Migliorare la terapia del cancro con molecole redox ad azione pro-ossidante verso le cellule tumorali (studio)

2.1 . Effetti anti-cancro della melatonina

L’aumento dei livelli di melatonina nel sangue avvia segnali del ritmo metabolico omeostatico per entrare in uno stato di riposo. L’esposizione alla luce in momenti avversi può interrompere i ritmi circadiani e può contribuire allo sviluppo, alla promozione e alla progressione del cancro [ 31 ]. L’esposizione alla luce artificiale durante i normali cicli circadiani di riposo è associata a una ridotta secrezione di melatonina e ad un aumento del rischio di cancro al seno [ 32 ]. Una ridotta secrezione di melatonina può portare ad un aumento dell’ormone riproduttivo, compreso l’estradiolo. Livelli aumentati di estradiolo sono associati a un rischio elevato di sviluppo di cancro al seno [ 33 ]. A sostegno di ciò , in vitroesperimenti condotti su cellule di cancro al seno umano MCF-7 positive al recettore degli estrogeni hanno dimostrato che la melatonina, a concentrazione fisiologica (1 nM) e in presenza di estradiolo, inibisce la proliferazione cellulare, aumenta l’espressione delle proteine ​​p53 e p21WAF1 e contrasta le proteine ​​stimolatorie effetto dell’estradiolo sull’invasività cellulare. L’effetto della melatonina sull’invasione e sulle metastasi è in parte mediato da un’aumentata espressione delle proteine ​​di adesione della superficie cellulare E-caderina e beta (1) -integrina indotta dalla melatonina [ 34 ]. È stato dimostrato che le concentrazioni fisiologiche di melatonina riducono il tasso di crescita delle cellule di cancro al seno aumentando l’espressione di p21 / WAF1 insieme a p53 [ 34]. Una maggiore espressione di p53 promuove la stabilità genetica e rende le cellule meno inclini alla formazione di tumori [ 35 ]. È stato anche dimostrato che la melatonina è pro-apoptotica nelle cellule tumorali del colon-retto quando somministrata in combinazione con un analogo della somatostatina [ 36 ].

È stato dimostrato che la melatonina aumenta l’espressione degli enzimi antiossidanti catalasi, superossido dismutasi e glutatione reduttasi [ 37 , 38 ]. È stato dimostrato che l’attivazione di questa rete antiossidante riduce i livelli di ROS intracellulari e promuove la differenziazione cellulare nelle cellule tumorali della prostata [ 5 , 10 , 39 , 40 ]. Mentre molti ricercatori attribuiscono gli effetti antitumorali della melatonina alla sua funzione antiossidante, c’è qualche suggerimento che possa funzionare come pro-ossidante nelle cellule tumorali [ 41 , 42] interrompendo selettivamente il metabolismo mitocondriale e degli ioni metallici. Nelle cellule Jurkat della leucemia umana, alte concentrazioni di melatonina (10–1000 μM) hanno portato all’apoptosi indotta da Fas tramite la generazione di ROS [ 43 ]. Rodogna et al. ha mostrato che 1 mM di melatonina induceva la produzione di ROS già 1 minuto dopo l’esposizione con ROS e persisteva fino a 6 ore dopo il trattamento [ 44 ]. Alte dosi (1–10 mM) di melatonina aumentano i ROS entro 15 min nelle cellule HepG2 [ 45 ]. La natura pro-ossidante della melatonina ad alte dosi ha dimostrato di promuovere l’apoptosi tramite l’attivazione della caspasi e può essere contrastata da N-acetil- l- cisteina, Trolox, PEG-catalasi e glutatione [ 46]. Il meccanismo pro-ossidante fondamentale della melatonina ad alte dosi è ancora poco conosciuto. I recettori MT1 e MT2 non sono ritenuti centrali per il ruolo pro-ossidante della melatonina, perché gli antagonisti MT1 / 2 non sono in grado di mitigare la produzione di ROS mediata dalla melatonina nelle cellule U937 [ 44 ].

