Перспективы применения веществ флавоноидного ряда при фиброзе легкого (обзор экспериментальных исследований)
https://doi.org/10.37748/2686-9039-2024-5-4-6
EDN: HFIKEW
Аннотация
Фиброз легкого развивается как спонтанно, так и вследствие воздействия повреждающих факторов, включая лучевую и химиотерапию, инфекционные заболевания, вдыхание вредных веществ и твердых частиц. При этом происходит нарушение нормальной репарации тканей: вместо регенерации нормальных клеток легкого происходит замещение поврежденной ткани фиброзной, состоящей из плотных коллагеновых волокон. Этот процесс ведет к утрате эластичности легочной ткани и нарушению ее функции, что существенно снижает качество жизни пациентов. Поиск средств для лечения интерстициальных фиброзирующих заболеваний легкого остается актуальной задачей, т. к. существующие антифибротические препараты лишь замедляют их прогрессирование и обладают побочными эффектами, существенно снижающими качество жизни пациентов. Считается, что природные вещества полифенольной природы, в частности, флавоноиды, могут применяться для лечения фиброза легкого. Флавоноиды, присутствующие в различных фруктах, овощах, чае и вине, демонстрируют широкий спектр биологических активностей. Они обладают антиоксидантными, противовоспалительными и иммуномодулирующими свой ствами, что делает их перспективными для лечения различных заболеваний, включая фиброз легкого. Некоторые исследования показали, что флавоноиды могут ингибировать активацию миофибробластов и продукцию коллагена, что непосредственно связано с процессом фиброзирования. Флавоноиды нетоксичны и способны регулировать процессы, связанные с развитием фиброза: окислительный стресс, воспаление, пролиферацию и дифференцировку клеток. На сегодняшний день накоплено большое количество экспериментальных данных, подтверждающих антифибротическое действие флавоноидов. В последние годы проводятся клинические исследования, направленные на изучение эффективности и безопасности флавоноидов у пациентов с фиброзом легкого. Например, исследуются кверцетин и куркумин, которые показали обнадеживающие результаты в снижении маркеров воспаления и фиброза в легких. Однако основным препятствием для широкого внедрения флавоноидных веществ в клиническую практику остается их низкая биодоступность при пероральном применении и быстрый метаболизм. В данной работе проанализированы данные литературы о влиянии флавоноидов на развитие фиброза легкого в экспериментах и в клинических исследованиях, обсуждаются перспективы улучшения их биодоступности с помощью современных систем доставки (наночастицы, липосомы и др.), или использования лекарственных форм для местного применения.
Об авторах
Е. А. ГубареваРоссия
Губарева Екатерина Александровна – к.б.н., старший научный сотрудник, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н. Н. Петрова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9212-6086, SPIN: 5556-8242, AuthorID: 895429, ResearcherID: AAD-2072-2020, Scopus Author ID: 56909987000
Конфликт интересов:
все авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи
А. Л. Семенов
Россия
Семенов Александр Леонидович – к.м.н., старший научный сотрудник, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н. Н. Петрова» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5190-0629, SPIN: 4301-8679, AuthorID: 900704, ResearcherID: S-1484-2016, Scopus Author ID: 16307589600
Конфликт интересов:
все авторы заявляют об отсутствии явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи
Список литературы
1. Wijsenbeek M, Cottin V. Spectrum of Fibrotic Lung Diseases. N Engl J Med. 2020 Sep 3;383(10):958–968. https://doi.org/10.1056/nejmra2005230
2. Дыгай А.М., Скурихин Е.Г. Крупин В.А. Фиброз легких и стволовые клетки: новые подходы лечения. Москва: Издательство РАН, 2018, 200 с.
