Autoreferat Julita Nowakowska - Wydział Biologii UW

AUTOREFERAT ROZPRAWY DOKTORSKIEJ
Julita Nowakowska
Wpływ ekstraktu z kory Uncaria tomentosa na komórki roslinne i zwierzęce
Praca doktorska wykonana na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego
Autor:
mgr Julita Nowakowska
Promotor:
Prof. dr hab. Mieczysław Kuraś
Recenzenci:
Dr hab. Bożena Bukowska, prof. nadzw. UŁ
Katedra Biofizyki Skażeń Środowiska, Instytut Biofizyki, Wydział
Biologii i Ochrony Środowiska, Uniwersytet Łódzki, Łódź
Prof. dr hab. Agnieszka Mostowska
Zakład Anatomii i Cytologii Roślin, Instytut Biologii Eksperymentalnej
i Biotechnologii Roślin, Wydział Biologii, Uniwersytet Warszawski
Leczenie chorób nowotworowych stanowi od dawna największe wyzwanie medycyny.
Po euforii związanej z erą rewolucji technicznej i naukowej w tworzeniu syntetycznych
leków, okazało się, że ich stosowanie powoduje wiele skutków ubocznych. Dlatego
współczesna medycyna znowu skłania się ku dawnym metodom fitoterapii z wykorzystaniem
naturalnych wyciągów roślinnych w celu leczenia różnych chorób, w tym również
nowotworowych.
Jedną z roślin o dużym potencjale leczniczym jest Uncaria tomentosa, zdrewniałe
pnącze pochodzące z tropikalnych lasów Amazonii. Zgodnie z przekazami ludności tubylczej
napary z różnych części tej rośliny stosowane były leczniczo w tamtych rejonach od ponad
2000 lat. Obecnie, począwszy od lat osiemdziesiątych ubiegłego stulecia jest ona intensywnie
badana pod kątem składu chemicznego jak i wpływu poszczególnych związków chemicznych
na organizm zwierzęcy. W trakcie badań okazało się, że najskuteczniej działają pełne
ekstrakty gdyż wzajemne oddziaływanie na siebie poszczególnych składników uzupełnia się i
tworzy ich nową i lepszą jakość. Zgodnie z wynikami wielu badań, jedna z najważniejszych
europejskich farmakopei – Hagers Handbuch der Pharmazeutischen Praxis, wymienia
następujące właściwości preparatów otrzymanych z U. tomentosa: cytostatyczne, stymulujące
fagocytozę, antymutagenne, regulujące aktywność ośrodkowego układu nerwowego,
przeciwzapalne, immunomodulujące, immunostymulujące, indukujące apoptozę komórek
1
nowotworowych, antykoncepcyjne, antyoksydacyjne, przeciwwirusowe, przeciwobrzękowe i
wiele innych.
Stawiając sobie za główny cel wyjaśnienie mechanizmu antynowotworowego
działania, wodnego ekstraktu z kory U. tomentosa, przeprowadzono szereg eksperymentów z
użyciem różnorodnego materiału badawczego. Obiektem badań były komórki roślinne (test
Allium) i zwierzęce: limfocyty i granulocyty mysie, linia komórek ostrej białaczki L1210,
komórki guza płuca L1-Sarcoma oraz ludzkie komórki linii białaczkowej HL60, hodowane in
vitro. Dodatkowo przeprowadzono in vivo testy na zwierzętach eksperymentalnych (myszy).
Postawiono sobie za cel wyjaśnienie zagadnienia dwoistości działania ekstraktu na organizm
zwierzęcy w postaci stymulacji odpowiedzi immunologicznej i jednoczesnej inhibicji rozwoju
nowotworu. Wykorzystano różnorodne metody badawcze chcąc wykazać szerokie spektrum
działania ekstraktu oraz jego uniwersalność, niezależnie od rodzaju komórek.
