TURKISH JOURNAL OF ONCOLOGY

Summary

Hidroksitirozol zeytin meyvesinde, yağında ve yapraklarında bulunan, oleuropein'nin hidrolizi ile açığa çıkan fenolik bir bileşiktir. Son yıllarda hidroksitirozol ile ilgili yapılan çalışmalar güçlü antioksidan ve antienflamatuvar etkiye sahip olduğunu ortaya koymuştur. Çeşitli kanser hücre hatlarıyla yapılmış in vitro çalışmalar ve hayvanlar üzerinde yapılmış in vivo denemelerle antioksidan, antienflamatuvar, antiproliferatif ve proapoptotik etkisine yönelik güçlü kanıtlar elde edilmiştir. Ayrıca antitümöral olarak anjiyogenezin önlenmesinde rolü olduğu da belirtilmektedir. Kemik yapımı ve korunmasında teşvik edici etkileri de söz konusudur. Hidroksitirozolün pozitif etkilerini hangi moleküler mekanizmalar ve hücresel yolaklar üzerinden gösterdiğinin ortaya konması ile kanser, kalp-damar ve enflamasyonla ilişkili hastalıkların tedavisine yönelik yeni stratejiler geliştirmek mümkün olacaktır. Bu yazıda, hidroksitirozolün antioksidan, antikanser, antienflamatuvar rolü ve osteoporoz semptomlarının engellenmesi ile ilgili yapılmış çeşitli in vitro ve in vivo çalışmalara yer verilmesi amaçlanmıştır.

Summary

Introduction

Epidemiyolojik ve klinik çalışmalar Akdeniz diyetinin faydalarının zeytin ağacından elde edilen zeytin meyvesi ve zeytin yağından kaynaklandığını göstermektedir.[1] Zeytin yağında bulunan bileşikler majör ve minör bileşenler olarak sınıflandırılmaktadır.[2] Minör bileşenler grubuna dahil edilen fenolik bileşiklerin özellikle kalp-damar hastalıkları, metabolik sendromlar ve enflamasyonda yararlı etkilerine yönelik son on yılda yapılan çalışmalar yoğunluk kazanmıştır. Etki mekanizmaları güçlü antioksidan ve antienflamatuvar özelliklerine dayanmaktadır. Onkoloji alanında elde edilen bulgular özellikle hidroksitirozol ve oleuropeinin potansiyel polifenoller ve güçlü antioksidanlar olduklarını göstermektedir. İlaçlara karşı önleyici, hücreye özgü sitotoksik ve apoptotik özellikleri ile hidroksitirozolün antikanser etkili olduğu hem in vitro hem de in vivo birçok çalışma ile kanıtlanmıştır.[1]

Zeytinlerin olgunlaşması, zeytin yağının depolanması ve sofralık zeytinlerin hazırlanması sırasında oleuropein'nin hidrolizi ile hidroksitirozol ve elenolik asit oluşur.[2]

Bu yazıda, hidroksitirozolün antioksidan, antikanser, antienflamatuvar etkilerinin yanısıra osteoporoz semptomlarının önlenmesine yönelik yapılmış çalışmalara yer verilerek bu biyolojik rollerine ilişkin olası etki mekanizmalarının açıklanması amaçlanmıştır.

Antioksidan Etki
Oksidatif stres, hücresel redoks dengesinin bozulmasına sebep olan enzimatik ve enzimatik olmayan antioksidanların eksikliğiyle birlikte reaktif oksijen türleri (ROS) ve reaktif nitrojen türlerinin (RNS) aşırı üretimi şeklinde ifade edilir. Fazla ROS hücresel lipidlere, proteinlere ya da DNA'ya normal fonksiyonlarını bozarak zarar verebilir. ROS'nin birkaç genin ekspresyonu ve sinyal transdüksiyon yolakları üzerinde etkisi olduğu gösterilmiştir.[3] Birçok oksidatif stres sinyalinin gen transkripsiyonunu değiştiren protein kinaz yolaklarını aktive ettiği iyi bilinmektedir.[4] ROS tarafından mitojenle aktive olan protein kinaz/aktive edici protein-1'in (MAPK/AP-1) aktivasyonu hücre çoğalması ve apoptozis üzerinde direkt etkiye sahiptir.[3] MAPK'lar çoğalma, farklılaşma, stres adaptasyonu ve apoptozisin düzenlenmesine katılan çok sayıda serin/treonin kinazı kapsar. MAPK'lar hücre dışı sinyalle düzenlenen kinaz (ERK), c-Jun N-terminal kinaz (JNK) ve p38 kinazlar olmak üzere yapısal olarak farklı üç altsınıfa ayrılır. MAPK'ların aktivasyonu MAPKKK'dan MAPKK, oradan MAPK'ya kaskad kinaz reaksiyonlarını kapsar.[4]

