Исследования биологической активности турмеронов в масле из корней куркумы (Curcuma longa)

Куркума, высушенный порошок, полученный из корневища куркумы длинной, веками использовалась в некоторых частях мира и была связана с многочисленными биологическими активностями, включая антиоксидантное, противовоспалительное, противораковое, антиростовое, антиартритное, антиатеросклеротическое действие, антидепрессивное, омолаживающее, антидиабетическое, противомикробное, ранозаживляющее и улучшающее память действие. Одним из компонентов куркумы является куркумин, который был тщательно изучен, о чем свидетельствуют более 5600 упоминаний, большинство из которых появилось за последнее десятилетие. Но недавние исследования выявили множество химических соединений куркумы, отличных от куркумина. Приписываемые действия куркуме обусловлены не только куркумином, но и  другими соединениями куркумы, которые могут проявляться уникально, аддитивно или синергетически с куркумином. Однако исследования показали, что масло куркумы содержит активные ингредиенты, которые повышают биодоступность куркуминоидов. Исследования, проведенные за последнее десятилетие, показали, что компоненты куркумы, не содержащие куркуминоидов, обладают многочисленными биологическими активностями, включая противовоспалительную, противораковую и антидиабетическую активность. В настоящем обзоре основное внимание уделяется противоопухолевой и противовоспалительной активности, проявляемой отдельными компонентами куркумы (некуркуминоидами), включая турмерин, турмерон, элемен, фуранодиен, курдион, бисакурон, циклокуркумин, калебин А и гермакрон.

Некуркуминоиды из куркумы и их потенциал в терапии рака.

Akhila Nair ¹, Augustine Amalraj ², Joby Jacob ³, Ajaikumar B Kunnumakkara ⁴, Sreeraj Gopi ⁵

Рак является смертельным заболеванием, на долю которого приходится высокая смертность и низкая выживаемость во всем мире. Международное агентство по изучению рака (IARC) подсчитало, что к 2030 году около 21,7 миллиона недавно развившихся случаев рака и около 13 миллионов смертей от рака возникнут из-за гетерогенной природы раковых клеток и неэффективности большинства химиотерапевтических препаратов. Поэтому повсеместно волнующий вопрос получения экономичной терапевтической эффективности и снижения побочных эффектов вызывает живой интерес у исследователей традиционных лекарственных средств, таких как черный перец, чеснок, имбирь, куркума и др. Непрерывные исследования эпидемиологических моделей этих природных лекарственных средств растительного происхождения, особенно куркумы, проясняют их важную роль в снижении смертности от рака.

Основными дифенилгептаноидами являются куркумин, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин, которые в совокупности называются куркуминоидами. Куркуминоиды обладают смешанной биологической активностью, такой как противовоспалительное, противоязвенное, противовирусное, антибактериальное, противопротозойное, противоядие и антиоксидант.

Некуркуминоиды можно определить как все биологически активные соединения, кроме куркуминоидов, а именно не содержащие куркумин биологически активные компоненты куркумы.

Противораковая активность куркуминоидов хорошо известна и подтверждается обширными исследованиями ярких разрозненных путей запуска апоптоза и остановки клеточного цикла. В последнее время широко изучались некуркуминоиды, такие как турмероны, элемен, бисакурон, курдион, циклокуркумин, гермакрон, фуранодиен, куркумол и калебин А, на предмет их фармакологической активности, такой как противовоспалительная, антиоксидантная и противораковая активность. Исследователи специально объяснили, что некуркуминоиды обладают широким спектром противораковой активности в отношении различных клеточных линий, включая сложные и устойчивые к лекарствам злокачественные новообразования. Хотя эти соединения обещают продемонстрировать такую ​​​​же активность, как и куркуминоиды, их противораковые исследования неуловимы, и они все еще должны стать предметом пристального внимания.

В этой статье будут всесторонне представлены основные атрибуты, включая идентификацию, состав, физико-химические свойства и различные противораковые активности, включая механизм действия и исследования молекулярной стыковки некуркуминоидов, а именно турмеронов (основной ингредиент эфирного масла куркумы), обладающих эквивалентным синергетическим действием, как и куркуминоиды.

