Könnten Polyphenole wirklich eine gute Strahlenschutzstrategie sein?

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Abstrakt: Derzeit ist die Strahlentherapie eine der wirksamsten Strategien zur Behandlung von Krebs. Die schädliche Toxizität gegenüber normalen Zellen weist jedoch auf die Notwendigkeit hin, sie selektiv zu schützen. Reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies verstärkenionisierende StrahlungZytotoxizität und Verbindungen, die diese Spezies abfangen oder antioxidative Enzyme verstärken können (z. B. Superoxiddismutase, Katalase und Glutathionperoxidase), sollten sorgfältig untersucht werden. Antioxidative aus Pflanzen gewonnene Verbindungen, wie zPhenoleundPolyphenole, könnten als Strahlenschutzmittel eine wertvolle Alternative zu synthetischen Verbindungen darstellen. Tatsächlich könnte ihre dosisabhängige antioxidative/prooxidative Wirksamkeit ein hohes Maß an Schutz für normales Gewebe bieten, mit wenig oder gar keinem Schutz für Tumorzellen. Die vorliegende Übersicht bietet eine Aktualisierung des aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstands über Polyphenole in reiner Form oder inPflanzenextraktemit guten Beweisen für ihre mögliche funkmodulierende Wirkung. Tatsächlich stammen die bisher verfügbaren fragmentarischen Daten mit wenigen Ausnahmen meist aus In-vitro-Studien, die in präklinischen und/oder klinischen Studien keinen Trost finden. Im Gegensatz dazu wird bei Berichten über präklinische Studien, insbesondere in Bezug auf die Bioaktivität eines Pflanzenextrakts, dessen chemische Zusammensetzung nicht berücksichtigt, wodurch jegliche Standardisierung vermieden und die Reproduzierbarkeit der Daten beeinträchtigt wird.

Schlüsselwörter: ionisierende Strahlung; Strahlenschutz; Polyphenole; Flavonoide; Pflanzenextrakte

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1. Einleitung

Das Leben auf der Erde hat sich unter ständiger Exposition gegenüber entwickeltionisierende Strahlung (IR), dessen Wirkungsweise auf biomolekularer Ebene unter allen bekannten mutagenen und kanzerogenen Wirkstoffen einzigartig ist [l]. Dies ist auf das besondere Muster der Energieabscheidung zurückzuführen, das die IR-Absorption im Mikro- und Nanometerbereich begleitet [2], das von Natur aus inhomogen ist und entweder zu isolierten oder stark geclusterten Ionisationsereignissen führt. Infolgedessen können sie eine Fülle von DNA-Läsionen unterschiedlicher Schwere erzeugen, die von Basenschäden und molekularen Querverbindungen bis zu den schädlichsten Einzel- und Doppelstrangbrüchen (SSB bzw. DSB) reichen [3]. Tatsächlich wurde zelluläre DNA immer als Ziel der Wahl für die biologische IR-Wirkung angesehen, da sie in einer einzigen Kopie vorliegt, daher kann jeder nicht oder falsch reparierte Schaden relevante Konsequenzen haben und die Genomintegrität und -stabilität in den exponierten zellulären Nachkommen beeinträchtigen. Tatsächlich haben zelluläre Systeme aufgrund der allgegenwärtigen Natur der IR-Exposition gut orchestrierte molekulare DNA-Reparaturwege entwickelt, die hoch spezialisiert und differenziert sind, um mit den verschiedenen Klassen oder IR-induzierten Läsionen fertig zu werden )[3]Die Reparaturfähigkeit hängt von der schieren Menge der anfänglich induzierten DNA-Schädigung ab, die eine Funktion der absorbierten Strahlendosis ist, aber auch von der Qualität der Strahlung, dh der Ionisationsdichte entlang von Strahlungsspuren.

Offensichtlich ist die natürlich vorkommende Hintergrundstrahlung nicht die einzige Quelle der menschlichen Exposition gegenüber IR[4]. Etwa zur gleichen Zeit, als Licht in die Gesetzmäßigkeiten des natürlichen radioaktiven Zerfalls kam, wurde klar, dass IR künstlich erzeugt werden kann. Der Einfluss, den die Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Roentgen im Jahr 1895 auf viele Aspekte der menschlichen Gesundheit hatte, wirkt auch heute noch nach, da IR sowohl in der Diagnose als auch in der Behandlung von Krankheiten weit verbreitet ist [5]. Was die therapeutische Verwendung von IR anbelangt, wird die gleiche DNA-schädigende Wirkung von IR, die es als Gefahr für die menschliche Gesundheit einstuft, durch seine Fähigkeit ausgenutzt, Krebszellen durch Strahlentherapie auszurotten. Dank umfangreicher strahlenbiologischer Forschung, die grundlegende Mechanismen aufgedeckt hat, ist viel über die Art und Weise bekannt, wie IR seine biologischen Wirkungen hervorruft. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, IR in indirekt und direkt zu klassifizieren, basierend auf der Art und Weise, wie Energie in der (biologischen) Materie freigesetzt wird. Photonen wie Röntgenstrahlen und -strahlen sowie Neutronen wirken indirekt und erfordern eine zweistufige Aktion, bevor sie potenziell biologisch relevante Schäden verursachen. Tatsächlich interagieren Photonen mit den Elektronen, die die Atomhülle enthalten, wodurch sich schnell bewegende Sekundärelektronen erzeugen, die wiederum eine weitere Ionisation mit der Emission langsamerer Elektronen verursachen; Neutronen interagieren mit den Kernen des durchquerten Materials, wodurch geladene Teilchen wie Protonen und schwerere Kerne entstehen [5]. Stattdessen verlieren geladene Teilchen direkt durch Coulomb-Wechselwirkungen Energie und erzeugen die oben erwähnten ionisierenden Spuren zusammen mit ihrer Eindringtiefe [5]. Biologische Wirkungen im Zusammenhang mit IR, unabhängig davon, ob sie durch direkte oder indirekte Strahlung verursacht werden, werden ebenfalls in direkte und indirekte eingeteilt. Im ersten Fall erfolgt die chemische Veränderung von Biomolekülen während der physikalisch-chemischen Stufe, die der eigentlichen biologischen Stufe zeitlich vorausgeht. Stattdessen sind sie indirekt, wenn sie das Ergebnis von Strahlungsprodukten wie freien Radikalen sind, die durch Wasserradiolyse erzeugt werden. Indirekt erzeugte DNA-Schäden sind die einzige Form von Schäden, deren Ausmaß durch begleitende Wirkstoffe, wie z. B. antioxidative Verbindungen, moduliert werden kann. Tatsächlich führt ionisierende Strahlung, wenn sie Wasser durchdringt, zu einer Reihe von ionischen und angeregten Zuständen, die sich weiter zersetzen oder rekombinieren, um hydratisierte Elektronen (e-ag) und reaktive Spezies zu ergeben, einschließlich Wasserstoffradikale (H"), Hydroxylradikale (OH "), Wasserstoffperoxid (H2O2), Sauerstoff (O2), Wasserstoff (H2) und Hydroperoxylradikal (HO2") (Abbildung 1) [6].

