Молекулярные механизмы влияния берберина на опухолевые клетки
- Авторы: Тимофеева С.В.1, Златник Е.Ю.1, Ващенко Л.Н.1, Енин Я.С.1, Непомнящая Е.М.1
-
Учреждения:
- Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
- Выпуск: Том 106, № 2 (2025)
- Страницы: 267-276
- Тип: Обзоры
- URL: https://journal-vniispk.ru/kazanmedj/article/view/292225
- DOI: https://doi.org/10.17816/KMJ643366
- ID: 292225
Цитировать
Аннотация
Злокачественные опухоли остаются одной из основных причин смертности во всём мире, что подчёркивает необходимость разработки новых и эффективных терапевтических стратегий для их лечения. В последние годы научное сообщество активно занимается поиском лекарственных средств с минимальными нежелательными явлениями и высокой эффективностью, которые могут привести к полной ремиссии у пациентов. В этом контексте берберин, природный фитохимический компонент, получаемый из различных видов барбариса, привлекает всё большее внимание благодаря своим многообразным фармакологическим свойствам. Берберин, известный как нутрицевтик, демонстрирует широкий спектр биологической активности, включая противовоспалительные, антиоксидантные и противоопухолевые эффекты. Исследования in vitro и in vivo показали, что берберин обладает ингибирующим действием на несколько типов рака, включая рак молочной железы, лёгких, печени и кишечника. Его противоопухолевые свойства связаны с несколькими ключевыми молекулярными механизмами, через которые он воздействует на опухолевые клетки. В данном обзоре мы подробно рассмотрели различные молекулярные пути, через регуляцию которых опосредованы противоопухолевые эффекты берберина. В частности, берберин активирует каспазный каскад, что приводит к индукции апоптоза в опухолевых клетках, а также ингибирует пролиферацию клеток, блокируя ключевые сигнальные пути, такие как PI3K/Akt/mTOR. Кроме того, берберин модулирует экспрессию генов, связанных с клеточной миграцией и инвазией, включая матриксные металлопротеиназы и E-cadherin, что делает его многообещающим кандидатом для разработки новых терапевтических подходов. Также стоит отметить, что берберин обладает противовоспалительными свойствами, что может способствовать предотвращению канцерогенеза, защищая клетки от окислительного стресса и воспалительных процессов, связанных с развитием рака. Эти свойства делают берберин перспективным средством для дальнейших исследований и клинического применения как в качестве монотерапии, так и в комбинации с другими противоопухолевыми препаратами. Таким образом, берберин представляет собой интересный объект для дальнейшего изучения его молекулярных механизмов действия и потенциала использования в онкологии, что может привести к созданию более эффективных и безопасных терапевтических стратегий для пациентов со злокачественными опухолями.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Софья Владимировна Тимофеева
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Автор, ответственный за переписку.
Email: timofeeva.sophia@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5945-5961
SPIN-код: 5362-1915
Scopus Author ID: 57243356500
ResearcherId: L-8536-2016
науч. сотрудник, лаб. клеточных технологий
Россия, 344019, Ростов-на-Дону, ул. 14-я ЛинияЕлена Юрьевна Златник
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: elena-zlatnik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1410-122X
SPIN-код: 4137-7410
д-р мед. наук, проф., глав. науч. сотрудник, лаб. иммунофенотипирования опухолей
Россия, 344019, Ростов-на-Дону, ул. 14-я ЛинияЛариса Николаевна Ващенко
