Indol-3-Karbinol a léze děložního čípku MUDr. Redecha M.

Mikuláš Redecha1

II gynekologicko-porodnická klinika LFUK a UNB

Adresa:gynekologicko-porodnická klinika LFUK a UNB

Ružinovská 6

821 01, Bratislava

Abstrakt:

Derivát indolu, indol-3-karbinol (I3C), je látka přirozeně se vyskytující v zelných rostlinách. Tato látka inhibuje buněčnou proliferaci, zastavuje buněčný cyklus v G1 fázi a vyvolává apoptózu, čímž suprimuje tumorogenezi. Její užívání by tak mohlo napomáhat při prevenci a léčbě některých onemocnění včetně lézí děložního čípku. Molekulární mechanismy, kterými indoly suprimují tumorogenezi, však nejsou přesně známy. Ženy s cervikální intraepiteliální neoplazií II a III (CIN II/III) mají nižší poměr 2:16α-hydroxyestronu ve srovnání se ženami s fyziziologickým nálezem na děložním čípku. I3C účinně zvyšuj 2-hydroxylaci estrogenu v jaterních buňkách a podporuje tvorbu 2-hydoxyestronu na úkor 16α-hydroxyestronu. I3C by proto bylo možné využít jako doplněk při léčbě lézí děložního čípku. Jeho využití je však širší. V současnosti máme na trhu k dispozici několik preparáty a výživové doplňky s obsahem indol-3-karbinol. Doporučená denní dávka I3C je 200-400 mg dvakrát denně po dobu nejméně 4 týdnů.

Klíčová slova: Indol-3-Karbinol, deriváty indolu, kancerogeneze, suprese tumorogenezy, léze děložního čípku

Summary:

The indole derivative, indole-3-carbinol (I3C), is naturally occurring substance in some plants. It inhibits cell proliferation, stops the cell cycle in the G1 phase, and induces apoptosis to suppress tumorogenesis. Thus, its use could be helpful in the prevention and treatment of certain diseases including cervical lesions. However, the molecular mechanisms by which the indole suppresses tumorigenesis are not well known. Women with cervical intraepithelial neoplasia II and III (CIN II/III) have a lower ratio of 2:16α-hydroxyestrone compared to women with a physiological finding on the uterine cervix epithelium. I3C effectively increases the 2-hydroxylation of estrogen in liver cells and promotes the formation of 2-hydroxyestrone at the expense of 16α-hydroxyestrone. I3C could therefore be used as an add on to the treatment of cervical lesions. However, its use had broad-spectrum. At present, there are several formulas and nutritional supplements containing indole-3-carbinol available on the market. The recommended daily dose of I3C is 200-400 mg twice daily for at least 4 weeks.

Key words: Indol-3-karbinol, indol derivats, cancerogenesis, tumorgenesis supression, cervical lesions

Úvod:

Indoly jsou aromatické heterocyklické organické sloučeniny. Tyto látky jsou prekurzory mnoha farmaceutických látek. Indol-3-karbinol je fytochemická látka nacházející se v zelné zelenině včetně zelí, brokolice, růžičkové kapusty a květáku. Nedávné studie naznačují, že I3C má potenciál předcházet a dokonce léčit některé typy nádorových onemocnění, a to zejména těch, které souvisejí s metabolismem estrogenu. [1] Deriváty indolu, indol-3-karbinol (I3C) a 3,3′-diindolylmetan (DIM) lze syntetizovat různými způsoby. Obr. 1. Studie in vitro ukázaly, že I3C a DIM inhibují buněčnou proliferaci, zastavují buněčný cyklus v G1 fázi a vyvolávají apoptózu. [1] Přesné molekulární mechanismy, kterými indoly suprimují tumorogenezu však nejsou známy. Je ale jasné, že indoly ovlivňují metabolismus estrogenu. Indoly regulují expresi více genů, které jsou důležité při kontrole buněčného cyklu, buněčné proliferace, apoptózy, přenosu signálu, angiogenezi a buněčné invazi. Na animálních modelech indoly zabraňovaly vzniku nádorů prsní žlázy a prostaty. [2]