3. Zheng Q, Cox IA, Campbell JA, Xia Q, Otahal P, de Graaff B, et al. Mortality and survival in idiopathic pulmonary fibrosis: a systematic review and meta-analysis. ERJ Open Res. 2022 Jan;8(1):00591–2021. https://doi.org/10.1183/23120541.00591-2021
4. Thong L, McElduff EJ, Henry MT. Trials and Treatments: An Update on Pharmacotherapy for Idiopathic Pulmonary Fibrosis. Life (Basel). 2023 Feb 10;13(2):486. https://doi.org/10.3390/LIFE13020486
5. Kato M, Sasaki S, Tateyama M, Arai Y, Motomura H, Sumiyoshi I, et al. Clinical Significance of Continuable Treatment with Nintedanib Over 12 Months for Idiopathic Pulmonary Fibrosis in a Real-World Setting. Drug Des Devel Ther. 2021;15:223–230. https://doi.org/10.2147/DDDT.S284819
6. Zhou F, Gu K, Zhou Y. Flavonoid intake is associated with lower all-cause and disease-specific mortality: The National Health and Nutrition Examination Survey 2007-2010 and 2017-2018. Front Nutr. 2023;10:1046998. https://doi.org/10.3389/fnut.2023.1046998
7. Zverev YF, Rykunova AY. Modern Nanocarriers as a Factor in Increasing the Bioavailability and Pharmacological Activity of Flavonoids. Appl Biochem Microbiol. 2022;58(9):1002–1020. https://doi.org/10.1134/S0003683822090149
8. Голубев А. Г., Губарева Е. А., Федорос Е. И., Анисимов В. Н. Полифенолы природного происхождения против возрастных нарушений тканевого гомеостаза. Успехи геронтологии, 2023;36(4):555–568. https://doi.org/10.34922/AE.2023.36.4.014, EDN: UKTAJY
9. Chapman HA, Wei Y, Montas G, Leong D, Golden JA, Trinh BN, et al. Reversal of TGFβ1-Driven Profibrotic State in Patients with Pulmonary Fibrosis. N Engl J Med. 2020 Mar 12;382(11):1068–1070. https://doi.org/10.1056/NEJMC1915189
10. Justice JN, Nambiar AM, Tchkonia T, LeBrasseur NK, Pascual R, Hashmi SK, et al. Senolytics in idiopathic pulmonary fibrosis: Results from a first-in-human, open-label, pilot study. EBioMedicine. 2019 Feb;40:554–563. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2018.12.052
11. Авдеев С. Н., Чикина С. Ю., Тюрин И. Е., Белевский А. С., Терпигорев С. А., Ананьева Л. П. и др. Хронические фиброзирующие интерстициальные заболевания легких с прогрессирующим фиброзным фенотипом: резолюция Междисциплинарного Совета экспертов. Пульмонология. 2021;31(4):505–510. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2021-31-4-505-510, EDN: OKQQCQ
12. Sauleda J, Núñez B, Sala E, Soriano JB. Idiopathic Pulmonary Fibrosis: Epidemiology, Natural History, Phenotypes. Med Sci (Basel). 2018 Nov 29;6(4):110. https://doi.org/10.3390/MEDSCI6040110
13. Maher TM, Bendstrup E, Dron L, Langley J, Smith G, Khalid JM, et al. Global incidence and prevalence of idiopathic pulmonary fibrosis. Respir Res. 2021 Jul 7;22(1):197. https://doi.org/10.1186/S12931-021-01791-Z
14. Olson AL, Patnaik P, Hartmann N, Bohn RL, Garry EM, Wallace L. Prevalence and Incidence of Chronic Fibrosing Interstitial Lung Diseases with a Progressive Phenotype in the United States Estimated in a Large Claims Database Analysis. Adv Ther. 2021 Jul;38(7):4100–4114. https://doi.org/10.1007/s12325-021-01786-8
