Modularea Raspunsului la Radiatiile Uvb Prin Administrarea de Produsi Naturali Studii In Vitro

Cuprins

Introducere…………………………………………………………………3

PARTEA I: Partea generală……………………………………………………….4

PARTEA II: Partea specială:

INTRODUCERE

MATERIAL ȘI METODĂ

REZULTATE

DISCUȚII

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

Introducere

Chemoprevenția prin folosirea de produse naturale reprezintă un important mijloc de protecție a pieli impotriva radiațiilor UV , în special UVB , considerat principala cauză de cancer non-melanom ( NMSC). Produsele naturale sunt folosite ca și agenți de chemoprotecție datorită proprietăților anti-oxidante (vitamina E , acidul ascorbic ) și anti-inflamatoare precum și datorită capacității acestora de a modula proliferarea, tranformarea , migrarea și supraviețuirea celulară.

Expunerea cronică la UVB determină stres oxidativ, care are un rol crucial în producerea cancerului de piele. Chemoprevenția prin folosirea de produse naturale reprezintă un nou mijloc de control al procesului de carcinogeneză : să prevină procesul, să-l încetineze sau să inducă regresie tumorală . Nu s-a descoperit un produs care să contracareze complet efectele radiațiilor UV. De aceea studiile în intro și în vivo tind să descopere țintele moleculare, și căile pe care acționează diferitele componete ale substanțelor chemoprotectoare, pentru a le crește utilitatea în practica clinică .

Lucrarea este formata din doua părți: o prima parte , ce reprezintă un demers teoretic de specialitate, prezentându-se efectele atât pe termen scurt cât și pe termen lung în expunere acută și subacută la UVB pentru identificarea de ținte ale chemoprevenției, astfel prevedind apariția numeroaselor efecte negative ale radiațiilor iar a doua parte cuprinde un studiu în vitro pentru evaluarea efectulelor Callunei vulgaris pe culturi de celule expuse la UVB.

A.PARTEA GENERALĂ

Cancerul reprezintă a doua cauză de mortalitate în USA. Aproximativ jumatate din barbații și o treime din femeile din USA vor dezvolta cancer în timpul vieți. Astăzi milioane de oamenii traiesc cu cancer sau au avut.1

Cea mai veche relatare scrisă a cancerului a fost descoperită în Egipt, datează de acum 3000 î. Hr.. Se numeste „Edwin Smith Papyrus” descrie 8 tipuri de tumori sau ulcere ce au fost îndepărtate prin cauterizare, scriitorul a spus despre boala „aici nu este nici un tratament’’. Termenul „cancer” a fost folosit pentru prima dată de „Părintele Medicinii” Hippocrate, pentru a descrie formațiuni non-ulceroase tumorale.1

Această afecțiune este rezultatul interacțiunii mai multor factori: genetici, ambientali, de mediu, care produc leziuni la nivelul celulelor și determină o replicare anormală și pierderea caracteristicilor acestora. De obicei trece printr-un stadiu precanceros, oferind o oportunitate de a fi descoperit într-un stadiu timpuriu și de a preveni avansarea acestuia.

Identificarea factorilor de risc precum fumatul, obezitatea, antecedentele heredocolaterale, sedentarismul, expunerea la radiațiile UV au avut un rol considerabil în dezvoltarea strategiilor de prevenire a cancerului.

Prevenția cancerului reprezintă principala metodă de control a incidenței cancerului. Include evitarea expunerii la factorii cancerigeni, modificare stilului de viață, sporirea mijloacelor de protecție, chemoprevenția. În unele situați agentul cauzator se poate elimina , de exemplu fumatul, în altele nu. De cele mai multe ori însă cauza cancerului nu se cunoaște .

Carcinogeneza

Cancerul reprezintă o problemă de sănătate publică, fiind a două cauză de deces, după bolile cardio-vasculare. În anul 2006 pe plan mondial s-au înregistrat 10 milioane de cazuri noi și 6 milioane de decese prin cancer. Incidența cancerului arată o tendință de creștere continuă, astfel încât se prevede că în anul 2020 numărul cazurilor nou diagnosticate în întreaga lume să crească la 15 milioane, iar boala neoplazică să devină principala cauză de deces în țările dezvoltate.2

Fig.1.Frecvența cancerelor

Carcinogeneza este definită ca procesul stadial prin care o celulă normală dobândește proprietăți care permit dezvoltarea fenotipului malign (proliferarea necontrolată, invazia locală și metastazarea) sau cascada de evenimente ce conduce la transformarea unei celule normale, adesea o celulă clonogenică (celula stem), în cancer. Carcinogeneza este procesul multistadial în care mutațiile conduc spre dezvoltarea fenotipului malign. Dezvoltarea fenotipului malign este rezultatul unor interacțiuni multiple între diverși factori exogeni și endogeni (genetici, hormonali, imunologici și metabolici).3

Carcinogeneza implică alterarea a cel puțin doua clase distincte de gene. Protooncogenele sunt activate cantitativ sau calitativ în anumite tumori și se pare că acționează ca și semnale pentru procesul neoplazic. În contrast genele supresoare sunt inactivate sau pierdute în favoarea dezvoltării tumorale4.

