskano w przypadku nowotworów skóry, jamy nosowo-gardłowej, pęcherza moczowego, nerki, popromiennych włókniakomięsakach oraz w hematologii i pediatrii. Terapia fotodynamiczna może stać się bezpieczną metodą leczenia nowotworów oraz uzupełnieniem standardowego leczenia płynu.

EN

Photodynamic therapy (PDT) is used in various oncological fields. The combination of photosensitizer, light, and oxygen leads to the production of reactive oxygen species (ROS), which destroy pathological cells. Presented review informs on preclinical studies with the use of the natural photosensitizer – hypericin, derived from Hypericum perforatum. Positive results were achieved in case of tumors of skin, nasopharyngeal, bladder, kidney neoplasms, radiation-induced fibrosarcoma, in haematology and paediatrics. Photodynamic therapy can become a safe treatment method for neoplasms, as well as an additional method in conventional protocols.

Słowa kluczowe

PL

terapia fotodynamiczna; hiperycyna; dziurawiec zwyczajny; onkologia; badania przedkliniczne

EN

photodynamic therapy; hypericin; hypericum perforatum; oncology; preclinical research

• Wydawca: Jacek Doskocz
• Czasopismo: Acta Bio-Optica et Informatica Medica. Inżynieria Biomedyczna
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 21, nr 4
• Strony: 209--215
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz.

Twórcy

autor

Dyrała A.

• Śląski Uniwersytet Medyczny, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, 41-902 Bytom, ul. Batorego 15

autor

Kaleta-Richter M.

• Szpital Specjalistyczny w Zabrzu, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Diabetologii i Alergologii, 41-800 Zabrze, ul. Curie-Skłodowskiej 10

autor

Cylupa K.

• Śląski Uniwersytet Medyczny, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, 41-902 Bytom, ul. Batorego 15

autor

Porwoł P.

• Śląski Uniwersytet Medyczny, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, 41-902 Bytom, ul. Batorego 15

autor

Kawczyk-Krupka A.

• Śląski Uniwersytet Medyczny, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, 41-902 Bytom, ul. Batorego 15

autor

Sieroń A.

• Śląski Uniwersytet Medyczny, Wydział Lekarski z Oddziałem Lekarsko-Dentystycznym w Zabrzu, Katedra i Oddział Kliniczny Chorób Wewnętrznych, Angiologii i Medycyny Fizykalnej, 41-902 Bytom, ul. Batorego 15

