Dżdżownice jako źródło biologicznie aktywnych cząsteczek - właściwości przeciwnowotworowe białek dżdżownic

• Authors: Sabina Matejko , Ewa Pocheć , Joanna Homa

Title variants

EN

Earthworms as a source of bioactive molecules: antitumor properties of the earthworm proteins

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Dżdżownice posiadają silne, bardzo efektywnie funkcjonujące komórkowe i humoralne mechanizmy odpornościowe pozwalające przetrwać im w ich naturalnym, bogatym w patogeny środowisku. Z badań licznych zespołów wynika, że w tkankach dżdżownic występują białka, które wykazują między innymi właściwości bakteriostatyczne, cytolityczne, antyoksydacyjne oraz przeciwnowotworowe. Cytotoksyczne składniki (m.in. cytolityczny czynnik celomatyczny czy białko cytolityczne - eiseniapore) wypełniającego wtórną jamę ciała płynu celomatycznego powodują między innymi lizę fibroblastów i erytrocytów kręgowców. Białka płynu celomatycznego mogą także stymulować ekspresję czynników wzrostu i pomagać w gojeniu ran, poprzez stymulację proliferacji i różnicowania fibroblastów i komórek nabłonkowych. Ponadto, zawarte w płynie celomatycznym dżdżownic peptydazy serynowe (np. peptydazy PI i PII) wykazują bardzo silne działanie fibrynolityczne i antykoagulacyjne, Coraz częściej białka dżdżownicowe bada się także w kontekście ich właściwości przeciwnowotworowych. Pozwoliło to między innymi na stwierdzenie, że płyn celomatyczny w sposób zależny od stężenia pobudza w warunkach in vitro apoptozę nowotworowych linii komórkowych.
Omówione w niniejszej pracy zagadnienia przybliżają potencjał tkwiący w cząsteczkach biologicznie czynnych pozyskanych z organizmów dżdżownic. Stwierdzić jednak należy, że aczkolwiek wizja potencjalnego zastosowania dżdżownic w terapiach przeciwnowotworowych jest kusząca, z pewnością przed rozpoczęciem badań na poziomie klinicznym potrzeba więcej analiz i eksperymentów zarówno in vitro, jak i na modelach zwierzęcych.

EN

Earthworms have strong and very efficient cellular and humoral immune mechanisms adapting them to survive in their natural environment which is rich in pathogens. Numerous studies showed that earthworm proteins exhibit bacteriostatic, cytolytic, antioxidant and anticancer properties. Cytotoxic components of coelomic fluid (including cytolytic factor or coelomic cytolytic factor - eiseniapore), cause lysis of vertebrate fibroblasts and erythrocytes. Moreover, proteins from coelomic fluid may also increase expression of growth factors and assist in wound healing by stimulating proliferation and differentiation of fibroblasts and epithelial cells. In addition, the coelomic fluid contains serine peptidases (eg. peptidase PI and PII) with very strong fibrinolytic and anticoagulant properties. Recently, numerous studies reported that earthworm proteins, in a concentration dependent manner, stimulate apoptosis of tumor cell lines in vitro and therefore are a potential source of anticancer agents.
Issues discussed in this paper indicate healing potential of biologically active molecules derived from earthworms. However, it should be noted that although the idea of their application in anti-cancer therapies is alluring, certainly more analyses and experiments, both in vitro and in animal models, are required before any clinical testing can be performed.

Keywords

PL

białka biologicznie aktywne; dżdżownice; Eisenia fetida; G-90; kompleks glikoproteinowy

• Journal: Kosmos
• Year: 2016
• Volume: 65
• Issue: 1
• Pages: 23-32

Dates

published

2016

Contributors

author

Sabina Matejko

• Zakład Immunologii Ewolucyjnej, Instytut Zoologii, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, Uniwersytet Jagielloński, Gronostajowa 9, 30-387 Kraków, Polska
• Department of Evolutionary Immunology, Institute of Zoology, Jagiellonian University, Gronostajowa 9, 30-387 Krakow, Poland

author

Ewa Pocheć

• Zakład Biochemii Glikokonjugatów, Instytut Zoologii, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, Uniwersytet Jagielloński, Gronostajowa 9, 30-387 Kraków, Polska
• Department of Evolutionary Immunology, Institute of Zoology, Jagiellonian University, Gronostajowa 9, 30-387 Krakow, Poland

author

Joanna Homa

• Zakład Immunologii Ewolucyjnej, Instytut Zoologii, Wydział Biologii i Nauk o Ziemi, Uniwersytet Jagielloński, Gronostajowa 9, 30-387 Kraków, Polska
• Department of Evolutionary Immunology, Institute of Zoology, Jagiellonian University, Gronostajowa 9, 30-387 Krakow, Poland

