Pokaż cały numer - FPN - Farmaceutyczny Przegląd Naukowy

Pokaż cały numer - FPN - Farmaceutyczny Przegląd Naukowy Pokaż cały numer - FPN - Farmaceutyczny Przegląd Naukowy

fpn.sum.edu.pl
from fpn.sum.edu.pl More from this publisher
29.11.2014 Views

Farm Przegl Nauk, 2009,8 Ryc. 5. Indeksu mitotyczny kontrolnych komórek Testu Allium i po inkubacji w różnych stężeniach ekstraktu (0,1; 0,2; 0,4; 0,75; 1,5 i 6,0 mg/ml) z I. dichotoma 30 ekstraktu (6 mg/ml) juz po 12 godz. spowodowała obniżenie indeksu mitotycznego do 25% i całkowitą jego inhibicję po 36 godz. i na tym poziomie pozostawał on do 84 godz. inkubacji (Ryc. 3d). Wyniki tych zmian przedstawiono na wykresie (Ryc. 5). Jednocześnie ze zmianami indeksu mitotycznego w czasie trwania inkubacji w ekstraktach wystąpiły zmiany indeksu fazowego (procent komórek w poszczególnych fazach mitozy) (Ryc. 6). W początkowych godzinach inkubacji w niższych stężeniach ekstraktu (0,1 – 0,4 mg/ml) indeks profaz był niższy w porównaniu do kontroli a indeks metafaz lekko wzrastał ponad poziom kontroli. Generalnie nie były to zmiany istotne i nie zaobserwowano występowania podziałów zmienionych (cc) (Ryc. 6a i 6c). Natomiast inkubacja w roztworach o stężeniach 0,75 i 1,5 mg/ml spowodowała wyraźny wzrost procentu profaz i metafaz po 12 godz. inkubacji, kiedy to dochodziło do wyraźnej redukcji podziałów a jednocześnie pojawiały się mitozy zmienione, które stanowiły znaczny odsetek wszystkich komórek dzielących się (Ryc. 6b). Może to wskazywać na mechanizm blokowania cyklu komórkowego w punkcie metafaza/anafaza, który może być związany z uszkodzeniami cytoszkieletu tubulinowego w komórkach. Najwyższa z użytych koncentracji ekstraktu, również po 12 godz. inkubacji spowodowała wyraźny wzrost indeksu profaz a tym samym spadek udziału pozostałych trzech faz mitozy. Po 36 godz. inkubacji doszło już do całkowitego zahamowania podziałów komórkowych (Ryc. 6d). Dyskusja i wnioski W oparciu o powyższe badania działania wodnego ekstraktu z I. dichotoma na komórki Testu Allium wyodrębniono trzy zasadnicze typy reakcji w zależności od jego koncentracji. Działanie stężeń najniższych uwidaczniało się w przyspieszaniu (stymulacji) wzrostu merystemów korzeniowych w stosunku do kontrolnych. Skorelowane to było z obserwowaną, wyraźną despiralizacją chromatyny interfazowej prowadzącej najprawdopodobniej do zwiększenia jej transkrypcyjnego potencjału przejawiającego się w dalszej konsekwencji w skróceniu faz cyklu komórkowego oraz wzmożonej aktywności mitotycznej [10]. Działanie średnich z badanych koncentracji ekstraktu przejawiało się z kolei w tworzeniu charakterystycznych zgrubień dystalnej części strefy przejściowej pomiędzy strefą mitoz a elongacji komórek, podobnych do tych, jakie powstają np.: po działaniu kolchicyny lub soli metali ciężkich (ołowiu, kobaltu i manganu). Jak wynika z naszych wcześniejszych badań, zgrubienie to jest efektem częściowego lub całkowitego zahamowania podziałów komórkowych w strefie mitotycznej, przy jednoczesnej zmianie kierunku wzrostu komórek strefy elongacyjnej [11], co związane jest ze zmianą reorientacji mikrotubul cytoszkieletu tubulinowego. Natomiast redukcja/zahamowanie podziałów w części mitotycznej następiło najprawdopodobniej na skutek drastycznego zablokowania syntezy białek tubulinowych, co przejawia się w za- Ryc. 6. Indeks fazowy pod wpływem inkubacji w różnych stężeniach ekstraktu z I. dichotoma, w różnym czasie trwania inkubacji a) Indeks fazowy w komórkach Testu Allium w trakcie inkubacji w ekstrakcie o stężeniu 0,1 mg/ml; b) Indeks fazowy w komórkach Testu Allium w trakcie inkubacji w ekstrakcie o stężeniu 0,75 mg/ml; c) Indeks fazowy w komórkach Testu Allium w trakcie inkubacji w ekstrakcie o stężeniu 0,4 mg/ml; d) Indeks fazowy w komórkach Testu Allium w trakcie inkubacji w ekstrakcie o stężeniu 6 mg/ml kłóceniu reorientacji chromosomów w okresie ich przejścia z fazy G2 do M i w samej mitozie przy przejściu z profazy do metafazy i z metafazy do anafazy

