Rada pro výzkum, vývoj a inovace: Seznam recenzovaných neimpaktovaných časopisů vydávaných v ČR
Oficielní časopis České společnosti pro ultrazvuk v porodnictví a gynekologii.
Indol-3-karbinol je fytochemická látka získaná z kapustovitých rastlín. Po jeho konzumácii v kyslom prostredí žalúdka vznikajú viaceré oligomerické zložky s rôznou biologickou účinnosťou, medzi nimi aj 3,3´-diindolylmetán. Vyznačujú sa antiestrogénovou a antiproliferačnou aktivitou. Štúdie priniesli pozitívne výsledky pri skúmaní efektu indol-3-karbinolu a jeho metabolitu 3,3´-diindolylmetánu v súvislosti s rôznymi onkologickými ochoreniami, pri dysplastických léziach cervixu, vulvárnej intraepiteliálnej neoplázii, či bunkách karcinómu prsníka. Priaznivým ovplyvnením metabolizmu estrogénov, metabolizmu glukózy a znížením inzulínovej rezistencie sa zdá byť nádejnou doplnkovou liečbou pri syndróme polycystických ovárií, či iných hormonálnych poruchách. Užívanie indol-3-karbinolu sa považuje za bezpečné, bez výskytu závažných nežiadúcich účinkov. Cieľom článku bolo zhrnúť aktuálne poznatky účinku indol-3-karbinolu a jeho metabolitov.
Epidemiologické a prospektívne klinické skúšania poukázali na fakt, že populácie, ktoré konzumujú väčšie množstvo kapustovitej zeleniny, majú nižšiu incidenciu rakoviny a zlepšené biochemické ukazovatele (napr. znížený oxidatívny stres) (1). Metaanalýza (2) odhalila inverznú súvislosť medzi týždennou konzumáciou kapustovitej zeleniny a niekoľkých bežných druhov rakoviny, vrátane rakoviny hrubého čreva a konečníka, prsníka, obličiek a tráviaceho traktu. Tento typ zeleniny obsahuje množstvo fytochemických látok, avšak mechanizmus úèinku vo vzťahu k malignite doposiaľ nie je úplne známy (3,4).
Zdraviu prospešné účinky ovocia a zeleniny sú pripisované mnohým výživovým komponentom, vrátane vlákniny, vitamínom a minerálom (1). Avšak najdôležitejšie priaznivé účinky kapustovitej zeleniny ako je brokolica, ružičkový kel, kapusta a karfiol sa pripisujú skupine zložiek, ktoré sa nazývajú glukozinoláty, špecifickejšie, indol-3-karbinol (I3C) (1,3).
Sú to fytochemické látky získané hydrolýzou glukozinolátu glukobrazinín a katalyzované enzýmom myrozinázou. Myrozináza a glukobrazinín, ktoré sú normálne oddelené v nepoškodených bunkách rastlín, sa spoja počas krájania, varenia, mrazenia alebo lisovania kapustovitých rastlín a tak sa umožní vznik I3C (1).
I3C po skonzumovaní vchádza do kyslého prostredia žalúdku, kde veľmi rýchlo podlieha kondenzačnej reakcii, ktorá vedie ku vzniku mnohých oligomerických zložiek. Hlavným aktívnym metabolitom I3C je DIM (3,3´-diindolylmetán). I3C plní úlohu prekurzoru DIM, približne 10 % až 20 % I3C je metabolizovaných na DIM (1,5). I3C je veľmi rýchlo absorbovaný z tráviaceho traktu, distribuovaný a eliminovaný z plazmy a orgánových tkanív. DIM je oproti I3C stabilnejší v kyslom prostredí žalúdka a po absorbcii zotrváva detekovateľný v tkanivách, najmä v pečeni, po dlhšiu dobu (6).