Sebbene il ruolo svolto da MT1 / 2 nel carcinogensis non sia chiaro, sembra che ci possa essere un’espressione differenziale tra i tumori. Il recettore della melatonina, MT2, ha recentemente dimostrato di avere un’espressione differenziale tra i sottotipi di cancro del polmone, con una maggiore espressione di MT2 associata a una prognosi più favorevole [ 47 ]. Ciò suggerisce la potenziale utilità degli agonisti della melatonina, come il ramelteon o l’agomelatina, di funzionare come agenti anti-neoplastici. Sia il ramelteon che l’agomelatina sono promettenti perché hanno una biodisponibilità maggiore della melatonina stessa [ 48 ]. L’emivita plasmatica dell’agomelatina è ≈ 2 h [ 49 ] e ≈ 1–2 h per il ramelteon [ 50 , 51]. Sebbene principalmente per l’uso come trattamenti per l’insonnia e la depressione, il ramelteon e l’agomelatina hanno suscitato interesse come terapie contro il cancro [ 48 ]. Nonostante la loro promessa clinica teorica, il potenziale anti-cancro sia del ramelteon che dell’agomelatina deve essere studiato.

La natura pro-ossidante della melatonina può essere in parte dovuta a interruzioni nella catena di trasporto degli elettroni (ETC), un’ipotesi basata sull’accumulo preferenziale di melatonina nei mitocondri [ 19 , 52 ]. Nelle cellule mesangiali umane e nei mitocondri renali di topo, alte dosi di melatonina interrompono il complesso III dell’ETC, portando ad una maggiore formazione di superossido [ 53 , 54 ]. È stato anche dimostrato che la melatonina ad alte dosi aumenta transitoriamente l’espressione di nNOS in vitro , con conseguente diminuzione della fosforilazione ossidativa e del potenziale di membrana mitocondriale [ 55 , 56]. Il ruolo definitivo delle interruzioni dell’ETC da parte della melatonina deve ancora essere chiarito, ma mostra grandi promesse poiché è ben noto che le cellule tumorali hanno livelli significativamente elevati di ROS rispetto alle cellule normali [ 3 , 5 , 40 ].

2.2 . Normale protezione dei tessuti

Oltre al suo potenziale per migliorare la terapia del cancro, la melatonina può anche proteggere i tessuti normali dalla tossicità associata alla terapia del cancro assumendo un ruolo come antiossidante del donatore a dosi più elevate, inducendo NQO2, che è in grado di ridurre chinoni e semichinoni in idrochinoni, e / oppure agisce come chelante di ioni metallici redox attivi [ 17 , 20 , 42 ]. L’agente chemioterapico, l’adriamicina, è associato a una significativa tossicità cardiaca ed epatica tramite danno ossidativo. Nel 2008, uno studio su ratti maschi adulti data una dose singola di 10 mg kg ^-1 adriamicina had aumenti significativi della creatina chinasi, lattico deidrogenasi, e aminotransferasi, ferro circolante, ferritina e transferrina [ 57]. Questi aumenti erano correlati con una diminuzione dell’attività del glutatione e della glutatione-S-transferasi nel fegato e nel cuore, insieme ad aumenti della perossidazione lipidica, dell’ossidazione delle proteine, dell’attività della catalasi e dell’attività della glutatione perossidasi. La supplementazione di melatonina alla terapia con adriamicina ha riportato ai livelli basali i marcatori della funzione epatica e cardiaca, i marcatori del ferro circolante e i livelli di TBAR e di proteina carbonile. Anche l’attività del glutatione e della glutatione perossidasi nel cuore e nel fegato è tornata ai livelli basali dopo l’aggiunta di melatonina all’Adriamicina. Questo studio presenta un esempio della potenziale novità della supplementazione di melatonina durante la terapia del cancro per mitigare le normali lesioni dei tessuti.