Indol-3-karbinol se v žaludku rychle mění na několik kondenzační produkty, včetně diindolylmethanu (DIM), indolylkarbazolu (ICZ) a 2- (indol-3-ylmethyl)-3,3′-diindolylmethanu (L-Trl). [2] V lidské plazmě ani v plazmě krys užívajících I3C nebyl detekován I3C, ale vysoké objemy DIM a jiných metabolitů. [3] Metabolické produkty I3C jsou hlavními sloučeninami, které byly původně dostupné buňkám po požití I3C. Laboratorní sledování však naznačují, že I3C může působit několika různými způsoby, kterými zabraňuje transformaci nebo progresi nádorového onemocnění. Zároveň může selektivně usmrcovat transformované buňky.

Deriváty indolu byly zkoumány v I. a II. fázi klinických zkoušek. Zjistilo se, že účinkují jako potenciální chemoprotektivní látky při rakovině prsu, vaječníku, vulvární intraepiteliální neoplazii a rakovině střeva. Předběžná zjištění těchto studií ukázala významné klinické zlepšení při těchto stavech. Zajímavé přitom je, že užívání derivátů indolu nebylo doprovázeno vedlejšími účinky. Deriváty indolů by mohly být, po získání dostatečných údajů z probíhajících studií, využívány při prevenci a léčbě hormonálně-dependentních i hormonálně-nondependentých nádorových onemocnění. [2,4]

Indol-3-karbinol (I-3-C), jako jeden z derivátů indolů, se přirozeně vyskytuje v rostlinných potravinách. Perorální užívání I3C ovlivňuje metabolismus estrogenu a zvyšuje poměr mezi 2 a 16-hydroxyestronem. Tento poměr představuje prediktivní riziko pro vznik rakoviny prsu. Ve studiích na animálních modelech a in vitro byly zjištěny další příznivé účinky I3C a jeho metabolitů. Mezi hlavní vlivy patří inhibice vazby estrogenu a modulace exprese onkogenů. [1,4] Některé analýzy chemické karcinogeneze však překvapivě poukázaly i na jeho tumor stimulující účinek. [1] Epidemiologické studie podporují hypotézu, že vysoký příjem I3C může mít významný chemoprotektivní vliv. I3C je přitom dobře tolerován a má trvalý estrogen-modifikující účinek. I3C je vhodnou molekulou pro klinické zkoušení u žen s vysokým rizikem vzniku rakoviny prsu. K vyhodnocení jeho přesných účinků však budou zapotřebí další prospektivní, randomizované, klinické studie. Jedná se však o látku s potenciálně velmi širokým příznivým účinkem. [4]

