Souhrn

Přírodní látky s bioaktivním účinkem jsou ve výzkumu považovány za slibné kandidáty pro prevenci a léčbu nádorů. Quercetin je dobře známý flavonoid, který prokázal protinádorový účinek na základě in vitro i in vivo stud. Cílem tohoto přehledu je odhalit molekulární mechanizmy jeho chemopreventivního efektu a zaměřit se na jeho potencl pro onkologickou léčbu.

Quercetin vykazuje bifázický hormetický efekt, který je závislý na dávce. V nízkých koncentracích působí jako antioxidant a má chemopreventivní vlastnosti. Ve vysokých dávkách se z něj stává naopak prooxidant a stává se tak výhodným při léčbě nádorů. Quercetin má mnoho intracelulárních cílů a zasahuje do signálních cest nádorových buněk, což mu dává potencl překonat rezistenci na léčbu. Studie ukazují, že tento flavonoid se váže na různé receptory, které hrají důležitou roli v kancerogenezi, reguluje expresi mnoha genů, vyvolává epigenetické změny a mění aktivitu enzymů metabolizace kancerogenů. Vedle toho má i protizánětlivý a protivirový účinek. Vyvolání apoptózy quercetinem v nádorových buňkách bez poškození zdravých tkání již bylo potvrzeno na různých buněčných linch. Vedle zástavy buněčného cyklu byl popsán antiangiogenní, antiinvazivní a antimetastatický účinek. V kombinaci s chemoterap a radioterap quercetin působí v synergii tak, že zvyšuje citlivost na léčbu a současně chrání zdravé buňky před nežádoucími účinky léčby. Bezpečnost quercetinu a jeho potencl pro prevenci a léčbu nádorů zdokumentovaly nejen experimenty na zvířatech, ale také klinická studie fáze I na onkologických pacientech. V posledních letech se studie zaměřují na možnosti využití forem nanočástic překonávající problém různé dostupnosti quercetinu pro cílové tkáně, která dosud limitovala jeho zavedení do klinické praxe.

Klíčová slova

quercetin – flavonoid – chemoprevence – oxidační stres – apoptóza – protinádorová látka – protinádorová léčba – karcinom

 

Úvod

Chemoprevence pomocí přirozených složek stravy představuje důležitou součást prevence zhoubných onemocnění. Dle epidemiologických dat je konzumace ovoce a zeleniny bohatých na flavonoidy spojena s obecně nižším výskytem nádorů. Počátkem 90. let minulého století metaanalýza přibližně 200 stud prokázala nižší incidenci různých druhů malignit, zejména pak karcinomů dutiny ústní, jícnu, žaludku, tlustého střeva, pankreatu, ale i hrtanu, plic a některých dalších [1]. Výzkum in vitro se proto zaměřil na popsání jednotlivých mechanizmů, kterými flavonoidy působí proti nádorům. Mezi dosud odhalené patří antioxidační efekt, protizánětlivý účinek, aktivace endogenních detoxikačních enzymů, ale i některé specifičtější mechanizmy zásahu do signálních cest s následkem zástavy buněčného cyklu a indukce apoptózy nádorových buněk [2]. Quercetin je považován v rámci chemoprevence i léčby nádorů za jednoho z nejatraktivnějších zástupců rostlinných flavonoidů a výzkum s ním v onkologii dosáhl přes in vitro a in vivo experimenty až ke klinické studii fáze I. V našich podmínkách je v rámci běžných potravin nejbohatším a typickým zdrojem quercetinu cibule, červené a modré bobulovité ovoce (brusinky, borůvky, třešně, rybíz, aronie, jeřabiny, rakytník apod.) a jablka. V Itálii je navíc zdrojem červené víno a v Japonsku zase čaj. Z jiných významných, ale ve stravě méně častých zdrojů, se jedná o kapary, čerstvý libeček, rukolu aj. V rámci zeleniny je quercetin kromě cibule v menším množství nalézán i v chřestu, pórku, brokolici, kapustě, listovém salátu apod. Protože se jedná o lipifilní látku, je schopen procházet skrze membrány a ovlivnit signální cesty v buňce. Protinádorová aktivita quercetinu byla prokázána na různých druzích buněčných lin a zasahuje na více úrovních kancerogeneze.

In vitro prokázané mechanizmy protinádorového účinku quercetinu

In vitro studie prokazující protinádorový efekt quercetinu, proběhly na různých buněčných linch, konkrétně dutiny ústní, hrtanu, nosohltanu, slinných žláz, plic, jícnu, žaludku, tlustého střeva, jater, pankreatu, prostaty, prsu, děložního čípku, endometria, ovar, mozku, melanomu, leukem, lymfomů a některých dalších. Stupeň protinádorové aktivity se ve studch u různých lokalit odlišuje a ovlivňuje ho dávka i vlastní délka působení quercetinu [3]. Mechanizmy, kterými dle stud quercetin zasahuje do kancerogeneze (schéma 1), by se daly schematicky rozdělit do následujících kapitol.