Carcinogenul este considerat agentul care în urma administrări determină la animalele de experiență o incidență semnificativ crescută statistic a neoplaziilor, de unul sau mai multe tipuri histologice, comparativ cu animalele care nu sunt expuse la acești carcinogeni. Prin studii epidemiologice s-a demonstrat că apariția neoplaziilor este rezultatul agresiunii unor agenți carcinogeni (chimici, fizici și virali), asociați într-o măsură mai mare sau mai mică cu factorii endogeni.3

Cancerele induse de radiații

În urma experimentelor pe animale s-a arătat că expunerile la radiații ionizante în doze suficiente pot determina apariția cancerului. Vulnerabilitatea diferitelor țesuturi este variată, însă riscul de apariție al cancerului este prezent în toate cazurile. Procesul carcinogenetic apare întotdeauna după o perioadă de latență post iradiere . De exemplu tumorile solide prezintă perioade de latență mai lungi (au existat situații când au apărut și după 40 de ani postiradiere) în timp ce leucemiile prezintă cele mai scurte intervale de latență.4

Dintre bolile genetice asociate cu creșterea susceptibilității la cancer radioindus menționez: ataxiatelangiectazie, cancer mamar familial, retinoblastom ereditar, sindromul carcinomului bazocelular nevoid, acestea sunt asociate cu mutațiile unei gene supresoare și risc crescut de cancere pe zonele iradiate.4

Radiațiile pot determina mutații în primul rând punctiforme, apoi deleții, rearanjări sau lipsa unei gene în întregime. Pierderea unei alele în întregime la nivelul locusurilor heterozigote autosomale determină pierderea heterozigozității la acel locus genetic, într-un procent mai ridicat pentru radiațiile X și UV.4

Carcinogeneza biologică

Factorii infecțioși sunt responsabili de apariția cancerelor într-o proporție de 28% în țările mai puțin dezvoltate și de aproximativ 8% în țările dezvoltate. Dintre agenții biologici cancerigeni fac parte virusurile, paraziții și bacteriile.5

Carcinogeneza virală a fost propusă pentru prima dată de Amedee Borell și a fost demonstrată în 1909 de către W. Ellerman și O. Bang5. Virusurile oncogene se pot clasifica în două mari categorii: virusuri ADN (sau oncoadnvirusuri) și virusuri ARN (numiți inițial oncoarnvirusuri iar astăzi retrovirusuri oncogene). 5

Virusuri ARN oncogenice cuprind un grup vast ce se caracterizează prin activarea ADN-polimeraza, această enzimă este implicată în transcrierea copiei lanțului ARN-monocatenar viral intr-un provirus ADN ce se integrează apoi în genomul celulei infectate, unde va persista pe toată durata vieții gazdei.5

Carcinogeneza chimică

Carcinogenii chimici sunt cunoscuți că afectează ADN-ul celular și determină mutageneza în anumite condiții. Încă din secolul XVIII s-a descoperit faptul că organismul expus la factori chimici complecși poate dezvolta cancer, însă doar după 75 de ani au fost obținute modele animale pentru studiul carcinogenezei. Prima asociere dintre o substanță chimică și un cancer a fost făcută de John Hill care în 1761 a sesizat o frecvență crescută a cancerului nazal la cei ce prizau excesiv tutunul și dezvoltarea „ polipilor” nazali6.

Foarte multe tipuri de substanțe chimice pot determina creșterea incidenței cancerului atât la om cât și la animale, dar de obicei este necesară o perioadă mai lungă de timp pentru ca riscul cancerigen să devină manifest.5

Fazele carcinogenezei – inițierea, promoția și progresia tumorală

Carcinogeneza umană este un proces multistadial atît la nivel fenotipic cât și genetic care reflectă alterările genetice conducând la transformarea progresivă a celulei normale spre o celulă malignă. Acest proces este unul de durată care cuprinde mai multe stadii ce pot fi arbitrar împărțite în: inițierea tumorală, promoția tumorală și progresia tumorală9.

Tabel 2. Demonstrarea experimentală a stadiilor de inițiere și promoție în carcinogeneza cutanată la șoarece (Pitot): inițiator – hidrocarburi policiclice promotor – ulei de croton

Inițierea este primul stadiu, din cei trei necesare pentru apariția unui proces tumoral, este determinat de administrarea directă a carcinogenului. Inițierea este un procesul rapid ireversibil prin care se produc modificări „ușoare“ dar permanente ale ADN–ului celular sau alterarea ireversibilă a structurii genetice a unei celule, rezultând o celulă cu potențial evolutiv spre o clonă malignă. Datorită numeroșilor agenți inițiatori din mediul extern (alimentari, chimici, fizici) sau intern (hormoni, particularițăti metabolice) apariția uneia sau mai multor celule inițiate devine o posibilitate evidentă în toate țesuturile în deosebi în cele cu rată crescută de proliferare, fiind necesară cel puțin o mitoză pentru „fixarea” unei leziuni. Deoarece inițierea este rezultatul unui proces ireversibil orice celulă ce rezultă dintr-o celulă ce a suferit acest prim proces va purta mutația. Cele mai importante funcții celulare pentru inițiere sunt: metabolizarea carcinogenului, repararea ADN-ului și proliferarea celulară. 7

Carcinogenii chimici pot fi activați sau inactivați prin metabolizare, repararea ADN-ului poate corecta, însă totodată poate introduce o bază alterată în genom iar proliferarea celulară este necesară pentu „fixarea” leziunii. Inițierea este un proces ireversibil, cu toate acestea nu toate celulele inițiate vor evolua spre apariția unei neoplazii, deoarece multe vor muri prin apoptoză. O celulă inițiată nu este o celulă tumorală deoarece nu a are capacitatea de a crește singură. Alterarea ADN-ului poate rămâne în această stare toată viața, dacă nu va fi influențată de alte evenimente.6