DNA-DSBs werden allgemein als die schädlichsten IR-induzierten Läsionen angesehen [7]. DDR kann zu einer Zellzyklus-Checkpoint-Aktivierung und damit zu einer Zellzyklus-Verzögerung/-Arretierung führen, um die Zeit für die Reparatur zu verlängern. Unabhängig davon, welchen Mechanismus die Zelle anwendet, können nicht oder falsch reparierte DSBs über mehrere Wege zum Zelltod führen (z. B. Mitoseversagen, Apoptose), was typischerweise bei der ersten Mitose nach der Bestrahlung oder nach einigen Zellzyklen nach der Exposition auftritt. Dies ist das Ziel der kurativen Strahlentherapie. Eine fehlerhafte Wiederherstellung des DBS kann jedoch zu Umlagerungen des Erbguts (z. B. Chromosomenaberrationen, Mikronuklei) führen, die, wenn sie durch Zellteilung übertragbar sind, Spätfolgen verursachen können, die zu einer generalisierten genomischen Instabilität und damit zu einer Zunahme führen können im Risiko einer malignen Transformation [8].

Die konventionelle Strahlentherapie mit hochenergetischen Photonen- oder Elektronenstrahlen ist eine tragende Säule der modernen Krebsbehandlung, wobei schätzungsweise 50 Prozent der Krebspatienten sie allein oder in Kombination mit anderen Modalitäten weltweit erhalten [9]. Obwohl mehrere Verbesserungen bei der Genauigkeit der Dosisabgabe erreicht wurden, bleibt die Milderung der nicht krebsartigen Toxizität für normales Gewebe von entscheidender Bedeutung wegen des oben erwähnten sekundären Krebsrisikos, das die unvermeidlich exponierten normalen Gewebe und/oder gefährdeten Organe betrifft. Da Photonen hauptsächlich durch die indirekte Wirkungsweise gekennzeichnet sind, kann das Ausmaß des Schadens, den sie während der physikalischen Phase verursachen, während der chemischen Phase vor der Schadensfixierung und vor dem Beginn der biologisch bedingten DDR moduliert werden. Daher können Modifikatoren/Protektoren verwendet werden, um normales Gewebe selektiv zu unterstützen und eine weitere minimale Toxizität zu liefern [10]. In diesem Zusammenhang wurden mehrere Verbindungen beschrieben, aber nur Amifostin, das S-Phospho-Derivat von 2-[(3-aminopropyl)aminolethanthiol, ist als klinischer Strahlenschutz zugelassen [11]. Neben Nitroxiden mit Superoxiddismutase (SOD)-ähnlicher Aktivität, Hormonanaloga, Antibiotika und Phytochemikalien wurden andere thiolhaltige Verbindungen als Strahlenschutzmittel untersucht, während Immunmodulatoren, Probiotika und Statine als Mitigator-Wirkstoffe untersucht werden [12]. Spezialisierte Naturstoffe spielen eine Schlüsselrolle in der vorklinischen und klinischen Forschung, dank ihrer antioxidativen und entzündungshemmenden Wirksamkeit, die sie als vielversprechende Wirkstoffe im Bereich des Strahlenschutzes und der Strahlenminderung identifiziert.

2. Strahlenschutz: Ein wertvoller Ansatz, um der Strahlenbelastung entgegenzuwirken

Obwohl die Strahlentherapie eine der wirksamsten Strategien zur Behandlung von Krebs ist, ist die Reaktion des normalen Gewebes der limitierende Faktor für die Gesamtdosis, die sicher verabreicht werden kann, um eine lokale Kontrolle des Tumors zu erreichen, wodurch die Heilungschancen verringert werden, während akute und chronische Toxizitäten dies können zu einer insgesamt schlechten Lebensqualität des Patienten führen. Daher wird aktiv ein dringender Bedarf zum Schutz normaler Zellen geltend gemacht. In diesem Zusammenhang werden technologische Verbesserungen bei der IR-Abgabe und -Genauigkeit durchgeführt, während Radiomodulationsmittel als wertvolle Alternative zur Verringerung der Toxizität für normales Gewebe angesehen werden. Dies ist kein aufkommendes Problem, so dass das IR-Forschungsprogramm des National Cancer Institute gemäß dem Verabreichungszeitpunkt Mittel mit IR-schützenden Eigenschaften in drei Kategorien eingeteilt hat: (a) Schutz, (b) Milderung und (c) Therapeutikum Agenten [13]. In ähnlicher Weise widmete und widmet die Europäische Kommission dem Strahlenschutz große Aufmerksamkeit und befasst sich im Allgemeinen mit neuen Forschungsergebnissen mit potenziellen politischen und/oder regulatorischen Auswirkungen [14].

Radioprotektoren und Radiomitigatoren sind wertvolle Modulatormittel. Ihre Abgabe geht der Bestrahlungsverabreichung voraus oder tritt gleichzeitig mit ihr auf und ist unverzüglich, um die normale Gewebetoxizität zu verringern oder zu verbessern. Letztere könnten sich therapeutische Verbindungen zunutze machen, wenn eine Nebenwirkung festgestellt wird, die nach der Bestrahlung als Linderung oder Unterstützung wirken [15].