I3C a léze děložního čípku

Nález prekanceróz děložního čípku ve formě LG-SIL, HG-SIL nebo CIN I-III patří k běžné gynekologické praxi. Jako prediktor rizika vzniku rakoviny děložního čípku mohou sloužit metabolity močového estrogenu. Ženy s cervikální intraepiteliální neoplazií II/III (CIN II/III) mají nižší poměr 2:16α-hydroxyestronu ve srovnání se ženami s fyziziologickým nálezem na děložním čípku. [4] Indol-3-karbinol svým účinkem na cytochrom P-450 mění dráhu metabolismu estrogenu, u žen i mužů, a snižuje tak riziko vzniku některých typů nádorů. [5-7] Metabolismus se mění indukcí specifické izoformy cytochromu P-450 přes arylový receptor. Pro tento receptor je DIM jen slabým ligandem. [8,9] Metabolická degradace estradiolu jaterními buňkami vede k tvorbě 2-hydroxyestronu nebo 16α-hydroxyestronu a v menší míře také k produkci 4-hydroxyestronu, což je relativně silný karcinogen. 16α-hydroxyestron navozuje proliferaci některých nádorových buněčných linií prsu. [10] 2-hydroxyestron má naopak spíše antiestrogenovou a antiproliferační aktivitu. [11] Pacientky s nálezem CIN II nebo III mají nižší poměr 2-hydroxyestron: 16α-hydroxyestron v porovnání se ženami bez léze děložního čípku [4] Jedním z procesů léčby by tak mohlo být zvýšení procesu 2-hydroxylace a zvýšit tak hladinu 2 hydroxyestronu. Onkogenní viry výrazně mění poměr 2-hydoxyestronu a 16α-hydroxyestronu. Snahy o přímé snížení 16α-hydroxylace byly zatím neúčinné. Up-regulací 2-hydroxylace se estradiol metabolizuje na benigní produkt a to na úkor 16α-hydroxylace. Při upregulaci 2-hydroxylace se ukázalo účinných několik sloučenin. Niwa a kol. zjistili, že právě I3C je nejúčinnější sloučeninou v této skupině. [12] Zdá se, že indol-3-karbinol také potlačuje 4-hydroxylační aktivitu. [13] Jedním z cílů léčby je proto upregulace 2-hydroxylace. Estradiol je tak ve zvýšené míře metabolizován na benigní produkt a to na úkor 16α-hydroxylace. I3C patří mezi molekuly s nejsilnějším potenciálem při upregulaci 2-hydroxylace. [12] Zdá se, že indol-3-karbinol, kromě upregulace 2-hydroxylace potlačuje také 4-hydroxylační aktivitu. [13] Bell a kol. ve své dvojitě zaslepené, placebem kontrolované studii randomizovali 30 pacientek s CIN II/III, které byly potvrzeny „punch-biopsií“. Pacientky byly randomizovány do tří skupin, ve kterých užívali placebo, 200mg nebo 40mg dávku I3C denně po dobu 12 týdnů. [14] Tři pacienti studii nedokončili. Ve skupině s placebem, u žádné z 10 pacientek nenastala úplná regrese nálezu CIN. Na rozdíl od toho, u čtyř pacientek z osmi, ve skupině s 200mg dávkou denně, au čtyř pacientek z devíti, ve skupině s 400mg dávkou I3C na den, nastala úplná regrese nálezu CIN při kontrolní užívání I3C. Maximální dávka (400 mg I3C na den), použitá v této práci, je ekvivalentem množství I3C, které se nachází v jedné třetině zralé zelné hlavy. V této ani v předchozích studiích nebyly zaznamenány žádné nepříznivé a vedlejší účinky při užívání I3C. Jde samozřejmě o studii s velmi malým počtem pacientek, ale výsledky byly statisticky významné. Zajímavá je práce Chena a kol. Na buněčných liniích lidského karcinomu děložního čípku sledovaly, v in-vitro podmínkách, vliv I3C i DIM. Obě sloučeniny, I3C i DIM, navozovaly v cervikálním epitelu HPV16 transgenních myší apoptózu. To naznačuje jejich využití jako potenciálních chemoterapeutik. Ukázalo se, že I3C, v in-vitro podmínkách, blokuje expresi HPV podporovanou estrogenem. Mohl by tak být využíván i jako doplněk při snaze o clearens HPV viru u HPV pozitivních žen. [15,16]

Antiestrogenová aktvita I3C by mohla být synergická s léky jako tamoxifen. Zdá se však, že I3C a tamoxifen fungují různými mechanismy. I3C navíc stimuluje apoptózu v estrogen negativních humánních buněčných liniích rakoviny prsu. [17]

Doporučení pro praxi:

I3C je obecně dobře snášen v rozmezí od 400 do 800 mg denně. V nedávné studii se 17 ženami, s vysokým rizikem vzniku rakoviny prsu, byly užívány dávky I3C až do 800 mg denně. Tato dávka byla dobře tolerována všemi pacientkami ve studii, bez objevení se vedlejších účinků. [18] Při dávce nad 800 mg denně se objevují zprávy o vedlejších účincích I3C. Jde však spíše o individuální případy akazuistiky [19] U jednoho pacienta, který užíval 400 mg I3C dvakrát denně, se objevil třes a závratě. Při snížení dávky I3C na polovinu, tyto příznaky ustoupily. U dvouletého dítěte, které náhodně užilo trojnásobek předepsané dávky, se přechodně objevily závratě. Obdobně iu dvanáctiletého dítěte, které užilo trojnásobnou dávku I3C, se přechodně objevila nauzea a závratě. U žádného z pacientů, po přerušení léčby, nezůstaly žádné trvalé příznaky. Ve studiích na zvířecích modelech byly používány velmi vysoké dávky I3C bez objevení se toxických příznaků. V těchto pracích bylo dosaženo tkáňové koncentrace více než 1 mmol, což je mnohem vyšší koncentrace, než se běžně dosahuje při terapeutických dávkách. [20] Obvyklá dávka I3C je 200-400 mg denně. Některé práce prokázaly signifikantní zvýšení poměru 2:16α-hydroxyestronu při dávkách 300-400 mg I3C denně po dobu čtyř týdnů. [19,21] Dnes se doporučuje denní dávka I3C 200-400 mg denně po dobu minimálně 4 týdnů k tomu, aby bylo dosaženo příznivého efektu při při léčbě lézí děložního čípku a při snaze o clearens HPV. [21]

Závěr:

Klinické studie s výživovými doplňky, i ty zaměřené na prevenci vzniku rakoviny děložního čípku, mají obecně několik nedostatků. Neposkytují dostatek informací s kvalitními analýzami údajů. Hlavním nedostatkem těchto prací je jejich nedostatečná nebo nepřesná informace o vlivu sledované molekuly a jejím konkrétním zásahu do procesu karcinogeneze. Nedostatečné jsou i údaje o délce léčby a dlouhodobém sledování pacientek, kterým by se prokázala účinnost molekuly. Dnes však víme, že nutriční faktory hrají významnou roli při změnách normálního cervikálního epitelu na preinvazivní cervikální léze a nakonec i v progresi do karcinomu. Nemáme však dostatek poznatků o biologických mechanismech, které by nám určily optimální načasování intervence a užívání sledovaných molekul ve formě výživových doplňků. Tato skutečnost ovlivňuje možnost je účinně sledovat v kvalitních klinických studiích. To, že jde o proces velmi náročný, dokládá i fakt, že v současnosti bylo ukončeno jen pět klinických studií ve fázi III se zaměřením se na chemoprevenci doplňků stravy. Pouze jedna z těchto prací měla pozitivní závěr. Na základě údajů a znalostí, které dnes máme a až do doby, než budou provedeny další intervenční studie, musíme předpokládat, že doplňky stravy mohou být účinným nástrojem při prevenci a progresi cervikálních dysplazií. Doplňky stravy jsou vhodné zejména v situaci, kdy krevní parametry poukazují na nedostatek některé ze živin. Nezbytné ale bude přesně vyhodnotit a stanovit přiměřené dávkování a délku trvání takové léčby. I3C je v současnosti jednou z nejvíce sledovaných molekul ze skupiny výživových doplňků. Dnes již známe jeho příznivý vliv při procesu tumorogenezy, prevenci vzniku lézí děložního čípku a rakoviny děložního čípku i jiných typů rakoviny jako např. prsní žlázy. U jako jedné z mála molekul ze skupiny doplňků stravy známe i přesnější mechanismus jejího účinku přes upregulaci 2-hydroxylace estrogenu. Jeho využití by tak mohlo být mnohem širší. Pro přesné zhodnocení jeho účinnosti a určení přesného dávkování však budou zapotřebí další prospektivní a randomizované studie.