copyright © 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN 1425-5073 [10]. Podobne sytuacje, aczkolwiek związane z inhibicją polimeryzacji bądź depolimeryzacji mikrotubul tubulinowych mamy do czynienia w przypadku wielu cytostatyków jak np.: winblastyna, winkrystyna, Taxol i Taxoter oraz kofeina [8, 12]. Istnienie tej bariery pomiędzy poszczególnymi fazami mitozy uniemożliwia jej zakończenie, ale poprzez ich restytucję, ponowne cofanie się do interfazy. Doprowadza to z kolei do stopniowej redukcji poziomu aktywności mitotycznej albo do całkowitego jej wygaśnięcia. Komórki te jednak nadal zachowują żywotność, której poziom może nawet nagle i falowo wzrastać w momencie ponownego przeniesienia komórek do środowiska kontrolnego. Ekstrakty o tych stężeniach zmieniają więc metabolizm komórek nie powodując jednak ich aberracyjnej – mutagennej dezorganizacji ani zwiększenia ich śmiertelności. Stężenia te określane są one jako cytostatyczne lub subletalne. Z kolei najwyższe ze stosowanych stężeń prowadziły do nieodwracalnych zmian morfologicznych całych merystemów oraz daleko posuniętych morfologicznych zmian chromatyny interfazowej i chromosomów podziałowych polegającej na ich kondensacji i kontrakcji. Taka kondensacja określana często jako „heterochromatynizacja” a prawidłowiej jako kondensacja euchromatyny [13] prowadzi do całkowitej inhibicji transkrypcji a w konsekwencji zablokowania translacji i aktywności podziałowej oraz do totalnej inaktywacji całej tkanki aktywnej podziałowo. Takie działanie czynnika zmieniajacego poziom aktywności podziałowej, określane jest jako cytotoksyczne – letalne. Powyższe wyniki badań wskazują, zatem na pewną dwoistość działania wodnego ekstraktu z kłącza Iris dichotoma. Z jednej strony na działanie cytoprotekcyjne i stymulujące a z drugiej na ich działanie inhibujące. W związku z takim działaniem na komórki Testu Allium mamy tu analogię do immunomodulacyjnego działania innych cytostatyków na komórki ludzkie i zwierzęce a wyrażające się (zależnie od stężenia) w immunostymulacyjnym lub immunosupresyjnym działaniu [14]. Być, zatem może, że przejawiające się dwojakie działanie ekstraktu z I. dichotomia na komórki Testu Allium może w odniesieniu do komórek ludzkich i zwierzęcych okazać się właśnie działaniem „immunomodulacyjnym”. Gdyby tak było to ekstrakty z kłączy irysa mogłyby mieć zastosowanie jako typowe roślinne preparaty wspomagające terapię nowotworową. Właśnie ze względu na to dwojakie działanie wodnego ekstraktu z kłączy I. dichotoma bardzo ważnym staje się dokładne przebadanie mechanizmu jego działania na komórki ludzkiego organizmu, oraz ustalenie odpowiednich dawek preparatu w zależności od potrzeb tak aby wykluczyć np.: możliwość stymulacji rozwoju choroby nowotworowej podczas jego stosowania. Dalsze badania w tym kierunku wydają się być bardzo celowe i powinny prowadzić do ustalenia przeciwnowotworowych aspektów ich działania. Reasumując dotychczasowe nasze wyniki badań możemy stwierdzić, że: 1. Wodny wyciąg z kłączy I. dichotoma wykazuje podwójne działanie („immunomodulujące”) na badane komórki Testu Allium w zależności od stężenia: A) Niższe stężenia 0,1-0,4 mg/ml działały stymulująco na aktywność podziałową B) Najwyższe stężenie 6,0 mg/ml działało inhibujaco na tą aktywność. 