Bibliografia

• [1] T.A. Debele, S. Peng, H.C. Tsai: Drug Carrier for Photodynamic Cancer Therapy, International Journal of Molecular Science, vol. 16, 2015, s. 22094–22136.
• [2] K. Plaetzer, B. Krammer, J. Berlanda, F. Berr, T. Kiesslich: Photophysics and photochemistry of photodynamic therapy: fundamental aspects, Lasers in Medical Science, vol. 24, 2009, s. 259–268.
• [3] P.J. Naudé, J.A. den Boer, P.G. Luiten, U.L. Eisel: Tumor necrosis factor receptor cross-talk, The FEBS Journal, vol. 278 (6), 201, s. 888–898.
• [4] A. Piotrowska, I. Izykowska, M. Podhorska-Okołów, M. Zabel, P. Dziegiel: The structure of NF-kappaB family proteins and their role in apoptosis, Postępy Higieny Medycyny Doświadczanej, vol. 62, 2008, s. 64–74.
• [5] P. Agostinis, E. Buytaert, H. Breyssens, N. Hendrickx: Regulatory pathways in photodynamic therapy induced apoptosis, Photochemical and Photobiological Sciences, vol. 3(8), 2004 s. 721–729.
• [6] A.C. Moor: Signaling pathways in cell death and survival after photodynamic therapy, Journal of Photochemical and Photobiological B, vol. 57(1), 2000, s. 1–13.
• [7] K. Plaetzer, T. Kiesslich, C.M. Oberdanner, B. Krammer: Apoptosis following photodynamic tumor therapy: induction, mechanisms and detection, Current Pharmaceutical Design, vol. 11(9), 2005, s. 1151–1165.
• [8] M. Marrelli, G. Statti, F. Conforti, F. Menichini: New Potential Pharmaceutical Applications of Hypericum Species, Mini Reviews in Medicinal Chemistry Journal, vol. 16(9), 2016, s. 710–720.
• [9] V. Butterweck: Mechanism of action of St John’s wort in depression: what is known?, CNS Drugs, vol. 17(8), 2003, s. 539–562.
• [10] S. Lee, H.S. Park, Y. Notsu, H.S. Ban, Y.P. Kim, K. Ishihara, N. Hirasawa, S.H. Jung, Y.S. Lee, S.S. Lim, E.H. Park, H.K. Shin, T. Seyama, J. Hong, K. Ohuchi: Effects of hyperin, isoquericitrin and quercetin on lipopolysaccharide-induced nitrate production in rat peritoneal macrophages, Phytotherapy Research, vol. 22(11), 2008, s. 1552–1556.
• [11] Z. Kiasalari, T. Baluchnejadmojarad, M. Roghani: Hypericum Perforatum Hydroalcoholic Extract Mitigates Motor Dysfunction and its Neuroprotective in Intrastriatal 6-Hydroxydopamine Rat Model of Parkinson’s Disease, Cellular and Molecular Neurobiology, vol. 36(4), 2016 s. 521–530.
• [12] B. Ehrenberg, J.F. Anderson, C.S. Foote: Kintetics and yield of singlet oxygen photosensitized by hypericin in organic and biological media, Photochemistry and Photobiology, vol. 68(2), 1998, s. 135–140.
• [13] Y. Xu, D. Wang, Z. Zhuang, K. Jin, L. Zheng, Q. Yang, K Guo: Hypericin-mediated photodynamic therapy induces apoptosis in K562 human leukemia cells through JNK pathway modulation, Molecular Medicine Reports. vol. 12(5), 2015, s. 6475–6482.
• [14] B. Chen, P.A. de Witte: Photodynamic therapy efficacy and tissue distribution of hypericin in a mouse P388 lymphoma tumor model, Cancer Letters, vol. 150(1), 2000, s. 111–117.
• [15] N. Nakajima, N. Kawashima: A basic study on hypericin-PDT in vitro, Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, vol. 9(3), 2012, s. 196–203.
• [16] P.R. Greipp, J. San Miguel, B.G. Durie, J.J. Crowley, B. Barlogie, J. Bladé, M. Boccadoro, J.A. Child, H. Avet-Loiseau, R.A. Kyle, J.J. Lahuerta, H. Ludwig, G. Morgan, R. Powles, K. Shimizu, C. Shustik, P. Sonneveld, P. Tosi, I. Turesson, J. Westin: International staging system for multiple myeloma, Journal Clinical Oncology, vol. 23(15), 2005, s. 3412–3420.