Promoția este al doilea pas al carcinogenezei. Din moment ce o celulă a fost modificată de către un inițiator aceasta este succeptibilă la acțiunea promotorilor. Acești compuși promovează proliferarea celulelor inițiate rezultând un număr mare de celule mutante.8 Promotorii nu au nici un efect dacă organismul nu a fost expus la acțiunea inițiatorilor.9 În această etapă celula inițiată are capacitatea de diviziune selectivă și de expansiune clonală prin modificarea atât a creșterii cât și a diferențierii. Altfel spus, promoția este procesul în care este stimulată formarea tumorii în țesuturile ce au fost expuse în prealabil la un agent „inițiator“. În general, promoția poate fi privită ca o expansiune clonală a celulei inițiate, promovând genele alterate, celula dobândind un avantaj selectiv de creștere. Promorii celulari prezintă următoarele trăsături: nu sunt mutageni și nu sunt per se carcinogeni; își mediază efectele biologice fără activare metabolică; determină reducerea perioadei de latență pentru formarea tumorală după expunererea la un inițiator tumoral; cresc numărul tumorilor formate; determină geneza tumori în asociație cu un inițiator a cărui acțiune nu este suficientă singură să inducă carcinogeneza.10

Riscul de apariție a unei tumori este dependent de doză, cu toate acestea există un prag și un efect maxim al promotorilor. Doze mici de promotori nu pot determina apariția tumorii iar dozele foarte mari cresc riscul de apariție a unui proces carcinogenetic precum dozele medii.9

În prezent se consideră că inițierea este un eveniment genetic pur, iar promoția este un fenomen epigenetic. Primele faze au o durată de până la 15-30 ani.9

Progresia, ultima etapă a carcinogenezei reprezintă trecerea de la faza preclinică la faza clinică a cancerului. În decursul acestei perioade celulele inițiate și promovate achiziționează propritățile malignității ( invazivitatea locală, angiogeneza, metastazarea). 6

Progresia tumorală cuprinde expansiunea fenotipului malign și tendința celulelor tumorale de a achiziționa caracteristici mai agresive. Tumorile câștigă capacitatea de a crește, de a invada țesuturile locale și de a metastaza. 6

Termenul „progresie”  a fost folosit pentru prima dată de Leslie Foulds, cu referire la transformarea treptată a unei tumori benigne într-o tumoră malignă. Progresia se asociază cu o modificare cariotipară, aproape toate tumorile au numărul greșit de cromozomi. Această schimbare cariotipară este asociată cu o rată crescută de creștere, invazivitate, metastazare și cu modificări biochimice și morfologice.10

Fenomenul biologic al progresiei este în relație cu apariția secvențială a unor subpopulații celulare care diferă în funcție de mai multe atribute ale fenotipului malign precum: invazivitatea, rata de creștere, capactatea de metastazare, angiogeneză, cariotip, responsivitatea hormonală și susceptibilitata de răspuns la agenții antineoplazici. Acestea în ciuda faptului că majoritatea tumorilor umane sunt monoclonale în origine, dar cu timpul devine evident clinic că devin extrem de heterogene. Angiogeneza și modificările stromei sunt de asemenea componente ale progresiei tumorale. La nivel molecular, progresia și heterogenitatea asociată este susceptibilă să rezulte prin acumularea independentă a unor mutații multiple care se acumulează independent în diferite celule, ceea ce generează subclone cu diferite caracteristici. Totuși, progresia tumorală depinde de asemenea de micromediul tumoral și este foarte mult influențată de modficări ale stromei incluzând angiogeneza care modulează extensia proliferării celulare, invazivitatea și potențialul mtastatic.10

Progresia cancerului este determinată de acumularea unor modificări genetice și epigenetice. Astfel, unele modificări oncogenice contribuie la instalarea creșterii necontrolate. Alte modificări genetice determină creșterea necontrolată prin activarea semnalelor stimulatorii de creștere și a căilor de transducție. Unele oncogene determină creșterea necontrolată prin alterarea punctelor de control a ciclului celular. Creșterea necontrolată poate fi determinată prin dereglarea nivelelor factorilor de transcripție ADN. Alte modificări genetice (în afara celor ce determină creșterea necontrolată) sunt necesare pentru instaurarea fenotipului invaziv și metastazant. Procesele de invazie și metastazare includ cascade multifazice ce implică căi de reglare pozitive și negative. Invazia cancerului și angiogeneza sunt procese fiziologice necontrolate. Instabilitatea genică predispune la diseminarea malignă. Instabilitatea poate avea loc atât la nivel macrosomal (cariotipul cromosomial) cât și la nivel microsomal (secvența ADN, copiere, fidelitatea reparării).11

Tabel 2. Caracteristicile biologice ale stadiilor preclinice ale carcinogenezei

Ce este chemoprevenția?