Alle diese Verbindungen müssen einige funktionelle Merkmale aufweisen, wie z. B. die Fähigkeit, die Überproduktion reaktiver Spezies zu unterbrechen oder zu verlangsamen, was die IR-Schädigung auf unbestimmte Zeit aufrechterhalten kann, die verschiedene Zellaktivitäten und Signalwege beeinträchtigt. Tatsächlich verstärken reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies die IR-Zytotoxizität. Dem Einsetzen von oxidativen Stressbedingungen entgegenzuwirken verhindert strukturelle und funktionelle Störungen von Nukleinsäuren, Proteinen und Lipiden sowie eine Reihe von Prozessen (z. B. mitochondriale Depolarisation), die irreversibel zum Zelltod führen [16]. IR-induzierte genomische Instabilität ist das Hauptziel, das erfasst werden muss, da Mutationen, Genamplifikation und andere zytogenetische Umlagerungen auch nach dem anfänglichen Insult auftreten könnten [17]. Zellen reagieren adaptiv auf IR, indem sie die antioxidative Abwehr Nrf2-ARE aktivieren |18[, die aus enzymatischen und nicht-enzymatischen Verbindungen besteht und Strahlenschützern mit dem Ziel zugute kommen kann, freien Radikalen auszuweichen und IR-induzierte toxische Substanzen zu entfernen , und insgesamt die Reparatur- und Erholungsprozesse zu intensivieren [19]. Daher sollten Verbindungen, die in der Lage sind, diese Spezies abzufangen oder antioxidative Enzyme (z. B. Superoxiddismutase, Katalase und Glutathionperoxidase) zu verstärken, sorgfältig untersucht werden. In diesem Zusammenhang schützen Thiole dank ihrer Fähigkeit, Hydroxylradikale abzufangen, die DNA, die, meist unter hypoxischen Bedingungen, schädliche DNA-Radikale liefert, die wahrscheinlich für die Strahlensterblichkeit verantwortlich sind [10]. Darüber hinaus wird beobachtet, dass Thiole die Oxidation von Membran-Phospholipiden verhindern und die Zellerholung und Stressreaktionen modulieren. Cystein und Cysteamin sind Sulfhydrylamine, und andere Aminothiolanaloga/-derivate schienen strahlenschützend zu sein, aber ihre Nebenwirkungen rieten von der klinischen Anwendung ab, mit Ausnahme des Aminothiols Amifostin (WR-2721)[10]. Unter den eingehend untersuchten Spezies sind auch Nitroxide dank ihrer Fähigkeit zum Einzelelektronen-Redoxzyklus von großem Interesse. Insbesondere wurde beobachtet, dass Tempol als pleiotropes intrazelluläres Antioxidans die Inzidenz von strahleninduzierten Zweitmalignomen reduziert [20]. Tatsächlich wurde auch gezeigt, dass Tempol(4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-N-oxyl) als SOD-Mimetikum wirkt, während die radioprotektiven Eigenschaften der SOD-Isoformen ( Cu, Zn SOD, Mn-SOD und extrazelluläre SOD) werden als nützliche Mittel wegen ihrer O,-·Abfangwirkung im Cytosol, Mitochondrium bzw. extrazellulären Raum und ihrer katalysierten Dismutation zu H2O2 und O hervorgehoben. Andere Kategorien eines Strahlenschutzmittels sind Zytokine und Wachstumsfaktoren, einschließlich IL-1, TNF-, G-CSF, GM-CSE und Erythropoietin, sowie Angiotensin-Converting-Enzyme-Inhibitoren (Abbildung 2). Es wurde beobachtet, dass diese letztgenannten Verbindungen, die routinemäßig zur Behandlung von Bluthochdruck verschrieben werden, die Nebenwirkungen der Bestrahlung in Niere, Lunge und Gehirn lindern und den TGF-Weg stören, was zu einer strahleninduzierten Fibrose beitragen könnte [10]. Unter diesen Wirkstoffen wurde Palifermin, eine rekombinante N-terminal verkürzte Form des Keratinozyten-Wachstumsfaktors, zuerst für die Behandlung von durch Chemo- und Strahlentherapie induzierter oraler Mukositis zugelassen [21]. Inhibitoren von PUMA (p53 Up-regulated Modulator of Apoptosis) und strahleninduzierter Apoptose wurden ebenfalls untersucht. PUMA-Inhibitoren (PUMAi) sollen PUMA-abhängige und strahleninduzierte Apoptose hemmen und Darmschäden und Apoptose, die durch entzündliche Zytokine, ROS (reaktive Sauerstoffspezies) oder Krebstherapie induziert werden, vermeiden oder lindern [22].

Auch natürliche Antioxidantien finden wachsendes Interesse. Vitamine (A, C und E), L-Selenomethionin, N-Acetylcystein, Glutathion und Coenzym Q-10 werden als wirksam gegen Strahlenschäden angesehen [23], während mehrere Phytochemikalien aus der Nahrung als Strahlenschutzmittel für zu wirken schienen normale Zellen und Radiosensibilisatoren für Tumorzellen in einem faszinierenden Szenario. Melatonin, das von der Zirbeldrüse im Gehirn, von Lymphozyten, der Netzhaut und dem Magen-Darm-System ausgeschieden wird, ist eine der am besten untersuchten natürlich vorkommenden Verbindungen. Es fängt ROS-Spezies direkt ab, hemmt ROS-bildende Enzyme und aktiviert DNA-Reparaturenzyme [24].

Das Fehlen schädlicher Toxizität zusammen mit ihren bemerkenswerten antioxidativen und immunstimulierenden Aktivitäten machen spezialisierte Metaboliten aus Pflanzen zu einem endlosen Reservoir an strahlenschützenden Verbindungen.Polyphenole, sind durch ihre intrinsische antioxidative Fähigkeit in der Lage, Entzündungen zu reduzieren, sowohl das Immunsystem als auch das hämatopoetische System zu schützen und die DNA zu konservieren. Im Speziellen,Flavonoide, wie Rutin und Baicalein, das Isoflavonoid Genistein und das Stilben Resveratrol, stellen biosynthetisch eng verwandte Verbindungen dar und sind vielversprechende Strahlenschutzkandidaten. Die schlechte Bioverfügbarkeit dieser Substanzen fördert neue Verabreichungsformen und phytochemische Forschung zur Entdeckung neuer Verbindungen aus hoffnungsvollen Pflanzenextrakten. Nachfolgend finden Sie eine Aktualisierung der strahlenschützenden natürlichen Moleküle und eine Untersuchung der mit diesen Bestandteilen angereicherten Pflanzenextrakte.

3. Phenole und Polyphenole: Sind sie eine wertvolle Strahlenschutzstrategie?

Das Versagen synthetischer Verbindungen als wirksame Strahlenschutzmittel ermöglichte es den Forschern, sich auf natürliche Substanzen und ihre strahlenschützende Wirksamkeit zu konzentrieren, und mehrere Pflanzenstoffe, die möglicherweise billiger als synthetische sind, wurden auf ihre strahlenschützende Aktivität untersucht [25].

Das Abfangen freier Radikale, die Entzündungshemmung, die Erleichterung der Reparaturaktivität und die Regeneration hämatopoetischer Zellen sind die Hauptmechanismen, die natürlichen Strahlenschutzmitteln zuzuschreiben sind (Abbildung 2). Da insbesondere die meisten IR-Schäden in der konventionellen Strahlentherapie aus der Wechselwirkung von IR-induzierten freien Radikalen mit Biomolekülen entstehen, können natürliche Substanzen wie Curcumin, Chlorogensäuren und verschiedene Flavonoide freie Radikale zerstören oder verhindern Bildung, könnten als Strahlenschutzmittel dienen [26]. Somit schien die Verwendung von Radioprotektoren zum Schutz von normalem Gewebe und von Radiosensibilisatoren zur Verstärkung der Krebsgewebereaktion in einem toxizitätsfreien nutrazeutischen Ansatz auf der Basis von Polyphenolen innovativ maximiert zu werden. Diese natürlichen Verbindungen fassen das Konzept eines idealen Protektors zusammen, da sie aufgrund ihrer dosisabhängigen antioxidativen/prooxidativen Wirksamkeit ein hohes Maß an Schutz für normales Gewebe bieten könnten, mit wenig oder gar keinem Schutz für Tumorzellen. Darüber hinaus haben aus Pflanzen gewonnene Polyphenole bei der langjährigen Suche nach intrinsisch wenig toxischen radiosensibilisierenden Arzneimitteln viel Aufmerksamkeit erregt. Das attraktive zweischneidige Potenzial von reinen Polyphenolen oder mit Polyphenol angereicherten Extrakten lieferte gute Beweise für ihre mögliche strahlungsmodulierende Wirkung, und die doppelte Fähigkeit von Polyphenol, sowohl als strahlensensibilisierende als auch als strahlenschützende Mittel zu wirken, würde wohl präklinische Bedeutung haben, und allgemeiner einen signifikanten Einfluss auf die Prognose von strahlentherapierefraktären Tumoren haben.