2. Głównym czynnikiem powodującym zmianę aktywności podziałowej był stopień kondensacji chromatyny. 3. Zmianom struktury i kondensacji chromatyny nie towarzyszyły aberracje – wywołujące skutki mutagenne. 4. Mechanizm kondensacji chromatyny należy opracować szerzej używając metod cytofotometrychnych, w tym należy ustalić mechanizm zmian struktury chromatyny przy różnych koncentracjach ekstraktu i w różnych fazach cyklu komórkowego. 5. Oba powyższe efekty działania ekstraktu z I. dichotoma (stymulacji i inhibicji) należy rozpatrywać z punktu widzenia ich użyteczności w działaniach prewencyjnych i/ lub terapeutycznych walki z rakiem Piśmiennictwo 1. Rahman A. et al. Two New Quinones from Iris bungei. Chem Pharm Bull 2000; 48: 738-739. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Choudhary M.I. et al. Five New Peltogynoids from Underground Parts of Iris bungei: A Mongolian Medicinal Plant. Chem Pharm Bull 2001; 49: 1295-1298. Choudhary M.I. et al. Four New Flavones and a New Iso- flavone from Iris bungei. J Nat Prod 2001; 64: 857-860. Levan A. The effect of colchicine on root mitosis in Allium. Hereditas 1938; 24: 471-486. Lopez-Saez, J.F., Fernandez-Gomez E. Partial mitotic index and phase indices. Experientia 1965; 21: 591-592. Kuraś M., Malinowska A. Influence of 1-b-D arabinofuranosylcystoine on mitotic activity of apical meristem of onion (Allium cepa L.) roots. Acta Soc Bot Polon 1978; 47: 173-187. Keithtey A.M. et al. Coumarin and its 4- and 7- substi- tuted derivates as retardants of mitoses in Allium root promeristem. Int J Pharmacogn 1996; 34: 105-113. Majewska, A. i wsp. Influence of extracts from schoots of Taxus baccata var. Elegantissima on mitotic activity of meristematic cells of Allium cepa L. roots. Acta Soc Bot Polon 2001; 63: 185-192. Kuraś M. i wsp. Changes in chromosome structure, mi- 9. totic activity and nuclear DNA content from cells Allium Test induced by bark water extract of Uncaria tomentosa (Willd.) DC. J Ethnopharmacol 2006; 107: 211-221. 10. Woźny A., Michleda J., Ratajczak L. Podstawy biologii komórki roślinnej. Wyd. Naukowe UAM, Poznań 2000. 11. Wierzbicka M. The effect of leads on the ultrastructural changes in the root tip onion – Allium cepa L. Folia Histochem Cytobiol 1986; 24: 340-341. 12. Podbielkowska M. i wsp. Effect of coumarin and its derivatives no mitosis and ultrastructure of meristematic cells. Int J Pharmacogn 1995; 33: 7-15. 13. Olszewska M.J. Heterochromatyna i “heterochromatynizacja”. Post Biol Kom 2007; 34: 391-407. 14. Skopińska-Różewska E. Wpływ substancji naturalnych na układ odpornościowy. Wyd. Fundacja Pomocy Zdrowiu – Medycyna Naturalna, Warszawa 2002. Adres do korespondencji: Prof. dr hab. Mieczysław Kuraś, ul. Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa, tel. 22 554-20-07, e-mail: kuras@biol.uw.edu.pl 31