La melatonina ha anche dimostrato un’attività significativa come radioprotettore [ 58 ], proteggendo dal danno al DNA indotto dalle radiazioni [ 59 ]. Più recentemente, la combinazione di melatonina e vitamina C ha ridotto il danno al DNA nei campioni di sangue periferico [ 60 ]. In questo studio, a 15 volontari sani è stata somministrata una dose orale di 300 mg di melatonina e 300 mg di vitamina C con prelievo di sangue periferico 1 ora, 2 ore e 3 ore dopo l’integrazione. Il sangue è stato irradiato con 200 cGy di 6 fotoni MV e valutato per la frammentazione nucleare. La massima protezione si è verificata 1 ora dopo la supplementazione orale. Inoltre, la melatonina ha recentemente dimostrato di mitigare la fibrosi polmonare indotta da radiazioni in un modello animale preclinico [ 61]. I topi maschi C57BL / 6 sono stati trattati con 1 mg di melatonina al giorno per 7 giorni dopo una singola dose di 15 Gy ai polmoni. I topi che hanno ricevuto melatonina avevano marcatori di stress ossidativo significativamente ridotti e l’infiltrazione dei macrofagi nei polmoni a seguito di radiazioni.

Un ulteriore supporto per l’ipotesi che la melatonina possa mitigare la tossicità associata alla terapia del cancro deriva dalla sua capacità di proteggere il tessuto cerebrale dalle neurotossine [ 62 ]. La melatonina protegge il cervello dalle lesioni ossidative da metanfetamina [ [63] , [64] , [65] , [66] ], dalla perossidazione lipidica neurale associata all’accumulo di acido aminolevulinico [ 67 , 68 ] e O ₂ ^• prodotto mitocondrialmente ^– dal rotenone [ 69]. L’ampia letteratura sulla capacità della melatonina di proteggere le strutture del SNC da un’ampia varietà di neurotossine suggerisce che la melatonina può anche proteggere dalla neurotossicità in seguito alla terapia del cancro.

2.3 . Rilevanza clinica

Il dosaggio ideale per la melatonina come potenziale prevenzione del cancro o adiuvante per la terapia del cancro deve ancora essere determinato. Dosi orali di melatonina comprese tra 20 e 40 mg somministrate quotidianamente, gradualmente durante il giorno, sono state ben tollerate [ [70] , [71] , [72] ]. Di Bella ha riferito che dosi soprafisiologiche somministrate per via endovenosa fino ad una dose massima di 1 g hanno effetti collaterali limitati [ 73 ]. L’effetto indesiderato primario riportato con 1 g somministrato per via endovenosa era la sonnolenza, di solito all’inizio del trattamento [ 16 ]. Una recente revisione della farmacocinetica clinica della melatonina ha documentato che il tempo per raggiungere le concentrazioni sieriche massime è di circa 50 min [ 74]. L’emivita sia orale che endovenosa della melatonina è di circa 45 min (28–126 min) [ 74 ]. La biodisponibilità orale della melatonina è bassa con una variabilità individuale significativa (9–33%) [ 74 ]. Una revisione separata ha riconosciuto che la melatonina intranasale ha una biodisponibilità sostanzialmente più elevata di circa il 55-94% [ 75 ].

Una meta-analisi più recente della melatonina in combinazione con chemioterapia, radioterapia o entrambe è stata pubblicata nel 2012 da Wang et al. [ 79 ]. Questo studio ha valutato 8 studi clinici randomizzati e controllati dal 1992 al 2011 utilizzando un dosaggio orale di 20 mg al giorno in pazienti con tumori solidi. Hanno scoperto che la melatonina ha aumentato significativamente sia la remissione completa che quella parziale (16,5% e 32,6%, rispettivamente), ha aumentato il tasso di sopravvivenza a 1 anno dal 28,4% al 52,2% con un rischio relativo di 1,9 (intervallo di confidenza al 95%: 1,28-2,83) e riduzione degli effetti collaterali correlati alla radioterapia, tra cui trombocitopenia (19,7% vs 2,2%, rischio relativo = 0,13), neurotossicità (15,2% vs 2,5%, rischio relativo = 0,19) e affaticamento (49,1% vs. 17,2%, rischio relativo = 0,37). Tutti gli effetti riportati erano indipendenti dal tipo di cancro e non sono stati riportati eventi avversi gravi associati alla melatonina. Nonostante la grande promessa per l’uso della melatonina come coadiuvante nella terapia del cancro, sono giustificate ulteriori indagini sull’utilità della melatonina, sia meccanicamente che traduzionalmente. In studi clinici prospettici, la melatonina orale ha dimostrato di aumentare l’efficacia degli approcci chemioterapici tradizionali, come il cisplatino e l’etoposide [ 80 ], il tamoxifene [ 81 ] e l’irinotecan [ 82 ].