V gynekológii má indol-3-karbinol potenciálne široké uplatnenie. Vďaka jeho antiproliferačnému, antioxidačnému a proapoptotickému účinku prináša pozitívne výsledky hlavne v úlohe chemoprevencie. Pozornosť štúdií sa upriamila na skúmanie efektu I3C a jeho metabolitov za účelom použitia v prevencii a liečbe viacerých ochorení, vrátane ochorení vyvolanými ľudským papilomavirom ako sú rakovina krčka maternice (7,8,9,10) a respiračná papilomatóza (11). Efekt I3C bol skúmaný aj v súvislosti s malígnymi ochoreniami prsníka (12,13,14,15) a vulvárnou intraepiteliálnou neopláziou (16).
I3C má pozitívny vplyv na hormonálnu rovnováhu steroidných hormónov, a tak zmierňuje príznaky predmenštruačného syndrómu vrátane mastodýnie (17,18). Okrem alterácie hormonálneho metabolizmu estrogénov sa podieľa na znížení inzulínovej rezistencie, priaznivo ovplyvňuje metabolizmus glukózy (6). Vďaka týmto vlastnostiam je I3C predmetom skúmania pri liečbe syndrómu polycystických ovárií (PCOS) (19).
Experimentálne in vitro a in vivo štúdie poskytujú nádejné výsledky skúmania I3C a DIM v prevencii a terapii malignít buniek cervixu (20,21,22,23). Viacero klinických prác o preparáte I3C je venovaných ochoreniam vyvolaným ľudským papilomavírusom (vrátane rakoviny krčka maternice a respiračnej papilomatózy). Sepkovic a spol. (2009) uskutočnili štúdiu na transgénnych HPV-16 pozitívnych myšacích modeloch, kde skúmali efekt DIM, ktorý podávali počas dvanástich týždňoch. U myší, ktorým bol podávaný DIM, pozorovali inhibíciu onkogénne indukovaných zmien v histologických preparátoch cervikálneho epitelu. Okrem toho v tejto skúmanej skupine zaznamenali vyššie koncentrácie 2-hydroxyestrogénu, a vyššie hladiny INF-γ ako reakciu na imunitnú odpoveď (24).
Uskutočnilo sa aj niekoľko humánnych klinických štúdií. Bell a spol. (2000) zahrnul do svojej placebo-kontrolovanej štúdie 27 žien. U pacientiek s biopticky potvrdeným nálezom CIN II-III, ktoré boli liečené perorálnym I3C v dávke 200 alebo 400 mg denne po dobu dvanástich týždňov, došlo k štatisticky významnej regresii CIN v porovnaní s placebom. Okrem toho, pomer 2-hydroxyestrónu (2-OHE1)/16-alfa-hydroxyestrónu (16-OHE1) v moči sa zvýšil v závislosti od dávky podávaného I3C (7). V podobnej štúdii Del Priore a spol. skúmal účinok DIM u 64 pacientiek s potvrdeným nálezom CIN II-III. DIM podávali perorálne v dávke 2 mg/kg denne po dobu dvanástich týždňov. Až u 49 % žien došlo k zlepšeniu Pap testu v priebehu priemerne piatich mesiacov po liečbe. Kolposkopický nález sa zlepšil u 56 % pacientiek užívajúcich DIM, avšak tieto výsledky neboli signifikantne významné v porovnaní s placebo skupinou. Užívanie DIM pacientky dobre tolerovali bez signifikantnej toxicity, u dvoch pacientiek sa vyskytla nauzea (8). Doposiaľ najväčšiu klinickú štúdiu vykonal Castanon a spol. V randomizovanej, dvojito zaslepenej štúdii skúmali efekt DIM na low-grade cervikálne patológie. Do štúdie zahrnuli 551 žien s novo diagnostikovanou low grade cervikálnou patológiou. Pacientky užívali 150 mg DIM denne verzus placebo po dobu šiestich mesiacov. Následne pacientky podstúpili cytologické (LBC) a kolposkopické