15. Duong-Quy S, Vo-Pham-Minh T, Tran-Xuan Q, Huynh-Anh T, Vo-Van T, Vu-Tran-Thien Q, et al. Post-COVID-19 Pulmonary Fibrosis: Facts-Challenges and Futures: A Narrative Review. Pulm Ther. 2023 Sep;9(3):295–307. https://doi.org/10.1007/s41030-023-00226-y
16. Parimon T, Yao C, Stripp BR, Noble PW, Chen P. Alveolar Epithelial Type II Cells as Drivers of Lung Fibrosis in Idiopathic Pul- monary Fibrosis. Int J Mol Sci. 2020 Mar 25;21(7):2269. https://doi.org/10.3390/IJMS21072269
17. Hung C. Origin of Myofibroblasts in Lung Fibrosis. Curr Tissue Microenviron Rep. 2020 Dec 1;1(4):155–162. https://doi.org/10.1007/s43152-020-00022-9
18. Hinz B, Lagares D. Evasion of apoptosis by myofibroblasts: a hallmark of fibrotic diseases. Nat Rev Rheumatol. 2020 Jan;16(1):11–31. https://doi.org/10.1038/s41584-019-0324-5
19. Miles T, Hoyne GF, Knight DA, Fear MW, Mutsaers SE, Prêle CM. The contribution of animal models to understanding the role of the immune system in human idiopathic pulmonary fibrosis. Clin Transl Immunology. 2020;9(7):e1153. https://doi.org/10.1002/CTI2.1153
20. Liu T, De Los Santos FG, Phan SH. The Bleomycin Model of Pulmonary Fibrosis. Methods Mol Biol. 2017;1627:27–42. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7113-8_2
21. Confalonieri P, Volpe MC, Jacob J, Maiocchi S, Salton F, Ruaro B, et al. Regeneration or Repair? The Role of Alveolar Epithelial Cells in the Pathogenesis of Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF). Cells. 2022 Jun 30;11(13):2095. https://doi.org/10.3390/CELLS11132095
22. Chanda D, Otoupalova E, Smith SR, Volckaert T, De Langhe SP, Thannickal VJ. Developmental pathways in the pathogenesis of lung fibrosis. Mol Aspects Med. 2019 Feb;65:56–69. https://doi.org/10.1016/J.MAM.2018.08.004
23. Parimon T, Yao C, Habiel DM, Ge L, Bora SA, Brauer R, et al. Syndecan-1 promotes lung fibrosis by regulating epithelial reprogramming through extracellular vesicles. JCI Insight. 2019 Aug 8;5(17):e129359. https://doi.org/10.1172/jci.insight.129359
24. Herrera J, Henke CA, Bitterman PB. Extracellular matrix as a driver of progressive fibrosis. J Clin Invest. 2018 Jan 2;128(1):45–53. https://doi.org/10.1172/JCI93557
25. Selman M, Pardo A. Fibroageing: An ageing pathological feature driven by dysregulated extracellular matrix-cell mechanobiology. Ageing Res Rev. 2021 Sep;70:101393. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.arr.2021.101393
26. Mebratu YA, Soni S, Rosas L, Rojas M, Horowitz JC, Nho R. The aged extracellular matrix and the profibrotic role of senes-cence-associated secretory phenotype. Am J Physiol Cell Physiol. 2023 Sep 1;325(3):C565–C579. https://doi.org/10.1152/AJPCELL.00124.2023
27. Shochet G, Bardenstein-Wald B, McElroy M, Kukuy A, Surber M, Edelstein E, et al. Hypoxia Inducible Factor 1A Supports a Pro-Fibrotic Phenotype Loop in Idiopathic Pulmonary Fibrosis. Int J Mol Sci. 2021 Mar 24;22(7):3331. https://doi.org/10.3390/ijms22073331