Termenul de „chemoprevenție „ a fost folosit pentru prima dată de către Sporn, în 1976, în contrast cu „chemoterapia” când s-a referit la prevenirea dezvoltări cancerului epitelial în perioada preneoplazică prin folosirea de compuși naturali de vitamina A și a analogului ei sintetic numit retinol. Această strategie pare a fi promițătoare pentru a reduce incidența cancerului atât la nivelul grupurilor cu risc crescut, bine definite, cât și în populația generală. Astăzi termenul se folosește pentru a defini folosirea de agenți speciali pentru a suprima sau eradica carginogeneza și pentru ai preveni apariția.12

Chemoprevenția semnifică controlul bolii adică prevenirea apariției procesului proliferativ sau încetinirea ratei sale de dezvoltare sau chiar reversia parțială sau totală prin administrarea uneia sau mai multor substanțe naturale sau agenți chimici sintetici. Chemoprevenția își propune de fapt să întrerupă semnale intracelulare ce transmit stimuli aberanți cu scopul de a împiedica constituirea procesului carcinogenetic. Utilizarea compușilor naturali cum sunt polifenolii, monoterpenele, flavonoizii, organosulfizii, indolii ca agenți chemopreventivi în cancer oferă rezultate promițătoare, deoarece pot prelungi una sau mai multe etape ale carcinogenezei13.

Agentul de chemoprevenție ideal ar trebui să aibă următoarele calități : efectul toxic să fie foarte mic sau să nu aibă, să fie foarte eficient, să poate fi administrat oral, mecanismul de acțiune să fie cunoscut și să aibă un cost redus . Referitor la prima cerință este puțin probabil ca un altfel de agent să fie lipsit de efect adverse. Eficacitatea trebuie demonstrată mai întâi pe studii în vivo și apoi în trialuri clinice. Posibilitatea de a fi administrat oral determină o mai bună complianță, excenție produsele ce se administreză topic , cum sunt cele pentru prevenirea cancerului de piele. Cunoașterea mecanismelor de acțiune va scădea riscul de apariție a interacțiunilor medicamentoase și interferența cu diferite componente nutritive. În final , se înțelege dorința ca un regim de chemoprevenție să aibă un cost mic , având în vedere că va fi administrat cronic14.

O clasificare precisă a tuturor substanțelor chemopreventive cunoscute este dificil de realizat , având în vedere că mecanismul de acțiune a celor mai multe dintre acestea nu este cunoscut. Clasificarea realizată de Wattenberg se bazează pe perioada de activitate a acestora asupra animalelor de laborator ce prezintă un proces carcinogen. În principiu cele trei mari categori de agenți chemopreventivi sunt : inhibitori ai carcinogenezei, agenți supresori, agenti de blocare. Uni agenți prezintă mecanisme intrinseci de acțiune astfel că pot să apară în mai multe categori14.

Inhibitori ai carcinogenezei

Majoritatea compușilor care inhibă formarea de carcinogeni acționează prin prevenirea formării de nitrozamine din amine secundare și nitriți în mediu acid. Când este în cantități apreciabile acidul ascorbic poate reduce formarea de nitrozamine. Alți produși care inhibă formarea de nitrozamine includ fenoli, cum ar fi acidul cafeic și acidul feluric , de asemenea și compușii sulfhidril. Prolina și tioprolina acționează prin formarea unor nitrozamine non-mutagene. Compușii din această clasă pot avea un potențial de utilizare prin încorporarea în diată populațiilor suspectate că ar avea o producere endogenă crescută de nitrozamine14.

Agenți de blocare

Există mai multe mijloace de intervenție chimică în stagiul inițial al carcinogenezei. Cu excepția carcinogenilor cu acțiune directă, restul carcinogenilor trebuie să fie metabolic activați la forme electrofile ca să poată deteriora ADN-ul , evitând în acest timp căile de detoxifiere metabolică . Speciile electrofile trebuie apoi să reacționeze cu ADN-ul rezultând astfel mutația. Pe această bază marea majoritatea a agenților de blocare pot fi atribuiți uneia sau mai multor categorii din cele 5 în care sunt clasificați : -inhibitori ai citocromului P450 ; -inductori ai citocromului P450 ; – inductori ai enzimelor de fază 2 cum ar fi glutation S- tranferaza ; – compuși nucleofili care pot acționa drept absorbanți de electrofili ; – inductori ai reparării a ADN-ului14.

Agenții supresori

Clasificarea agenților supresori este mult mai dificilă deoarece evenimentele critice și succesiunea exactă a evenimentelor din procesele de promovare și progresie tumorală sunt puțin înțelese. Cu toate acestea mulți dintre agenții supresori sunt clasificați astfel : -inhibitori ai metabolismului poliaminei ; – inhibitori ai metabolismului acidului arahidonic ; -inhibitori de protează ; – inductori de diferențiere ; – inhibitori ai oncogenei de expresie ; – inhibitori ai protein kinazei C ; – inhibitori ai oxidarii ADN-ului distrus . Multe alte mecanisme pentru inhibarea promovării / progresiei tumorale sunt în curs de dezvoltare14.

Radiațiile Ultraviolete

Carcinoamele cutanate reprezintă aproximativ 30% dintre cazurile noi de cancer diagnosticate, cu o incidență în continuă creștere, în etiologia cărora radiațiile ultraviolete, în special UVB, sunt incriminate în proporție de 90%. În Statele Unite se diagnostichează peste 1,3 milioane cazuri noi/an, cifră egală cu incidența tuturor neoplaziilor solide din organism luate împreună. Incidența în continuă creștere a leziunilor pre-maligne și maligne cutanate, eficiența redusă a cremelor fotoprotectoare, expunerea necontrolată la soare sunt motive pentru care în ultimii ani a crescut interesul pentru metode noi, mai bune, de prevenție a neoplaziilor cutanate15.