Oltre alla sua potenziale capacità di migliorare la terapia antitumorale, l’integrazione con melatonina durante il trattamento può migliorare la qualità della vita del paziente. Uno studio clinico randomizzato in doppio cieco, controllato con placebo, ha mostrato che i pazienti che ricevevano 6 mg di melatonina orale al giorno avevano un rischio inferiore di sviluppare sintomi depressivi [ 84 ]. Questo studio ha anche dimostrato che l’integrazione di melatonina ha migliorato significativamente l’efficienza del sonno riducendo gli episodi di veglia dopo l’inizio del sonno [ 85 ]. Uno studio separato, randomizzato e controllato con placebo ha riportato aumenti significativi della qualità del sonno soggettiva [ 86 ]. Un altro studio crossover controllato con placebo ha suggerito che 20 mg di melatonina al giorno migliorano l’affaticamento nei pazienti con cancro avanzato [ 87]. Questi dati suggeriscono che la melatonina ha il potenziale per mitigare gli effetti collaterali negativi spesso sperimentati dai malati di cancro durante il corso del trattamento e migliora ulteriormente l’idea che la melatonina possa mitigare anche le normali lesioni dei tessuti.

3.1 . Prevenzione del cancro

La vitamina E è stata ben studiata come integratore antiossidante per la prevenzione del cancro. Nel 1994, uno studio randomizzato, in doppio cieco e controllato con placebo ha esaminato la capacità della vitamina E di ridurre l’incidenza del cancro ai polmoni nei fumatori maschi (lo studio ha anche testato il beta-carotene e una combinazione di vitamina E e beta-carotene, 87). Lo studio non ha rilevato differenze nell’incidenza del cancro ai polmoni [ 110 ]. Allo stesso modo, uno studio su fumatori maschi finlandesi che hanno consumato integratori di vitamina E per cinque-otto anni non è riuscito a mostrare una significativa diminuzione dell’incidenza del carcinoma pancreatico [ 111 ]. Questa stessa coorte è stata anche analizzata per l’incidenza del cancro del tratto urinario (cancro uroteliale e cancro delle cellule renali) e ancora una volta non ha mostrato alcun effetto benefico della vitamina E sull’inizio del cancro [ 112]. Al contrario, gli stessi fumatori maschi finlandesi hanno mostrato un modesto effetto preventivo del rischio di cancro del colon-retto con l’integrazione a lungo termine di vitamina E [ 112 ]. Allo stesso modo, uno studio condotto tra il 1992 e il 2004 che ha reclutato donne statunitensi sane e le ha assegnate in modo casuale a ricevere vitamina E o placebo non ha riportato alcun beneficio generale per la prevenzione del cancro [ 113 ]. Lo studio SELECT era uno studio randomizzato e controllato con placebo di integrazione di vitamina E per 7-12 anni di capacità di prevenire il cancro alla prostata in uomini sani (lo studio ha anche esaminato l’integrazione di selenio, o una combinazione di vitamina E e selenio, 91). Questo studio non è riuscito a dimostrare un beneficio nell’incidenza del cancro alla prostata [ 114]. Recenti revisioni hanno suggerito che l’integrazione di vitamina E e selenio può essere efficace nella prevenzione del cancro solo quando i soggetti sono carenti ma non quando sono sufficienti in questi nutrienti [ 115 , 116 ]. Sulla base di questi risultati, la speranza di utilizzare vitamina E supplementare come mezzo di prevenzione del cancro è svanita.