Oksidatif strese bağlı aşırı ROS oluşumu yaşlanma süreciyle birlikte kanser, kardiyovasküler ve nörodejenaratif hastalıklarla ilişkilendirilmektedir. [3] Hidroksitirozolün canlılarda normal metabolizma sırasında gerçekleşen reaksiyonlardan türeyen ROS oluşumunu azalttığı belirtilmektedir.[5]

HT'nin hücreler üzerindeki antioksidan etkilerine yönelik yapılmış çeşitli moleküler biyolojik çalışmalarla onun etki mekanizması açıklanmaya çalışılmıştır. HT moleküller arası hidrojen bağları oluşturarak ve böylece serbest oksijenin başka moleküllerle bağlantı kurmasına engel olarak serbest radikalleri stabilize etmektedir.[6]

Antioksidan etkiye yönelik in vivo bir çalışmada hiperlipemik farelerde HT uygulamasının kan lipid profilini, antioksidan durumunu iyileştirdiği ve atherosiklerotik lezyon büyüklüğünü küçülttüğü gözlenmiştir.[7]

Goya ve ark. insan hepatoma hücreleri (HepG2) üzerinde yaptıkları in vitro çalışmada hidroksitirozolün tert-bütilhidroksiperoksit indüklü oksidatif strese karşı hücrelerin antioksidan defans sistemlerini pozitif olarak etkilediği gösterilmiştir.[8]

Antikanser Etki
Diyetlerden sağlanan antioksidan bileşikler; DNA hasarını, lipid peroksidasyonunu, üretilen ROS miktarını en aza indirerek kanser riskini azaltır. Hidroksitirozolün sitotoksik ve apoptotik etkileri; promiyelositik lösemi, akut monositik lösemi, karaciğer karsinomu, kolon adenokarsinomu, melanoma, prostat ve meme kanseri üzerinde çalışılmıştır.

Hücre siklusunun ilerlemesi spesifik kontrol adımlarında (G0/G1, G1/S, S/G2, G2/M) siklin bağımlı protein kinazların (CDK) aktivasyonu ve inaktivasyonu ile düzenlenir. Siklin bağımlı kinazların farklı siklinlere bağlanarak aktive olması ile döngüde ilerleme sağlanır. CDK inhibitörlerinin (CDKi) bağlanmasıyla CDK inaktive edilir. CDKi'ler p21 (WAF1/Cip1), p27 (Kip1), p57 (Kip2), p15 (INK4B), p16 (INK4A), p18 (INK4C) ve p19 (INK4D)'dur. Bazı kanser türleri hücre siklus kontrolünün düzenlenmesindeki bozukluklarla ortaya çıkmaktadır. İnsan promiyelositik lösemi hücrelerine (HL60) 50-100 μM hidroksitirozol uygulanması hücre döngüsünü G₀/G₁ fazında durdurmuştur. p21^WAF1/Cip1 ile p27^Kip1 mRNA ve protein seviyesinin artışına bağlı olarak siklin bağımlı kinaz 6 (CDK6) seviyesinin düştüğü gösterilmiştir. In vivo şartlarda p21^WAF1/Cip1, p53 bağımlı olarak aktive edilir. HL60 hücrelerinde p53 delesyonlu olduğu için p21^WAF1/Cip1 ekspresyonunun artışının hidroksitirozol etkisiyle olduğunu göstermektedir. [9] Bu çalışmadan elde edilen sonuç HT'nin kanserli hücre proliferasyonunu engellemede hangi proteinler üzerinden etkisini gösterebileceğine dair önemli bir bulgudur.