Blokáda buněčného cyklu a indukce apoptózy nádorových buněk

Quercetin je dle in vitro stud schopen více mechanizmy blokovat buněčný cyklus a vyvolat apoptózu. Důležité je zjištění, že takto působí specificky u nádorů, avšak ne u buněk zdravých tkání. Příkladem jsou linie lidských buněk transformovaných onkogenem lidského papilomaviru (human papilloma virus – HPV) 16, hrajícího jak známo úlohu ve vývoji spinocelulárních karcinomů polykacích cest aj. Quercetin v tomto experimentu zastavil buněčný cyklus v G1 fázi a ani exprese onkoproteinů E6 a E7 spojených s HPV infekcí nebyla schopna tuto zástavu buněčného cyklu překonat [4]. Quercetin obecně inhibuje proliferaci různých druhů nádorových buněk, a sice zástavou v G1 nebo G2/M fázi, která následně indukuje apoptózu. Jiným příkladem jsou studie u buněčných lin nazofarynglního karcinomu [5], močového měchýře [6] a dalších. Stran vlastní schopnosti zástavy buněčného cyklu bylo posáno více mechanizmů. Quercetin se považuje za pleiotropní kinázový inhibitor zasahující do různých signálních cest nádoru. Dokonce i v nízké koncentraci 2 µM (µmol/l) je schopen inhibice 16 druhů kináz o > 80 % a mnoho z těchto kináz jsou pozitivní regulátory buněčného cyklu, jejichž inhibicí se dosáhne antiproliferativního efektu. Simultánní zásah do různých signálních cest je obecně u protinádorových látek výhodou, neboť se tak do jisté míry překonává rezistence na léčbu [7]. Vlivem quercetinu dochází ke snížení množství antiapoptotických proteinů (Bcl-xL, Bcl-2)  a naopak ke zmnožení proapoptotických proteinů (Bax, Bad) [8]. Na buněčných linch karcinomu střeva byl popsán antiproliferativní mechanizmus quercetinu skrze inhibici Wnt/β-katenin signální cesty [9]. Quercetin zvyšuje aktivitu tumorsupresorových proteinů p53, p21 a AMP-aktivované proteinové kinázy (AMPK). Bylo prokázáno zvýšení stability p53 [10]. Nedostatečná aktivita p53 v buňkách vede jak známo ke snížené schopnosti DNA oprav a tím ke genové nestabilitě, což hraje důležitou roli v kancerogenezi i v následné progresi nádorů. Naopak zvýšení aktivity p53 má za následek zástavu buněčného cyklu v G1 nebo G2/M fázi [11]. V procesu apoptózy se skrze změnu transmembránového potenclu z mitochondr uvolňuje cytochrom C, který následně aktivuje protzy kaspázy degradující buněčnou DNA. U quercetinu byla popsána indukce apoptózy skrze kaspázovou kaskádu na příkladu spinocelulárních karcinomů dutiny ústní [12], ale i na dalších.

Epigenetický účinek

Flavonoidy vedle toho v buňce působí i na tzv. epigenetické úrovni, a to ve smyslu zásahu do procesu DNA metylace a modifikace histonů (acetylace, metylace nebo fosforylace), ale i skrze změny exprese mikroRNA hrajících úlohu v kancerogenezi [13,14]. Enzymy DNA metylotransferázy (DNMTs) a histonové deacetylázy (HDACs, SIRT1-SIRT7) mají jak známo patologicky zvýšenou aktivitu v rámci procesu kancerogeneze, a jejich inhibice je proto jedním z cílů protinádorové léčby a prevence. Inaktivace tumorsupresorových genů, vzniklá často následkem DNA metylace nebo histonové deacetylace v oblasti jejich promotérů, se považuje za nejvýznamnější změnu v časné fázi kancerogeneze. Quercetin, podobně jako některé jiné polyfenoly, tlumí aktivitu DNMTs a tím DNA metylaci. Quercetin ve studii in vitro v závislosti na zvyšující se dávce dokázal zvrátit hypermetylaci tumorsupresorového genu p16 [6]. Dalším příkladem mohou být buněčné linie karcinomů jícnu, na kterých podobným způsobem snížil DNA metylaci i acetylaci histonů [15].

Protizánětlivý účinek

Jak známo, chronické prozánětlivé prostředí napomáhá vývoji nádorů a urychluje ho. Protizánětlivý efekt je proto jedním z mechanizmů chemoprevence. Mezi látky s protizánětlivým účinkem patří i quercetin. Bylo prokázáno, že blokuje expresi prozánětlivého genu COX2 [16,17], inhibuje prozánětlivou cestu NF-κB a produkci prozánětlivých cytokinů [18]. Tento účinek se v rámci chemoprevence uplatňuje zejména u karcinomů sliznice gastrointestinálního traktu (GIT) a dutiny ústní [19]. Protizánětlivý efekt quercetinu skrze snížení NF-κB může být následkem aktivace SIRT1, podobně jako u jiných polyfenolů [20]. Aktivace SIRT1 vede mimo jiné i k potlačení transkripce matrixových metaloproteináz (MMPs), které hrají důležitou roli v metastazování nádorů [21].

Inhibice angiogeneze

V rámci sledované inhibice angiogeneze quercetinem byla opakovaně prokázána snížená exprese MMPs, vaskulárního endotellního faktoru (vascular endothelial growth factor – VEGF) i jeho receptoru (VEGFR) [8,22–24].

Inhibice invazivity a metastazování nádorových buněk

Quercetin skrze inhibici STAT3 signální cesty snižuje expresi genů MMPs, což jsou enzymy narušující struktury extracelulárního prostředí buněk. Snížením exprese MMPs se tak sníží invazivita i metastazování nádorů [25]. Na příkladu buněk spinocelulárních karcinomů dutiny ústní bylo prokázáno, že quercetin snižuje expresi MMP-2 a -9, VEGF, NF-κB, NO-syntázy (iNOS), COX-2, fokální adhezivní kinázy (FAK), mitogenem aktivované proteinkinázy, mimobuněčným signálem regulované kinázy 1 a 2 (MAPK/ERK1/2) a fosfatidylinositid-3 kinázy (PI3K/AKT) signální cesty [26].