3.2 . Meccanismi antitumorali della vitamina E

Gli effetti biochimici antiossidanti antitumorali della vitamina E sono stati ampiamente studiati e si pensa che siano mediati dalla formazione di tocoferossile / radicale tocotrienale dal metabolismo mitocondriale nelle cellule tumorali [ 89 , 90 , [117] , [118] , [119] ] . La maggiore efficacia di γ-TE-OH può essere in parte spiegata dal suo maggiore accumulo nelle cellule tumorali rispetto ai tocoferoli [ 120 ]. È stato anche dimostrato che i tocotrienoli si accumulano selettivamente nelle cellule tumorali rispetto alle cellule normali dopo somministrazione orale [ 96 , 97]. I tocotrienoli γ-TOH, δ-TOH, γ-TE-OH e δ-TE-OH si sono dimostrati efficaci nell’indurre arresto della crescita, apoptosi, autofagia e stress del reticolo endoplasmatico nelle cellule tumorali [ [121] , [122] , [123] , [124] , [125] ]. Si ritiene che i tocotrienoli γ-TE-OH e δ-TE-OH, in particolare, siano agenti antitumorali molto più potenti dei tocoferoli, con un intervallo IC ₅₀ di 10-20 μM, rispetto a ≥25-50 μM [ 95 , 99 , 100] – che si pensa siano tutti agenti antitumorali più potenti dell’α-TOH. In confronto diretto, 50 μM di α-TOH non sono riusciti a produrre alcuna riduzione delle cellule PC-3 vitali, mentre una dose equivalente di γ-TOH ha ridotto la vitalità cellulare di circa il 50% [ 126 ]. Per quanto riguarda γ-TE-OH, è stato dimostrato che è in grado di rallentare la crescita cellulare e attivare l’apoptosi sia nelle cellule di cancro alla prostata che al seno [ 95 , 100 , 102 , 103 ]. Si pensa che questo sia correlato alla catena di trasporto degli elettroni mitocondriale II che prende di mira le differenze metaboliche redox tra il cancro rispetto alle cellule normali [ 129 , 130 ].

Sia nelle cellule tumorali della prostata che in quelle del seno, γ-TE-OH induce l’apoptosi tramite l’attivazione della caspasi sopprimendo Id1 e NF-kB tramite l’ attivazione della via proapoptotica JNK [ 95 , 102 ]. Altre vie antiproliferative e associate allo stress cellulare influenzate da γ-TOH e γ-TE-OH includono la sovraregolazione di PPAR-γ [ [127] , [128] , [131] ], l’inibizione della fosforilazione di AKT mediata da P13K [ 95 , 102 , 105 ], aumento dell’attivazione della caspasi 8/9 e dell’espressione del marker di autofagia LC3II [ 96 , 102 , 106]. Un possibile meccanismo biochimico per gli effetti antitumorali delle forme di vitamina E può essere la modulazione degli sfingolipidi. È noto che l’accumulo persistente di sfingolipidi nelle cellule tumorali induce l’apoptosi e inibisce la crescita cellulare [ [132] , [133] , [134] ]. Sia la γ-TOH che la γ-TE-OH elevano la diidrosfingosina, le diidroceramidi e le ceramidi nei tumori della prostata [ 126 ], della mammella [ 135 ], del colon [ 136 ] e del pancreas [ 137 ]. Un meccanismo di accumulo degli sfingolipidi si verifica attraverso l’inibizione della diidroceramide desaturasi durante la sintesi de novo degli sfingolipidi, portando potenzialmente a una maggiore idrolisi della sfingomielina [ 137]. Il blocco della sintesi de novo degli sfingolipidi può invertire gli effetti antitumorali sia di γ-TOH che di γ-TE-OH [ 126 , 135 , 137 ]. L’inibizione della sintesi degli sfingolipidi proibisce l’induzione apoptotica di γ-TOH e γ-TE-OH attraverso l’ attivazione indotta dallo stress del reticolo endoplasmatico della via JNK / CHOP / DR5 [ 135 ]. Presi insieme questi dati suggeriscono che le isoforme della vitamina E interagiscono con gli sfingolipidi per aumentare lo stress cellulare e promuovere la morte delle cellule tumorali.

3.3 . Vitamina E come potenziale terapia adiuvante

Una forma di vitamina E spesso considerata come terapia contro il cancro è la frazione ricca di tocotrienolo (TRF) estratta dall’olio di palma [ 89 ]. È stato dimostrato che i TRF hanno un effetto antitumorale nel cancro al seno [ 148 ] e al polmone [ 149 ] in modelli animali preclinici. Uno studio in doppio cieco, controllato con placebo, che utilizzava TRF orali (200 mg o controllo con placebo) in combinazione con tamoxifene (20 mg al giorno) nel carcinoma mammario positivo al recettore degli estrogeni di stadio I / II ha rilevato un tasso di sopravvivenza libera da malattia a 5 anni di 86,7 % rispetto all’83,3% nel gruppo di controllo [ 150 ]. Il rischio di mortalità dovuto al cancro al seno è risultato significativamente ridotto dall’integrazione di TRF (hazard ratio = 0,4, intervallo di confidenza al 95% = 0,08-2,05) [ 150 ].