P38 büyüme, farklılaşma, apoptozis ve enflamasyon yanıtı gibi çeşitli hücresel süreçleri düzenleyen bir MAPK ailesi alt üyesidir. p38 MAPK'lar sitokin reseptörleri tarafından düzenlenir. Corona ve ark. yaptıkları çalışmada, hidroksitirozolün Caco-2 kolon kanser hücrelerinde çoğalmayı inhibe ettiği ve Gsub>2/M fazında hücre döngüsünü durdurduğu belirtilmiştir. Bu etki p38'in inhibisyonunun ardından bir transkripsiyon faktörü olan CREB (cyclic adenosine mono phosphate response element- binding protein)'in inhibe olması ve böylece COX-2 (siklooksijenaz-2) ekspresyonunun downregülasyonu ile gerçekleşmektedir. Hücre içerisinde araşidonik asitten prostaglandin oluşumunu sağlayan ve enflamasyon sırasında ekspresyonu artan COX-2 kolorektal kanser hücrelerinde overekspresedir. Overekspresyonun hücre canlılığını, büyümesini, göçünü, invazyonu ve anjiyogenezi teşvik etmesi ile kolorektal neoplazi arasında güçlü bir ilişki vardır.[10] Hücre çoğalmasının engellenmesi aynı zamanda hidroksitirozolün MAPK ailesinden hücre dışı sinyalle düzenlenen kinaz (ERK) 1/2 fosforilasyonunu inhibe etmesi ve siklin D1 ekspresyonunu baskılaması ile de gerçekleşmektedir.[11]

Kolon kanseri hücreleri (HT29) ile yapılan bir çalışma hidroksitirozolün anti-apoptotik protein Bcl-2'nin ekspresyonunu azaltarak ve proapoptotik proteinler olan Bad, Bak ve Bix'in ekspresyonlarını artırarak mitokondrial yolak aracılığıyla apoptozise yol açtığını ortaya koymuştur. Aynı çalışmada hidroksitirozolün kolon kanser hücrelerinde apoptozisle ilişkili çeşitli yolaklarda anahtar rol oynayan serin/treonin protein fosfataz (PP2A)'yı aktive ederek ve endoplazmik retikulum stresi yanıtını teşvik ederek apoptozise neden olduğu gösterilmiştir.[12]

Yaygın insan kanserlerinin önemli bir bölümünü oluşturan kolon kanserinde, yağ asitlerinin yeni (de novo) sentezinde terminal adımları katalizleyen anahtar anabolik enzim olan yağ asidi sentez (FAS) yüksek seviyelerde ekspresedir. FAS aşırı ekspresyonu kolon karsinomunda büyüme ve patogenezde önemli bir rol oynamaktadır. Hidroksitirozol SW620 insan kolon kanseri hücrelerinde FAS ekspresyonunu baskılayarak antiproliferatif etki göstermekte ve bu hücrelerde apoptozisi indükleyerek S fazında hücre siklusunun durmasına yol açmaktadır.[13]

Farklı türde kanser hücre hatları üzerinde yapılmış in vitro çalışmalarda HT'nin oksidatif DNA hasarına karşı hücreleri koruduğu ve in vivo karsinogenez adımlarının başlamasını önleyebileceği belirtilmektedir.