3.1. Flavonoide: Das zweischneidige Schwert im Strahlenschutz

In den letzten zwanzig Jahren hat das Interesse an Strahlenschutzmitteln zugenommenFlavonoideist im Gange. Diese pflanzlichen Metaboliten, die üblicherweise als Abwehrstoffe gegen UV-Strahlung und andere Umweltbelastungen durch Chalcon-Vorläufer biosynthetisiert werden, sind strukturell durch ein 15--Kohlenstoffgerüst gekennzeichnet, das aus zwei Benzolringen (A und B) besteht, die durch heterocyclisches Pyron C verbunden sind -Ringatome. Ein hoher Grad an Hydroxylierung, Substitution und Polymerisation findet sich in der Klasse der Flavonoide, die aus sieben Unterklassen besteht: Flavanone, Dihydroflavonole, Flavonole, Flavone, Flavandiole, Anthocyane und Catechine (Abbildung 3). Isoflavonoide aus einer gut getrennten Flavonoid-Unterklasse, da diese Verbindungen eine strukturelle Variante zeigten, bei der der B-aromatische Ring am C3-Kohlenstoff lokalisiert ist (Abbildung 3) diejenigen, die die mit aromatischen Ringen konjugierte Ketogruppe gemeinsam haben) könnten gültige Mittel sein, da der Schutz mit ihrer Fähigkeit zusammenhängt, Energieübertragungsprozesse zu hemmen und Redoxprozesse in bestrahlten Zellen zu stabilisieren [28].

Flavonole erwiesen sich als die wertvollsten Verbindungen, obwohl die Glykosylierung an C-3-Kohlenstoff die Reaktivität beeinflusst, basierend auf der Identität der saccharidischen Einheit. Tatsächlich wurde beobachtet, dass die Reaktivität von Flavonolglucosiden abnimmt, wenn der Zucker zwei intramolekulare H-Bindungen bildet. Darüber hinaus sind aufgrund der Aglykonsubstitution mehr phenolische Funktionen vorhanden, je aktiver die Verbindung ist[28]. Unter den Flavonolverbindungen wird Rutin (3,3'4',5,7-Pentahydroxyflavon-3-rhamnoglucosid; Abbildung 4), das reichlich in Passionsblume, Buchweizen, Tee und Apfel vorkommt, umfassend auf seine strahlenschützende Wirkung untersucht . Daten aus Zellkulturassays unterstrichen seine Fähigkeit, Zellen vor strahlungsinduzierten oxidativen DNA-Schäden zu schützen (z. B. V79).

Die tägliche Supplementierung von Rutin sowie seines Aglykons, nämlich Quercetin, reduzierte die Häufigkeit von mikronukleierten Retikulozyten im peripheren Blut bestrahlter Mäuse. Durch die Kombination von Podophyllotoxin und Rutin in der G-003-Formulierung wurde ein signifikanter Schutz der hämatopoetischen, gastrointestinalen und respiratorischen Systeme von Mäusen vor einer tödlichen Strahlendosis gefunden [29-31]. Das Monoglucosylrutin, ad hoc halbsynthetisiert, um die Unlöslichkeit von Quercetin und Rutin in wässrigen Medien zu überwinden, erwies sich als wirksam gegenüber CHO10B2-Zellen, da es in der Lage war, das Überleben von IR-behandelten Zellen bei Dosen von mehr als 2 Gy zu erhöhen [32]. Tatsächlich zeigte die In-vitro-Analyse von DNA-Doppelstrangbrüchen, die an verschiedenen Flavonoid-Aglykonen und -Glycosiden durchgeführt wurde, dass Quercetin-Derivate zwar DNA-Doppelstrangbrüche bei einer Konzentration von 10 μM reduzierten, ihre geringe Bioverfügbarkeit jedoch ihre Wirksamkeit in vivo beeinträchtigen könnte [33].

Schutz vor DNA-Schädigung in y-bestrahlten weißen Blutkörperchen 【34】, Leukozyten 【35】 wurde auch für Quercetin und seine angereicherte natürliche Matrix Propolis festgestellt, so dass weitere Untersuchungen in Tiermodellen durchgeführt wurden. Insbesondere die Schutzwirkung eines wässrigen Propolis-Extrakts gegen intestinale Strahlenschäden wurde auch bei Ratten nachgewiesen, die einer y-Strahlungsdosis von 8 Gy ausgesetzt waren, die Darmmukositis hervorrufen konnte [36], während eine methanolische Propolis-Fraktion mit hohem Gehalt in beides einfachPhenoleundFlavonoide, senkte den Gesamtproteincarbonylgehalt in UV-behandelten HaCat-Zellen [37].

Die Strahlenschutzwirkung von Flavonen wie Apigenin und Baicalein wurde ebenfalls eingehend untersucht (Abbildung 5). Apigenin, weit verbreitet in den Blättern und Stängeln von diätetischem Gemüse und Obst, induzierte dosisabhängig Mikrokerne in in vitro behandelten menschlichen Lymphozyten und unterdrückte auch die nachteiligen Wirkungen ionisierender Strahlung [38]. Die Verbindung schien in vivo eine immunstimulatorische Wirkung auszuüben und somit strahleninduzierte hämatologische Veränderungen abzuschwächen. Dieses Ergebnis könnte auf seine Fähigkeit zurückzuführen sein, den endogenen Antioxidansstatus auszulösen [39]. Kürzlich wurde festgestellt, dass Apigenin, intraperitoneal verabreicht in einer Dosis von 15 mg/kg Körpergewicht, strahleninduzierte Magen-Darm-Schäden bei ganzkörperbestrahlten Swiss-Albino-Mäusen verlangsamt. Insbesondere schien die Wiederherstellung der intestinalen Krypta-Zotten-Architektur nach Apigenin-Vorbehandlung sowie die Hemmung der strahleninduzierten Aktivierung der NF-kB-Expression im Magen-Darm-Gewebe aufzutreten [40].

Naringin, ein Flavanon-7-O-Glykosid aus Zitrusarten, zeigte ebenfalls eine hemmende Wirkung auf IR-induzierte Entzündungen. Die NF-kB-Suppression definiert die Veränderung proinflammatorischer Faktoren. Darüber hinaus verstärkte Naringin die intrazellulären Abwehrmechanismen durch die Erhaltung endogener Antioxidantien [41]. Die oxidativen Stress hemmende Aktivität war auch mit der Freisetzung von entzündlichen Zytokinen verbunden, indem die Nrf2-Aktivierung induziert wurde, ein gemeinsames Merkmal anderer Flavonoidverbindungen wie Naringenin und Epigallocatechin-3-O-Gallat (Abbildung 6)[42]. Was die Flavonverbindungen angeht, hat Baicalein (5,6,7-Trihydroxyflavon), das ursprünglich aus den getrockneten Wurzeln von Scutellaria baicalensis und Scutellaria lateriflora isoliert wurde, eine pleiotrope Aktivität hervorgerufen, die es ihm ermöglichte, Milzlymphozyten der Maus vor IR-induziertem Zelltod zu schützen durch seine Fähigkeit, MKP3 zu unterdrücken und ERK zu aktivieren. Dies steht im Einklang mit der Milderung strahleninduzierter hämatopoetischer Schäden [43]. Kürzlich hat Baicalein, das intraperitoneal mit 100 mg/kg an C57BL/6J-Mäuse verabreicht wurde, die IR-veränderte mikrobielle Zusammensetzung des Darms wieder ins Gleichgewicht gebracht und die Darmstruktur verbessert. Es regulierte die Expression von pro-apoptotischen Proteinen (z. B. p53, Caspase-3, Caspase-8 und Bax) herunter und stellte auch die IR-induzierte hämatopoetische Dysfunktion wieder her [44]. Baicalein wurde als potenter Strahlenschutz bei einer Konzentration von 5-50 μM 【45】 beschrieben und wirkt sich auf die NF-kB-vermittelte Entzündungsreaktion aus [46.