Negli studi preclinici, i tocotrienoli hanno mostrato risultati promettenti come potenziale adiuvante della radioterapia. Kumar et al. ha mostrato che quando ai topi nudi con xenotrapianti tumorali PC3 venivano somministrati 400 mg kg ⁻¹ γ-TE-OH 24 h prima di una singola dose di 12 Gy di radiazione, c’era una riduzione del 40% del volume del tumore rispetto alla riduzione con la sola radiazione [ 151 ] . L’aggiunta di γ-TE-OH ha dimostrato di non avere effetti tossici nel retto ed è stata leggermente protettiva per il fegato [ 151 ]. Sfortunatamente, gli autori hanno scoperto che l’aggiunta di γ-TE-OH sembrava sensibilizzare i reni alla perossidazione lipidica insieme al tumore [ 151 ].

3.4 . Normale protezione dei tessuti dalla vitamina E

I tocotrienoli possono anche proteggere i tessuti normali dai danni indotti dalle radiazioni. I topi che ricevevano una singola dose di 200 mg kg ⁻¹ γ-TE-OH prima dell’esposizione a 8 Gy di irradiazione corporea totale (TBI) erano in grado di proteggere le cellule staminali ematopoietiche e le cellule progenitrici rispetto ai topi che ricevevano la sola radiazione [ 152 ]. Una singola dose di γ-TE-OH (400 mg kg ^-1 somministrati per via sottocutanea 24 h prima di 9 Gy TBI) è stata in grado di migliorare la sopravvivenza post-radiazione, diminuire lo stress ossidativo vascolare indotto dalle radiazioni e proteggere i topi da lesioni gastrointestinali [ 153 ]. Simile a γ-TE-OH, una singola dose di δ-TE-OH (400 mg kg ^-1 somministrato per via sottocutanea prima della radiazione) ha protetto il 100% dei topi dalla morte indotta da TBI misurata 30 giorni dopo la radiazione [154 ]. Δ-TE sottocutaneo (75-100 mg kg ^-1 ) somministrato ai topi prima di 12 Gy di trauma cranico proteggeva gli animali dal danno gastrointestinale indotto da trauma cranico, come evidenziato da un aumento del numero di cellule della cripta digiunale presenti 30 giorni dopo la radiazione rispetto alla sola radiazione [ 154 ].

4.1 . Normale protezione dei tessuti dal selenio

Il selenio può anche essere utilizzato come adiuvante per la chemioterapia e la radioterapia [ 178 , 179 ]. Muecke et al., Hanno suggerito che Se potrebbe ripristinare l’attività del selenoenzima nei pazienti con deficit di Se che sono in trattamento. Ciò allevierebbe gli effetti collaterali del trattamento. Nella loro sperimentazione clinica di fase 3, Se ha ridotto con successo gli effetti collaterali indotti dalla radioterapia senza influire sull’efficacia dell’effetto antitumorale della terapia. Nel 2014 è stato pubblicato un articolo di ricerca di follow-up in cui è stato segnalato un aumento del tasso di sopravvivenza a 10 anni [ 179 ]. Poiché questo studio è stato condotto con soggetti carenti di selenio, è probabile che le attività enzimatiche antiossidanti se-dipendenti siano state ripristinate, come mostrato nei sistemi di colture cellulari [ 180]. Non sono stati identificati altri meccanismi, poiché queste dosi relativamente basse di selenito di sodio non mostrano alcuna tossicità nell’uomo. Sebbene la sostanza biochimica di questa incorporazione non sia ben compresa, ci sono suggerimenti che la supplementazione di selenio sia in grado di proteggere i tessuti normali dal disagio ossidativo associato alla terapia [ 181 ].