Vliv na enzymy metabolizace kancerogenů

Mezi významný mechanizmus chemoprevence patří i zásah do metabolických procesů v organizmu ve smyslu blokády enzymů aktivujících kancerogeny, anebo naopak aktivizace detoxikačních enzymů zbavujících oragnizmus škodlivých látek. In vivo na zvířecích modelech a následně i u lidských dobrovolníků byla prokázána schopnost inhibice cytochromu P450 CYP1A2, který je aktivátorem prokancerogenů [27]. Dále byla u quercetinu zaznamenána aktivace detoxikačních enzymů fáze II, jako je glutathion S-transferáza, UDP-glukuronosyl transferáza, NAD (P) H/chinon oxidorekduktáza a hemoxygenáza-1, zbavujících organizmus kancerogenů. Quercetin zvyšuje transkripci i stabilitu Nrf2 proteinu a skrze něj aktivuje vazebnou aktivitu antioxidačních replikačních elementů (AREs) a transkripci genů detoxikačních enzymů  fáze II [28,29].

Antioxidační versus prooxidační hormetický účinek v závislosti na dávce

Podobně jako to známe na příkladu vitaminu C, je u quercetinu pozorována antioxidační aktivita ve fyziologických nízkých dávkách a naopak prooxidační aktivita v dávkách vysokých. Tento bifázický, tzv. hormetický efekt je vlastní mnoha flavonoidům a jeho výsledkem je to, že v nízkých dávkách pozorujeme opačný účinek než v dávkách vysokých [30]. V koncentracích quercetinu kolem 1–40 µM, které odpovídají příjmu přirozenou stravou, je prokázána antioxidační aktivita [31]. Tato je zprostředkována především skrze indukci Nrf2 [32]. Jak známo indukce Nrf2 chemopreventivními látkami pomáhá buňkám zvládnout oxidační stres a má svůj potencl v prevenci nádorů. Na straně druhé přínos antioxidačních látek je potřeba brát s rezervou v období během léčby onkologických pacientů, kdy mohou přispět k rezistenci nádorových buněk na oxidační stres vyvolaný chemoterap a radioterap [33]. U quercetinu se v tomto smyslu mění účinek v závislosti na dávce, navíc specificky u nádorových buněk. Ve vysokých dávkách 40–100 µM, kterých by bylo možno dosáhnout jedině suplemetací, byl u quercetinu popsán prooxidační cytotoxický efekt [31]. Jak již bylo zmíněno, cytotoxicita byla za daných zvýšených dávek quercetinu popsána specificky a pouze u nádorových buněk, avšak ne u buněk zdravých tkání. Skrze prooxidační účinek a poškození DNA dochází k aktivaci apoptózy v nádoru [34], čímž může být quercetin pomocnou látkou nejen v prevenci, ale i během onkologické léčby.

Vazba na receptory hrající roli v kancerogenezi

Quercetin je dle stud schopen vazby na různé receptory, příkladem může být aryl hydrokarbonový receptor (AhR), který hraje roli ve vývoji mnoha chemicky indukovaných karcinomů [35]. Quercetin je antagonistou AhR, čímž inhibuje expresi cytochromů P450 CYP1, patřících mezi aktivátory prokancerogenů v kancerogeny (viz výše). Dále má quercetin schopnost vazby na estrogenový receptor [36] a na androgenový receptor [37], které mají klíčový význam u hormonálně-dependentních malignit, a v neposlední řadě na receptor pro epidermální růstový faktor (epidermal growth factor receptor – EGFR) [38], který je obecně důležitou signální strukturou kancerogeneze [39]. Zásah do aktivity signálních cest těchto receptorů má svůj chemopreventivní vliv. V rámci estrogenových receptorů bylo zjištěno, že quercetin působí jako fytoestrogen a inhibuje proliferaci např. melanomových buněk [40]. Estrogenové receptory typu II, se kterými ineraguje quercetin, jsou přítomny jak u buněk melanomu, tak i u dalších, jako jsou karcinomy prsu, ovar, kolorekta  apod. [41].

Inhibice exprese heat shock proteinů

Quercetin tlumí produkci heat shock proteinů, což bylo prokázáno na různých druzích nádorů [42]. Heat shock proteiny tvoří komplexy s mutovaným p53 a umožňují nádorovým buňkám obejít zástavu buněčného cyklu. Tyto proteiny zvyšují přežívání nádorů za různých stresových podmínek, jako je snížené prokrvení anebo zvýšená teplota. Jsou také spojeny s rezistencí na onkologickou terapii, a quercetin proto zvyšuje citlivost na léčbu [43].

Protivirový účinek

Samostatná oblast výzkumu quercetinu je zaměřena na možnosti využití jeho protivirového efektu. Tento se stal předmětem výzkumu na prvním místě u onemocnění chřipkou, kde probíhají studie se slibnými výsledky [44]. V rámci chemoprevence je pak sledován jeho prokázaný efekt proti infekci Epstein-Barrové [45,46], která jak známo hraje roli při vývoji některých malignit, jako jsou karcinomy žaludku, nosohltanu anebo lymfomy. Dalším významným virem spojeným s kancerogenezí je virus HPV [47]. Vlivem quercetinu byla popsána zástava buněčného cyklu u HPV 16 transformovaných buněk [48]. Jiná studie prokázala v souhlasu s předchozí také schopnost zástavy buněčného cyklu v G1 fázi při HPV 16 infekci, avšak tato nebyla prokázána u viru HPV 18, na jehož replikaci působí quercetin odlišným způsobem [49].