copyright © 2009 Grupa dr. A. R. Kwiecińskiego ISSN 1425-5073<br />

[10]. Podobne sytuacje, aczkolwiek związane z inhibicją polimeryzacji<br />

bądź depolimeryzacji mikrotubul tubulinowych<br />

mamy do czynienia w przypadku wielu cytostatyków jak<br />

np.: winblastyna, winkrystyna, Taxol i Taxoter oraz kofeina<br />

[8, 12]. Istnienie tej bariery pomiędzy poszczególnymi fazami<br />

mitozy uniemożliwia jej zakończenie, ale poprzez ich<br />

restytucję, ponowne cofanie się do interfazy. Doprowadza<br />

to z kolei do stopniowej redukcji poziomu aktywności mitotycznej<br />

albo do całkowitego jej wygaśnięcia. Komórki te<br />

jednak nadal zachowują żywotność, której poziom może nawet<br />

nagle i falowo wzrastać w momencie ponownego przeniesienia<br />

komórek do środowiska kontrolnego. Ekstrakty<br />

o tych stężeniach zmieniają więc metabolizm komórek nie<br />

powodując jednak ich aberracyjnej – mutagennej dezorganizacji<br />

ani zwiększenia ich śmiertelności. Stężenia te określane<br />

są one jako cytostatyczne lub subletalne.<br />

Z kolei najwyższe ze stosowanych stężeń prowadziły<br />

do nieodwracalnych zmian morfologicznych całych merystemów<br />

oraz daleko posuniętych morfologicznych zmian<br />

chromatyny interfazowej i chromosomów podziałowych<br />

polegającej na ich kondensacji i kontrakcji. Taka kondensacja<br />

określana często jako „heterochromatynizacja” a prawidłowiej<br />

jako kondensacja euchromatyny [13] prowadzi do<br />

całkowitej inhibicji transkrypcji a w konsekwencji zablokowania<br />

translacji i aktywności podziałowej oraz do totalnej<br />

inaktywacji całej tkanki aktywnej podziałowo. Takie działanie<br />

czynnika zmieniajacego poziom aktywności podziałowej,<br />

określane jest jako cytotoksyczne – letalne.<br />

Powyższe wyniki badań wskazują, zatem na pewną dwoistość<br />

działania wodnego ekstraktu z kłącza Iris dichotoma.<br />

Z jednej strony na działanie cytoprotekcyjne i stymulujące<br />

a z drugiej na ich działanie inhibujące. W związku z takim<br />

działaniem na komórki Testu Allium mamy tu analogię do<br />

immunomodulacyjnego działania innych cytostatyków na<br />

komórki ludzkie i zwierzęce a wyrażające się (zależnie od<br />

stężenia) w immunostymulacyjnym lub immunosupresyjnym<br />

działaniu [14]. Być, zatem może, że przejawiające się<br />

dwojakie działanie ekstraktu z I. dichotomia na komórki Testu<br />

Allium może w odniesieniu do komórek ludzkich i zwierzęcych<br />

okazać się właśnie działaniem „immunomodulacyjnym”.<br />

Gdyby tak było to ekstrakty z kłączy irysa mogłyby<br />

mieć zastosowanie jako typowe roślinne preparaty wspomagające<br />

terapię nowotworową. Właśnie ze względu na to<br />

dwojakie działanie wodnego ekstraktu z kłączy I. dichotoma<br />

bardzo ważnym staje się dokładne przebadanie mechanizmu<br />

jego działania na komórki ludzkiego organizmu, oraz ustalenie<br />

odpowiednich dawek preparatu w zależności od potrzeb tak aby<br />

wykluczyć np.: możliwość stymulacji rozwoju choroby nowotworowej<br />

podczas jego stosowania. Dalsze badania w tym kierunku<br />

wydają się być bardzo celowe i powinny prowadzić do<br />

ustalenia przeciwnowotworowych aspektów ich działania.<br />

Reasumując dotychczasowe nasze wyniki badań możemy<br />

stwierdzić, że:<br />

1. Wodny wyciąg z kłączy I. dichotoma wykazuje podwójne<br />

działanie („immunomodulujące”) na badane komórki<br />