5.1 . Prevenzione del cancro

A causa della capacità della vitamina C di agire come un potente antiossidante, gli integratori orali di vitamina C sono stati ipotizzati per prevenire l’insorgenza del cancro. Nel 2004, i ricercatori hanno riferito sull’efficacia della supplementazione di vitamina C da 120 mg per la prevenzione dell’incidenza del cancro, descrivendo uno studio di prevenzione primaria randomizzato, in doppio cieco e controllato con placebo su 13.017 adulti francesi. Dopo un tempo mediano di 7,5 anni, i soggetti che assumevano integratori di vitamina C avevano un’incidenza totale di cancro inferiore rispetto ai controlli [ 185 ]. Al contrario, questa stessa coorte aveva una maggiore incidenza di cancro della pelle [ 186 ]. Un altro studio, i cui risultati sono stati pubblicati nel 2006, ha monitorato 29.361 uomini per un massimo di 8 anni e non ha trovato prove che la supplementazione di vitamina C riducesse l’incidenza del cancro alla prostata [ 187]. Inoltre, una meta-analisi del 2015 di sette studi randomizzati in cui i partecipanti hanno ricevuto vitamina C o placebo non ha mostrato alcuna prova a sostegno del completamento della vitamina C per via orale previene i tumori esofagei e gastrici [ 188 ]. Tuttavia, questi studi non abbiamo stratificato in base ai livelli circolanti di ascorbato e quindi potrebbero non riflettere quello che farebbe l’integrazione in un ambiente in cui i soggetti erano carenti.

5.2 . Effetti antitumorali: ascorbato, un pro-ossidante

I meccanismi antitumorali dell’ascorbato sono stati ben chiariti rispetto ad altre piccole molecole redox attive. L’ossidazione dell’ascorbato produce perossido di idrogeno (H ₂ O ₂ ) ed è stato a lungo proposto di aumentare l’uccisione delle cellule tumorali mediate da H ₂ O ₂ [ [189] , [190] , [191] , [192] ]. L’ossidazione dell’ascorbato si verifica più facilmente in presenza di metalli catalitici, incluso il ferro redox attivo, dove l’ascorbato può agire come un agente riducente di un elettrone e quindi ridurre il ferrico (Fe ³⁺ ) a ferroso (Fe ²⁺ ) mentre produce un radicale ascorbato ( Equazione (1) , Fig.4). L’ETC mitocondriale disfunzionale delle cellule tumorali è più incline a una maggiore riduzione di un elettrone di O ₂ per formare la formazione di superossido (O ₂ ^{● –} ), che a sua volta aumenta il ferro cataliticamente attivo [ 193 ]. Pertanto, il ferro cataliticamente attivo è centrale per la tossicità farmacologica dell’ascorbato, come evidenziato dalla capacità della desferrioxamina, un chelante del ferro, di mitigare la sensibilità delle cellule cancerose all’ascorbato [ 193 , 194 ].(1)AscH−+ Fe3+→Fe2++Ascn−

1. Download: Scarica l’immagine ad alta risoluzione (243KB)
2. Download: scarica l’immagine a dimensione intera

Fig. 4 . Ossidazione schematica dell’ascorbato. L’ossidazione dell’ascorbato è potenziata dalla presenza di ferro ferrico cataliticamente attivo (Fe ³⁺ ) che può facilmente accettare che un elettrone venga ridotto a ferro ferroso (Fe ²⁺ ).

In presenza di ossigeno, il ferro ferroso risultante dalla reazione con l’ascorbato può essere ossidato per generare superossido (equazione (2) ).(2)Fe2++ O2→Fe3++ O2n−

Il radicale superossido può quindi essere dismutato dalla superossido dismutasi (SOD) per produrre H ₂ O ₂ e O ₂ (Equazione (3) ).(3)2O2n−+2H+→SODH2O2+ O2

H ₂ O ₂ è il prodotto citotossico centrale dell’ascorbato ad alte dosi. Questo grande flusso di H ₂ O ₂ generato dopo la somministrazione di ascorbato farmacologico (endovenoso, tipicamente decine di grammi di ascorbato) è quindi in grado di ridurre il ferro ferrico formato nelle reazioni 2 e 4, instaurando un dannoso ciclo redox. Gli ossidanti formati dall’ossidazione dell’ascorbato farmacologico possono facilitare il rilascio di ancora più ferro nel ferro labile dalle proteine ​​contenenti cluster di zolfo di ferro ( ad esempio , aconitasi).