References

• Adamowicz A., 2005. Morphology and ultrastructure of the earthworm Dendrobaena veneta (Lumbricidae) coelomocytes. Tissue and Cell 37, 125-133.
• Affar E. B., Dufour M., Poirier P. P., Nadeau D., 1998. Isolation, purification and partial characterization of chloragocytes from the earthworm species Lumbricus terrestris. Mol. Cell. Biochem. 185, 123-133.
• Ahn J., Flamm S. L., 2004. Hepatocellular carcinoma. Dis. Month 50, 556-573.
• Bilej M., Brys L., Beschin A., Lucas R., Vercauteren E., Hanušová R., De Baetselier P., 1995. Identification of a cytolytic protein in a coelomic fluid of Eisenia foetida earthworms. Immunol. Lett. 45, 123-128.
• Bilej M., Rossmann P., Šinkora M., Hanušová R., Beschin A., Raes G., De Baetselier P., 1998. Cellular expression of the cytolytic factor in earthworms Eisenia foetida. Immunol. Lett. 60, 23-29.
• Bilej M., De Baetselier P., Beschin A., 2000. Antimicrobial defense of the earthworm. Folia Microbiol. 45, 283-300.
• Bilej M., Procházková P., Šilerová M., Josková R., 2010. Earthworm Immunity. Adv. Exp. Med. Biol. 708, 66-79.
• Chen H., Takahashi S., Imamura M., Okutani E., Zhang Z.G., Chavama K., Chen B.A., 2007. Earthworm fibrinolytic enzyme: anti-tumor activity on human hepatoma cells in vitro and in vivo. Chinese Med. J. 120, 898-904.
• Cho J. H., Park C. B., Yoon Y. G., Kim S. C., 1998. Lumbricin I, a novel proline-rich antimicrobial peptide from the earthworm: purification, cDNA cloning and molecular characterization. Biochim. Biophys. Acta 1408, 67-76.
• Cooper E. L., 2010. Earthworms: Harnessing one of nature's cancer killers. Oncol. News Internat. 19, 21.
• Cooper E. L., Balamurugan M., 2010. Unearthing a source of medicinal molecules. Drug Dis. Today 15, 21-22.
• Darwin C. R., 1881. The formation of vegetable mould, through the action of worms, with observations on their habits. Cambridge University Press, New York (2009).
• Dinesh M. S., Sridhar S., Chandana P. G., Vinaya P., Geetha K. S., Hegdge R. N., 2013. Anticancer Potentials of Peptides of Coelomic Fluid of Earthworm Eudrilus eugeniae. Biosci. Biotechnol. Res. Asia, 10, 601-606.
• Eue I., Kauschke E., Mohrig W., Cooper E. L., 1998. Isolation and characterization of earthworm hemolysins and agglutinins. Dev. Comp. Immunol. 22, 13-25.
• Grdiša M., Hrženjak T., 2007. Glycolipoprotein extract of Eisenia foetida (G-90): A source of biological active molecules. Eur J. Soil Biol. 43, 104-109.
• Grdiša M., Popovic M., Hrženjak T., 2001. Glycolipoprotein extract (G-90) from earthworm Eisenia foetida exerts some antioxidative activity. Comp. Biochem. Physiology A 128, 821-825.
• Grdiša M., Popović M., Hrženjak T., 2004. Stimulation of growth factor synthesis in skin wounds using tissue extract (G-90) from the earthworm Eissenia foetida. Cell Biochem. Funct. 22, 373-378.
• Hamed S. S., Kauschke E., Cooper E. L., 2002. Cytochemical properties of earthworm coelomocytes enriched by Percol. [W:] New Model for Analyzing Antimicrobial Peptides with Biomedical Applications. Cooper E.L. (red.). A. IOS Press, Ohmsha, 29-37.
• Hua Z., Wang Y. H., Cao H. W., Pu L. J., Cui Y. D., 2011. Purification of a protein from coelomic fluid of the earthworm Eisenia foetida and evaluation of its hemolytic, antibacterial, and antitumor activities. Pharmaceut. Biol. 49, 269-275.
• Jakóbisiak M., Gołąb J., 2010. Mitogeny i superantygeny. [W:] Immunologia. Gołąb J., Jakóbisiak M., Lasek W., Stokłosa Z. (red.). Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 221-222.