28. Saito S, Alkhatib A, Kolls JK, Kondoh Y, Lasky JA. Pharmacotherapy and adjunctive treatment for idiopathic pulmonary fibrosis (IPF). J Thorac Dis. 2019 Sep;11(Suppl 14):S1740–S1754. https://doi.org/10.21037/jtd.2019.04.62
29. Petnak T, Lertjitbanjong P, Thongprayoon C, Moua T. Impact of Antifibrotic Therapy on Mortality and Acute Exacerbation in Idiopathic Pulmonary Fibrosis: A Systematic Review and Meta-Analysis. Chest. 2021 Nov;160(5):1751–1763. https://doi.org/10.1016/J.CHEST.2021.06.049
30. Pitre T, Mah J, Helmeczi W, Khalid MF, Cui S, Zhang M, et al. Medical treatments for idiopathic pulmonary fibrosis: a systematic review and network meta-analysis. Thorax. 2022 Dec;77(12):1243–1250. https://doi.org/10.1136/THORAXJNL-2021-217976
31. Wei Y, Dong W, Jackson J, Ho TC, Le Saux CJ, Brumwell A, et al. Blocking LOXL2 and TGFβ1 signalling induces collagen I turnover in precision-cut lung slices derived from patients with idiopathic pulmonary fibrosis. Thorax. 2021 Jul;76(7):729–732. https://doi.org/10.1136/THORAXJNL-2020-215745
32. Moore BB, Lawson WE, Oury TD, Sisson TH, Raghavendran K, Hogaboam CM. Animal models of fibrotic lung disease. Am J Respir Cell Mol Biol. 2013 Aug;49(2):167–117. https://doi.org/10.1165/RCMB.2013-0094TR
33. Gul A, Yang F, Xie C, Du W, Mohammadtursun N, Wang B, et al. Pulmonary fibrosis model of mice induced by different administration methods of bleomycin. BMC Pulm Med. 2023 Mar 21;23(1):91. https://doi.org/10.1186/s12890-023-02349-z
34. Boots AW, Veith C, Albrecht C, Bartholome R, Drittij MJ, Claessen SMH, et al. The dietary antioxidant quercetin reduces hallmarks of bleomycin-induced lung fibrogenesis in mice. BMC Pulm Med. 2020 Apr 29;20(1):112. https://doi.org/10.1186/S12890-020-1142-X
35. Mehrzadi S, Hosseini P, Mehrabani M, Siahpoosh A, Goudarzi M, Khalili H, et al. Attenuation of Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis in Wistar Rats by Combination Treatment of Two Natural Phenolic Compounds: Quercetin and Gallic Acid. Nutr Cancer. 2021;73(10):2039–2049. https://doi.org/10.1080/01635581.2020.1820053
36. Liu H, Bai X, Wei W, Li Z, Zhang Z, Tan W, et al. Calycosin Ameliorates Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis via Suppressing Oxidative Stress, Apoptosis, and Enhancing Autophagy. Evid Based Complement Alternat Med. 2022;2022:9969729. https://doi.org/10.1155/2022/9969729
37. Zheng Q, Tong M, Ou B, Liu C, Hu C, Yang Y. Isorhamnetin protects against bleomycin-induced pulmonary fibrosis by inhibiting endoplasmic reticulum stress and epithelial-mesenchymal transition. Int J Mol Med. 2019 Jan;43(1):117–126. https://doi.org/10.3892/IJMM.2018.3965
38. Andugulapati SB, Gourishetti K, Tirunavalli SK, Shaikh TB, Sistla R. Biochanin-A ameliorates pulmonary fibrosis by suppressing the TGF-β mediated EMT, myofibroblasts differentiation and collagen deposition in in vitro and in vivo systems. Phytomedicine. 2020 Nov;78:153298. https://doi.org/10.1016/J.PHYMED.2020.153298
39. Xiao T, Wei Y, Cui M, Li X, Ruan H, Zhang L, et al. Effect of dihydromyricetin on SARS-CoV-2 viral replication and pulmonary inflammation and fibrosis. Phytomedicine. 2021 Oct;91:153704. https://doi.org/10.1016/J.PHYMED.2021.153704
