Mechanizm działania

Do tej pory najlepiej poznanymi związkami z omawianej grupy, które wykazują właściwości antynowotworowe są sulforofan, izotiocyjanian fenyloetylu oraz indolo-3-karbinol. Mechanizm działania tych związków może przyjmować różnoraką formę. Jest to między innymi zahamowanie proliferowania komórek, indukcja apoptozy oraz modulacja enzymów I i II fazy detoksykacji .

Modulacja enzymów I i II fazy detoksykacji

I faza detoksykacji jest związana z inicjacją zjawiska nowotworzenia, zaś faza II ze zmniejszaniem ilości kancerogenów. Izotiocyjaniany hamują aktywację metabolizmu czynników rakotwórczych poprzez zahamowanie enzymów z rodziny cytochromu P450 (CYP), które są zaangażowane w biotransformację kancerogenów, aby te mogły działać jako aktywne związki rakotwórcze. To zjawisko odbywa się w fazie I. Z kolei działalność enzymów fazy II jest indukowana przez izotiocyjaniany za pośrednictwem antyoksydacyjnego elementu odpowiedzi, ARE, który z kolei jest regulowany za pośrednictwem czynnika transkrypcyjnego Nrf2. Skutkuje to wzmożoną ochroną i detoksyfikacją komórek. Najistotniejszą klasą enzymów, które biorą udział w fazie II detoksyfikacji są S- transferazy glutationowe (GST). Odpowiadają one za katalizowanie reakcji sprzężenia glutationu ze szkodliwymi związkami, jakimi są ksenobiotyki. W ten sposób możliwa jest ich łatwiejsza eliminacja z organizmu. Innym ważnym enzymem jest oksydoreduktaza chinonowa (NQO1), która odpowiada za katalizowanie reakcji chroniącej przed nowotworzeniem, czyli za redukcję tlenków azotu, chinonów oraz imin chinonów. 

Wpływ na cykl komórkowy

Komórki posiadają pewien mechanizm broniący je przed powielaniem uszkodzonego DNA. Jest nim zatrzymanie cyklu komórkowego w tzw. punktach kontrolnych, czyli fazach G1/S lub G2/M w celu naprawy wszelkich defektów.

Właściwy przebieg cyklu komórkowego jest zależny od cyklin, które aktywują cyklinozależne kinazy poprzez łączenie się z nimi. Jak wynika z przeprowadzonych badań, takie izotiocyjaniany jak sulforofan lub izotiocyjanian fenyloetylu mogą zatrzymywać cykl komórkowy poprzez inhibicję ekspresji cykliny D1. Cyklina ta tworzy kompleksy z odpowiednimi kinazami, co daje początek replikacji DNA w fazie S poprzez ufosforylowanie białka Rb, a następnie uruchomienie transkrypcyjnego czynnika E2F. Skutkuje to ułatwieniem przejścia przez punkt kontrolny G1/S.

Ponadto, sulforofan, izotiocyjanian fenyloetylu oraz izotiocyjanian allilu są zdolne do indukcji ekspresji inhibitora kinaz, którym jest p21. Związki te potrafią także zatrzymać proces proliferacji komórek w punkcie kontrolnym G2/M. Mogą także hamować formowanie wrzeciona w fazie M poprzez inhibicję polimeryzacji tubuliny, co skutkuje zatrzymaniem mitozy.

Indukcja apoptozy

Apoptoza, nazywana także programowaną śmiercią komórki, jest zjawiskiem potrzebnym do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Jest to mechanizm polegający na eliminowaniu komórek, które nadmiernie proliferują lub komórek uszkodzonych pod względem genetycznym, co skutkuje ochroną organizmu przed nowotworzeniem. Jest ona przeprowadzana w momencie, kiedy zatrzymanie cyklu komórkowego w celu naprawy uszkodzeń jest niewystarczające.

Udowodniono, że takie izotiocyjaniany jak indolo-3-karbinol oraz produkt jego kondensacji dodane do hodowli komórek nowotworowych prostaty, piersi oraz szyjki macicy indukują ich apoptozę. Mechanizm tego zjawiska opiera się na zdolności izotiocyjanianów do tworzenia koniugatów z glutationem, które następnie są wypompowywane przez pompy błonowe z komórki. To skutkuje obniżeniem odporności komórek na stres oksydacyjny oraz umożliwienie indukcji apoptozy. Ponadto zmianie ulega także potencjał zewnętrznej i wewnętrznej błony mitochondrium, uwolniony zostaje cytochrom c oraz dehydrogenaza malonowa. W wyniku tych procesów mitochondrium ulega znacznemu uszkodzeniu, co wiąże się z nieprawidłowym funkcjonowaniem komórki.

Przykłady działania

Obecnie uważa się, że sulforofan, izotiocyjanian fenyloetylu oraz indolo-3-karbinol wykazują najsilniejsze działanie przeciwnowotworowe. Ostatni z nich cechuje się największą skutecznością w prewencji występowania nowotworów piersi oraz szyjki macicy, bowiem ma on przeciwne do estrogenu działanie względem komórek nowotworowych. Podobnie zachowuje się produkt jego kondensacji. Przykładowo, badania przeprowadzone na populacjach mieszkanek Chin oraz Szwecji dowodzą, że codzienne spożywanie warzyw z rodziny Brassicaceae zniwelowało ryzyko wystąpienia nowotworu piersi o 40-50%.

Sulforofan zwiększa ilość komórek apoptycznych oraz zatrzymuje ich proliferację w przypadku nowotworu złośliwego płuc. Ponadto związek ten działa bakteriobójczo na szczepy Helicobacter pylori, dlatego też ma on znaczenie w prewencji nowotworów żołądka. Badania potwierdzają, że dieta bogata w kapustę, brokuły oraz brukselkę znacznie redukuje ryzyko wystąpienia nowotworów przewodu pokarmowego. 

Wzbogacenie swojej diety o warzywa tej rodziny jest zalecane przez specjalistów, jednak należy pamiętać o konieczności występowania jodu w posiłkach, ze względu na zniwelowanie potencjalnego działania goitrogennego tych związków.

Należy jednak dokładnie sprawdzić ewentualne właściwości chemioprewencyjnymi omawianych związków, ponieważ niektóre badania dowodzą, iż mogą one mieć działanie genotoksyczne. Zależy to od rodzaju związku, długości stosowania terapii oraz ilości podawanych związków.