Impactul dietei și nutriției asupra semnelor distinctive ale cancerului
Karen L Chen
1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA
Paul Jung
2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA
Eylem Kulkoyluoglu-Cotul
2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA
Carli Liguori
2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA
Jan Lumibao
1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA
Candice Mazewski
2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA
Katherine Ranard
1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA
Joe L. Rowles, III
1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA
Yanling Wang
2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA
Louisa Xue
1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA
Zeynep Madak-Erdogan
1 Divizia de Științe Nutritive, Universitatea din Illinois, SUA
2 Departamentul de Știința Alimentelor și Nutriția Umană, Universitatea din Illinois, SUA
Abstract
Dieta și nutriția sunt incontestabil doi factori care au un impact major asupra prevenirii, progresiei și tratamentului diferitelor tipuri de cancer. În această revizuire, vom discuta modul în care bioactivii din dietă și starea nutrițională afectează fiecare dintre semnele distinctive ale cancerului. Vom prezenta cercetări recente și vom discuta despre utilizarea dietei și nutriției ca mijloc de prevenire și tratare a cancerului.
Introducere
Celulele canceroase utilizează un număr mare de căi și mecanisme pentru a spori proliferarea și metastaza. În încercarea de a clasifica și defini fenotipul cancerului, în sensul cel mai general, „Caracteristicile cancerului” au fost înființate în 2000 [1], apoi revizuite în 2011 și au devenit de atunci un instrument valoros în cercetarea cancerului [2]. Caracteristicile includ susținerea semnalizării proliferative, evitarea supresorilor de creștere, instabilitate genomică crescută și mutații, permițând nemurirea replicativă, reprogramarea metabolismului energetic, rezistența la moartea celulară, evitarea distrugerii imune, creșterea inflamației care promovează tumoarea, activarea invaziei și metastazelor și inducerea angiogenezei. Doar 5-10% din tipurile de cancer se datorează mutațiilor ereditare. 90-95% din tipurile de cancer sunt determinate de factori de mediu, în mare parte determinați de stilul de viață [3]. Dieta și nutriția sunt factori care conduc la aproape 40% din toate cazurile de cancer. Bioactivele din dietă sau căile de semnalizare activate de starea nutrițională a pacienților afectează una sau mai multe dintre semnele distinctive ale cancerului. În acest articol de revizuire, vom prezenta cercetări recente cu privire la rolul dietei, nutriției și bioactivelor asupra diferitelor semne distinctive ale cancerului și vom discuta despre utilizarea bioactivelor din dietă și nutriție ca parte a unei strategii de prevenire și tratare a cancerului.
Semnalizare proliferativă susținută
Semnalizarea proliferativă susținută este semnul distinctiv al cancerului, care este „probabil cea mai fundamentală trăsătură a celulelor canceroase” [2]. Celulele tumorale prezintă o sensibilitate crescută la factorii de creștere care ar crește proliferarea celulelor canceroase și ar ignora controalele care altfel ar regla strâns ciclul celular. Dieta este un factor major care afectează nivelurile factorilor de creștere, precum și alte aspecte legate de proliferarea celulară și poate influența apariția și dezvoltarea cancerelor într-o varietate de moduri diferite. Levine și colab. [4] leagă aportul scăzut de proteine cu nivelurile reduse de IGF-1 și scăderea mortalității prin cancer la populația în vârstă, în special [4]. IGF-1 joacă un rol esențial în semnalizarea proliferativă în celulele normale și sănătoase. Cu toate acestea, în contextul cancerului, IGF-1 nu numai că contribuie la creșterea tumorii prin căi care stimulează proliferarea celulară, ci și inhibă apoptoza și căile de oprire a ciclului celular.
Starea insuficientă a calciului și a vitaminei D a fost, de asemenea, legată de suprimarea colonocitelor neoplazice [5]. Flavonoidele precum apigenina și luteolina, care sunt prezente în alimente precum pătrunjelul, țelina și ceaiul de mușețel, s-au dovedit a crește inhibarea creșterii celulelor pancreatice in vitro [6]. Experimentele cu un extras din frunzișul bogat în nutrienți și bogat în fenoli de cartofi dulci au demonstrat că poate aresta celulele PC-3 in vitro în faza G1, inducând în același timp apoptoza prin inactivarea Bcl2 și reglarea ascendentă a BAX. De asemenea, extractul din verdele de cartof dulce a inhibat creșterea celulelor tumorale cu aproximativ 69% la șoarecii goi, în timp ce celulele normale cu proliferare rapidă a animalului, cum ar fi celulele epiteliale, au fost aparent nevătămate [7]. Există dovezi că moleculele numite schweinfurthins, găsite în anumite frunze de plante, pot interfera cu PI3K-Akt, o cale cheie de semnalizare care promovează creșterea celulelor noi [8].
Evitarea supresorilor de creștere
Evitarea supresoarelor de creștere este una dintre caracteristicile cancerului care au fost caracterizate în timpul dezvoltării în mai multe etape a tumorilor umane. Există zeci de supresoare tumorale identificate pentru a limita creșterea și proliferarea celulelor, printre care Rb (proteina retinoblastomului) și proteinele p53 sunt două supresoare tumorale majore. Acestea funcționează prin oprirea ciclului celular și inhibarea proliferării celulare. În celulele normale, ca răspuns la semnalele de proliferare, E2F, un factor de transcripție, ar activa diviziunea celulară activând expresia genelor care sunt importante pentru tranziția G1-S. Atunci când nu există semnale de proliferare, E2F este inactivat prin legarea la proteina Rb liberă, deci celulele sunt arestate în faza G1. Cu toate acestea, în celulele canceroase, Rb poate fi inactivat prin fosforilarea complexului Cyclin/Cdk (kinază dependentă de ciclină), rezultând eliberarea de E2F liber, care activează diviziunea celulară necontrolată. p53 este celălalt supresor tumoral principal. Proteina p53 reglează expresia p21 și p27. p21 și p27 acționează ca inhibitori ai ciclinei/Cdk, care la rândul său previne fosforilarea Rb și oprirea ciclului celular în faza G1. În celulele tumorale, supresoare tumorale precum Rb și p53 sunt inactivate prin mutație, fosforilare sau epigenetică.