40. Sun SC, Han R, Hou SS, Yi HQ, Chi SJ, Zhang AH. Juglanin alleviates bleomycin-induced lung injury by suppressing inflammation and fibrosis via targeting sting signaling. Biomed Pharmacother. 2020 Jul;127:110119. https://doi.org/10.1016/J.BIOPHA.2020.110119
41. Ma C, Lyu M, Deng C, Liu X, Cui Y, Shen Y, et al. Cyanidin-3-galactoside ameliorates silica-induced pulmonary fibrosis by inhibiting fibroblast differentiation via Nrf2/p38/Akt/NOX4. Journal of Functional Foods. 2022 May 1;92:105034. https://doi.org/10.1016/j.jff.2022.105034
42. Zhou Z, Kandhare AD, Kandhare AA, Bodhankar SL. Hesperidin ameliorates bleomycin-induced experimental pulmonary fibrosis via inhibition of TGF-beta1/Smad3/AMPK and IkappaBalpha/NF-kappaB pathways. EXCLI J. 2019;18:723–745. https://doi.org/10.17179/excli2019-1094
43. Shariati S, Kalantar H, Pashmforoosh M, Mansouri E, Khodayar MJ. Epicatechin protective effects on bleomycin-induced pulmonary oxidative stress and fibrosis in mice. Biomed Pharmacother. 2019 Jun;114:108776. https://doi.org/10.1016/J.BIOPHA.2019.108776
44. Li S, Shao L, Fang J, Zhang J, Chen Y, Yeo AJ, et al. Hesperetin attenuates silica-induced lung injury by reducing oxidative damage and inflammatory response. Exp Ther Med. 2021 Apr;21(4):297. https://doi.org/10.3892/ETM.2021.9728
45. Zhao H, Li C, Li L, Liu J, Gao Y, Mu K, et al. Baicalin alleviates bleomycin induced pulmonary fibrosis and fibroblast proliferation in rats via the PI3K/AKT signaling pathway. Mol Med Rep. 2020 Jun;21(6):2321–2334. https://doi.org/10.3892/MMR.2020.11046
46. Yang Y, Jin X, Jiao X, Li J, Liang L, Ma Y, et al. Advances in Pharmacological Actions and Mechanisms of Flavonoids from Traditional Chinese Medicine in Treating Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Evid Based Complement Alternat Med. 2020;2020:8871105. https://doi.org/10.1155/2020/8871105
47. Geng F, Xu M, Zhao L, Zhang H, Li J, Jin F, et al. Quercetin Alleviates Pulmonary Fibrosis in Mice Exposed to Silica by Inhibiting Macrophage Senescence. Front Pharmacol. 2022;13:912029. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.912029
48. Yuan L, Sun Y, Zhou N, Wu W, Zheng W, Wang Y. Dihydroquercetin Attenuates Silica-Induced Pulmonary Fibrosis by Inhibiting Ferroptosis Signaling Pathway. Front Pharmacol. 2022;13:845600. https://doi.org/10.3389/fphar.2022.845600
49. Cui Y, Zhao J, Chen J, Kong Y, Wang M, Ma Y, et al. Cyanidin-3-galactoside from Aronia melanocarpa ameliorates silica-induced pulmonary fibrosis by modulating the TGF-β/mTOR and NRF2/HO-1 pathways. Food Sci Nutr. 2022 Aug;10(8):2558–2567. https://doi.org/10.1002/FSN3.2861
50. Zhongyin Z, Wei W, Juan X, Guohua F. Epigallocatechin Gallate Relieved PM2.5-Induced Lung Fibrosis by Inhibiting Oxidative Damage and Epithelial-Mesenchymal Transition through AKT/mTOR Pathway. Oxid Med Cell Longev. 2022;2022:7291774. https://doi.org/10.1155/2022/7291774