• Jura Cz., 2007. Podstawy morfologii funkcjonalnej, systematyki i filogenezy. [W:] Bezkręgowce. Jura Cz. (red.).Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 331-382.
• Kauschke E., Pagliara P., Stabili L., Cooper E. L., 1997. Characterization of Proteolytic Activity in Coelomic Fluid of Lumbricus terrestris L. (Annelida, Lumbricidae). Comp. Biochem. Physiol. B 116, 235-242.
• Kauschke E., Mohrig W., Cooper E. L., 2007. Coelomic fluid proteins as basic components of innate immunity in earthworms. Eur. J. Soil Biol. 43, 110-115.
• Kurek A., Homa J., Kauschke E., Plytycz B., 2007. Characteristics of coelomocytes of the stubby earthworm, Allolobophora chlorotica (Sav.). Eur. J. Soil Biol. 43, 121-126.
• Kwiatkowski P., Godlewski J., Śliwinska-Jewsiewicka A., Kmieć Z., 2008. Rola metaloproteinaz macierzy zewnątrzkomórkowej w procesie inwazji nowotworu. Polish Ann. Med. 15, 67-76.
• Lange S., Kauschke E., Mohrig W., Cooper E. L., 1999. Biochemical characteristics of Eiseniapore, a pore-forming protein in the coelomic fluid of earthworms. Eur. J. Biochem. 262, 547-556.
• Matausijć-Pisl M., Cupić H., Kasuba V., Mikecin A.M., Grdisa M., 2010. Tissue extract from Eisenia foetida as a wound-healing agent. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 14, 177-184.
• Mazur A. I., Natorska J., Wypasek E., KołaczkowskaE., Płytycz B., 2008. Experimental imunology Anti-inflammatory effects of riboflavin and morphine on zymosan-induced peritonitis in Swiss mice. Central Eur. J. Immunol. 33, 98-101.
• Milochau A., Lassègue S M., Valembois P., 1996. Purification, characterization and activities of two hemolytic and antibacterial proteins from coelomic fluid of the annelid. Biochim. Biophys. Acta 1337, 123-132.
• Peeters-Joris Ch., 2000. The lysosomes of earthworm chloragocyes: biochemical and morphological charcterization. Comp. Biochem. Physiol. 126, 323-340.
• Płytycz B., Homa J., Kozioł B., Rózanowska M., Morgan A.J., 2006. Riboflavin content in autofluorescent earthworm coelomocytes is species-specific. Folia Histoche. Cytobiol. 44, 275-80.
• Popović M., Hrzenjak T. M., Babić T., Kos J., Grdisa M., 2001. Effect of earthworm (G-90) extract on formation and lysis of clots originated from venous blood of dogs with cardiopathies and with malignant tumors. Pathol. Oncol. Res. 7, 197-202.
• Popović M., Grdiša M., Hrženjak T., 2005. Glycolipoprotein G-90 obtained from the earthworm Eisenia foetida exerts antibacterial activity. Veterinarski Arhiv 75, 119-128.
• Roszkowski K., Ziółkowska E., 2005. Fibrynoliza w procesie nowotworowym. Współczesna Onkologia 9, 196-198.
• Šilerová M., Procházková P., Josková R., Josens G., Beschin A., De Baetselier P., Bilej M., 2006. Comparative study of the CCF-like pattern recognition protein in different Lumbricid species. Dev. Comp. Immunol. 30, 765-771.
• Śliwowska I., Kopczyński Z., 2005. Metaloproteinazy macierzy zewnątrzkomórkowej - charakterystyka biochemiczna i kliniczna wartość oznaczania u chorych na raka piersi. Współczesna Onkologia 9,8, 327-335.
• Yamaji A., Sekizawa Y., Emoto K., Sakurabai H., Inoue K., Kobayashi H., Umeda M., 1998. Lysenin, a Novel Sphingomyelin-specific Binding Protein. J. Biol. Chem. 273, 5300-5306.
• Yanqin L., Yan S., Zhenjun S., Shijie L., Chong W., Yan L., Yuhong G., 2007. Coelomic fluid of the earthworm Eisenia fetida induces apoptosis of HeLa cells in vitro. Eur. J. Soil Biol. 43, 143-148.