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: onko-sekretar@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1610-0826
SPIN-код: 5573-4396
д-р мед. наук, проф., зав. отделением опухолей костей, кожи, мягких тканей и молочной железы
Россия, 344019, Ростов-на-Дону, ул. 14-я ЛинияЯрослав Сергеевич Енин
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: dendro51@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4572-1579
SPIN-код: 7683-2286
младший научный сотрудник, лаборатория молекулярной онкологии
Россия, 344019, Ростов-на-Дону, ул. 14-я ЛинияЕвгения Марковна Непомнящая
Национальный медицинский исследовательский центр онкологии
Email: iftrnioi@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0521-8837
SPIN-код: 8930-9580
д-р мед. наук, проф., врач-патологоанатом, патологоанатомическое отделение
Россия, 344019, Ростов-на-Дону, ул. 14-я ЛинияСписок литературы
- Siegel RL, Giaquinto AN, Jemal A. Cancer statistics, 2024. CA Cancer J Clin. 2024;74(1):12–49. doi: 10.3322/caac.21820 EDN: OOJNAB
- Ahmedy OA, Kamel MW, Abouelfadl DM, et al. Berberine attenuates epithelial mesenchymal transition in bleomycin-induced pulmonary fibrosis in mice via activating A2aR and mitigating the SDF-1/CXCR4 signaling. Life Sci. 2023;322:121665. doi: 10.1016/j.lfs.2023.121665 EDN: NGGAXB
- Kit OI, Gevorkyan YuA, Soldatkina NV, et al. Modern surgical strategies for the treatment of metastatic colorectal cancer (literature review). South Russian Journal of Cancer. 2024;5(3):102–110. doi: 10.37748/2686-9039-2024-5-3-9 EDN: LXYRAY
- Xia Y, Sun M, Huang H, Jin WL. Drug repurposing for cancer therapy. Signal Transduct Target Ther. 2024;9(1):92. doi: 10.1038/s41392-024-01808-1 EDN: HSJXHI
- Allegra S, De Francia S, Turco F, et al. Phytotherapy and Drugs: Can Their Interactions Increase Side Effects in Cancer Patients? J Xenobiot. 2023;13(1):75–89. doi: 10.3390/jox13010007 EDN: OSQVXL
- Cuevas-Cianca SI, Romero-Castillo C, Gálvez-Romero JL, et al. Antioxidant and Anti-Inflammatory Compounds from Edible Plants with Anti-Cancer Activity and Their Potential Use as Drugs. Molecules. 2023;28(3):1488. doi: 10.3390/molecules28031488 EDN: TNNNGD
- Zlatnik EYu, Sagakyants AB, Nepomnyashchaya EM, et al. Possibilities of using secondary plant metabolites as antitumor agents. Kazan Medical Journal. 2024;105(5):813–824. doi: 10.17816/KMJ634368 EDN: PCGTPC
- Laurindo LF, de Maio MC, Minniti G, et al. Effects of Medicinal Plants and Phytochemicals in Nrf2 Pathways during Inflammatory Bowel Diseases and Related Colorectal Cancer: A Comprehensive Review. Metabolites. 2023;13(2):243. doi: 10.3390/metabo13020243 EDN: GQIGKV
- Olofinsan K, Abrahamse H, George BP. Therapeutic Role of Alkaloids and Alkaloid Derivatives in Cancer Management. Molecules. 2023;28(14):5578. doi: 10.3390/molecules28145578 EDN: VQUWWC
- Gahtori R, Tripathi AH, Kumari A, et al. Anticancer plant-derivatives: Deciphering their oncopreventive and therapeutic potential in molecular terms. Future Journal of Pharmaceutical Sciences. 2023;9(1):14. doi: 10.1186/s43094-023-00465-5 EDN: AQVSXE
- Zou Y, Wang S, Zhang H, et al. The triangular relationship between traditional Chinese medicines, intestinal flora, and colorectal cancer. Med Res Rev. 2024;44(2):539–67. doi: 10.1002/med.21989 EDN: GFHAWD
- Habtemariam S. Recent advances in berberine inspired anticancer approaches: from drug combination to novel formulation technology and derivatization. Molecules. 2020;25(6):1426. doi: 10.3390/molecules25061426 EDN: JXNAQH