vyšetrenie s prípadnou biopsiou lézií. U žien, ktoré užívali DIM, sa nepreukázal signifikantný efekt na výsledok cytológie či prítomnosť HPV infekcie. Užívanie DIM bolo dobre tolerované, najčastejším vedľajším účinkom bolo stmavnutie moča (u 31 % žien užívajúcich DIM). Nesignifikantné sa ukázalo zlepšenie predmenštruačného sydrómu oproti placebu. U žien užívajúcich DIM v 50 percentách v porovnaní s placebo skupinou v 40 percentách testovaných žien (9). Ahrafian a spol. (2015) vo svojej randomizovanej dvojito zaslepenej štúdii použili DIM vo forme vaginálnych čapíkov v dávke 100/200 mg denne u 78 pacientiek s histologicky potvrdeným nálezom CIN I-II. Lokálnu liečbu použil pre dosiahnutie vyšších koncentrácií aktívnej substancie DIM v cieľovom tkanive a pre minimalizáciu pravdepodobných vedľajších účinkov, ktoré súvisia s perorálnou liečbou a prechodom cez gastrointestinálny trakt. Liečba trvala nepretržite 180 dní. U pacientiek, u ktorých na základe biopsie došlo ku kompletnej regresii CIN po 90 dňoch, bola terapia ukončená. V oboch skupinách zaznamenali signifikantnú regresiu cervikálnej patológie v porovnaní s placebo skupinou. Mierne nežiadúce účinky boli zaznamenané v oboch skupinách pacientiek, ako napríklad vaginálny diskomfort, či vaginálny výtok, avšak bez výskytu závažných nežiadúcich účinkov (10). Klinický úspech bol zaznamenaný pri liečbe lézií laryngu indukovaných ľudským papilomavírusom použitím I3C (25).
Naik a spol. publikoval výsledky perorálneho užívania I3C v dávke 200 alebo 400 mg denne u dvanástich žien s vulvárnou intraepiteliálnou neopláziou v randomizovanej nezaslepenej štúdii. Kontrolnú biopsiu vykonali o šesť mesiacov. Užívanie preparátu I3C v oboch skupinách viedlo k signifikatnej redukcii symptómov, ako sú pruritus a bolesť, ako aj k podstatnému zlepšeniu metabolizmu estrogénov. Autor uvádza redukciu závažnosti a veľkosti lézií, avšak u ôsmych z deviatich pacientiek aj po šiestich mesiacoch pretrvával histologický nález high-grade VIN. I3C bol dobre tolerovaný, vyskytol sa jeden prípad miernej črevnej nevoľnosti (16). Táto štúdia je však limitovaná veľmi malou vzorkou pacientiek a navyše nemáme k dispozícii placebo skupinu, preto nie je možné vysloviť záver ohľadom účinnosti I3C pri VIN.
V súvislosti s antikancerogénnym efektom kapustovitých rastlín, I3C a jeho metabolitu DIM bolo vykonaných viacero in vitro štúdií na bunkách karcinómu prsníka, či animálnych štúdií. Fan a spol. vo svojich štúdiách potvrdil vplyv I3C na up-reguláciu expresie BRCA1 a BRCA2 génov rakoviny prsníka, nádorových supresorov niektorých hormonálne závislých typov rakoviny (rakoviny prsníka, prostaty). Signifikantné zvýšenie hladín BRCA1 a BRCA2 bolo in vitro pozorované už pri nízkych dávkach I3C, čím má potenciálne význam v úlohe chemoprevencie (12). V recentnej experimentálnej štúdii na animálnych modeloch sa dokázal antiproliferatívny a proapoptotický účinok I3C na inflamatórny karcinóm mliečnej žľazy, považovaný za najagresívnejší typ rakoviny prsníka (26). V iných animálnych štúdiách na myšiach či potkanoch I3C pôsobil ako chemopreventívny agens, znížil incidenciu tumoru prsníka (13,14).