Hidroksitirozolün normal meme hücrelerinde (MCF10A) hücre içi ROS seviyesini azalttığı, normal ve kanserli meme hücrelerinde (MCF10A, MCF-7, MDA-MB-231),[14] promiyelositik lösemi (HL60) ve insan periferal kan mononüklear hücrelerinde (PBMC) oksidatif DNA hasarını önlediği bulunmuştur.[15] Ayrıca diğer zeytin yağı fenollerinin DNA hasarı üzerindeki etkisinin araştırılmasında hidroksitirozolün tek başına kullanımının fenollerin kompleks karışımlarına göre daha etkili olduğu da belirtilmektedir.[15]

Hidroksitirozolün apoptozisi teşvik ettiği ve hücre çoğalmasını durdurduğu meme kanseri hücreleri (MCF-7) ile yapılan bir çalışmada hücrelerin G₁ fazından S fazına geçişini engellediği ve G₀ G₁ fazında hücre sayısının arttığı gösterilmiştir.[16] Aynı hücre hattında yapılan başka bir çalışmada hidroksitirozol etkisiyle peptidyl-prolyl cis-trans izomeraz 1 (Pin1) ekspresyonunun baskılanması ve G1 fazının anahtar proteini olan siklin D1 seviyesindeki azalma ile hücre döngüsünü durdurduğu ortaya konulmuştur.[17]

Sprague–Dawley sıçanlarının meme tümör gelişimi ile ilgili in vivo çalışmada HT'nin p14^ARF ve p16^INK4A izoformlarını kodlayan Cdkn2a'yı downmodüle ettiği ve bu yolla tümör hücrelerini G₁ fazında durdurduğu düşünülmektedir. Aynı çalışmada bu fenolik bileşenin c-Jun ve JunB onkogenlerini downregüle ederek hücre döngüsünü G₂/M fazında durdurarak hücre çoğalmasını engelliyor olabileceği belirtilmektedir.[18]

Farklı kanser hücre hatlarıyla yapılmış yukarıda belirtilen çalışmalardan elde edilen bilgilere göre hidroksitirozol, farklı tümör baskılayıcılar (p14^ARF, p16^INK4A) ve onkogenleri kontrol ederek de antiproliferatif etkisini gösteriyor gibi görünmektedir. Bu bilgilerin ışığında ve daha ileri çalışmalarla hücre siklusunun kontrolünde HT'nin moleküler etki mekanizmasını hangi yolak üzerinden gösterdiğini açıklamak mümkün olacaktır.

Sprague–Dawley sıçanlarının meme tümör gelişimini ve hücre çoğalmasını HT'nin durdurduğu gösterilen in vivo çalışmada; hücre çoğalması, apoptozis ve Wnt sinyal yolağı ile ilişkili birkaç genin ekpresyonunun değiştiği de belirtilmektedir. Wnt yolağını antogonistik etkileyen Sfrp4 (secreted frizzled-related protein 4)'ün ekspresyonu artırmıştır. Sfrp4, Wnt7a'ya bağlanarak onun aktivasyonunu engeller ve böylece hücre çoğalmasını aktive eden genlerin ekpresyonu downregüle olur. HT'nin p53 ile indüklenen apoptotik yolakta iş gören Cabc1 ekpresyonunu ve kaspaz bağımlı apoptotik yolu teşvik eden Il6st'nin ekpresyonunu artırarak apoptozise yol açabileceği düşünülmektedir. Hidroksitirozolün koşullara bağlı olarak proapoptotik ya da antiapoptotik etki gösterebilen bir proteini kodlayan Ier3'ün mRNA ekspresyonunu downregüle ettiği de bulunmuştur.[18]

ER-negatif (östrojen reseptör negatif) meme kanseri hücreleri GPER (G-protein-coupled receptor)'e östrojen bağlanması ile aktive olabilir. Uyarılmış GPER, hızlı fakat sürekli olmayan şekilde ERK1/2 sinyal yolağının aktivasyonunu tetikler. Chimento ve ark. ER-negatif meme kanseri hücreleri (SKBR3) ile yaptıkları çalışmalarında hidroksitirozol ve oleuropein (OL)'in GPER'ye bağlanarak onu aktive ettiğini ve bunun SKBR3 hücrelerinde apoptozise neden olduğunu göstermişlerdir. Aynı çalışmada HT ve OL'nin hücre döngüsünün negatif düzenleyicileri olan p21 ve p53'ün upregülasyonuna ve siklin D1 ekspresyonunun azalmasına neden olarak G1 bağımlı SKBR3 çoğalmasına engel olduğu bulunmuştur.[19]

Hepatoselüler karsinom gelişiminde hücre çoğalması, apoptozis, invazyon, anjiyogenez, metastaz ve kemorezistans süreçlerine katılan nükleer faktör kappa beta (NF-κβ), PI3K/AKT sinyal ileti yolağının downstream bileşenlerinden biridir.