In vivo studie

Hlavními místy pro chemopreventivní účinek quercetinu se zdá být zejména dutina ústní a GIT, tedy lokality, ve kterých dochází k přímému kontaktu quercetinu se sliznicemi [3,50]. Proběhlo v tomto smyslu mnoho experimentů na zvířatech. Na modelu křečků byl po indukci kancerogenem (dimethylbenz (a) anthracene – DMBA) zaznamenán snížený výskyt a zpomalený růst karcinomů bukální sliznice ve skupině s quercetinem. Vlivem quercetinu byla popsána zástava buněčného cyklu, indukce apoptózy, snížení invazivity nádorových buněk i útlum angiogeneze [51]. Nedávno byl proveden experiment s podobnou metodikou i stejnými výsledky. Na modelu křečků bylo vlivem quercetinu v dutině ústní zaznamenáno méně premaligních lézí (hyperplaz a dysplaz), nižší stupeň jejich závažnosti i méně invazivních karcinomů. V nádorových buňkách byla zaznamenána signifikantní inhibice exprese NF-κB a Bcl-2 a skrze to i vyšší stupeň apoptózy. Závěrem studie bylo, že quercetin je slibnou chemopreventivní látkou v indikaci spinocelulárních karcinomů dutiny ústní [19]. Tumory myší, histologicky z buněčných lin farynglního spinocelulárního karcinomu, podobně prokázaly regresi v růstu po podání quercetinu. Vedle toho negativní vliv na fyziologické fibroblasty byl minimální, jedná se proto o specifický účinek pouze na nádorovou tkáň [52]. Jiný experiment proběhl po aplikaci kancerogenu (azoxymethanu) za účelem indukce kolorektálního karcinomu u myší, kde podání quercetinu podobně signifikantně snižovalo riziko vývoje prekanceróz a karcinomů [53]. I po absorpci quercetinu do krevního oběhu však dochází k protinádorovému efektu. Příkladem může být studie na myších, ve které quercetin po perorálním podání zbrzdil vývoj chemicky (DMBA a krotonovým olejem) indukovaných kožních karcinomů [54]. Podobně byly provedeny i experimenty s chemicky (benzopyrenem) indukovanými nádory plic, kde opět vlivem perorálního podání quercetinu došlo ke snížení kancerogeneze [55,56].

Klinické studie

Slibné výsledky in vitro a in vivo experimentů podpořily i zahájení stud na lidech. V klinické studii fáze I byl u parenterálně aplikovaného quercetinu prokázán útlum tyrozinkinázových signálních cest lymfocytů u 9 z 11 případů a tato inhibice přetrvávala až 16 hod po aplikaci. Vedle toho parenterálně aplikovaný quercetin více než 5× snížil koncentraci karcinoembryonálního antigenu (CA 125) u pacientky v terminálním stadiu karcinomu ovar. Jednalo se o diseminovaný případ onemocnění stadia IV bez reakce na standardní léčbu cisplatinou a cyklofosfamidem. Během léčby chemoterap došlo k postupnému nárůstu CA 125 až na 290 U/ml. Po 3 měsících od ukončení paliativní chemoterapie byla tato pacientka zavzata do studie, kde již po 2 cyklech parenterálního samotného quercetinu (v dávce 420 mg/m2) došlo ke snížení CA 125 až na 55 U/ml. Vzhledem k dobré odpovědi na quercetin byla následně k dalším třem cyklům quercetinu přidána i karboplatina k potenciaci účinku a konečná hodnota CA 125 dosáhla 45 U/ml. U pacienta s pokročilým karcinomem jater byl v této studii zaznamenán podobný trend, a sice snížení alfa-fetoproteinu (AFP) ze 460 na 40 U/ml [57].

Populační studie

Přestože je hodnocení populačních stud vzhledem k multifaktorlním vlivům v praxi obtížné, a jejich výsledky je proto potřeba brát s rezervou, lze se vzhledem k velkým zhodnoceným souborům shodnout na prokázaném chemopreventivním efektu quercetinu u různých druhů nádorů. Švédská studie, která zhodnotila přes 500 případů adenokarcinomu žaludku a přes 1 000 kontrol, nalezla významnou asociaci mezi příjmem quercetinu a nižším výskytem těchto nádorů, a to až o 43 % [58]. Jiná studie srovnala přibližně 1 500 případů kolorektálního karcinomu s 1 500 kontrolami a popsala snížení incidence tumorů o 32 % při konzumaci quercetinu [59]. V případě karcinomů plic bylo vlivem quercetinu popsáno snížení výskytu tumorů o 51 % a u těžkých kuřáků dokonce o 65 % [60].

Synergizmus quercetinu s radioterap nebo  chemoterap

Vedle chemoprevence je quercetin sledován i jako radioprotektor zdravých tkání. Perorální a lokální aplikace quercetinu v klinické studii na 64 pacientech dokázala zmírnit poškození kůže při radioterapii v lokalitě karcinomů hlavy a krku [61]. Vedle toho studie ukazují na schopnost potenciace účinku onkologické léčby při kombinaci quercetinu s chemoterap a radioterap a podporují další výzkum v této oblasti [62]. Synergizmus byl prokázán u mnoha druhů chemoterapeutik [63]. Příklad může být synergistický efekt quercetinu s cisplatinou, prokázaný na příkladu karcinomů nosohltanu [64]. Na buňkách karcinomu hrtanu zvýšilo přidání quercetinu k cisplatině stupeň apoptózy o 16 %. Závěrem této studie bylo, že kombinace cisplatiny s quercetinem je slibnou metodou pro potenciaci účinku chemoterapie u karcinomů hlavy a krku [65]. Studie na jiných nádorových buňkách popsala po přidání 0,01–10 µM quercetinu 1,5–30násobnou potenciaci cytotoxického účinku cisplatiny [66]. Výsledným efektem může být nejen zvýšení léčebného efektu cisplatiny, ale současně i snížení nefrotoxicity léčby [67]. Studie s obdobnými výsledky pak proběhly i na jiných druzích chemoterapeutik. Kombinace quercetinu a podobných přírodních látek s chemoterap představuje volbu pro sledování do budoucna stran možnosti zvýšení efektivity při současném snížení toxicity léčby a může ukazovat i na jednu z potenclních cest snížení rezistence na onkologickou léčbu [68].