Radiațiile ultraviolete au efecte benefice asupra sănătății cum ar fi formarea de vitamina D3, dar expunerea la acestea poate avea și efecte detrimentale ce pot determina apariția de procese maligne. Carcinoamele cutanate sunt unele dintre cele mai frecvente patologii maligne întâlnite la om. Incidența atât a melanoamelor cât și a cancerelor non-melanomatoase (carcinomul bazocelular și scuamos) este în creștere pe glob. În 1894 Paul Gerson Unna a stabilit că există o relație de cauzalitate directă între expunerea la soare și dezvoltarea carcinoamelor cutanate. Radiația UV este un carcinogen complet deoarece inițiază și promovează creșterea tumorală. În expunerile acute determină: eritem , edem, durere, arsuri, îngroșări epideremale și pigmentarea pielii și după expuneri lungi și repetate aceasta conduce la imunosupresie, îmbătrânire prematură și carcinoame cutanate15.

Lumina solară este compusă dintr-un spectru continuu de radiații electromagnetice care au fost împărțite în 3 mari categorii în funcție de lungimile de undă: ultraviolet (45%), spectrul vizibil (5%) și infraroșu (50%). Spectrul UV se întinde între 100-400 nm. Radiațiile UV se divid la rândul lor în: UVA (315-400 nm), UVB (280-315 nm) si UVC (100-280 nm). Stratul de ozon absoarbe eficient radiațiile UV până la o lungime de 310 nm (toate UVC si 95% din UVB), iar UVA nu sunt absorbite deloc. Datorită distrugerii stratului de ozon o cantitate din ce în ce mai mare de UVB atinge solul15.

UVA reprezintă mai mult de 95% din radiația solară ce ajunge pe pământ. Comparativ cu radiația UVB acest tip de radiație cu lungime de undă mare pătrunde în tegument până la nivelul epidermului și dermului fin și este de 1000 de ori mai eficientă în producerea efectului de bronzare. Expunerea intensă și de lungă durată la UVA determină îmbătrânirea prematură a tegumentului. Semnele precoce ale îmbătrânirii datorită radiațiilor UVA sunt: ridarea, uscăciunea tegumentului, laxitatea, pigmentarea neuniformă etc. UVA cauzează necroza celulelor endoteliale determinând distrucția vaselor de sânge din derm. Efectele UVA asupra celulelor se manifestă predominant prin procese oxidative inițiate de fotosensibilizarea endogenă. După expunerea la UVA se generează specii reactive ale oxigenului, la rândul lor acestea distrug proteinele, lipidele și zaharurile. UVA poate de asemenea să lezeze molecula de ADN, să slăbească răspunsul imun local și să determine apariția leziunilor maligne. Acestea au fost implicate în patogeneza a 67% din melanoamele maligne16.

UVB reprezintă o porțiune minoră din spectrul UV ce atinge solul, dar este constituentul cel mai activ al luminii solare. Reprezintă 4-5% din radiația UV și sunt cel mai intens prezente între orele 11 și 13 pe parcursul întregului an calendaristic. Acest tip de radiație este mai genotoxică și de 1000 de ori mai capabilă să inducă arsuri tegumentare, fiind mai puțin penetrantă acționează în principal la nivelul stratului bazal al epidermului. Determină apariția de cancere cutanate deoarece sunt un carcinogen complet și pot interveni în inițierea, promovarea și progresia procesului17.

UVB are atât acțiune directă asupra moleculei de ADN cât și indirectă. În mod direct, ca urmare a interacțiunii fotonilor UV cu moleculele de ADN, acesta trece într-o stare excitată în care se rearanjează electronii și se formează doi fotoproduși cu structură dipirimidinică, dimerul de ciclobutan pirimidină (CPD) și 6-4 pirimidină – pirimidonă (6-4 PP). CPD se formează mai frecvent decât 6-4 PP și reprezintă aproximativ 85% din leziunile primare ale ADN-ului determinate de radiațiile UV în special de UVB. Formarea de fotoproduși interferă cu replicarea ADN-ului, acesta nu se repară și în consecință apar mutații specifice. Cele mai frecvente mutații ale ADN-ului după iradierea UVB includ substituțiile unei baze adică a citozinei cu timina. S-a constatat ca metilarea reziduurilor de citozină în secvențele 5’-CCG și 5’-TCG crește formarea CPD într-o proporție de 10 ori mai mare, preferențial în locațiile genei p5317.

UVB participă și indirect la distrucția macromoleculelor. Determină formarea de radicali liberi și induce scăderea semnificativă a antioxidanților, împiedicând astfel capacitatea pielii de a se apăra împotriva speciilor reactive ale oxigenului generate de expunerea la lumina solară. Mai mult, UVB determină fotoizomerizarea de la forma trans- la cis- a acidului urocanic și inducerea activității enzimei ornitin decarboxilazei și blocarea ciclului celular sau sinteza defectuoasă a ADN-ului. Ambele mecanisme de acțiune a UVB (direct, indirect) pot determina foto-îmbătrânire sau foto-carcinogeneza. Radiația UVB este suspectată a induce atât carcinom bazocelular cât și spinocelular. De asemenea se pare că este responsabilă de slăbirea apărării imune din tegument17.