Immer mehr Beweise deuten auf den potenziellen Nutzen von Grüntee-Flavanolen hin. Frühe Studien stützten die Hypothese der antigentoxischen Wirksamkeit in menschlichen Lymphozyten [47] und die allgemeine Prävention gegen durch UV-Strahlung induzierte DNA-Schäden [48].

Epigallocatechin-3-O-Gallat (Abbildung 6), das wichtigste Polyphenol in grünem Tee, ist aufgrund seiner antioxidativen Aktivität und Wirksamkeit bei der Linderung vieler durch oxidativen Stress verursachter Krankheiten von großem Interesse. Es förderte wiederum Nrf2--abhängige strahlenschützende Wirkungen und Nrf2-Signale und es wurde festgestellt, dass es die IR-induzierte Apoptose und Ferroptose unterdrückt, wodurch die durch Ganzkörperbestrahlung verursachte Darmverletzung bei männlichen C57 BL/6J-Mäusen gelindert wird [49]. Der Strahlenschutz von EGCG wurde durch ein Modell der oxidativen Schädigung bei 60Coy-Strahlungsmäusen untersucht, und die gesammelten Daten zeigten die Fähigkeit der Verbindung, die Aktivität von enzymatischen Antioxidantien wie Superoxiddismutase und Glutathionperoxidase sowie den Glutathionspiegel zu erhöhen [50]. .

Soja-Isoflavone mildern Gefäßschäden und Entzündungen im Zusammenhang mit einer Strahlentherapie bei Lungenkrebs [51]. Genistein, ein wichtiges Soja-Isoflavon mit Phytoöstrogen-Aktivität, genießt eine doppelte Wirkung in der Strahlentherapie; Erstens kann es L-02-Zellen vor Strahlungsschäden durch Hemmung der Apoptose, Linderung von DNA-Schäden und Chromosomenaberrationen, Herunterregulierung von GRP78 und Hochregulierung von HERP, HUS1 und hHR23A bei niedriger Konzentration (1,5) schützen μM）. Zweitens zeigen hohe Konzentrationen (20 μM) strahlensensibilisierende Eigenschaften durch die Förderung von Apoptose und Chromosomenaberration, Beeinträchtigung der DNA-Reparatur, Hochregulierung von GRP78 und Herunterregulierung von HUS1, SIRT1, RAD17, RAD51 und RNF8 [ 52]. Tatsächlich wurde kürzlich beobachtet, dass Genistein in der Lage ist, die Strahlenempfindlichkeit von Hepatoblastomzellen zu erhöhen, indem es G2/M-Arrest und Apoptose induziert [53]. Die Verabreichung von Genistein zeigte auch einen Schutz vor akuter Strahlenschädigung bei nicht toxischen Dosen [54]. Mehrere Beweise unterstreichen den Genistein-induzierten Strahlenschutz für die hämatopoetische akute Strahlenschädigung, und die Fähigkeit der Verbindung, als selektiver Östrogenrezeptor-Agonist zu wirken, wurde ebenfalls untersucht, da sie an ihrem strahlenschützenden Wirkungsmechanismus beteiligt ist [55]. Die Hochregulierung von ER- und FOXL-2 durch Genistein, mit der damit verbundenen Herunterregulierung der TGF-Expression, wurde auch bei der Umkehrung der Strahlentherapie-induzierten vorzeitigen Ovarialinsuffizienz impliziert [56]. Soja-Isoflavone neigen insgesamt dazu, die klinischen Reaktionen auf RT zu modifizieren, da sie sowohl strahlensensibilisierend als auch strahlenschützend wirken. In präklinischen orthotopen Modellen von Prostatakrebs, Nierenzellkarzinom und nicht-kleinzelligem Lungenkrebs wurde beobachtet, dass Soja-Isoflavone auf strahlungshochregulierte Signalwege des Überlebens, wie DNA-Reparatur und Transkriptionsfaktoren, abzielen und schließlich Krebszellen in den Tod treiben [57 ].

Das Interesse an Flavonoiden als Radiomodulatoren führte auch zum Screening der Eigenschaften von halbsynthetischen Arzneimitteln wie Flavopiridol (Abbildung 5). Diese auch als Alvo-Cidib bekannte Verbindung ist ein Flavonderivat, das von Sanofi-Aventis auf der Basis eines Flavonoids entwickelt wurde, das aus der indischen einheimischen Pflanze Dysoxylum binectariferum stammt. Flavopiridol, das strukturell auf Flavonoiden (2-Chlorophenyl-4-on) und einem Alkaloid (1-Methylpiperazin) basiert, ist ein CDK-Inhibitor, der eine starke Hemmung von CDK1,2, 4, 6 zeigte , 7 und 9. Es wurde beobachtet, dass die Verbindung zur Hemmung und/oder Reparatur subletaler Schäden sowie zur Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen, gefolgt von Strahlentherapie, in bösartigen Tumoren wirkt. Tatsächlich könnte es die zytotoxische Wirkung der Strahlung in strahlenresistenten Tumorzellen durch p53-Dysfunktion oder Bcl-2-Überexpression verstärken [58].

Die Reduzierung der schädlichen Auswirkungen von UV-Strahlung ist ein wichtiges Anliegen, da UVB (290-320 nm) die Unversehrtheit der Haut zerstören könnte, was zur Apoptose epidermaler Zellen und möglicherweise sogar zu Hautkrebs führen könnte. Daher müssen strahlenschützende Verbindungen erforscht werden, und Anthocyane schienen wertvolle Kandidaten zu sein. Insbesondere die schützende Wirkung von Cyanidin-3-O-Glucosid gegen UVB-induzierte Schäden, einer der schädlichen Faktoren zum Wohle der menschlichen Haut, auf menschliche HaCa-Keratinozyten. Das Anthocyanin war in der Lage, intrazellulär reaktive Sauerstoffspezies sowie Phospho-p53- und Phospho-ATM/ATR-Spiegel und die Expression des anti-apoptotischen Proteins B-Zell-Lymphom 2 zu verringern [59]. Tatsächlich wurde auch gezeigt, dass Cyanidin-3-O-Glucosid die COX-2-Expression durch Wechselwirkung mit den MAPK- und Akt-Signalwegen unterdrückt [60]. Überschüssige ultraviolette (UV) Strahlung verursacht zahlreiche Formen von Hautschäden. Die Einkapselung von Cyanidin-3-O-Glucosid in Chitosan-Nanopartikeln lieferte Beweise für die Wirksamkeit der Formulierung, UVB-induzierte epidermale Schäden durch den p53--vermittelten Apoptose-Signalweg wirksam zu reduzieren [61].

