Neue Erkenntnisse über die Mechanismen des Chaga-Pilzes gegen Mundkrebs

In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Scientific Reports veröffentlichten Studie untersuchten Forscher die Mechanismen der Antitumoraktivität von Chaga-Pilzextrakten auf menschliche Mundkrebszellen (HSC-4).

Mundhöhlenkrebs ist ein globales Gesundheitsproblem, dessen Behandlungsmöglichkeiten aufgrund seiner Nebenwirkungen und Folgeerscheinungen begrenzt sind. Die wichtigsten Behandlungsmethoden sind Operation, Strahlentherapie und Chemotherapie, die jedoch gesundes Gewebe schädigen, die Sprache beeinträchtigen und die Lebensqualität mindern können.

Das Verständnis und die gezielte Behandlung von Stoffwechselwegen in Tumorzellen eröffnen einen möglichen Ansatz für die Entwicklung neuer Therapeutika. Der Chaga-Pilz wirkt gegen verschiedene Krebsarten; der Wirkmechanismus ist jedoch unklar.

In dieser Studie testeten die Forscher, ob der Chaga-Pilz die Entwicklung und den Stoffwechsel von Mundkrebs beeinflusst.

Nach der Behandlung mit dem Pilzextrakt untersuchten die Forscher das Zellüberleben, die proliferative Kapazität, die glykolytischen Wege, die Apoptose und die mitochondrialen Atmungsmechanismen.

Sie behandelten HSC-4-Zellen einen Tag lang mit dem Pilzextrakt in Dosen von 0 μg/ml, 160 μg/ml, 200 μg/ml, 400 μg/ml und 800,0 μg/ml, um seine Auswirkungen auf das Verhalten von Mundkrebszellen, einschließlich Zellzyklus, Proliferation, Lebensfähigkeit, mitochondriale Atmung, Apoptose und Glykolyse, zu untersuchen.

Das Team analysierte die behandelten Zellen hinsichtlich ihres Zellzyklus mithilfe von Cell Counting Kit-8 (CCK-8)-Tests, um die Zelllebensfähigkeit zu bestimmen.

Um zu untersuchen, ob die unterdrückende Wirkung des Chaga-Pilzes auf die Tumorproliferation und das Überleben in behandelten Zellen am Signaltransduktor und Aktivator der Transkription 3 (STAT3) beteiligt war, maßen sie die STAT3-Aktivierung nach der Behandlung mit einer Dosis von 200,0 μg/ml des Extrakts.

Darüber hinaus führten sie Durchflusszytometrie durch, um die Zellverteilung zu analysieren, und Western Blotting, um die gesamten Zellproteine zu extrahieren.

Die Forscher verwendeten Flüssigkeitschromatographie, gefolgt von Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS), um die Komponenten zu identifizieren, die für die krebshemmenden Eigenschaften des Chaga-Pilzextrakts verantwortlich sind.

Die Konzentrationen der Kandidatenverbindungen wurden mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie mit Photodiodendetektor (HPLC-DAD) bestimmt.

Sie untersuchten die Regulierung der Glykolyse durch Extrakte in behandelten Zellen mithilfe eines Tests zur extrazellulären Ansäuerungsrate (ECAR). Sie zeichneten Echtzeit-ECAR-Messungen in behandelten Zellen nach Verabreichung von Glukose, Oligomycin und 2-Desoxy-D-Glukose (2-DG) auf.

Das Team untersuchte die Aktivierung eines Energiesensors namens Adenosinmonophosphat-aktivierte Proteinkinase (AMPK) und die zelluläre Sauerstoffverbrauchsrate (OCR).

Sie untersuchten außerdem die Auswirkungen eines chronischen Energiedefizits auf die Autophagie, die mit dem apoptotischen Zelltod in behandelten Zellen einhergeht.

Sie untersuchten, ob eine Konzentration von 200,0 μg/ml Chaga-Extrakt die p38-Mitogen-aktivierten Proteinkinasen (MAPKs) und die durch den nuklearen Faktor kappa B (NF-κB) stimulierte Apoptose in behandelten Zellen beeinflusste.

Der Extrakt verlangsamte das Wachstum von HSC-4-Zellen, indem er den Zellzyklus und die Proliferation hemmte, den Energieverbrauch von Krebszellen verringerte und den Zelltod durch Autophagie und Apoptose verstärkte.

Der Extrakt erhöhte die Wachstumsphasen von Mundkrebszellen (G0/G1) signifikant und verkürzte gleichzeitig die Synthesephase (S). Die Western-Blot-Analyse ergab, dass der Extrakt die Expression von Phospho-STAT3 nach 15 Minuten signifikant verringerte und diese für 120 Minuten aufrechterhielt.

Mittels LC-MS wurden drei mögliche Antikrebsmittel identifiziert: 2-Hydroxy-3,4-dimethoxybenzoesäure, Syringasäure und Protocatechusäure. Der Extrakt hemmte die Glykolyse, die Glykolysekapazität und die Glykolysereserven in behandelten Zellen.

Es aktivierte außerdem AMPK, förderte die Autophagie und hemmte glykolytische Prozesse in behandelten Zellen. Die Induktion der Autophagie durch den Extrakt zeigte einen dosisabhängigen Anstieg der basalen mitochondrialen Atmungsfrequenz und des Adenosintriphosphat (ATP)-Umsatzes.

Außer bei der höchsten Extraktkonzentration wurden jedoch keine signifikanten Veränderungen der maximalen mitochondrialen Atmungsrate beobachtet. Darüber hinaus stellten die Forscher eine dosisabhängige signifikante Abnahme der mitochondrialen Atmungsreservekapazität fest.

Die Ergebnisse zeigten, dass Chaga-Pilze die mitochondrialen Membranpotentiale in behandelten Zellen durch anhaltende Autophagie reduzierten, die durch Hemmung der Glykolyse vermittelt wurde, was darauf hindeutet, dass eine mitochondriale Dysfunktion Apoptose induziert.

Die Aktivierung von NF-κB und p38 MAPK durch den Extrakt erhöhte die Apoptose. Der Extrakt erhöhte die frühe Apoptose der behandelten Zellen dosisabhängig.

Bei Extraktkonzentrationen im Bereich von 0 bis 400 μg/ml wurden jedoch keine signifikanten Unterschiede in der späten Apoptose beobachtet. Hohe Dosen von Chaga-Extrakt können andere Zellphysiologien beeinflussen und die maximale mitochondriale Atmungskapazität verringern.

Die Forscher fanden heraus, dass Chaga-Extrakt die mitochondrialen Membranpotentiale und die glykolytische Aktivität in der HSC-4-Zelllinie unterdrückte, was zu reduzierten ATP-Werten und Autophagie führte.

Die Aktivierung von AMPK führte zu Effekten durch die Induktion der Autophagie. Die Dephosphorylierung von STAT3 hemmt den Zellzyklus durch die Stimulierung apoptotischer Signalwege durch Aktivierung von NF-κB und p38 MAPK.

Verschiedene Zellsignalmechanismen vermittelten die hemmende Wirkung des Extrakts. Der Extrakt enthielt drei krebshemmende Verbindungen: 2-Hydroxy-3,4-dimethoxybenzoesäure, Syringasäure und Protocatechusäure.

Obwohl weitere präklinische Studien erforderlich sind, um festzustellen, ob der Extrakt das Tumorwachstum unterdrückt, deuten die Studienergebnisse darauf hin, dass der Pilzextrakt ein potenzielles ergänzendes Therapeutikum zur Behandlung von Patienten mit Mundkrebs sein könnte.