UVC este radiația cu potențialul dăunător cel mai mare chiar și în condițiile unei expuneri de scurtă durată. Este foarte mutagenă și toxică, este absorbită atât de proteine cât și de acizii nucleici și este extrem de dăunătoare pentru piele. Din fericire întreg spectrul UVC este absorbit de atmosferă înainte ca acesta sa ajungă la sol. În stratosferă UVC este utilizată pentru formarea ozonului din oxigen molecular și în concluzie nici o radiație cu lungime de undă mai mică de 280 nm nu atinge solul16.

Fotochemopreventia

În prezent au fost descrise peste 30 clase de compuși chimici cu efect preventiv, multe dintre acestea utilizate deja în practica clinică. Dintre acești compuși o atenție deosebită a fost oferită polifenolilor. Ei și-au dovedit efectul în diferite studii. Acest lucru este foarte important deoarece poluanții, stresul, medicamentele, pesticidele, radiațiile UV induc o cantitate mare de radicali liberi, care joacă un rol important în dezvoltarea cancerului18.

Polifenolii

În ultimii ani polifenolii găsiți în ceaiul verde au fost compușii cei mai studiați datorită efectelor chemoprotectoare. Peste 765 de studii despre efectul preventic al ceaiului verde asupra carcinogenezei au fost publicate19 .Sunt patru clase de polifenoli ce au fost izolate din Camellia Sinensis : epicatechin (CE), epicatechin 3 galat (ECG ), epicalocatechin (EGC), epicalocatechin 3 galat ( EGCG)20.

Wang și colaboratorii acestuia au fost primii care au sugerat ca polifenolii din ceaiul verde pot avea efect provector impotriva radiațiilor UV. Ei au demonstrat că polifenolii administrați topic sau în apa de băut a șoarecilor SKH-1 au prelungit perioada de proliferare a unei tumori provocate , efectul fiind dependent de doză21. Au scăzut deteriorarea ADN-ului22 și formarea de CPD la nivelul pielii23. Ceaiul verde și polifenolii săi asigură o protecție bună împotriva eritemului, imunosupresiei asupra pielii iradiate. De asemenea reduc numărul de riduri și scăderea producției de MMPs 2, 3, 7 și924 . EGCG inhibă imunosupresia determinată de expunerea la UV , producția de specii reactive ale oxigenului în macrofagele din pielii CD1125 și determină creșterea numărului de celule Langerhans25.

Stugurii sunt foarte boagați în polifenoli , în principal semintele , care conțin flavan-3-oli, numite catechine. Spre deosebire de polifenolii din ceaiul verde care sunt monomeri , cei din struguri sunt dimeri, trimeri sau oligomeri și sunt numiți procianidine și proantocianidine. Proantocianidinele din semințele de struguri au efectul antioxidant și cel de a distruge speciile reactive de oxigen mult mai puternic comparativ cu acidul ascorbic sau vitamina E26. Utilizând diferite tipuri de carcinogeneză s-a demonstrat că au efect antitumoral și că reduc rata de transformare a papiloamelor în carcinoame de la 70 % la 25 % 27. S-a mai observat că polifenolii din semintele de struguri au un efect antipromotor asupra tumorilor . Acest efect este de mare importanță deoarece în procesul de carcinogeneză etapa de promovare este reversibilă , ceea ce o face o etapă importantă pentru aplicarea terapiei28.

Acidul ursolic

Acidul ursolic este o triperpenă pentaciclică, izolat din flori ( Calluna vulgaris) sau fructe (mere, prune ) ce are efect antiprolierativ și citotoxic asupra diferitelor linii celulare ( melanom multiplu, leucemie, osteosarcom, carcer mamar, pulmonar , pancreatic și de piele ) (10). Acest compus acționează în principal prin inducerea apoptozei celulelor pulmonare. Acidul ursolic stimulează activitatea caspazei 3, reduce activitatea COX, interferează cu enzimele ce joacă un rol important în sinteza ADN-ului, inhibă activitatea lipooxigenazei , activarea STAR 3, activarea c-Src, a kinazelor Janus 1 2 și a kinazelor aflate sub control extra-celular (ERC)29 . De asemenea acidul ursolic imbunațățește efectul apoptotic a agenților antitumorali utilizați în terapie și are efect anti-mutagen , anti-invaziv si anti-viral. Unele studii arată efectul inhibitor asupra carcinomului epidermoid A431. Acidul ursolic reduce dezvoltarea celuleor tumorale intr-o manieră dependentă de activitatea tirozin kinazei. Modularea căilor de semnal implicate în carcinogeneză cu ajutorul acidului ursolic pot face acest produs o opțiune atractivă pentru chemoprevenție/chimioterapie.29

Silibina

Silibina este un flavonoid natural folosit în toată lumea ca un supliment dietetic datorită proprietăților fotoprotectoare . A fost luat în evidența în lumea științifică datorită efectului său protector în leziunile fotoinduse și în fotocarcinogeneză. Aceste efecte au fost descoperite din administrarea orală și topică (14) . Dacă face parte din dieta zilnică silibina inhibă deteriorarea ADN-ului /stimulează repararea ADN-ului, inhibă proliferarea celulelor epidermale prin inducerea expresiei p53 și p21/cip1 la nivel celular. Aplicarea superficială reduce formarea de dimeri ai timinei imediat după iradiere, nu doar datorită efectului de protecție exercitat ci prin interacțiunea efectuată la nivel molecular în epidermă30.