- Farooq U, Qureshi AK, Noor H, et al. Plant extract-based fabrication of silver nanoparticles and their effective role in antibacterial, anticancer, and water treatment applications. Plants. 2023;12(12):2337. doi: 10.3390/plants12122337 EDN: EROFYK
- Chen H, Ye C, Wu C, et al. Berberine inhibits high fat diet-associated colorectal cancer through modulation of the gut microbiota-mediated lysophosphatidylcholine. Int I biol sci. 2023;19(7):2097. doi: 10.7150/ijbs.81824 EDN: ZYAWOZ
- Ling Q, Fang J, Zhai C, et al. Berberine induces SOCS1 pathway to reprogram the M1 polarization of macrophages via miR-155-5p in colitis-associated colorectal cancer. Eur J Pharm. 2023;949:175724. doi: 10.1016/j.ejphar.2023.175724 EDN: MKLDLD
- Goel A. Current understanding and future prospects on Berberine for anticancer therapy. Chem Biol Drug Des. 2023;102(1):177–200. doi: 10.1111/cbdd.14231 EDN: CNFLCP
- Liu L, Fan J, Ai G, et al. Berberine in combination with cisplatin induces necroptosis and apoptosis in ovarian cancer cells. Biol res. 2019;52:1–4. doi: 10.1186/s40659-019-0243-6
- Mezhevova IV, Filippova SYu, Timofeeva SV, et al. Antimigratory effect of berberine in T98G, U87MG and primary glioma cell culture. Journal of Clinical Oncology. 2021;39(15):e15045. doi: 10.1200/JCO.2021.39.15_suppl.e15045 EDN: NWYTHW
- Chandra S, Gahlot M, Choudhary AN, et al. Scientific evidences of anticancer potential of medicinal plants. Food Chemistry Advances. 2023;2:100239. doi: 10.1016/j.focha.2023.100239 EDN: YQWQVA
- Cao F, Xia W, Dai S, et al. Berberine: An inspiring resource for the treatment of colorectal diseases. Biomed Pharmacother. 2023;167:115571. doi: 10.1016/j.biopha.2023.115571 EDN: MXFOKY
- Shakeri F, Kiani S, Rahimi G, Boskabady MH. Anti-inflammatory, antioxidant, and immunomodulatory effects of Berberis vulgaris and its constituent berberine, experimental and clinical, a review. Phytother Res. 2024;38(4):1882–902. doi: 10.1002/ptr.8077 EDN: GRTLRE
- Wani AK, Akhtar N, Mir TU, et al. Targeting apoptotic pathway of cancer cells with phytochemicals and plant-based nanomaterials. Biomolecules. 2023;13(2):194. doi: 10.3390/biom13020194 EDN: VEBAJU
- Gielecińska A, Kciuk M, Mujwar S, et al. Substances of natural origin in medicine: Plants vs. cancer. Cells. 2023;12(7):986. doi: 10.3390/cells12070986 EDN: WKQKQS
- Mohammed HA, Emwas AH, Khan RA. Salt-tolerant plants, halophytes, as renewable natural resources for cancer prevention and treatment: roles of phenolics and flavonoids in immunomodulation and suppression of oxidative stress towards cancer management. Int J Mol Sci. 2023;24(6):5171. doi: 10.3390/ijms24065171 EDN: XHIWEY
- Qian BZ. Inflammation fires up cancer metastasis. Semin Cancer Biol. 2017;47:170–176. doi: 10.1016/j.semcancer.2017.08.006 EDN: YIZJID
- Ehteshamfar SM, Akhbari M, Afshari JT, et al. Anti-inflammatory and immune-modulatory impacts of berberine on activation of autoreactive T cells in autoimmune inflammation. J Cell Mol Med. 2020;24(23):13573–13588. doi: 10.1111/jcmm.16049 EDN: WYRNII
- Luo Y, Tian G, Zhuang Z, et al. Berberine prevents non-alcoholic steatohepatitis-derived hepatocellular carcinoma by inhibiting inflammation and angiogenesis in mice. Am J Transl Res. 2019;11(5):2668–2682.
- Mokhfi FZ, Al Amin M, Zehravi M, et al. Alkaloid-based modulators of the PI3K/Akt/mTOR pathway for cancer therapy: Understandings from pharmacological point of view. Chem Biol Interact. 2024;402:111218. doi: 10.1016/j.cbi.2024.111218 EDN: ACBBOZ
- Rojiani MV, Alidina J, Esposito N, Rojiani AM. Expression of MMP-2 correlates with increased angiogenesis in CNS metastasis of lung carcinoma. Int J Clin Exp Pathol. 2010;3(8):775–81.