• [17] F. Sieber: Phototherapy, photochemotherapy and bone marrow transplantation, Journal of Hematotherapy, vol. 2(1), 1993, s. 43–62.
• [18] N. Brasseur, I. Menard, A. Forget, R. Jastimi, R. Hamel, N. Molfino, J.E. van Lier: Eradication of Multiple Myeloma and Breast Cancer Cells by TH9402-mediated Photodynamic Therapy: Implication for Clinical Ex Vivo Purging of Autologous Stem Cell Transplants, Photochemistry and Photobiology, vol. 72(6), 2000, s. 780–787.
• [19] J. Zhang, L. Shao, C. Wu, H. Lu, R. Xu: Hypericin-mediated photodynamic therapy induces apoptosis of myeloma SP2/0 cells dependent on caspase activity in vitro, Cancer Cell International, vol. 15, 2014, s. 58–66.
• [20] J. Yi, X. Jang, L. Zheng, G. Jang, L. Sun, Y. Bao, Y. Wu, Y. Huang, C. Yu, S.N. Yang, Y. Li: Photoactivation of hypericin decreases the viability of RINn5F insulinoma cells through reduction in JNK/ERK phosphorylation and elevation of caspase-9/caspase-3 cleavage and Bax-to-Bcl-2 ratio, Bioscience Reports, vol. 35(3), 2015.
• [21] W.W. De Herder, E. von Schaik, D. Kwekkeboom, R.A. Feelders: New therapeutic options for metastatic malignant insulinomas, Clinical Endocrinology (Oxf), vol. 75(3), 2011, s. 277–284.
• [22] C.D. Liu, D. Kwan, R.E. Saxton, D.W. McFadden: Hypericin and photodynamic therapy decreases human pancreatic cancer in vitro and in vivo, Journal of Surgical Research, vol. 93(1), 2000, s. 137–143.
• [23] B. Kleemann, B. Loos, T.J. Scriba, D. Lang, L.M. Davids: St John’s Wort (Hypericum perforatum L.) photomedicine: hypericin-photodynamic therapy induces metastatic melanoma cell death, PLoS One, vol. 9(7), 2014, e103762.
• [24] B Halliwell, J Gutteridge (red.): Free Radicals in biology and medicine, Oxford University Press, 1999.
• [25] B Kalyanaraman: Teaching the basics of redox biology to medical and graduate students: Oxidants, antioxidants, and disease mechanisms, Redox Biology, vol. 1, 2013, s. 244–257.
• [26] A. Slominski, D.J. Tobin, S. Shibahara, J. Wortsman: Melanin pigmentation in mammalian skin and its hormonal regulation, Physiological Review, vol. 84, 2004, s. 1155–1228.
• [27] J.M. Wood, K. Jimbow, R.E. Boissy, A. Slominski, P.M. Plonka, J. Slawinski, J. Wortsman, J. Tosk: What’s the use of generating melanin?, Experimental Dermatology, vol. 8, 1999, s. 153–164.
• [28 K.V. Sharma, L.M. Davids: Depigmentation in melanomas increases the efficacy of hypericin-mediated photodynamicinduced cell death, Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, vol. 9(2), 2012, s. 156–163.
• [29] L.M. Davids, B. Kleemann, S. Cooper, S.H. Kidson: Melanomas display increased cytoprotection to hypericin-mediated cytotoxicity through the induction of autophagy, Cell Biology International, vol. 33(10), 2009, s. 1065–1072.
• [30] P.S. Chan, H.K. Koon, Z.G. Wu, R.N. Wong, M.L. Lung, C.K. Chang, N.K. Mak: Role of p38 MAPKs in hypericin photodynamic therapy – induced apoptosis of nasopharyngeal carcinoma cells, Photochemistry and Photobiology, vol. 85(5), 2009, s. 1207–1217.
• [31] X. Wang, Y. Guo, S. Yang, C. Wang, Y. Mao, J. Zhang, Y. Li: Cellular and molecular mechanisms of photodynamic hypericin therapy for nasopharyngeal carcinoma cells, Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, vol. 334 (1), 2010, s. 847–853.