Extractul de Uncaria tomentosa

Extractul apos de Uncaria Tomentosa crește repararea CDP-ului format după iradierea UVB. Acest extras își manifestă efectul prin repararea bazelor lezate și prin efectul antioxidant care conduce la reducerea formării de 8-hidroxiguanină și la ruperea lanțurilor de ADN. După extragere a fost administrat la șobolani câte 8 doze a câte 40mg/kg, după care șobolanii au fost iradiați cu 12 Gy cate 3 ore , o completă reparare a ADN-ului lezat a fost observată3. Mecanismul prin care acest compus își realizează efectul nu este complet elucidat . De asemenea s-a observat că extractul de Uncaria tomentosa reduce eritemul si formarea de vezicule după expunerea la radiațiile UV32.

T4 endonucleaza V

T4 endonucleaza V (dimericina ) este o enzimă recent sintetizată în bacterii și utilizate în polizomi pentru efectul protectiv. Aceasta își exercită rolul prin îndepărtarea dimerilor de ADN, în special pirimidin ciclobutan, restabilind funcția genei p53 , astfel conferă o protecție pentru o perioadă lungă de timp. A fost folosită la pacienții cu xeroderma pigmentosum și la pacienții post transplantați pentru a preveni riscul de cancer. Într-un studiu clinic s-a observat că reduce indicența cancerului bazocelular cu 30% și a keratozei actinice cu 68 % (17). Efectul său asupra keratozei actinice s-a observat după 3 luni de tratament , sugerând că dimericina intervine în procesul de reparare al ADN-ului , influențând atât promovarea cât si progresia tumorală. În aplicarea topică acest compus este mai eficient decât produsele fotoprotectoare obișnuite deoarece poate fi folosit și după expunerea la soare, chiar și după arsuri solare 32.

Uleiul din sâmburi de palmier a fost raportat că reduce stresul oxidativ de la nivel cutanat. Un studiu recent a folosit inducerea p53 ca marker al leziunilor de la nivelul ADN și a demonstrat ca acest preparat protejează pielea prin reducerea p53 în tegumentul uman biopsiat la 24h după expunerea la UVB.33

Extractul de Prunella vulgaris și acidul rosmarinic reduc stresul oxidativ și producția de IL-6 în culturile de keratinocite HaKaT34.

Isoflavonele din soia reduc moartea celulară indusă de UVB pe linia HaCaT și fosforilarea p38, JNK, și ERK1/2 (21)

Uleiurile esențiale de Cnidium officinale makino și Ligusticum chuanxiong Hort s-a arătat că reduc leziunile ADN induse de UVB și de asemenea scad expresia p21 și cresc expresia ciclinei D1 (reglatori ai apoptozei).34

Calluna vulgaris

Calluna vulgaris numită și iarba neagră, face parte din familia Ericaceae, ce cuprinde 346 de genuri și peste 11500 de specii. Este un arbust peren, cu înălțimea cuprinsă între 20 și 50 de cm, rareori ajunge să măsoare un metru. Se găsește pe scară largă în Europa și Asia mică, în zonele însorite cu soluri acide. În Europa predomină în zonele mlaștinoase și în pădurile de stejar. Are frunze de dimensiuni mici, iar florile apar la sfârșitul verii și au culoarea mov.

Cuvântul „calluna” își are originea în limba greacă de la „kallunein” ce înseamnă frumos iar „vulgaris” provine din latină și semnifică comun.

In vitro reduce stresul oxidativ si leziunile AND și creste supravietuirea celulelor.

In vivo inainte de o singura expunere la UVB reduce nivelul stresului oxidativ, nivelul citokinelor (IL-6, TNF-a), reduce apoptoza reduce nivelul de NF-kB și MMP-9. Înainte de doze multiple de UVB crește nivelul de NF-kB și MMP-9.

Bibliografie:

http://www.cancer.org/cancer/cancerbasics/thehistoryofcancer/the-history-of-cancer-what-is-cancer

Nagy V. Etiologia cancerului. In Nagy N (ed) Principii de cancerologie geneală. Ed. Medicală Universitară Iuliu Hațegaanu, Cluj –Napoca 2007: 1-10

Hecht S. Etiology of cancer: tabbaco. In DeVita, Jr VT, Lawrence TS, Rosnberg SA, DePinho RA, Weinberg RA (eds): DeVita, Hellman, and Rosenberg’s Cancer-principles and practice of oncology. 8th edition, Wolter Kluwer/Lippincott Williams& Wilkins, Philadelphia 2008:147-200

J. Carl Barrett , Roger W. Wiseman,Cellular and Molecular Mechanisms of Multistep Carcinogenesis: Relevance to Carcinogen Risk Assessment

Ostler S,Penn L, Stambolic V. Oncogenes and tumor supresor genes. In Thannock I.F., Hill P.R., Bristow R.G., Harrington F.(ed) – The basic science of oncology, 4th edition, McGraw Hill Medical Division Publishing, 2005: 123- 142.

Yuspa SH,Shieilds PG. Etiology of cancer: chemical factors. In DeVita Jr VT, Lawrence TS, Rosnberg SA, DePinho RA, Weinberg RA (eds): DeVita, Hellman, and Rosenberg’s Cancer-principles and practice of oncology. 8th edition, Wolter Kluwer/Lippincott Williams& Wilkins, Philadelphia 2008: 203-210.