Farmakokinetika quercetinu

U quercetinu je stran jeho biologické dostupnosti, podobně jako u jiných flavonoidů, problémem nízká rozpustnost ve vodě, a studie proto řeší možné mechanizmy zvýšení jeho účinnosti v organizmu [2]. Stravou se u běžné populace udává průměrný příjem 5–40 mg denně (při západním stylu stravy se odhaduje v průměru 16 mg/den), ale u jedinců konzumujících ovoce a zeleninu s vysokým obsahem quercetinu může dosáhnout denní dávka až 200–500 mg [3]. Absorpce z GIT je obecně u flavonoidů relativně nízká vzhledem k malé rozpustnosti ve vodě [3]. V rámci rostlinných zdrojů se quercetin vyskytuje v různých formách, které mimo jiné ovlivňují i jeho vstřebatelnost z trávicího traktu do krve. Nejlepší biologická dostupnost se v rámci běžně dostupných potravin udává u cibule, což je dáno nejen vysokou koncentrací, ale i lépe vstřebatelnými formami quercetinu v ní [69]. Koncentrace, ve kterých studie udávají schopnost 50% útlumu růstu nádorových buněk (IC50), se pohybují v širokém rozmezí 7 nM až do nefyziologicky vysokých hodnot přes 100 µM. Nejčastěji udávaná sérová koncentrace quercetinu s protinádorovým efektem je 10 µM a té by bylo u lidí možno dosáhnout po perorální suplementaci kolem 1 500 mg denně [70–72]. Po příjmu běžné stravy se koncentrace quercetinu v krvi udává řádově 100 nM až 1 µM [3,69], po příjmu velkého množství stravy bohaté na quercetin pak lze dosáhnout hladin v maximu 5–10 µM [3]. Výhodou quercetinu je relativně dlouhý poločas eliminace ze séra, takže při každodenním příjmu se dosahuje stabilních hladin [3,72]. Důležité je, že i při fyziologických hladinách v séru lze podpořit zástavu buněčného cyklu nádorů. Subpopulace nádorových buněk zastavených v G1 fázi se v experimentu i při koncentraci quercetinu 10 µM, napodobující model peaku v krvi dosažitelný perorálním příjmem, zvýšila z 6,4 na 9,2 %. Tato fyziologická hladina quercetinu byla také schopna ovlivnit regulátor exprese proteinu p21 [73]. Studie dále prokazují, že cytotoxický efekt quercetinu se projevuje specificky na nádorových buňkách, kdežto u zdravých buněk by k poškození docházelo až při velmi vysokých koncentracích 100–500 µM, kterých nelze v organizmu perorálním příjmem dosáhnout [74]. Pro srovnání – pro dosažení antiproliferačního a proapoptotického účinku je u nádorových buněk melanomu  B16-BL6 potřeba pouze 3,5 µM [75] anebo 10 µM pro SK-Br3, MDA-MB-453 a MDA-MB-231 karcinomu prsu [73]. Současný výzkum se zaměřuje zejména na zvýšení biologické dostupnosti quercetinu zejména cestou nanotechnolog (nanočástic), díky nimž existuje možnost zvýšení koncentrace polyfenolů v cílových tkáních [76,77].

Závěr

Quercetin je jedním z rostlinných flavonoidů, který in vitro, in vivo i v klinické studii fáze I prokázal protinádorový efekt. Byla u něj popsána schopnost zástavy buněčného cyklu, vyvolání apoptózy, inhibice angiogeneze, invazivity i metastazování nádorů. Quercetin zasahuje současně na více úrovních kancerogeneze, čímž má potencl ovlivnit rezistenci na léčbu. Byl u něj prokázán synergizmus s chemoterap a snížení toxicity léčby. Kromě studia vlastních mechanizmů účinku se do budoucna očekává větší důraz na výzkum farmakologických možností zvýšení jeho vstřebatelnosti a dostupnosti pro cílové tkáně.

 

Literatura

1. Block G, Patterson B, Subar A. Fruit, vegetables, and cancer prevention: a review of the epidemiological evidence. Nutr Cancer 1992; 18 (1): 1–29. doi: 10.1080/01635589209514201.

2. Gibellini L, Pinti M, Nasi M et al. Quercetin and Cancer Chemoprevention. Evidence-based Complement Alternat Med 2011; 2011: 591356. doi: 10.1093/ecam/neq053.

3. Sak K. Site-specific anticancer effects of dietary flavonoid quercetin. Nutr Cancer 2014; 66 (2): 177–193. doi: 10.1080/01635581.2014.864418.

4. Beniston RG, Campo MS. Quercetin elevates  p27 (Kip1) and arrests both primary and HPV16 E6/E7 transformed human keratinocytes in G1. Oncogene 2003; 22 (35): 5504–5514.

5. Ong CS, Tran E, Nguyen TT et al. Quercetin-induced growth inhibition and cell death in nasopharyngeal carcinoma cells are associated with increase in bad and hypophosphorylated retinoblastoma expressions. Oncol Rep 2004; 11 (3): 727–733.

6. Ma L, Feugang JM, Konarski P et al. Growth inhibitory effects of quercetin on bladder cancer cell. Front Biosci 2006; 11: 2275–2285.

7. Russo GL, Russo M, Spagnuolo C et al. Quercetin: a pleiotropic kinase inhibitor against cancer. Cancer Treat Res 2014; 159: 185–205. doi: 10.1007/978-3-642-38007-5_11.

8. Kashyap D, Mittal S, Sak K et al. Molecular mechanisms of action of quercetin in cancer: recent advances. Tumour Biol 2016; 37 (10): 12927–12939. doi: 10.1007/s13277-016-5184-x.

9. Shan BE, Wang MX, Li RQ. Quercetin inhibit human SW480 colon cancer growth in association with inhibition of cyclin D1 and survivin expression through Wnt/beta-catenin signaling pathway. Cancer Invest 2009; 27 (6): 604–612. doi: 10.1080/07357900802337191.