- Su YH, Tang WC, Cheng YW, et al. Targeting of multiple oncogenic signaling pathways by Hsp90 inhibitor alone or in combination with berberine for treatment of colorectal cancer. Biochim Biophys Acta. 2015;1853(10 Pt A):2261–72. doi: 10.1016/j.bbamcr.2015.05.012
- Gielecińska A, Kciuk M, Yahya EB, et al. Apoptosis, necroptosis, and pyroptosis as alternative cell death pathways induced by chemotherapeutic agents? Biochim Biophys Acta Rev Cancer. 2023;1878(6):189024. doi: 10.1016/j.bbcan.2023.189024 EDN: CLQKXK
- Zhu Y, Xie N, Chai Y, et al. Apoptosis Induction, a Sharp Edge of Berberine to Exert Anti-Cancer Effects, Focus on Breast, Lung, and Liver Cancer. Front Pharmacol. 2022;13:803717. doi: 10.3389/fphar.2022.803717 EDN: MWTAGJ
- Tkachenko A. Apoptosis and eryptosis: similarities and differences. Apoptosis. 2024;29(3–4):482–502. doi: 10.1007/s10495-023-01915-4 EDN: CDNJFF
- Rodríguez-González J, Gutiérrez-Kobeh L. Apoptosis and its pathways as targets for intracellular pathogens to persist in cells. Parasitol Res. 2023;123(1):60. doi: 10.1007/s00436-023-08031-x EDN: AJAPNM
- Chen Q, Hou Y, Li D, et al. Berberine induces non-small cell lung cancer apoptosis via the activation of the ROS/ASK1/JNK pathway. Ann Transl Med. 2022;10(8):485. doi: 10.21037/atm-22-1298 EDN: ZHSSEK
- Yip NK, Ho WS. Berberine induces apoptosis via the mitochondrial pathway in liver cancer cells. Oncol Rep. 2013;30(3):1107–12. doi: 10.3892/or.2013.2543
- Agnarelli A, Natali M, Garcia-Gil M, et al. Cell-specific pattern of berberine pleiotropic effects on different human cell lines. Scientific reports. 2018;8(1):10599. doi: 10.1038/s41598-018-28952-3 EDN: IHLHTW
- Li H, Li XL, Zhang M, et al. Berberine ameliorates experimental autoimmune neuritis by suppressing both cellular and humoral immunity. Scand J Immunol. 2014;79(1):12–9. doi: 10.1111/sji.12123
- Yang Y, Qi J, Wang Q, et al. Berberine suppresses Th17 and dendritic cell responses. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2013;54(4):2516–22. doi: 10.1167/iovs.12-11217
- Wang YX, Pang WQ, Zeng QX, et al. Synthesis and biological evaluation of new berberine derivatives as cancer immunotherapy agents through targeting IDO1. Eur J Med Chem. 2018;143:1858–1868. doi: 10.1016/j.ejmech.2017.10.078
- Imenshahidi M, Hosseinzadeh H. Berberine and barberry (Berberis vulgaris): a clinical review. Phytother Res. 2019;33(3):504–23. doi: 10.1002/ptr.6252 EDN: SRXADU
- Spinozzi S, Colliva C, Camborata C, et al. Berberine and its metabolites: relationship between physicochemical properties and plasma levels after administration to human subjects. J Nat Prod. 2014;77(4):766–72. doi: 10.1021/np400607k EDN: YAVUDA
- Liu J, Liu P, Xu T, et al. Berberine induces autophagic cell death in acute lymphoblastic leukemia by inactivating AKT/mTORC1 signaling. Drug Des Devel Ther. 2020;14:1813–1823. doi: 10.2147/DDDT.S239247 EDN: NPOJXS
- Liu J, Zhu Z, Liu Y, et al. MDM2 inhibition-mediated autophagy contributes to the pro-apoptotic effect of berberine in p53-null leukemic cells. Life sciences. 2020;242:117228. doi: 10.1016/j.lfs.2019.117228 EDN: ZJOCYX
- Liu L, Fan J, Ai G, et al. Berberine in combination with cisplatin induces necroptosis and apoptosis in ovarian cancer cells. Biol res. 2019;52:1–4. doi: 10.1186/s40659-019-0243-6
- Hsieh YC, Athar M, Chaudry IH. When apoptosis meets autophagy: deciding cell fate after trauma and sepsis. Trends Mol Med. 2009;15(3):129–38. doi: 10.1016/j.molmed.2009.01.002 EDN: YATOYX