Troll W, Wiesner R. The role of oxygen radicals as a possible mechanism of tumor promotion.Annu Rev Pharmacol Toxicol. 1985;25:509-28

Yamagiwa K, Ichikawa K. Experimental Study of the Pathogenesis of Carcinoma. J Cancer Res 3:1-29

Pitot, H.C., Goldsworthy, T., Moran, S. The natural history of carcinogenesis: Implications of experimental carcinogenesis in the genesis of human cancer. Journal of Supramolecular Structure and Cellular Biochemistry; Volume 17, Issue 2 , Pages 133 146. Published Online: 19 Feb 2004

Choudhury A, Harlin H, Melstedt H. Fundamentals of tumor imunology. In Melstedt H, Schrijvers D, Bakaloukos D, Greil R ( eds) European Society for Medical Oncology- Handbook of principles of translational reserch. Informa Healthcare 2007: 39- 45

Berg-Brown NN, Nguyen LT, Ohashi P. Cancer and the immune system. In Tannock IF, Hill RP, Bristow RG, Harrington L ( eds). The basic science of oncology. Forth edition, McGraw-Hill Medical Publishing Divison, New York 2005: 431-452

Sporn MB. Approaches to prevention of epithelial cancer
during the preneoplastic period. Cancer Res 1976;36:2699–
702

Lee W. Wattenberg, Chemoprevention of cancer

Mark A.Morse and Gary D.Stoner, Carcinogenesis vol.14 no.9 pp. 1737-1746

Aziz MH, Reagan-Shaw S, Wu J, et al. Chemoprevention of skin cancer by grape constituent resveratrol: relevance
to human disease? The FASEB Journal 2005; 19: 1193–5

. DiGiovanni J. Multistage carcinogenesis in mouse skin, Pharmacol Ther 1992;54:63–128

Ichihashi M, Ueda M, Budiyanto A, Bito T, Oka M, Fukunaga M, et al. UV-induced skin damage, Toxicology 2003;189: 21–39

Khan H, Afaq F, Saleem M, Ahmad N. Targeting multiple
signaling pathways by green tea polyphenol (-)-epigallocatechin-3-gallate. Cancer Res 2006; 66: 2500–5

Khan H, Afaq F, Saleem M, Ahmad N. Targeting multiple signaling pathways by green tea polyphenol (-)-epigallocatechin-3-gallate. Cancer Res 2006; 66: 2500–5

Wang Y, Agarwal R, Bickers D, Mukhtar H. Protection against ultraviolet B radiation-induced photocarcinogenesis in hairless mice by green tea polyphenols. Carcinogenesis 1991;12: 1527–30

Elmets CA, Singh D, Tubesing K, et al. Cutaneous photoprotection from ultraviolet injury by green tea poliphenols. J Am Acad Dermatol 2001; 44: 425–32

Katiyar SK, Perez A, Mukhtar H. Green tea polyphenol treatment to human skin prevents formation of ultraviolet light B-induced pyrimidine dimmers in DNA. Clin Cancer Res 2000; 6: 3864–9

Vayalil PK, Elmets CA, Katiyar SK. Treatment of green tea polzphenols in hydrophilic cream prevents UVB-induced oxidation of lipids, and proteins, depletion of antioxidant enzymes and phosphorylation of MAPK proteins in SKH-1 hairless mouse skin. Carcinogenesis 2003; 24: 927–36

Yusuf N, Irby C, Katiyar KS, Elmets CA. Photoprotective effects of green tea polyphenols. Photodermatol Photoimmunol Photomed 2007; 23: 48–56

Chun KS, Keum Y, Han SS, et al. Curcumin inhibits phorbol-ester induced expression of COX-2 in mouse skin through suppression of extracellular signal regulated kinase activity and NF-kappa B activation. Carcinogenesis 2003;24: 1515–24

Katiyar S. Grape seed proanthocyanidines and skin cancer prevention: onhibition of oxidative stress and protection of immune system. Mol Nutr Food Res 2008; 52 (Suppl 1):S71–6.

Mantena SK, Baliga MS, Katiyar SK. Grape seed proanthocyanidins induce apoptosis and inhibit metastasis of highly metastatic breast carcinoma cells. Carcinogenesis 2006; 27: 1682–91

Ma CM., Cai SQ, Cui JR, et al. The cytotoxic activity of ursolic acid derivatives. Eur J Med Chem 2005; 40:582–9

Pathak AK, Bhutani M, Nair AS, et al. Usolic acid inhibits STAT3 activation pathway leading to suppression of proliferation and chemosensitization of human multiple myeloma cells. Mol Cancer Res 2007; 5: 943–55

Hollosy F, Meszaros G, Bokonyi G, et al. Cytostatic, cytotoxic and protein tyrosine kinase inhibitory activity of ursolic acid in A431 human tumor cells. Anticancer Res 2000; 20: 4563–70

Novotny L, Vachalkova A, Biggs D. Ursolic acid: an antitumorigenic and chemopreventive activity. Neoplasma 2001; 48: 241–6

Gu M, Dhanalakshmi S, Singh RP, Agarwal R. Dietary feeding of Silibinin prevents early biomarkers of UVB radiation-induced carcinogenesis in SKH-1 hairless mouse epidermis. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2005; 14:1344–9

Dhanalakshmi S, Mallikarjuna GU, Singh RP, Agarwal R. Dual efficacy of silibinin in protecting or enhancing ultraviolet B radiation-caused apoptosis in HaKaT human immortaliyed keratinocytes. Carcinogenesis 2004; 25: 99–106

Sheng Y, Pero RW, Wagner H. Treatment of chemotherapy-induced leukopenia in a rat model with aqueous extract from Uncaria tomentosa. Phytomedicine 2000; 7: 137–43