10. Tanigawa S, Fujii M, Hou DX. Stabilization of p53 is involved in quercetin-induced cell cycle arrest and apoptosis in HepG2 cells. Biosci Biotechnol Biochem 2008; 72 (3): 797–804. doi: 10.1271/bbb.70680.

11. Agarwal ML, Agarwal A, Taylor WR et al. p53 controls both the G2/M and the G1 cell cycle checkpoints and mediates reversible growth arrest in human fibroblasts. Proc Natl Acad Sci USA 1995; 92 (18): 8493–8497.

12. Haghiac M, Walle T. Quercetin induces necrosis and apoptosis in SCC-9 oral cancer cells. Nutr Cancer 2005; 53 (2): 220–231. doi: 10.1207/s15327914nc5302_11.

13. Pan MH, Lai CS, Wu JC et al. Epigenetic and disease targets by polyphenols. Curr Pharm Des 2013; 19 (34): 6156–6185.

14. Slabý O. MikroRNA vstupují do klinického testování. Klin Onkol 2012; 25 (2): 139–142.

15. Yadav VR, Prasad S, Sung B et al. Targeting inflammatory pathways by triterpenoids for prevention and treatment of cancer. Toxins (Basel) 2010; 2 (10): 2428–2466. doi: 10.3390/toxins2102428.

16. Xiao X, Shi D, Liu L et al. Quercetin Suppresses Cyclooxygenase-2 Expression and Angiogenesis through Inactivation of P300 Signaling. PLoS One 2011; 6 (8): e22934. doi: 10.1371/journal.pone.0022934.

17. Raja SB, Rajendiran V, Kasinathan NK et al. Differential cytotoxic activity of Quercetin on colonic cancer cells depends on ROS generation through COX-2 expression. Food Chem Toxicol 2017; 106 (Pt A): 92–106. doi: 10.1016/j.fct.2017.05.006.

18. Nair MP, Mahajan S, Reynolds JL et al. The Flavonoid Quercetin Inhibits Proinflammatory Cytokine (Tumor Necrosis Factor Alpha) Gene Expression in Normal Peripheral Blood Mononuclear Cells via Modulation of the NF-κβ System. Clinical and Vaccine Immunology 2006; 13 (3): 319–328.

19. Zhang W, Yin G, Dai J et al. Chemoprevention by Quercetin of oral squamous cell carcinoma by suppression of the NF-κB signaling pathway in DMBA-treated hamsters. Anticancer Res 2017; 37 (8): 4041–4049. doi: 10.21873/anticanres.11789.

20. Chung S, Yao H, Caito S et al. Regulation of SIRT1 in cellular functions: role of polyphenols. Arch Biochem Biophys 2010; 501 (1): 79–90. doi: 10.1016/j.abb.2010.05.003.

21. Mendoza EE, Burd R. Quercetin as a systemic chemopreventative agent: structural and functional mechanisms. Mini Rev Med Chem 2011; 11 (14): 1216–1221.

22. Igura K, Ohta T, Kuroda Y et al. Resveratrol and quercetin inhibit angiogenesis in vitro. Cancer Lett 2001; 171 (1): 11–16.

23. Pratheeshkumar P, Budhraja A, Son Y-O et al. quercetin inhibits angiogenesis mediated human prostate tumor growth by targeting VEGFR-2 regulated AKT/mTOR/P70S6K signaling pathways. PLoS One 2012; 7 (10): e47516. doi: 10.1371/journal.pone.0047516.

24. Song W, Zhao X, Xu J et al. Quercetin inhibits angiogenesis-mediated human retinoblastoma growth by targeting vascular endothelial growth factor receptor. Oncology Letters 2017; 14 (3): 3343–3348. doi: 10.3892/ol.2017.6623.

25. Yu D, Ye T, Xiang Y et al. Quercetin inhibits epithelial–mesenchymal transition, decreases invasiveness and metastasis, and reverses IL-6 induced epithelial–mesenchymal transition, expression of MMP by inhibiting STAT3 signaling in pancreatic cancer cells. OncoTargets and therapy 2017; 10: 4719–4729. doi: 10.2147/OTT.S136840.

26. Lai WW, Hsu SC, Chueh FS et al. Quercetin inhibits migration and invasion of SAS human oral cancer cells through inhibition of NF-κB and matrix metalloproteinase-2/-9 signaling pathways. Anticancer Res 2013; 33 (5): 1941–1950.

27. Chen Y, Xiao P, Ou-Yang DS et al. Simultaneous action of the flavonoid quercetin on cytochrome P450 (CYP) 1A2, CYP2A6, N-acetyltransferase and xanthine oxidase activity in healthy volunteers. Clin Exp Pharmacol Physiol 2009; 36 (8): 828–833. doi: 10.1111/j.1440-1681.2009.05158.x.

28. Tanigawa S, Fujii M, Hou DX. Action of Nrf2 and Keap1 in ARE-mediated NQO1 expression by quercetin. Free Radic Biol Med 2007; 42 (11): 1690–1703. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2007.02.017.

29. Odenthal J, van Heumen BW, Roelofs HM et al. The influence of curcumin, quercetin, and eicosapentaenoic acid on the expression of phase II detoxification enzymes in the intestinal cell lines HT-29, Caco-2, HuTu 80, and LT97. Nutr Cancer 2012; 64 (6): 856–863. doi: 10.1080/01635581.2012.700994.

30. George VC, Dellaire G, Rupasinghe HPV. Plant flavonoids in cancer chemoprevention: role in genome stability. J Nutr Biochem 2017; 45: 1–14. doi: 10.1016/j.jnutbio.2016.11.007.