Идентификация некуркуминоидов

Хотя куркума была хорошо известна в аюрведе и китайской медицине, за последние десятилетия ее составляющие, такие как деметоксикуркумин, бисметоксикуркумин, элемен, бисакурон, калебин А, турмерон, гермакрон и т. д., были идентифицированы позже. Прорыв произошел, когда Vogel et al. впервые официально выделили куркумин из корневищ C. longa. Еще одно достижение, сделанное Anderson et al., была разработана новая методика с использованием органического растворителя для выделения куркумина из высушенных корневищ куркумы и установлено наличие трех компонентов с помощью тонкослойной хроматографии. Кроме того, Milobedzka and Lampe et al. сохранили ферулоилметильную структуру этого соединения. К середине двадцатого века в центре внимания оказалась различная потенциальная биологическая активность этих полифенольных соединений.

С учетом того, что в куркуме есть и другие соединения, Malingre et al. заявили, что куркума содержит п-цимен, β-секвифелландрен, турмерон и ар-турмерон.

Далее в исследованиях была выделена некоторая жирорастворимая фракция этого растения методом жидкостной экстракции с использованием неполярных органических растворителей. Эти соединения были идентифицированы как турмероны и курлон с диапазоном состава 50–60% с помощью газовой хроматографии-масс-спектроскопии (ГХ-МС) и стандартизированы с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Эти соединения оказались светочувствительными, но стабильными при различных температурах и рН. Кодзима и др. обнаружили, что гидродистиллированное масло куркумы содержит α-турмерон, β-тумерон и ар-турмерон. Кроме того, эти некуркуминоиды также оказались биоактивными, проявляя различные противовоспалительные, антиоксидантные и противораковые свойства. Itokawa et al. в 1985 г. установили противораковую активность ар-турмерона, проведя биоанализ на клетках саркомы у 160 мышей.

Химические составляющие некуркуминоидов из куркумы

Куркума имеет разнообразный химический состав, в основном содержащий около 235 терпеноидов, в том числе 109 сесквитерпенов и фенольных соединений, которые получают с помощью различных процедур экстракции. Одним из важных классов среди них являются некуркуминоиды, которые в основном содержатся в масле куркумы, такие как три элемана, а именно α-элемен, β-элемен и γ-элемен; 54 бисаболана, в основном α-турмерон, β-турмерон, ар-турмерон, бисакурон и курлон. Из этих сесквитерпенов в наибольшем количестве обнаружены турмероны.

Некуркуминоиды как противораковые агенты

Ранее исследователи активно полагали, что куркуминоиды являются уникальными компонентами куркумы для противораковой активности. Хотя многие исследования показали, что другие биологически активные молекулы, такие как элемен, турмероны, курдион, карвакрол, гермакрон, фуранодиен, калебин А, бисакурон, курлон, аллантон, феруловая кислота и дигидрогингерон, обладают потенциальной противораковой активностью (рис. 1). Всемирное признание этих соединений еще предстоит установить, чтобы их можно было в равной степени учитывать при разработке лекарств для лечения рака.

Таким образом, перечисленные не содержащие куркумин соединения, отличающиеся своим составом, а также биологической активностью, включают турмерон, турмеронол, турмерин, химахалан, бергамотан, аристолен, силинаны, карбран, цедран, дигидрозингерон, сесквисабинан, сесквифелландрен, куркумен, элемен, бисакурон, курдион, циклокуркумин, гермакрон, фуранодиен, куркумол, калебин А, акрон, санталан, гваян, курлон, карвакрол, лимонен, тетрагидрокуркумин, гексагидрокуркумин, октагидрокуркумин и феруловая кислота.

Исследователи накопили данные о биологической активности некуркуминоидов и обнаружили, что эти компоненты куркумы обладают таким же динамическим потенциалом, как и куркуминоиды, и не проявляют гепатотоксических побочных эффектов. В этом разделе будут описаны исследования самых основных некуркуминоидов.

Противораковая активность турмеронов:

1. Существует множество исследований, доказывающих эффективность некуркуминоидов. Недавнее исследование показало, что общий экстракт куркумы более эффективен, чем одни только куркуминоиды. Этот факт был оценен с помощью метилтиазолилдифенилтетразолия бромида (МТТ-тест), в ходе которого был сделан вывод о снижении жизнеспособности или пролиферации клеток в раковых клетках, особенно в клетках рака легких.
2. В отличие от куркуминоидов, турмерон вызывал апоптоз из-за искажения, вызванного митохондриями внутреннего пути с активацией расщепления прокаспазой-3.
3. Ar-турмерон вызывал апоптоз на различных клеточных линиях, таких как K562, RBL-2H3, L1210 и U937, в зависимости от времени и дозы.
4. Ар-турмерон облегчал транспорт куркумина через клетки гетерогенной эпителиальной колоректальной аденокарциномы человека (Caco 2) и ингибировал отток родамина-123 и проницаемости гликопротеина с множественной лекарственной устойчивостью гена-мессенджера рибонуклеиновой кислоты (Pgp (ген MDRI) мРНК).
5. Ar-турмерон в составе масла куркумы замедляет нежелательную активность ферментов и экспрессию MMP-6 и СОХ-2 в клетках рака молочной железы человека. Турмерон также значительно замедляет TPА (мощный активатор опухолей), миграцию и колониеобразование клеток рака молочной железы у человека.
6. Ар-турмерон был эффективен в отношении мышиных дендритных клеток (ДК).
7. Ар-турмерон проявлял ингибирующее действие на клетки гепатоцеллюлярной карциномы путем апоптоза за счет опосредованной генерации внутриклеточных активных форм кислорода (АФК) активации киназ ERK и c Jun N-терминальной киназы (JNK).
8. Ар-турмерон оказывал цитотоксическое действие на клетки лимфоцитарного лейкоза (L-1210) и миелоидной клеточной линии (HL-60) со степенью ингибирования 11–12% и индексом апоптоза 5–6.
9. α-турмерон и ар-турмерон обладают значительной эффективностью в качестве противоопухолевых препаратов при мультирезистентных раковых клетках и колоректальном раке (Yue et al., 2012). Ar-турмероны усиливают активность куркумина в клеточных линиях карциномы толстой кишки человека (HCT-116), колоректальной аденокарциномы (HT-29) и эндотелиальных клеток пупочной вены человека (HUVEC).
10. Ар-турмерон при слиянии мотива с оксиндолами спиропиролидона увеличивал эффективность в клетках рака легких и лейкемии.
11. Ар-турмерон и его аналоги проявляли цитотоксическую активность в отношении клеток L1210.
12. Ар-турмерон проявлял апоптоз посредством изменения морфологических признаков.
13. Ар-турмерон оказывает влияние на ДНК клеточных линий лейкемии. Ар-турмерон вызывает селективную индукцию запрограммированной гибели клеток лейкемии человека в клетках Molt 4B и HL-60.
14. Куркумин в сочетании с турмеронами, компонентами эфирного масла куркумы, устраняет связанный с воспалением канцерогенез толстой кишки мыши. В низкой дозе турмерон заметно подавлял множественность аденомы на 73%, в то время как куркумин в обеих дозах подавлял множественность аденокарциномы на 63-69%. Интересно, что комбинация куркумина и турмерона как в низких, так и в высоких дозах устраняла образование опухолей. В совокупности результаты исследования привели к подтверждению гипотезы о том, что турмероны являются новым кандидатом для профилактики рака толстой кишки. Кроме того, его использование в сочетании с куркумином может стать мощным методом профилактики канцерогенеза толстой кишки, связанного с воспалением.

В совокупности эти исследования показывают, что противораковая активность турмеронов и их изомеров в различных клеточных линиях вызывает остановку клеточного цикла, апоптоз, а их механизм действия сравним с куркуминоидами. Кроме того, комбинация турмеронов с куркумином значительно повышает биодоступность последнего. Таким образом, эти исследования делают турмероны новым и мощным противораковым средством.

Оценка in vitro антипролиферативной и иммуномодулирующей активности соединений, выделенных из Curcuma longa

Grace G L Yue ¹, Ben C L Chan, Po-Ming Hon, Mavis Y H Lee, Kwok-Pui Fung, Ping-Chung Leung, Clara B S Lau

Корневище Curcuma longa широко используется в Азии в качестве потенциального кандидата для лечения различных заболеваний, включая воспалительные заболевания и рак. В настоящем исследовании оценивали антипролиферативную активность (заключается в способности тормозить размножение некоторых типов опухолевых клеток) выделенных соединений (трех куркуминоидов и двух турмеронов) из куркумы с использованием линий раковых клеток человека HepG2, MCF-7 и MDA-MB-231. Иммуномодулирующая активность турмеронов (альфа- и ароматических), выделенных из куркумы, также исследовалась с использованием мононуклеарных клеток периферической крови человека (PBMC).