Na pierwszym etapie badań skupiono się na przebadaniu wpływu ekstraktu na
proliferację komórek roślinnych i zwierzęcych, biorąc pod uwagę indeks mitotyczny i
fazowy, morfologię chromosomów, poziom jądrowego DNA oraz zmiany cytoszkieletu
tubulinowego. Dodatkowo zbadano wpływ ekstraktu na poziom oddychania komórkowego i
ultrastrukturę. Wyniki otrzymane w tej części pracy wykazały, że mechanizm
antymitotycznego działania wodnego ekstraktu z kory Uncaria tomentosa cechuje
wielokierunkowość przejawiająca się w oddziaływaniu na różne elementy strukturalne
komórki. Obserwowano m.in. zmiany struktury jądra komórkowego i chromosomów,
cytoszkieletu komórki oraz zmiany struktury i fizjologii mitochondriów.
W związku z licznymi doniesieniami o dwojakim działaniu ekstraktu (stymulującym i
inhibującym), w drugiej części badań został on przebadany pod kątem wpływu na
przeżywalność, liczebność i rodzaj wywoływanej śmierci komórek (nekroza, apoptoza)
zmienionych nowotworowo (linia ostrej mysiej białaczki limfocytarnej – L1210) i komórek
zdrowych (limfocyty krwi obwodowej myszy). W tym celu opracowano taki układ
eksperymentalny aby jednoznacznie określić wpływ ekstraktu na zdrowe komórki i zmienione
nowotworowo a także wykluczyć możliwość stymulacji rozwoju choroby nowotworowej w
trakcie stosowania niskich dawek preparatu (przyjętych za stymulujące). Otrzymane wyniki
badań wyraźnie pokazały, że wodny ekstrakt z kory Uncaria tomentosa wykazuje
zróżnicowane działanie, w zależności od rodzaju komórek docelowych. Ekstrakt działał na
komórki nowotworowe antymitotycznie i indukował ich śmierć na drodze apoptozy. Te same
stężenia ekstraktu użyte w hodowli komórek zdrowych, wykazały wyraźny efekt
cytoprotekcyjny, zwiększając przeżywalność komórek a tym samym wpływajac na ich
2
liczebność. Interesującym wynikiem badań było wykazanie, że niskie dawki ekstraktu nie
powodują stymulacji proliferacji komórek zmienionych nowowtworowo (HL60 i L1210).
Ostatnią część badań stanowiły testy na zwierzętach eksperymentalnych, które w
założeniu miały ostatecznie potwierdzić skuteczność działania ekstraktu na organizm
zwierzęcy. Podczas testów in vivo wykazano charakterystyczną dwoistość działania ekstraktu.
Z jednej strony podawanie eksytraktu myszom powodowało silną stymulację odpowiedzi
komórkowej i humoralnej układu odpornościowego a z drugiej, efektywnie hamowało wzrost
i rozwój nowotworu, poprzez aktywną inhibicję angiogenezy nowotworowej oraz
bezpośrednią indukcję apoptozy w komórkach nowotworowych.
Prezentowane wyniki pracy dowodzą, że wodny ekstrakt z kory Uncaria tomentosa
wykazuje
bezpośrednie,
silne
działanie
inhibicyjne
w
stosunku
do
zmienionych
nowotworowo komórek, jednocześnie wspomaga układ odpornościowy i chroni zdrowe
komórki organizmu, nie powodując przy tym szkodliwych skutków ubocznych.
Przeprowadzona analiza porównawcza wpływu ekstraktu na intensywnie dzielące się komórki
roślinne i zwierzęce wykazała istnienie złożonego mechanizmu działania substancji czynnych
ekstraktu na komórki poprzez hamowanie ich podziałów oraz indukcję apoptozy. Z definicji,
lekom antynowotworowym poza skutecznością w hamowaniu podziałów, stawia się jeszcze
jeden warunek, a mianowicie powinny one działać efektywnie na komórki nowotworowe i nie
powodować negatywnych skutków ubocznych w zdrowych komórkach leczonego organizmu.
Na podstawie przedstawionych w pracy wyników badań można stwierdzić, że wodny ekstrakt
z kory Uncaria tomentosa spełnia te warunki, dobrze wpasowując się w podstawy definicji
leku antynowotworowego.
Podsumowując, prezentowana praca zawiera nie tylko aktualny stan wiedzy na temat
właściwości leczniczych wodnego ekstraktu z kory U. tomentosa ale dodatkowo uzupełnia te
wiadomości o szereg nowych danych i wniosków sformułowanych na podstawie analizy
otrzymanych wyników badań.
3