- Gao M, Yeh PY, Lu YS, et al. OSU-03012, a novel celecoxib derivative, induces reactive oxygen species-related autophagy in hepatocellular carcinoma. Can Res. 2008;68(22):9348–57. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-08-1642
- Yao Z, Wan Y, Li B, et al. Berberine induces mitochondrial mediated apoptosis and protective autophagy in human malignant pleural mesothelioma NCI H2452 cells. Oncol Rep. 2018;40(6):3603–10. doi: 10.3892/or.2018.6757 EDN: XZWOIS
- La X, Zhang L, Li Z, et al. Berberine-induced autophagic cell death by elevating GRP78 levels in cancer cells. Oncotarget. 2017;8(13):20909. doi: 10.18632/oncotarget.14959
- Wang J, Qi Q, Feng Z, et al. Berberine induces autophagy in glioblastoma by targeting the AMPK/mTOR/ULK1-pathway. Oncotarget. 2016;7(41):66944. doi: 10.18632/oncotarget.11396 EDN: XZODOP
- Zhang Q, Wang X, Cao S, et al. Berberine represses human gastric cancer cell growth in vitro and in vivo by inducing cytostatic autophagy via inhibition of MAPK/mTOR/p70S6K and Akt signaling pathways. Biomed Pharmacother. 2020;128:110245. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110245 EDN: IYZNCF
- Khan SU, Fatima K, Malik F, et al. Cancer metastasis: molecular mechanisms and clinical perspectives. Pharmacol Ther. 2023;250:108522. doi: 10.1016/j.pharmthera.2023.108522 EDN: KYGWEF
- Rashid ZA, Bardaweel SK. Novel matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) inhibitors in cancer treatment. Int J Mol Sci. 2023;24(15):12133. doi: 10.3390/ijms241512133 EDN: FYYQDL
- Polz A, Morshed K, Drop B, Polz-Dacewicz M. Could MMP3 and MMP9 Serve as Biomarkers in EBV-Related Oropharyngeal Cancer. Int J Mol Sci. 2024;25(5):2561. doi: 10.3390/ijms25052561 EDN: TQERGC
- Ho YT, Lu CC, Yang JS, et al. Berberine induced apoptosis via promoting the expression of caspase-8,-9 and-3, apoptosis-inducing factor and endonuclease G in SCC-4 human tongue squamous carcinoma cancer cells. Anticancer res. 2009;29(10):4063–70.
- Hamsa TP, Kuttan G. Berberine inhibits pulmonary metastasis through down-regulation of MMP in metastatic B16F-10 melanoma cells. Phytother Res. 2012;26(4):568–78. doi: 10.1002/ptr.3586
- Liu JF, Lai KC, Peng SF, et al. Berberine inhibits human melanoma A375. S2 cell migration and invasion via affecting the FAK, uPA, and NF-κB signaling pathways and inhibits PLX4032 resistant A375. S2 cell migration in vitro. Molecules. 2018;23(8):2019. doi: 10.3390/molecules23082019
- Wu CM, Li TM, Tan TW, et al. Berberine Reduces the Metastasis of Chondrosarcoma by Modulating the αvβ3 Integrin and the PKCδ, c-Src, and AP-1 Signaling Pathways. Evid Based Complement Alternat Med. 2013;2013(1):423164. doi: 10.1155/2013/423164
- Liu CH, Tang WC, Sia P, et al. Berberine inhibits the metastatic ability of prostate cancer cells by suppressing epithelial-to-mesenchymal transition (EMT)-associated genes with predictive and prognostic relevance. Int J Med Sci. 2015;12(1):63. doi: 10.7150/ijms.9982
- Liu X, Ji Q, Ye N, et al. Berberine inhibits invasion and metastasis of colorectal cancer cells via COX-2/PGE2 mediated JAK2/STAT3 signaling pathway. PloS one. 2015;10(5):e0123478. doi: 10.1371/journal.pone.0123478
- Hu Q, Li L, Zou X, et al. Berberine attenuated proliferation, invasion and migration by targeting the AMPK/HNF4α/WNT5A pathway in gastric carcinoma. Front pharmacol. 2018;9:1150. doi: 10.3389/fphar.2018.01150
Дополнительные файлы