Zhao ve ark. hepatosellüler karsinom hücrelerinde hem in vitro hem de in vivo olarak yaptıkları bir çalışmada; HT'nin, AKT fosforilasyonunu inhibe ederek aktivasyonunu baskıladığı, böylece AKT aracılı NF-κβ aktivasyonunu engelleyerek NF-κβ ilişkili bazı gen ürünlerinin (c-myc, cyclinD1, Bcl- 2, Bcl-xL, COX-2 ve VEGF) downregülasyonuna neden olduğu bulunmuştur.[20]

Kanser gelişiminde, tümör hücrelerinin oksijen ve besin sağlamak için, var olan damarlardan yeni kılcal damar oluşumunu uyarmasını ifade eden anjiyogenez kritik bir aşamadır. Bu yeni damar oluşumu endotelyal hücrelerin (EC) uyarılması, göçü, çoğalması ve morfolojik olarak farklılaşmasını içeren bir seri aşama ile gerçekleşir. Vasküler endotelyal büyüme faktörü (VEGF), EC reseptörleri olan VEGF reseptör-1 ve VEGF reseptör-2'ye yüksek afinite ile bağlanan özgül EC mitojenidir. VEGF'nin VEGFR-2'ye bağlanması, endotelyal hücrelerin göçü, çoğalması ve yaşaması için gerekli olan hücre içi VEGFR-2 tirozin kinaz faaliyetini aktive eder. Lamy ve ark. yaptıkları bir çalışmada hidroksitirozol, taksifolin ve oleik asidin konsantrasyona bağımlı olarak çok etkili potansiyel bir anjiyogenez inhibitörleri olduklarını bulmuşlardır. Bu etkiyi VEGFR-2'nin özgül otofosforilasyon bölgelerini (Tyr951, Tyr1059, Tyr1175 ve Tyr1214) inhibe ederek endotelyal hücre sinyal iletisinin engellemesi ile göstermektedirler.[21]

Kolanjiokarsinom (CCA) tümör hücreleri TFK- 1 ve KMBC ile safra kesesi kanseri hücrelerinde (GBS-SD) 75 μM HT'nin antiproliferatif ve proapoptotik etkiye sahip olduğu ve sıçanlar üzerindeki in vivo denemelerde 250 ve 500 mg/kg/gün HT uygulamasının CCA tümör hücrelerinde hücre siklusundan kaçışı ve apoptozisi indüklediği de belirtilmektedir.[22]

Antienflamatuvar Etki
Kronik enflamasyon pek çok hastalığın patogenezinde anahtar rol oynamaktadır. Nüklear faktör kappa beta (NF-κβ) pro-inflamator sinyal yolağında inflamator genlerin ekspresyonlarını aktive eden bir transkripsiyon faktörüdür.[23]

İndüklenebilir nitrik oksit sentaz (iNOS) ve siklooksijenaz-2 (COX-2) enzimleri enflamatuvar cevabın mediyatörüdürler. Bu enzimlerin promotör bölgeleri NF-κβ, STAT-1α ve IRF-1 transkripsiyon faktörlerinin bağlandığı korunmuş diziler içerir. Bu transkripsiyon faktörleri intraselüler redoks durumlarına bağımlı olarak ilgili genlerin transkripsiyonlarını aktive eder. ROS oluşumuna yol açan lipopolisakkarit (LPS) ile uyarılmış J774 murin (kemirgen) makrofajlarında hidroksitirozolün NF- κβ, STAT-1α ve IRF-1 aktivasyonunu önlediği,[24] LPS ile indüklenmiş insan monositik (THP-1) hücrelerinde[25] iNOS ve COX-2 gen ekpresyonlarını down-regüle ettiği belirtilmiştir. HT enflamasyonun kontrolünde potansiyel bir non-toksik ajan olarak anahtar bir rol oynuyor olabilir.