3.2.Andere Phenole und Polyphenole mit strahlenschützender Wirkung

Auch Nicht-Flavonoid-Verbindungen wurden in reiner Form oder in Mischung analysiert. Einfache Phenole wie Vanillin wurden auf ihre strahlenschützende Wirkung hin untersucht.

Die Verbindung 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd, besser bekannt als Vanillin, die weithin als Lebensmittelaromastoff verwendet wird, wurde zuvor auf ihre Fähigkeit untersucht, strahlungsinduzierten DNA-Schäden in Plasmid pBR322, Mensch und Maus, entgegenzuwirken Blutleukozyten und Milzlymphozyten. Die positive Wirkung wurde seiner radikalfangenden Fähigkeit sowie der Modulation der DNA-Reparatur zugeschrieben [62]. Die antioxidative Kraft von Vanillin schließt auch seine Fähigkeit ein, als Lipoperoxidans zu wirken. Darüber hinaus weist die Verbindung antimutagene Wirkungen auf, die in der Lage sind, Röntgenstrahlen- und UV-induzierte Einzelstrang-DNA-Brüche, Chromosomenbrüche und DNA-Vernetzung zu hemmen. Obwohl gezeigt wurde, dass es auch die DNA-Ligation, -Reparatur und -Replikation begünstigt, ist seine klinische Verwendung durch die geringe In-vivo-Aktivität begrenzt. Dieser Befund förderte die Synthese seines Derivats VND3207, das in einem vorklinischen Screening strahlenschützend gegenüber strahleninduzierter Darmschädigung zu sein schien [63]. In diesem Zusammenhang wurde beobachtet, dass der Strahlenschutz über die antiradikalischen Eigenschaften der Verbindung hinaus auch auf die Modulation aktivierter p53-Spiegel in Darmepithelzellen zurückzuführen ist. Kürzlich haben Li et al. [64]zeigten, dass die Behandlung mit VND3207 die Expression der katalytischen Untereinheit der DNA-abhängigen Proteinkinase (DNA-PKcs) in humanen lymphoblastoiden Zellen mit oder ohne Bestrahlung verstärken kann. Auch in diesem Fall bestand die Aktivität des Enzyms in der Reparatur von DNA-Doppelstrangbrüchen.

Hydroxyzimtsäuren, die häufig in Obst, Gemüse und Getränken vorkommen und strukturell durch ein Phenylpropanoid-Skelett gekennzeichnet sind, das aus der Desaminierung von Phenylalanin und Tyrosin in Pflanzen stammt, könnten sich im Strahlenschutz widerspiegeln. In jüngster Zeit wurde festgestellt, dass Kaffeesäure aufgrund ihrer antioxidativen Kapazität die vorzeitige Alterung von hämatopoetischen Stammzellen verbessert. Tatsächlich wird die Seneszenz durch eine ROS-Überproduktion vermittelt. Andererseits kann Kaffeesäure als pro-apoptotisches Mittel in Dickdarmkrebszellen wirken [65]. Es wurde auch angenommen, dass Ferulasäure gegen Unfälle oder absichtliche Exposition gegenüber ionisierender Strahlung wirksam ist, und es wurde experimentiert, dass die DNA-Reparatur bei mit Ferulasäure behandelten Mäusen schneller abläuft [66].

Unter den Hydroxycinnamoyl-Derivaten verhinderte Chlorogensäure die durch Röntgenbestrahlung induzierte genomische Instabilität in nicht-tumorigenen menschlichen Blutlymphozyten [67]. Darüber hinaus begünstigte die Behandlung mit diesem Depsid in einer Dosis von 200 mg/kg eine Stunde vor der Bestrahlung mit hohen Dosen y-Strahlung das Überleben der Tiere[68]. Die Strahlenschutzfähigkeit von Kaffeesäurephenethylestern, die in Propolis reichlich vorhanden sind, wurde ebenfalls untersucht und umfasst die Verhinderung von oxidativen und nitrosativen Schäden, die durch Strahlung verursacht werden [69]. In einer anderen Studie wurde festgestellt, dass Kaffeesäurephenethylester sowohl als Strahlenschutzmittel als auch als Strahlensensibilisator wirkt, was bedeutet, dass es die Strahlungsantwort modulieren kann, indem es je nach Gewebetyp unterschiedlichen Mechanismen folgt [70].

Rosmarinsäure, ein Depside von Kaffeesäure und 3,4-Dihydroxyphenylmilchsäure, förderte bei Verabreichung in einer Dosis von 100 mg/kg die Erholung peripherer Blutzellen bei bestrahlten Mäusen |71]. Seine Fähigkeit wurde auch mit der von Carnosinsäure und Carnosol verglichen, zwei aromatischen Diterpenen mit antioxidativen und antimikrobiellen Eigenschaften, die gleichermaßen aus Rosmarinkraut isoliert wurden. Tatsächlich waren die strahlenschützenden Wirkungen gegen Bestrahlung in der Reihenfolge Carnosinsäure > Rosmarinsäure größer oder gleich Carnosol 【72】. Die Strahlenschutzforschung widmet Curcumin besondere Aufmerksamkeit, von dessen antioxidativen und entzündungshemmenden Eigenschaften bekannt ist, dass sie auf mehrere Signalmoleküle abzielen [73].

Es wurde gezeigt, dass Diferuloylmethan die strahleninduzierte Lungenfibrose verbessert [74]. Seine Wirkung beruhte auf der Hochregulierung der zytoprotektiven Hämoxygenase 1. Da oxidativer Stress an der Strahlenneuropathie beteiligt ist, wurde außerdem die Hemmung von strahlungsinduzierten reaktiven Sauerstoffspezies in murinen Lungenprimärzellen nachgewiesen. Das präventive Curcumin-Ergebnis zeigte sich auch in Becherzellen des Ileums [75] und bei der Lebensdauer von Drosophila melanogaster [76]. Die Hemmung des Transkriptionsfaktors NF-KB ist die Hauptwirkungsweise von Curcumin und ist auch an der Curcumin-basierten Radiosensibilisierung beteiligt [77].

Jüngste Ergebnisse legen nahe, dass eine Vorbehandlung mit Curcumin durch die Verstärkung von CAT, SOD und GSH-Px eine Strahlentherapie-induzierte oxidative Schädigung der Haut verhindern kann[78]. Tatsächlich wurde die geringe Bioverfügbarkeit von Curcumin aufgrund der schlechten Resorption, des schnellen Metabolismus und der schnellen systemischen Elimination [79] sorgfältig berücksichtigt, als Ansätze untersucht wurden, die darauf abzielten, seine Funktionalität zu erhalten. In diesem Zusammenhang gab es die Formulierung von nanoskaligen Curcumin-verkapselten Liposomen [80] oder das Design von Curcumin-konjugierten Albumin-basierten Nanopartikeln. Insbesondere wurde die Verbesserung des Strahlenschutzes von Nanopartikeln auf Basis von konjugiertem Albumin in HHF-2-Zellen geschätzt, die mit Röntgenstrahlen bestrahlt wurden, wobei festgestellt wurde, dass Nanopartikel mit Curcumin bei 50 ug/ml eine 2,3--fache Zunahme der Zellen induzierten Lebensfähigkeit in Bezug auf Zellen, die nur Röntgenbestrahlung unterzogen wurden [81].