31. Vargas AJ, Burd R. Hormesis and synergy: pathways and mechanisms of quercetin in cancer prevention and management. Nutr Rev 2010; 68 (7): 418–428. doi: 10.1111/j.1753-4887.2010.00301.x.

32. Kimura S, Warabi E, Yanagawa T et al. Essential role of Nrf2 in keratinocyte protection from UVA by quercetin. Biochem Biophys Res Commun 2009; 387 (1): 109–114. doi: 10.1016/j.bbrc.2009.06.136.

33. Pastorek M, Müller P, Vojtěšek B. Nrf2 – dve tváre regulátora antioxidačného systému. Klin Onkol 2015; 28 (Suppl 2): 26–31. doi: 10.14735/amko20152S47.

34. Min K, Ebeler SE. Quercetin inhibits hydrogen peroxide-induced DNA damage and enhances DNA repair in Caco-2 cells. Food Chem Toxicol 2009; 47 (11): 2716–2722. doi: 10.1016/j.fct.2009.07.033.

35. Mohammadi-Bardbori A, Bengtsson J, Rannug U et al. Quercetin, resveratrol, and curcumin are indirect activators of the aryl hydrocarbon receptor (AHR). Chem Res  Toxicol 2012; 25 (9): 1878–1884. doi: 10.1021/tx300 169e.

36. Bulzomi P, Galluzzo P, Bolli A et al. The pro-apoptotic effect of quercetin in cancer cell lines requires ERβ-dependent signals. J Cell Physiol 2012; 227 (5): 1891–1898. doi: 10.1002/jcp.22917.

37. Boam T. Anti-androgenic effects of flavonols in prostate cancer. Ecancermedicalscience 2015; 9: 585. doi: 10.3332/ecancer.2015.585.

38. Baby B, Antony P, Vijayan R. Interactions of quercetin with receptor tyrosine kinases associated with human lung carcinoma. Nat Prod Res 2017: 1–4. doi: 10.1080/14786419.2017.1385015.

39. Sirák I. Hátlová J, Petera J et al. Receptor pro epidermální růstový faktor a jeho úloha v radioterapii. Klin Onkol 2008; 21 (6): 338–347.

40. Caltagirone S, Ranelletti FO, Rinelli A et al. Interaction with type II estrogen binding sites and antiproliferative activity of tamoxifen and quercetin in human non-small-cell lung cancer. Am J Respir Cell Mol Biol 1997; 17 (1): 51–59. doi: 10.1165/ajrcmb.17.1.2728.

41. Piantelli M, Maggiano N, Ricci R et al. Tamoxifen and quercetin interact with type II estrogen binding sites and inhibit the growth of human melanoma cells. J Invest Dermatol 1995; 105 (2): 248–253.

42. Hansen RK, Oesterreich S, Lemieux P et al. Quercetin inhibits heat shock protein induction but not heat shock factor DNA-binding in human breast carcinoma cells. Biochem Biophys Res Commun 1997; 239 (3): 851–856. doi: 10.1006/bbrc.1997.7572.

43. Zanini C, Giribaldi G, Mandili G et al. Inhibition of heat shock proteins (HSP) expression by quercetin and differential doxorubicin sensitization in neuroblastoma and Ewing‘s sarcoma cell lines. J Neurochem 2007; 103 (4): 1344–1354. doi: 10.1111/j.1471-4159.2007.04835.x.

44. Wu W, Li R, Li X et al. Quercetin as an antiviral agent inhibits Influenza A Virus (IAV) entry. Viruses 2016; 8 (1): 6. doi: 10.3390/v8010006.

45. Lee M, Son M, Ryu E et al. Quercetin-induced apoptosis prevents EBV infection. Oncotarget 2015; 6 (14): 12603–12624. doi: 10.18632/oncotarget.3687.

46. Lee HH, Lee S, Shin YS et al. Anti-Cancer Effect of Quercetin in Xenograft Models with EBV-Associated Human Gastric Carcinoma. Molecules 2016; 21 (10): 1286. doi: 10.3390/molecules21101286.

47. Váňová B, Golais F. Onkogénny potencl papilomavírusov. Klin onkol 2013; 26 (6): 399–403. doi: 10.14735/amko2013409.

48. Beniston RG, Campo MS. Quercetin elevates p27 (Kip1)  and arrests both primary and HPV16 E6/E7 transformed human keratinocytes in G1. Oncogene 2003; 22 (35): 5504–5514. doi: 10.1038/sj.onc.1206848.

49. Beniston RG, Campo MS. HPV-18 transformed cells fail to arrest in G1 in response to quercetin treatment. Virus Res 2005; 109 (2): 203–209. doi: 10.1016/j.virusres.2004.12.002.

50. Murakami A, Ashida H, Terao J. Multitargeted cancer prevention by quercetin. Cancer Lett 2008; 269 (2): 315–325. doi: 10.1016/j.canlet.2008.03.046.

51. Priyadarsini RV, Vinothini G, Murugan RS et al. The flavonoid quercetin modulates the hallmark capabilities of hamster buccal pouch tumors. Nutr Cancer 2011; 63 (2): 218–226. doi: 10.1080/01635581.2011.523503.

52. Castillo MH, Perkins E, Campbell JH et al. The effects of the bioflavonoid quercetin on squamous cell carcinoma of head and neck origin. Am J Surg 1989; 158 (4):  351–355.

53. Warren CA, Paulhill KJ, Davidson LA et al. Quercetin may suppress rat aberrant crypt foci formation by suppressing inflammatory mediators that influence proliferation and apoptosis. J Nutr 2009; 139 (1): 101–105. doi: 10.3945/jn.108.096271.

54. Ali H, Dixit S. Quercetin attenuates the development of 7, 12-dimethyl benz (a) anthracene (DMBA) and croton oil-induced skin cancer in mice. J Biomed Res 2015; 29 (2): 139–144. doi: 10.7555/JBR.29.20130025.