Metaanalýza trinástich epidemiologických štúdií (jedenásť prípadových štúdií a dve kohortové, zahŕňa 18 673 prípadov) ukazuje, že zvýšená konzumácia kapustovitých rastlín signifikatne súvisí so zníženým rizikom vzniku rakoviny prsníka až o 15 % (27), v nedávnej štúdii je toto číslo takmer 50 % v čínskej populácii (28). Inverzná súvislosť medzi konzumáciou kapustovitej zeleniny a vznikom rakoviny prsníka sa potvrdila v štúdii u postmenopauzálnych žien s ER (estrogénový receptor) pozitívnym karcinómom a u premenopauzálnych žien (29,30). Taktiež v inej prípadovej štúdii (Lin, 2017), ktorá zahrnula 1 491 pacientov s karcinómom prsníka a 1 482 kontrol, sa potvrdila táto inverzná súvislosť (31). V metaanalýze, ktorá čerpala údaje zo štúdií prebiehajúcich v Európe počas 18 rokov, zahŕňa 3 034 prípadov pacientok s karcinómom prsníka a 11 492 kontrol, sa potvrdil znížený výskyt rakoviny prsníka u žien konzumujúcich kapustovitú zeleninu (2). V pilotnej štúdii u postmenopauzálnych žien s anamnézou skorých štádií karcinómu prsníka skúmali vplyv podávania DIM v dávke 108 mg denne po dobu tridsiatich dní na metabolity estrogénu v moči. U žien užívajúcich DIM pozorovali signifikantne zvýšené hladiny 2-OHE1 a teda zvýšenú 2-hydroxyláciu metabolitov estrogénu (15).
Mechanizmus účinku I3C spočíva v indukcii pečeňového enzýmu p450 1A1/1A2 (CYP1A1/1A2). Skupina enzýmov p450 je zodpovedná za detoxikáciu/metabolizáciu karcinogénov (32). I3C a jeho účinok na enzým p450 1A1/1A2 alteruje metabolizmus estrogénov a tak znižuje riziko niektorých hormonálne závislých karcinómov (3,7). Estradiol sa v pečeni metabolicky degraduje na 2-hydroxyestrón (2-OHE1) alebo 16-alfa-hydroxyestrón (16-OHE1) a v menšej miere na 4-hydroxyestrón (4-OHE1) – potenciálny karcinogén. Je známe, že 16-alfa-hydroxyestrón spôsobuje proliferáciu buniek niektorých typov karcinómu prsníka, taktiež indukuje proliferáciu HPV infikovaných epiteliálnych buniek cervixu, zatiaľ čo alternatívny metabolit 2-hydroxyestrón má antiestrogénny a antiproliferatívny efekt. Optimálny pomer metabolitov 2-OHE1/16-OHE1 pre zachovanie normálnej estrogénovej rovnováhy je ≥ 2:1 (10). Primárny mechanizmus účinku I3C pravdepodobne spočíva v priaznivej alterácii pomeru 2-hydroxyestrón/16-alfa-hydroxyestrón (1,7,15,33). I3C potláča proliferáciu bunkových línií rôznych karcinómov, vrátane karcinómu prsníka, čreva, prostaty a endometriálneho karcinómu (3).
Jedným z príkladov jeho antiproliferatívnych vlastností pochádza zo štúdie uskutočnenej na non-tumorigénnych a tumorigénnych epiteliálnych bunkách prsníka (MCF10A a MCF10CA1a). Táto štúdia preukázala, že I3C indukoval apoptózu v bunkách rakoviny prsníka, ale nie v non-tumorigénnych epiteliálnych bunkách prsníka (34). Aj iné štúdie poukazujú na vplyv I3C a jeho metabolitu DIM na apoptózu tumoróznych buniek (21,35,36,37,38,39).