• [32] R. Bhuvaneswari, Y.Y. Gan, K.K. Yee, C.K. Soo, M. Olivio: Effect of hypericin-mediated photodynamic therapy on the expression of vascular endothelial growth factor in human nasopharyngeal carcinoma, International Journal of Molecular Medicine, vol. 20(4), 2007, s. 421–428.
• [33] T.J. Dougherty, C.J. Gomer, B.W. Henderson, G. Jori, D. Kessel, M. Korbelik, J. Moan, Q. Peng: Photodynamic Therapy, Journal of the National Cancer Institute, vol. 90(12), 1998, s. 889–905.
• [34] D.E. Richard, E. Berra, J. Pouysségur: Angiogenesis: how a tumor adapts to hypoxia, Biochemical and Biophysical Research Communications, vol. 226(3), 1999, s. 718–722.
• [35] N.E. Stavropoulus, A. Kim, U.U. Nseyo, I. Tsimaris, T.D. Chung, T.A. Miller, D. Skalkos: Hypericum perforatum L. extract – novel photosensitizer against human bladder cancer cells, Journal of Photochemistry and Photobiology B, vol. 84(1), 2006, s. 64–69.
• [36] J.T. Wessels, A.C. Busse, M. Rave-Fränk , S. Zänker , R. Hermann , E. Grabbe , G.A. Müller: Photosensitizing and radiosensitizing effects of hypericin on human renal carcinoma cells in vitro, Photochemistry and Photobiology, vol. 84(1), 2008, s. 228–235.
• [37] B. Chen, B. Ahmed, W. Landuyt, Y. Ni, R. Gaspar, T. Roskams, P.A. de Witte: Potentiation of photodynamic therapy with hypericin by mitomycin C in the radiation-induced fibrosarcoma-1 mouse tumor model, Photochemistry and Photobiology vol. 78(3), 2003, s. 278–282.
• [38] G. Seitz, R. Krause, J. Fuchs, H. Heitmann, S. Armeanu, P Ruck, S.W. Warmann: In vitro photodynamic therapy in pediatric epithelial liver tumors promoted by hypericin, Oncology Reports, vol. 20(5), 2008, s. 1277–1282.
• [39] G. Seitz, S.W. Warmann, S. Armeanu, H. Heitmann, P. Ruck, R.M. Hoffman, J. Fuchs, J.T. Wessels: In vitro photodynamic therapy of childhood rhabdomyosarcoma, International Journal of Oncology, vol. 30(3), 2007, s. 615–620.
• [40] A. Karioti, A.R. Bilia: Hypericin as potential leads for new therapeutics, International Journal of Molecular Science, vol. 11(2), 2010, s. 562–594.
• [41] P. Agostinis, A. Vantiegham, W. Merlevede, P.A. de Witte: Hypericin in cancer treatment: more light on the way, The International Journal of Biochemistry & Cell Biology vol. 34 (3), 2002, s. 221–241.
• [42] A. Gross, J.M. McDonnell, S.J. Korsmeyer: BCL-2 family members and the mitochondria in apoptosis, Genes & Development, vol. 13(15), 1999, s. 1899–1911.
• [43] S. Shalini, L. Dorstyn, S. Dawar, S. Kumar: Old, new and emerging functions of caspases, Cell Death & Differentiation, vol. 22(4), 2015, s. 526–539.
• [44] A.S. Dhillon, S. Hagan, O. Rath, W. Kolch: MAP kinase signalling pathways in cancer, Oncogene, vol. 26(22), 2007, s. 3279–3290.
• [45] T. Scholzen, J. Gerdes: The Ki-67 protein: from the known to the unknown, Journal of Cellular Physiology, vol. 182(3), 2000, s. 311–322.
• [46] A.M. Lima, C.D. Pizzol, F.B. Monteiro, T.B. Creczynski-Pasa, G.P. Andrade, AO. Ribeiro, J.R. Perussi: Hypericin encapsulated in solid lipid nanoparticles: phototoxicicy and photodynamic efficiency, Journal of Photochemistry and Photobiology B, vol. 125, 2013, s. 146–154.
• [47] H. Falk, W. Schmitzberger: On the nature of “Soluble” hypericin in Hypericum species, Monatsh Chemie. vol. 123, 1992, s. 731–739.
• [48] P. Miskovsky: Hypericin – a new antiviral and antitumor photosensitizer: mechanism of action and interaction with biological macromolecules, Current Drug Targets, vol. 3(1), 2002, s. 55–84.