Tabelle 1 fasst Literaturdaten für alle phenolischen und polyphenolischen Verbindungen zusammen, die in der obigen Diskussion berücksichtigt wurden, alphabetisch geordnet, mit Details über das untersuchte Modell (in vitro oder in vivo), die verwendete Dosis und die wichtigsten Schutzwirkung(en).

4. Bioaktive Pflanzenextrakte im Strahlenschutz: Ein immer noch unterbewertetes Thema

Pflanzenextraktebesitzen unendliche Therapeutika, wie Antikrebs, Antioxidans, antimikrobielle, entzündungshemmende und analgetische. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) nutzen etwa 80 Prozent der Menschen weltweit die traditionelle Medizin für die primäre Gesundheitsversorgung [82]. Es gibt fast 20.000 Heilpflanzen in 91 Ländern, die eine breite Palette von Substanzen enthalten, die für verschiedene therapeutische Zwecke verwendet werden können. Verschiedene Pflanzenextrakte, die reich an Phenolen und Polyphenolen und/oder anderen spezialisierten Metaboliten (z. B. Carotinoiden, Schwefelverbindungen) sind, wurden auf ihre strahlenschützenden Wirkungen untersucht, und mögliche Wirkungsmechanismen wurden vorgeschlagen.

Obwohl eine vielversprechende Wirksamkeit vorgeschlagen wurde, fehlen den Literaturdaten häufig detaillierte Analysen der chemischen Zusammensetzung und Standardisierung, was die Datenreproduzierbarkeit beeinträchtigt.

Die Aktivitäten imSchutz vor Radioaktivitätwie in Extrakten aus Heilpflanzen bewertet, die in der Komplementär- und Alternativmedizin weit verbreitet sind, oder aus Nahrungspflanzen, sind unten aufgeführt. Ein alkoholischer Extrakt der Pflanze Ageratum conyzoides war in der Lage, die Sterblichkeit bei Mäusen zu schützen, die 10 Gy -Strahlung ausgesetzt waren. Dementsprechend wurde bis zu einer Dosis von 3000 mg kg-I eine nicht toxische Konzentration zugeschrieben, was darauf hindeutet, dass der von Ageratum conyzoides gebotene Strahlenschutz teilweise auf das Abfangen reaktiver Sauerstoffspezies zurückzuführen ist, die durch ionisierende Strahlung induziert werden [83].

Die Untersuchung von Extrakten aus fünf Heilpflanzen, darunter Adhatoda vasica, Amaranthus paniculatus, Brassica compestris, Mentha piperita und Spirulina fusiformis, zeigte, dass die antioxidativen Eigenschaften dieser Pflanzenextrakte für die strahlenschützenden Eigenschaften verantwortlich sein können [84]. Demnach spielen wichtige chemische Bestandteile eine Schlüsselrolle im Strahlenschutz. Diese Verbindungen waren ein Impfstoff, VersionOne, Betain, Vitamin C, -Carotin und Vasakin in Adhatoda wasica; Proteine, Vitamine (C und E), Provitamin A und Riboflavin in Amaranthus paniculatus; Allylisothiocyanat, Glucosinolate, Indole in Brassica compestris und Proteine, natürliche Vitamine (-Carotin) und SOD in Spirulina fusiformis.

In Säugetierzellen wurden mehrere Wege zum Schutz vor ionisierender Strahlung vorgeschlagen [85]. Diese Mechanismen umfassen das Abfangen freier Radikale durch die Hemmung reaktiver Sauerstoffspezies sowie die Spende von Wasserstoffatomen [86,87]. Es kann gefolgert werden, dass phenolische Verbindungen aufgrund ihrer antioxidativen Aktivitäten als Radikalfänger und ebenso als Strahlenschutz wirken können [84]. Kürzlich hat sich herausgestellt, dass ein wässriger Extrakt aus einer süditalienischen Kirschsorte, bestehend aus Chlorogensäuren und Flavonoiden zusammen mit einfachen Kohlenhydraten und Polyolen, ein radiomodulierendes Verhalten gegen die SH-SY5Y-Neuroblastom-Zelllinie ausübt. Tatsächlich wirkte es bei niedrigen Dosen als Strahlenschutzmittel, während es bei hohen Dosen die zytotoxischen Wirkungen aufgrund der Strahlenexposition verstärkte [88].

Olea europaea Blatt ist eine reiche Quelle von Phenolen undPolyphenole, dessen strahlenschützendes Potenzial in Prä-UV- und Post-UV-Behandlungen am Rande untersucht wurde [89]. Es wurden antiklastogene und antiradikalische Aktivitäten eines Olivenblattextrakts festgestellt, die 24,5 % in Oleuropein, 1,5 % in Hydroxytyrosol und fast 3 % in Flavon-7-glucosiden und 1 % in Verbascosid ausmachten. Die Wirkungen von reinem Oleuropein auf die Strahlenantwort beim Nasopharynxkarzinom wurden ebenfalls bestimmt [90]. Oleanolsäure und Ursolsäure, zwei Triterpensäuren aus Olivenfrüchten und anderen Nahrungsprodukten, könnten das Tumorwachstum hemmen und Hämatopoese-Stammzellen (HSCs) nach Bestrahlung modifizieren [91]. Darüber hinaus wurde die Anti-Tumor-Aktivität durch das Zusammenspiel von Oleanolsäure und Ursolsäure ausgeübt, so dass sie möglicherweise teilweise als Antikrebsmittel wirken und darüber hinaus Schäden verringern, die an hämatopoetischem Gewebe nach Strahlentherapie auftreten [91,92]. Der Strahlenschutz durch Apfelpolyphenole wurde auch durch In-vitro-Studien untersucht, die hauptsächlich darauf abzielten, die Fähigkeit des Polyphenols, freie Radikale abzufangen, zu klären [93].

Rheum palmatum L. und seine Hauptverbindung Emodin (6-Methyl-13,8-Trihydroxyanthrachinon) waren strahlenschützend gegen y-Strahlen. Der Wirkungsmechanismus von Emodin besteht irgendwie darin, dass die Konzentrationen an Gesamtthiolen wie Glutathion und Lipidperoxidationsprodukten verringert wurden. Darüber hinaus zeigte die Messung von antioxidativen Zungenenzymen, Glutathionperoxidase, Glutathion-S-Transferase, -Glutamyltransferase und Glukose-6-phosphatase die Verbesserung der Spiegel von zellulären Thiolen und antioxidativen Enzymen im Serum von gammabestrahlten diabetischen Mäusen mit Emodin-Behandlung [94].