Podávanie DIM inaktivuje aktivitu NF-κB (nukleárneho faktoru kappa-B), a tak môže potencovať inhibíciu bunkového rastu a apoptózu indukovanú chemoterapeutickými látkami s minimálnymi vedľajšími účinkami (39). Potenciálny antikarcinogénny efekt spočíva v zastavení bunkového cyklu na úrovni G1 (40,41). I3C zlepšuje expresiu p53 a inhibuje aktivitu cyklin-dependentných kináz, čím indukuje zastavenie bunkového cyklu vo fáze G0/G1 (12,36,41).
Okrem toho I3C inhibuje inváziu tumoru a metastáz a moduluje aktivitu niektorých transkripčných faktorov a rôznych proteínkináz (12,42). Nadmerná expresia angiogénnych faktorov vrátane vaskulárneho endotelového rastového faktoru (VEGF), IL-6, matrix metaloproteináz súvisí s rozvojom karcinómu a so šírením metastáz. I3C a jeho me tabolit DIM suprimuje sekréciu týchto angiogénnych faktorov, čím inhibuje angiogenézu (39). Inhibícia angiogenézy pravdepodobne spočíva aj v schopnosti indukovať apoptózu endoteliálnych buniek (38). Taktiež bol popísaný vplyv I3C a DIM na moduláciu expresie génov pomocou činnosti malých nekódujúcich RNA (miRNA) (43).
Syndróm polycystických ovárií je jedným z najrozšírenejších metabolických a reprodukčných ochorení u žien v reprodukčnom veku. Ženy s PCOS trpia súborom príznakov, ktoré súvisia s poruchou menštruačného cyklu a nadbytkom androgénov, čo vo významnej miere negatívne ovplyvňuje ich kvalitu života. Majú zvýšené riziko súboru viacerých ochorení, zahŕňajúcich obezitu, inzulínovú rezistenciu, diabetes mellitus II. typu, kardiovaskulárne ochorenia, infertilitu, onkologické ochorenia a psychologické ochorenia (44).
Doposiaľ presná príčina PCOS nie je úplne objasnená. Liečba PCOS spočíva v zlepšení klinického obrazu (45). Avšak vzhľadom k zlyhávaniu liečby nasmerovanej proti príznakom hyperandrogenizmu a inzulínovej rezistencie je potrebné skúmať nové formy terapie, ktoré účinkujú na špecifickej molekulárnej úrovni (44).
I3C je dnes predmetom záujmu prebiehajúcich výskumov pre jeho možné antikarcinogénne, antioxidačné, protizápalové, proapoptotické a antiaterogénne vlastnosti. Nedávne štúdie sa zameriavali na posúdenie možného efektu I3C na rôzne endokrinné ochorenia. Štúdie potvrdili antiandrogénne a rastovo inhibičné účinky indolu-3-karbinolu a jeho derivátov, čo by mohlo zlepšiť patologické znaky PCOS (46). Taktiež bol popísaný účinok I3C a jeho metabolitu 3,3´-diindolylmetánu pri zlepšení hyperglykémiou sprostredkovaného oxidačného stresu na animálnych modeloch myší. DIM v porovnaní s I3C vykazoval lepšiu kontrolu glykémií, podobnú ako pri terapii metformínom (6).
Nedávne štúdie sa pokúsili dokázať vzťah medzi I3C a metabolickými ochoreniami vrátane PCOS. Abdelbaqi a spol. publikovali prácu, v ktorej popisujú antiandrogénny a antiestrogénny účinok I3C a jeho metabolitov, čo by mohlo byť predmetom záujmu pri skúmaní efektu I3C pri PCOS (46). Gao a spol. popisujú preovulačné zníženie hladín LH a FSH pri aplikácii I3C, potlačenie hladín progesterónu a zmeny hladín estrogénov v sére (47). I3C zlepšuje inzulínovú rezistenciu a lipidový profil, pravdepodobne cestou supresie prozápalových faktorov a spôsobuje útlm hyperglykémiou spostredkovaného oxidačného stresu často prítomného pri PCOS (6).