55. Kamaraj S, Vinodhkumar R, Anandakumar P et al. The effects of quercetin on antioxidant status and tumor markers in the lung and serum of mice treated with benzo (a) pyrene. Biol Pharm Bull 2007; 30 (12): 2268–2273.

56. Jin NZ, Zhu YP, Zhou JW et al. Preventive effects of quercetin against benzo[a]pyrene-induced DNA damages and pulmonary precancerous pathologic changes in mice. Basic Clin Pharmacol Toxicol 2006; 98 (6): 593–598. doi: 10.1111/j.1742-7843.2006.pto_382.x

57. Ferry DR, Smith A, Malkhandi J et al. Phase I clinical trial of the flavonoid quercetin: pharmacokinetics and evidence for in vivo tyrosine kinase inhibition. Clin Cancer Res 1996; 2 (4): 659–668.

58. Ekstrom AM, Serafini M, Nyren O et al. Dietary quercetin intake and risk of gastric cancer: Results from a population-based study in Sweden. Ann Oncol 2011; 22 (2): 438–443. doi: 10.1093/annonc/mdq390.

59. Theodoratou E, Kyle J, Cetnarskyj R et al. Dietary flavonoids and the risk of colorectal cancer. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2007; 16 (4): 684–693. doi: 10.1158/1055-9965.EPI-06-0785.

60. Lam TK, Rotunno M, Lubin JH et al. Dietary quercetin, quercetin-gene interaction, metabolic gene expression in lung tissue and lung cancer risk. Carcinogenesis 2010; 31 (4): 634–642. doi: 10.1093/carcin/bgp334.

61. Rozenfeld LG, Abyzov RA, Bozhko GT. The possibilities of protection against local radiation injuries in ORL-oncologic patients. Vestn Otorinolaryngol 1990; 2:  56–58.

62. Brito AF, Ribeiro M, Abrantes AM et al. Quercetin in cancer treatment, alone or in combination with conventional therapeutics? Curr Med Chem 2015; 22 (26): 3025–3039.

63. Miles SL, McFarland M, Niles RM. Molecular and physiological actions of quercetin: need for clinical trials to assess its benefits in human disease. Nutr Rev 2014; 72 (11): 720–734. doi: 10.1111/nure.12152.

64. Daker M, Ahmad M, Khoo AS. Quercetin-induced inhibition and synergistic activity with cisplatin – a chemotherapeutic strategy for nasopharyngeal carcinoma cells. Cancer Cell Int 2012; 12 (1): 34. doi: 10.1186/1475-2867-12-34.

65. Kuhar M, Imran S, Sigh N. Curcumin and Quercetin combined with Cisplatin to induce apoptosis in human laryngeal carcinoma Hep-2 cells through the mitochondrial pathway. Journal of Cancer Molecules 2007; 3: 121–128.

66. Scambia G, Ranelletti FO, Benedetti Panici P et al. Inhibitory effect of quercetin on primary ovarian and endometrial cancers and synergistic activity with cis-diamminedichloroplatinum (II). Gynecol Oncol 1992; 45 (1): 13–19.

67. Sanchez-Gonzalez PD, Lopez-Hernandez FJ, Perez-Barriocanal F et al. Quercetin reduces cisplatin nephrotoxicity in rats without compromising its anti-tumour activity. Nephrol Dial Transplant 2011; 26 (11): 3484–3495. doi: 10.1093/ndt/gfr195.

68. Chen C, Zhou J, Ji C. Quercetin: a potential drug to reverse multidrug resistance. Life Sci 2010; 87 (11–12): 333–338. doi: 10.1016/j.lfs.2010.07.004.

69. Lee J, Mitchell AE. Pharmacokinetics of quercetin absorption from apples and onions in healthy humans. J Agric Food Chem 2012; 60 (15): 3874–3881. doi: 10.1021/jf3001857.

70. Lamson DW, Brignall MS. Antioxidants and cancer, part 3: quercetin. Altern Med Rev 2000; 5 (3): 196–208.

71. Nielsen SE, Kall M, Justesen U et al. Human absorption and excretion of flavonoids after broccoli consumption. Cancer Lett 1997; 114 (1–2): 173–174.

72. Hollman PC, van Trijp JM, Mengelers MJ et al. Bioavailibility of diatery antioxidant flavanol quercetin in man. Cancer Lett 1997; 114 (1–2): 139–140.

73. Jeong JH, An JY, Kwon YT et al. Effects of low dose quercetin: Cancer cell-specific inhibition of cell cycle progression. J Cell Biochem 2009; 106 (1): 73–82. doi: 10.1002/jcb.21977.

74. Matsuo M, Sasaki N, Saga K et al. Cytotoxicity of flavonoids toward cultured normal human cells. Biol Pharm Bull 2005; 28 (2): 253–259.

75. Caltagirone S, Rossi C, Poggi A et al. Flavonoids apigenin and quercetin inhibit melanoma growth and metastatic potential. Int J Cancer 2000; 87 (4): 595–600.

76. Men K, Duan X, Wei XW et al. Nanoparticle-delivered quercetin for cancer therapy. Anticancer Agents Med Chem 2014; 14 (6): 826–832.

77. Davatgaran-Taghipour Y, Masoomzadeh S, Farzaei MH et al. Polyphenol nanoformulations for cancer therapy: experimental evidence and clinical perspective. Int J Nanomedicine 2017; 12: 2689–2702. doi: 10.2147/IJN.S131973.

 

MUDr. Jana Neuwirthová, MUDr. Břetislav Gál, Ph.D., MUDr. Pavel Smilek, MUDr. Pavla Urbánková

Klinika otorinolaryngologie a chirurgie hlavy a krku, LF MU a FN u sv. Anny v Brně