Der ethanolische Extrakt aus den Blättern von Adhatoda vasica L. Nees, einer bekannten Pflanzendroge in der ayurvedischen und Unani-Medizin, zeigte eine signifikante Abnahme des Gehalts an saurer Phosphatase und im Gegenteil eine Zunahme des Gehalts an alkalischer Phosphatase. Die Vorbehandlung mit Adha-toda zeigte auch signifikant die Verhinderung von strahleninduzierten Chromosomenschäden in Knochenmarkszellen. Es bleibt jedoch die Notwendigkeit mechanistischer Studien für seine strahlenschützenden Wirkungen sowie die Hauptbestandteile in seinem Extrakt [95]. Blattextrakt von Adhatoda vasica wurde auch für die schützende Rolle in der Milz von Swiss-Albino-Mäusen berichtet, die 6 Gy Y-Strahlung ausgesetzt waren [96].

Es wurde über die strahlenschützende Wirksamkeit des Blattextrakts von Amaranthus paniculatus berichtet [97,98]. Die orale Verabreichung von A. paniculatus-Extrakten in einer Menge von 800 mg/kg Körpergewicht an Swiss-Albino-Mäuse an 15 aufeinanderfolgenden Tagen vor der Gammastrahlen-Exposition zeigte die erhöhten endogenen Milzkolonien und das Milzgewicht ohne Nebenwirkungen oder Toxizität. Die Modulation von Glutathion sowie der Lipidperoxidation waren weitere Ergebnisse davon [97].

Der Familie Lamiaceae wird eine Strahlenschutzfähigkeit zugeschrieben, mit Mechanismen, die hauptsächlich das Abfangen freier Radikale, den Schutz vor DNA-Schäden, die Verringerung der Lipidperoxidation und die Erhöhung der Enzymaktivität von Glutathion, Superoxiddismutase, Katalase und alkalischer Phosphatase umfassen [99]. Beispielsweise ist Mentha piperita eine Pflanze, die zu dieser Familie gehört und Eugenol, Kaffeesäure, Rosmarinsäure und Tocopherol enthält, die eine Schlüsselrolle bei den krebshemmenden und strahlenschützenden Eigenschaften spielen [84,100].

Es wurde über heilende und pharmakologische Eigenschaften aromatischer Pflanzen berichtet. Unter anderem werden ätherische Öle für verschiedene Aspekte wie Kosmetika, Duftstoffe, Pestizide und Getränke verwendet. Da ätherische Öle für ihre antioxidativen Aktivitäten und das Einfangen freier Radikale bekannt sind, können sie auch als Strahlenschützer betrachtet werden, Ageratum ist der Ansicht, dass das Einfangen von DPPH-Radikalen ebenso seine strahlenschützende Rolle bei einer Dosis von 75 mg/kg für 6-11 Gray gezeigt hat Mäuse. Wirkstoffe in dieser Pflanze sind polyoxygenierte Flavonoide, Triterpene (Friedelin), Sterine - Sitosterol und Stigmasterol und Alkaloide (Glucosamin und Echinat) [83].

Allium cepa, Alium station sind zwei Pflanzen aus der Familie der Liliaceae, die antioxidativ, blutdrucksenkend und antihyperglykämisch wirken [101]. Alk(en)ylthiosulfate aus Zwiebeln und Knoblauch reduzierten den Schaden in Hepatom-H4IIE-Zellen der Ratte und Lymphom-L5178Y-Zellen der Maus, die mit 10 Gy Röntgenbestrahlung behandelt wurden, deutlich [102].

Kürzlich wurde die radioprotektive Wirksamkeit eines hydroalkoholischen Extrakts aus Pterocarpus san-talinus, einem kleinen bis mittelgroßen Laubbaum aus der Familie der Fabaceae [103], an BALB/c-Mäusen nachgewiesen, die Y-Strahlung ausgesetzt waren. Die durch die Bestrahlung gestörte Redox-Homöostase verbesserte sich nach der Behandlung mit dem Extrakt, was wahrscheinlich über die Hochregulierung von Nrf2, HO-1 und GPX-1p erfolgte. Die UHPLC-HRMS/MS-Analyse des Extrakts hob seine Diversität in Santolina hervor, über andere Phenole und Flavonoidverbindungen hinaus [104]. Darüber hinaus war der hydroalkoholische Extrakt von Pterocarpus santalinus (PSHE) nicht toxisch, und wenn RAW264.7-Makrophagen damit vorbehandelt wurden, wurde eine signifikante Hemmung der LPS-induzierten entzündungsfördernden Zytokine IL-6 und der TNF-Produktion beobachtet. Es wurde festgestellt, dass Polyphenole aus Heilpflanzen wie Sanguisorba officinalis und Erigeron canadiens in der Lage sind, durch Bestrahlung induzierten oxidativen Stress in normalen Lymphozyten mithilfe von ROS-Mechanismen zu verringern, die als Strahlungsmodifikator für normale Zellen wirken [105]. Ein Extrakt aus Lonicera caerulea var. edulis, das reich an Anthocyanen ist und Mäusen einmal täglich vor einer 5-Gy-Ganzkörper-5Coy-Bestrahlung intragastral verabreicht wurde, war wirksam, um die Malondialdehydspiegel zu verlangsamen, während es die Superoxiddismutase- und Glutathionperoxidase-Aktivitäten und den Glutathion-GSH-Gehalt in der Leber erhöhte [ 106].

5. Schlussfolgerungen

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden Sekundärmetaboliten in Pflanzen allgemein wegen ihrer therapeutischen Eigenschaften als Strahlenschutzmittel in Betracht gezogen. Tatsächlich scheinen die geringere Toxizität und die geringeren Kosten von Naturprodukten zwei Schlüsselfaktoren zu sein, die die Forschung dazu bringen, das Verständnis des Wirkungsmechanismus dieser Substanzen zu vertiefen. Daher finden sich in der Literatur mehrere Studien, die sich auf ihre Rolle bei der Bekämpfung von IR-induzierten Schäden konzentrieren. Reine Verbindungen oder Pflanzenextrakte, die freie Radikale abfangende, antilipoperoxidative und reduzierende Eigenschaften aufweisen, sind von überwiegendem Interesse und neigen dazu, in die DNA-Reparatur oder in die Wiederherstellung von Chromosomenschäden einzugreifen.

Insbesondere (Poly)phenole könnten eine wertvolle Alternative zu synthetischen Verbindungen darstellen, um als Strahlenschutzmittel verwendet zu werden. Tatsächlich könnten sie aufgrund ihrer dosisabhängigen antioxidativen/prooxidativen Wirksamkeit normalen Zellen Schutz bieten, mit wenig oder gar keinem Schutz für Tumorzellen, die gegen Strahlentherapie resistent sind. Damit liefern sie gute Hinweise auf eine mögliche radiomodulierende Wirkung.

Darüber hinaus könnte in Anbetracht des diätetischen Charakters der Mehrzahl der untersuchten Matrizes ein weiterer großer Vorteil aus der Eignung der oralen Verabreichung resultieren, die während der Strahlentherapie optimal sein könnte. Die bisher verfügbaren Daten bleiben jedoch bis auf wenige Ausnahmen fragmentarisch und sind meist das Ergebnis von In-vitro-Studien, die zwar das chemische und biologische Wissen über die Moleküle vertiefen, aber keinen Trost in präklinischen und/oder klinischen Studien oder präklinischen Studien finden bei denen, insbesondere bei der Bewertung der Bioaktivität eines Pflanzenextraktes, dessen chemische Zusammensetzung nicht berücksichtigt wird.

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