Kabel a spol. vo svojej štúdii porovnával účinok I3C a I3C v kombinácii s linagliptínom u potkanov. V skupinách, ktorým bol podávaný I3C samostatne alebo v kombinácii s linagliptínom, pozorovali inhibičný efekt na expresiu TGF-ß1 a útlm prozápalových cytokínov ako TNF-α a IL-10. Taktiež po tejto kombinovanej terapii pozorovali pokles BMI, pokles hladín voľného plazmatického testosterónu, LH, progesterónu a estradiolu a pokles tkanivového TBARS (thiobarbituric acid reactive substance assay). Zaznamenali zvýšenú aktivitu antioxidačných enzýmov a obsah Nrf2/HO-1. V porovnaní s PCOS skupinou, u skupiny potkanov, ktorým bol podávaný I3C, sa zistili signifikantne lepšie výsledky glykémií, hormonálnych hladín a lipidového profilu. I3C v kombinácii s linagliptínom majú pravdepodobne synergický účinok, a tak by mohli zlepšovať prejavy PCOS (19). Synergický efekt môžeme vysvetliť faktom, že I3C moduluje expresiu P-glykoproteínu, ktorý sa zdá byť zodpovedný za rezistenciu PCOS na medikamentóznu terapiu.
V epidemiologických a klinických štúdiách sa dokázali viaceré pozitívne účinky látky I3C a jeho metabolitov (7,10,15,24). I3C podávaný perorálne je takmer okamžite konvertovaný na radu kondenzačných produktov v závislosti od pH prostredia, vrátane prospešného DIM. Avšak nie všetky produkty tejto kondenzačnej reakcie sú dostatočne preskúmané s ohľadom na ich biologickú účinnosť. Ostáva preto otázkou, ako instabilita I3C vplýva na jeho účinok, a aký je účinok ostatných jeho metabolitov v ľudskom tele. Viacerí autori poukazujú na vyššiu stabilitu DIM oproti I3C s podobnými priaznivými účinkami, a preto považujú suplementáciu DIM za alternatívu k užívaniu I3C (6,39,40). Výsledky klinických štúdií, ktoré máme doposiaľ k dispozícii, sú inkoherentné, ich hlavným nedostatkom je relatívne malá vzorka pacientiek. Možným dôvodom rozdielnych výsledkov je rozličná biologická dostupnosť použitých preparátov v rozličných dávkach. Na základe týchto štúdií zatiaľ nie je možné jednoznačne stanoviť účinok I3C či DIM pri dysplastických léziách krčka maternice, VIN, či pri karcinóme prsníka. Využitie I3C a jeho metabolitov je limitované tým, že chýbajú veľké prospektívne, randomizované klinické štúdie, ktoré by stanovili účinnú chemopreventívnu či terapeutickú dávku, spôsob a dĺžku užívania tejto látky pri jednotlivých ochoreniach u ľudí. Väčšina prác bola uskutočnená in vitro alebo na animálnych modeloch. I3C má podporný potenciál nielen v onkológii, ale aj v regulácii hormonálnych porúch a ochorení spojených s poruchami metabolizmu glukózy. Dlhodobý efekt užívania I3C a DIM u ľudí nieje dostatočne preskúmaný, sú potrebné ďalšie klinické skúšania pre stanovenie účinku v prevencii a liečbe onkologických ochorení, či ochorení spojených s hormonálnou nerovnováhou a pre stanovenie potenciálnych rizík.
V dostupných klinických štúdiách sa nezistili závažné nežiadúce účinky. Počas liečby v intervaloch jedného až šiestich mesiacov v dávkach 108 – 400 mg I3C alebo DIM denne sa sporadicky vyskytli nežiadúce účinky ako nauzea, dyspepsia, kožná vyrážka, artralgia, stmavnutie moča pri perorálnom užívaní, či vaginálny diskomfort pri lokálnom vaginálnom užívaní (7,8,9,10,15,16).