51. Adamcakova J, Balentova S, Barosova R, Hanusrichterova J, Mikolka P, Prso K, et al. Effects of Green Tea Polyphenol Epigallocatechin-3-Gallate on Markers of Inflammation and Fibrosis in a Rat Model of Pulmonary Silicosis. Int J Mol Sci. 2023 Jan 17;24(3):1857. https://doi.org/10.3390/ijms24031857
52. Wang L, Liu H, He Q, Gan C, Li Y, Zhang Q, et al. Galangin ameliorated pulmonary fibrosis in vivo and in vitro by regulating epithelial-mesenchymal transition. Bioorg Med Chem. 2020 Oct 1;28(19):115663. https://doi.org/10.1016/J.BMC.2020.115663
53. Lin Y, Tan D, Kan Q, Xiao Z, Jiang Z. The Protective Effect of Naringenin on Airway Remodeling after Mycoplasma Pneumoniae Infection by Inhibiting Autophagy-Mediated Lung Inflammation and Fibrosis. Mediators Inflamm. 2018;2018:8753894. https://doi.org/10.1155/2018/8753894
54. Thilakarathna SH, Rupasinghe HPV. Flavonoid bioavailability and attempts for bioavailability enhancement. Nutrients. 2013 Aug 28;5(9):3367–3387. https://doi.org/10.3390/NU5093367
55. Liu L, Tang Y, Gao C, Li Y, Chen S, Xiong T, et al. Characterization and biodistribution in vivo of quercetin-loaded cationic nanostructured lipid carriers. Colloids Surf B Biointerfaces. 2014 Mar 1;115:125–131. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2013.11.029
56. Zhang J, Chao L, Liu X, Shi Y, Zhang C, Kong L, et al. The potential application of strategic released apigenin from polymeric carrier in pulmonary fibrosis. Exp Lung Res. 2017;43(9–10):359–369. https://doi.org/10.1080/01902148.2017.1380086
57. Xie X-F, Lu Y, Chen X-S, Muhetaer G, Tao H, Li H, Liu H-J. Inhalation therapy for pulmonary fibrosis: chemical medicines and herbal medicines. TMR Modern Herb Med. 2023;6(3):14. https://doi.org/10.53388/MHM2023014
58. Guan M, Shi R, Zheng Y, Zeng X, Fan W, Wang Y, et al. Characterization, in Vitro and in Vivo Evaluation of Naringenin-Hy- droxypropyl-ß-Cyclodextrin Inclusion for Pulmonary Delivery. Molecules. 2020 Jan 28;25(3):554. https://doi.org/10.3390/MOLECULES25030554
59. Ji P, Yu T, Liu Y, Jiang J, Xu J, Zhao Y, et al. Naringenin-loaded solid lipid nanoparticles: preparation, controlled delivery, cellular uptake, and pulmonary pharmacokinetics. Drug Des Devel Ther. 2016;10:911–925. https://doi.org/10.2147/DDDT.S97738
60. Yu Z, Liu X, Chen H, Zhu L. Naringenin-Loaded Dipalmitoylphosphatidylcholine Phytosome Dry Powders for Inhaled Treatment of Acute Lung Injury. J Aerosol Med Pulm Drug Deliv. 2020 Aug;33(4):194–204. https://doi.org/10.1089/jamp.2019.1569
Дополнительные файлы
Рецензия
Для цитирования:
Губарева Е.А., Семенов А.Л. Перспективы применения веществ флавоноидного ряда при фиброзе легкого (обзор экспериментальных исследований). Южно-Российский онкологический журнал/ South Russian Journal of Cancer. 2024;5(4):46-57. https://doi.org/10.37748/2686-9039-2024-5-4-6. EDN: HFIKEW
For citation:
Gubareva E.A., Semenov A.L. Prospects for the use of flavonoid substances in pulmonary fibrosis (review of experimental studies). South Russian Journal of Cancer. 2024;5(4):46-57. https://doi.org/10.37748/2686-9039-2024-5-4-6. EDN: HFIKEW