L’H ₂ O ₂ prodotta è anche in grado di interagire rapidamente con il ferro ferroso cataliticamente attivo nella chimica classica di Fenton (Equazione (4) ) per produrre il radicale idrossile altamente reattivo (HO ^• ) e causare ulteriori danni cellulari.(4)Fe2++ H2O2→ Fe3++ OH−+ HOn

Questo meccanismo di citotossicità mediata da H ₂ O ₂ è supportato dalla capacità della catalasi di diminuire la quantità di ferro nei pool di ferro cataliticamente attivi e di mitigare la tossicità dell’ascorbato farmacologico mediante la rimozione dell’H ₂ O ₂ formatosi (193,195) . Attraverso più linee cellulari tumorali, l’ED ₅₀ dell’ascorbato farmacologico è direttamente correlato con l’attività della catalasi intracellulare, mentre l’inibizione della catalasi con 3-ammino-1,2,4-triazolo ha aumentato l’uccisione delle cellule tumorali dell’ascorbato [ 195 ]. Tutti questi dati indicano che l’ascorbato è un pro-ossidante dalla formazione di alti flussi di H ₂ O ₂sulla sua ossidazione. Il fallimento dell’ascorbato ad alte dosi nel mostrare effetti citotossici può essere correlato alla maggiore rimozione di H ₂ O ₂ nelle cellule non trasformate tramite catalasi e in particolare perossiredossine [ [195] , [196] , [197] , [198] , [199] , [200] , [201] ].

5.3 . Terapia farmacologica con ascorbato

Negli anni ’70, la potenziale utilità di dosi sovrafisiologiche di ascorbato (ascorbato farmacologico; raggiungimento di concentrazioni di ascorbato plasmatico mM) somministrate per via endovenosa è stata stabilita in molteplici studi che hanno dimostrato la sicurezza e l’efficacia del trattamento con vari pazienti con cancro terminale [ [202] , [203 ] ] , [204] , [205] ]. Al contrario, due studi clinici randomizzati, in doppio cieco con ascorbato orale ad alte dosi non sono riusciti a mostrare un beneficio clinico rispetto al placebo [ 206 , 207 ]. Questi fallimenti hanno ridotto significativamente l’interesse nell’uso dell’ascorbato farmacologico come agente antitumorale.

Studi successivi hanno dimostrato che la somministrazione orale di ascorbato non raggiunge le concentrazioni plasmatiche di ascorbato mM necessarie per fornire effetti antitumorali. Dopo una dose orale di 200 mg, la concentrazione plasmatica di ascorbato raggiunge ≈80 μM [ [208] , [209] ]. Dopo somministrazione orale, le concentrazioni di ascorbato saturano a ≈ 220 μM a dosi ≥1000 mg [ 144 , 145 ]. Confronta questi con una dose di ascorbato endovenosa di 50 g, che può raggiungere concentrazioni plasmatiche di 13,4 mM [ 210 ]. In uno studio clinico pilota, una dose endovenosa di 10 g di ascorbato ha raggiunto una concentrazione plasmatica media di 1,1 mM [ 211]. Pertanto, attualmente riteniamo che il modo più ottimale per somministrare efficacemente dosi farmacologiche di ascorbato sia per via endovenosa.

A parte il potenziamento della terapia antitumorale, in un modello preclinico l’ascorbato farmacologico (4 g kg ^-1 somministrato per via intraperitoneale) ha dimostrato di mitigare il danno intestinale indotto da radiazioni e chemioterapia [ 221 ]. Allo stesso modo, dosi farmacologiche di ascorbato nei topi C57Bl / 6NHsd hanno prevenuto l’alopecia e l’acromotricia indotte da radiazioni (15 Gy / 1 fx) [ 221 ]. Queste interessanti osservazioni suggeriscono che oltre a sensibilizzare le cellule tumorali alle radiazioni e alla chemioterapia, l’ascorbato farmacologico può anche migliorare gli effetti collaterali indotti dalle radiazioni.