Результаты исследования показали, что куркуминоиды и альфа-турмерон значительно ингибируют пролиферацию раковых клеток дозозависимым образом. Альфа-турмерон индуцировал апоптоз клеток MDA-MB-231. что было подтверждено анализом фрагментации ДНК. Каскад каспазы был активирован, о чем свидетельствует значительное снижение прокаспаз-3, -8 и -9 в клетках, обработанных альфа-турмероном. Как альфа-турмерон, так и ароматический турмерон проявляли стимулирующее действие на пролиферацию РВМС и продукцию цитокинов. Впервые показан антипролиферативный эффект альфа-турмерона и иммуномодулирующая активность ар-турмерона. Полученные данные выявили потенциальное использование неочищенного экстракта Curcuma longa в качестве химиопрофилактического средства.

Сравнительная оценка противовоспалительной активности куркуминоидов, турмеронов и водного экстракта куркумы длинной.

Ashish Subhash Bagad, Joshua Allan Joseph,^* Natarajan Bhaskaran, and Amit Agarwal, 2013

Куркума длинная широко известна своей противовоспалительной активностью в традиционной медицине на протяжении веков и широко подтверждена научными исследованиями. Настоящее исследование было проведено для оценки противовоспалительной активности турмеронов, куркуминоидов и безмасляного водного экстракта (COFAE) C. Longa. Активность против воспаления оценивали на моделях отека уха, вызванного ксилолом у белых мышей Swiss и белых крыс Wistar.

Воспаление представляет собой преходящий биологический ответ тканей на вредные стимулы, такие как повреждение, экзогенные и эндогенные антигены, предназначенный для очистки или устранения стимула и восстановления поврежденной ткани, что в конечном итоге приводит к регенерации и возвращению к гомеостазу. Хотя воспаление является положительным защитным механизмом организма, нерегулируемая и длительная воспалительная реакция хорошо известна как основная причина ряда заболеваний, а именно диабета, аллергии, атеросклероза, ожирения, рака и боли.

Нестероидные противовоспалительные препараты (НПВП), стероиды и иммунодепрессанты, которые обычно используются против всех форм воспалительных состояний, связаны с побочными эффектами, такими как изъязвление, перфорация, раздражение желудка, ангионевротический отек, печеночная недостаточность, головная боль, гемолитическая анемия, гипергликемия, остеопороз, проблемы, связанные с иммунодефицитом, и другие. Учитывая эти потенциальные побочные эффекты этих препаратов и их ограниченную способность обеспечивать длительную ремиссию, дополнительные и альтернативные лекарственные средства, которые обычно считаются безопасными, постоянно исследуются на предмет их противовоспалительного потенциала.

Curcuma longa, принадлежащая к семейству имбирных, широко используется в качестве лекарства, приправы и косметики во всем мире и ценится как функциональный продукт питания из-за его потенциала к укреплению здоровья. Большинство исследований, проведенных с C. longa, были сосредоточены на куркуминоидах, но и другие биоактивные компоненты куркумы, а именно эфирные масла, особенно турмероны, также обладают иммуномодулирующей и противовоспалительной активностью.

Исследование было сосредоточено на сравнении противовоспалительного действия COFAE C. longa с эффектом куркуминоидов и турмеронов.

Семьдесят два самца мышей-альбиносов Swiss (модель отека уха, индуцированного ксилолом) и семьдесят две крысы-альбиносы Wistar обоего пола (модель гранулемы ватных шариков) были случайным образом распределены в двенадцать групп, каждая из которых состояла из шести животных. В модели отека уха, вызванного ксилолом, контрольная группа получала носитель (вода, 10 мл/кг); две другие группы мышей получали 0,5 и 50 мг/кг массы тела дексаметазона и диклофенака соответственно в качестве эталонных стандартных препаратов. Остальные девять групп получали три дозы куркуминоидов, турмеронов и COFAE соответственно. Куркуминоиды вводили в дозах 20, 60 и 180 мг/кг массы тела мышей, тогда как турмероны вводили в дозах 0,05, 0,1 и 0,25 мл/кг, а COFAE вводили в дозах 90, 180 и 360 мг/кг массы тела мышей.

Результаты исследования представлены на схемах.

Схема 1.Влияние куркуминоидов, турмеронов и COFAE на вызванный ксилолом отек уха у мышей.

Схема 2. Процентное ингибирование вызванного ксилолом отека уха куркуминоидами, турмеронами и COFAE.