Osteoporoz
Kemik dokusunun oluşumu ve korunması osteoblastlar ve osteoklastlar arasındaki denge ile sağlanır. Bu iki hücre tipi arasındaki dengenin bozulması osteoporoz gibi kemik metabolik hastalıklarına yol açar. Yumurtalıkları çıkarılmış MC3T3-E1 fare osteoblastik hücre hattında oleuropein ve hidroksitirozolün kemik oluşumu ve korunmasında kritik etkiye sahip olabileceği belirtilmiştir.[26] HT doza bağımlı olarak kalsiyum birikmesini teşvik edici ve çok çekirdekli osteoklast oluşumunu önleyici etkileri sebebiyle osteoporoz semptomlarının tedavisinde etkili bir çözüm olarak kullanılabilir.[6] Kemik oluşumu ve korunmasında HT'nin moleküler biyolojik etki mekanizmasını ortaya koyacak ileri çalışmalara ihtiyaç vardır.

Introduction

Conclusion

Hidroksitirozol, çeşitli normal hücre hatlarında serbest radikalleri stabilize etme, atherosiklerotik lezyon büyüklüğünü küçültme etkisine ve oksidatif strese karşı antioksidan etkiye sahiptir.

Hidroksitirozol, çeşitli kanser hücre hatlarından ve in vivo çalışmalardan elde edilen sonuçlara göre, antiproliferatif, proapoptotik etki ile tümöral gelişimi baskılamaktadır. Antiproliferatif etkisini hücre siklusunun kontrolünde rol oynayan CDKi'ler üzerinden etki ederek gösteriyor olabilir. Bazı çalışmalarda da antiproliferatif etkisini ERK1/2 fosforilasyonunu inhibe ederek ve siklin D1 ekspresyonunu baskılayarak gösterdiği belirtilmektedir. Farklı kanser hücre hatlarında yapılan çalışmalar değerlendirildiğinde, siklin D1 ekspresyonunun azalmasına etki edecek yolaklar üzerinden antiproliferatif etkisini gösterdiği dikkati çekmektedir. Aynı zamanda kanser hücre hatlarında apopitozu indükleyerek hücre siklusunun durmasına yol açmaktadır. Ayrıca onkogenler ve tümör baskılayıcıları kontrol ederek de antiproliferatif özellik gösterdiğine dair bulgular da mevcuttur.

Hidroksitirozolün apoptotik etkisini meme kanser hücre hatlarında GPER aktivasyonu ile, hepatosellüler karsinomda NF-κβ aktivasyonunu engelleme ile gösterdiği belirtilmektedir. Çalışmalar, farklı kanser tiplerinde, farklı yolaklarda iş gören farklı proteinler üzerinden apoptotik etkisinin olabileceğini gösteriyor. Mekanizmanın açıklanması için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmaktadır.

Kanserin gelişmesinde kritik bir öneme sahip anjiyogenez aşamasında, hidroksitirozolün etkisini endotelyal hücre sinyal iletimini engelleyerek gösterdiğini destekleyen bulgular söz konusudur. Pek çok hastalığın patogenezinde anahtar rol oynayan enflamasyonun baskılanmasında, HT non-toksik bir ajan olarak da nitelendirilebilir. Kemik yapımı ve korunmasında kalsiyum birikmesini teşvik edici ve osteoklast oluşumunu engelleme etkisi ile de osteoporoz tedavisinde bir umut vaat etmektedir.

Hidroksitirozol oksidatif strese karşı koruyucu ve antienflamatuvar etkisi ile pek çok hastalığın önlenmesine yardımcı olabilir. Kanser gelişiminin engellenmesinde antiproliferatif ve apoptotik etkileri açısından yapılacak in vivo ve etkisini hangi hücresel yolaklar üzerinden gösterdiğini ortaya koyacak moleküler biyolojik yeni çalışmalardan elde edilecek bulgular, tedaviye yönelik yeni yaklaşımların geliştirilmesini sağlayacaktır.

Conclusion