Testu Allium w zależności od stężenia:<br />

A) Niższe stężenia 0,1-0,4 mg/ml działały stymulująco<br />

na aktywność podziałową<br />

B) Najwyższe stężenie 6,0 mg/ml działało inhibujaco na<br />

tą aktywność.<br />

2. Głównym czynnikiem powodującym zmianę aktywności<br />

podziałowej był stopień kondensacji chromatyny.<br />

3. Zmianom struktury i kondensacji chromatyny nie towarzyszyły<br />

aberracje – wywołujące skutki mutagenne.<br />

4. Mechanizm kondensacji chromatyny należy opracować<br />

szerzej używając metod cytofotometrychnych, w tym<br />

należy ustalić mechanizm zmian struktury chromatyny<br />

przy różnych koncentracjach ekstraktu i w różnych fazach<br />

cyklu komórkowego.<br />

5. Oba powyższe efekty działania ekstraktu z I. dichotoma<br />

(stymulacji i inhibicji) należy rozpatrywać z punktu widzenia<br />

ich użyteczności w działaniach prewencyjnych i/<br />

lub terapeutycznych walki z rakiem<br />

Piśmiennictwo<br />

1. Rahman A. et al. Two New Quinones from Iris bungei.<br />

Chem Pharm Bull 2000; 48: 738-739.<br />

2.<br />

3.<br />

4.<br />

5.<br />

6.<br />

7.<br />

8.<br />

Choudhary M.I. et al. Five New Peltogynoids from Underground<br />

Parts of Iris bungei: A Mongolian Medicinal<br />

Plant. Chem Pharm Bull 2001; 49: 1295-1298.<br />

Choudhary M.I. et al. Four New Flavones and a New Iso-<br />

flavone from Iris bungei. J Nat Prod 2001; 64: 857-860.<br />

Levan A. The effect of colchicine on root mitosis in Allium.<br />

Hereditas 1938; 24: 471-486.<br />

Lopez-Saez, J.F., Fernandez-Gomez E. Partial mitotic<br />

index and phase indices. Experientia 1965; 21: 591-592.<br />

Kuraś M., Malinowska A. Influence of 1-b-D arabinofuranosylcystoine<br />

on mitotic activity of apical meristem of onion (Allium<br />

cepa L.) roots. Acta Soc Bot Polon 1978; 47: 173-187.<br />

Keithtey A.M. et al. Coumarin and its 4- and 7- substi-<br />

tuted derivates as retardants of mitoses in Allium root<br />

promeristem. Int J Pharmacogn 1996; 34: 105-113.<br />

Majewska, A. i wsp. Influence of extracts from schoots<br />

of Taxus baccata var. Elegantissima on mitotic activity<br />

of meristematic cells of Allium cepa L. roots. Acta Soc<br />

Bot Polon 2001; 63: 185-192.<br />

Kuraś M. i wsp. Changes in chromosome structure, mi-<br />

9.<br />

totic activity and nuclear DNA content from cells Allium<br />

Test induced by bark water extract of Uncaria tomentosa<br />

(Willd.) DC. J Ethnopharmacol 2006; 107: 211-221.<br />

10. Woźny A., Michleda J., Ratajczak L. Podstawy biologii<br />

komórki roślinnej. Wyd. Naukowe UAM, Poznań 2000.<br />

11. Wierzbicka M. The effect of leads on the ultrastructural<br />

changes in the root tip onion – Allium cepa L. Folia Histochem<br />

Cytobiol 1986; 24: 340-341.<br />

12. Podbielkowska M. i wsp. Effect of coumarin and its derivatives<br />

no mitosis and ultrastructure of meristematic<br />

cells. Int J Pharmacogn 1995; 33: 7-15.<br />

13. Olszewska M.J. Heterochromatyna i “heterochromatynizacja”.<br />

Post Biol Kom 2007; 34: 391-407.<br />

14. Skopińska-Różewska E. Wpływ substancji naturalnych<br />

na układ odpornościowy. Wyd. Fundacja Pomocy Zdrowiu<br />

– Medycyna Naturalna, Warszawa 2002.<br />

Adres do korespondencji:<br />

Prof. dr hab. Mieczysław Kuraś,<br />

ul. Miecznikowa 1, 02-096 Warszawa,<br />

tel. 22 554-20-07,<br />

e-mail: kuras@biol.uw.edu.pl<br />

31

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!