Вывод: Противовоспалительное действие эфирных масел куркумы на модели острого и хронического воспаления предположительно происходит за счет ингибирующего действия на высвобождение медиаторов воспаления, таких как гистамин, брадикинин, 5-гидрокситриптамин и простагландины. Настоящее исследование четко подтвердило противовоспалительный потенциал куркуминоидов и турмеронов как в моделях острого, так и в хроническом воспалении.

Другие исследования биологической активности турмеронов.

Турмероны при дегенеративных заболеваниях мозга.

Ароматический турмерон — это жирорастворимое соединение, обнаруженное в куркуме, которое часто упускается из виду. Немецкие ученые занимались исследованием этого компонента масла куркумы. Было обнаружено, что количество нейтральных стволовых клеток увеличилось на 80% при воздействии ар-турмерона. У крыс было замечено образование здоровых новых клеток мозга, а также был замечен рост размера как в субвентрикулярной зоне, так и в гиппокампе. В этих зонах головного мозга происходил процесс нейрогенеза. Тем самым, увеличился процесс дифференцировки нейронов головного мозга.

Ар-турмерон является мощным регенератором, который может помочь  в случаях дегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера или инсульт.

Автор исследования Adele Rueger:  

 «Результаты показывают, что можно управлять ростом и развитием стволовых клеток при помощи турмерона. Вполне возможно, что наше исследование может стать основой для разработки методов по восстановлению работы мозга при различных тяжелых заболеваниях» 

Другое исследование показало, что турмерон, основное биологически активное соединение масла куркумы, ингибирует активацию микроглии.  Микроглия — это тип клеток, расположенных в головном и спинном мозге.  Активация микроглии является явным признаком заболевания головного мозга, поэтому тот факт, что эфирное масло куркумы содержит соединение, которое останавливает активацию этих вредных клеток, чрезвычайно полезно для профилактики и лечения заболеваний головного мозга. 

Турмероны усиливают действие антиоксидантных ферментов.

В исследованиях In vitro масло куркумы за счет содержания турмеронов показало антиоксидантный потенциал в отношении перекисного окисления липидов, утилизации гидроксильных и супероксидных радикалов. Масло куркумы блокирует действие канцерогенных веществ в организме. Прием внутрь в течение 1 месяца значительно увеличивает в крови супероксиддисмутазу (SOD), глутатион и глутатионредуктазу, а в печени — глутатион – S – трансферазу и SOD.   

Совместный прием эфирных масел имбиря и куркумы поможет нейтрализовать вызванный этиловым спиртом снижение выработки антиоксидантных ферментов, таких как глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза и каталаза, и как следствие уменьшить окислительный стресс, вызванный этанолом. Также эти эфирные масла блокируют вызванную этанолом язву (Liju, Jeena, Kuttan, 2014)

Антидиабетическое действие

Эфирное масло куркумы показало антидиабетическое действие (Lekshmi, Arimboor, Indulekha, Menon, 2012). Главный компонент, ар – турмерон, продемонстрировал сильное подавление α – глюкозидазы и α – амилазы, за счет чего в процессе пищеварения снижается преобразование полисахаридов (крахмал и т.д.) в глюкозу. Эфирное масло куркумы по способности ингибировать α – глюкозидазу превосходит препарат акарбозу*

Турмероны при воспалении суставов

Прием внутрь эфирного масла куркумы в исследовании на крысах привел к подавлению на 20% опухания суставов при ревматоидном артрите (Funk, Frye, Oyarzo, Zhang, Timmermann, 2010), а в другом исследовании на 90%. Исследования показали, что масло куркумы блокируя воспалительные цитокины, помогает уменьшить боль, ригидность и воспаление связанные с артритом.

Масло куркумы длинной эффективно против патогенных микроорганизмов

Эфирное масло куркумы в концентрации 0.5 mg/mL (в масле Mermaids 10 мг\мл) подавляет рост и выделение кислоты бактериями Streptococcus mutans, которые являются существенными составляющими зубного налета и способствуют развитию кариеса, а также препятствует образованию стрептококковых биопленок (Lee, Kim, Keum, Yu, Kim, Chang, Ra, Moon, Seo, Choi, You, 2011).

Эфирное масло куркумы эффективно против 29 штаммов дерматофитов (грибков, которые вызывают кожные заболевания) и сравнимо по действию с кетоконазолом (Wuthi – udomlert, Grisanapan, Luanratana, Caichompoo, 2000).