Literatura:

1. Grubbs CJ, Steele VE, Casebolt T, et al. Chemoprevention of chemically-induced mammary carcinogenesis by indole-3-carbinol. Anticancer Res 1995;15:709-716.
2. Grose KR, Bjeldanes LF. Oligomerization of indole-3-carbinol in aqueous acid. Chem Res Toxicol 1992;5:188-193.
3. Stresser DM, Williams DE, Griffen DA, Bailey GS. Mechanisms of tumor modulation by indole-3-carbinol. Disposition and excretion in male Fischer 344 rats. Drug Metab Dispos 1995;23:966-975.
4. Newfield L, Goldsmith A, Bradlow HL, et al. Estrogen metabolism and human papillomavirusinduced tumors of the larynx: chemo-prophylaxis with indole-3-carbinol. Anticancer Res 1993;13:337-341.
5. Telang NT, Suto A, Wong GY, et al. Induction by estrogen metabolite 16 alpha-hydroxyestrone of genotoxic damage and aberrant proliferation in mouse mammary epithelial cells. J Natl Cancer Inst 1992;84:634-638.
6. Stoewsand GS, Anderson JL, Munson L. Protective effect of dietary brussels sprouts against mammary carcinogenesis in SpragueDawley rats. Cancer Lett 1988;39:199-207.
7. Zeligs MA. Diet and estrogen status: the cruciferous connection. J Med Food 1998;1:67- 81
8. Auborn KJ, Woodworth C, DiPaolo JA, et al. The interaction between HPV infection and estrogen metabolism in cervical carcinogenesis. Int J Cancer 1991;49:867-869.
9. Chen I, McDougal A, Wang F, et al. Aryl hydrocarbon receptor-mediated antiestrogenic and antitumorigenic activity of diindolylmethane. Carcinogenesis 1998;19:1631-1639.
10. Schneider J, Huh MM, Bradlow HL, et al. Antiestrogen action of 2-hydroxyestrone on MCF-7 human breast cancer cells. J Biol Chem 1984;259:4840-4845.
11. Suto A, Bradlow HL, Wong GY, et al. Experimental down-regulation of intermediate biomarkers of carcinogenesis in mouse mammary epithelial cells. Breast Cancer Res Treat 1993;27:193-202.
12. Niwa T, Swaneck G, Bradlow HL. Alterations in estradiol metabolism in MCF-7 cells induced by treatment with indole-3-carbinol and related compounds. Steroids 1994;59:523-527.
13. Bradlow HL, Sepkovic DW, Telang NT, et al. Indole-3-carbinol. A novel approach to breast cancer prevention. Ann N Y Acad Sci 1995;768:180-200.
14. Bell MC, Crowley-Nowick P, Bradlow HL, et al. Placebo-controlled trial of indole-3-carbinol in the treatment of CIN. Gynecol Oncol 2000;78:123-129.
15. Chen DZ, Qi M, Auborn KJ, et al. Indole3-carbinol and diindolylmethane induce apoptosis of human cervical cancer cells and in murine HPV 16-transgenic preneoplastic cervical epithelium. J Nutr 2001;131:3294-3302.
16. Yuan F, Chen DZ, Sepkovic DW, et al. Antiestrogenic activities of indole-3-carbinol in cervical cells: implication for prevention of cervical cancer. Anticancer Res 1999;19:1673-1680.
17. Telang NT, Katdare M, Bradlow HL, et al. Inhibition of proliferation and modulation of estradiol metabolism: novel mechanisms for breast cancer prevention by the phytochemical indole-3- carbinol. Proc Soc Exp Biol Med 1997;216:246- 252.
18. Ho GH, Luo XW, Ji CY, et al. Urinary 2/16 alphahydroxyestrone ratio: correlation with serum insulin-like growth factor binding protein-3 and a potential biomarker of breast cancer risk. Ann Acad Med Singapore 1998;27:294-299.
19. Rosen CA, Woodson GE, Thompson JW, et al. Preliminary results of the use of indole-3 carbinol for recurrent respiratory papillomatosis. Otolaryngol Head Neck Surg 1998;118:810-815.
20. Stresser DM, Williams DE, Griffin DA, Bailey GS. Mechanisms of tumor modulation by indole-3-carbinol. Disposition and excretion in male Fischer 344 rats. Drug Metab Dispos 1995;23:965-975.
21. Wong GY, Bradlow L, Sepkovic D, et al. Doseranging study of indole-3-carbinol for breast cancer prevention. J Cell Biochem Suppl 1997;28-29:111- 116.