Bylina: Čaga (Inonotus obliquus)
Čaga se v tradiční léčbě používá k léčbě různých gastrointestinálních onemocnění. Již radu let přibývají důkazy naznačující potenciál extraktů I. obliquus v léčbě virových a parazitárních infekcí. Bylo taktéž prokázáno, že obsahové látky čagy stimulují imunitní systém. Neméně zajímavým zjištěním bylo prokázání hypoglykemického a inzulin senzitivního potenciálu této léčivé houby. Tento report byl vyhotoven k předložení aktuálních důkazů o toxicitě a účincích čagy se zaměřením na použití pro psi a kočky. Nedávno byl publikován přehled shrnující terapeutický potenciál extraktů čagy v boji proti progresi rakoviny a diabetes mellitus, a jeho antioxidační role. Vědci se neustále pokouší určit mechanismus účinku extraktů I. obliquus, přičemž první je spojen s vlivem na antioxidační enzymy a hladinu reaktivních forem kyslíku (ROS) a druhý souvisí s účinky receptoru aktivované tzv. proliferátory peroxizomů gama (PPARy), který může být klíčovým faktorem v protizánětlivé, antioxidační a protirakovinné aktivitě a může vysvětlit některé účinky na kožní bariéru.
Účinky
Antioxidační účinky
Antioxidační vlastnosti extraktů jsou nejčastěji studovaným faktorem vědeckých publikací. Dosavadní účinky stanovují aktivitu DPPH radikálu a/nebo expresi antioxidačních enzymů jako jsou superoxiddismutáza (SOD), kataláza (CAT), glutathionperoxidáza (GPx), xanthinoxidáza (XOD) v buněčných kulturách a myších tkáních byly popsány. Extrakty také ovlivnily produkci reaktivních forem kyslíku (ROS). U obsahových látek, flavanových derivátů, polysacharidů a 3,4-dihydroxybenzalacetonu izolovaného z čagy bylo prokázáno, že mají dokonce neuroprotektivní účinky na modelech neurodegenerativních onemocnění (Alzheimerova a Parkinsonova choroba) v buněčných liniích (Gunjima et al. 2014). Obsahové látky tak chrání před oxidačním stresem nebo zvyšují expresi SOD. Podobně chránily před poškozením v pankreatických a jaterních buňkách (Gao et al, 2020).
Protizánětlivý účinek
Několik výzkumných týmů studovalo vliv extraktů na imunitní systém. Fan et al. ukázali, že obsahové polysacharidy zvýšily proliferaci myších peritoneálních lymfocytů a stimulovaly produkci tumor nekrotizujícího faktoru alfa (TNFα) myších makrofágů na dávce závislým způsobem. Podobně Chen et al. pozorovali zvýšení proliferaci splenocytů, lymfocytů a zvýšení sekrece cytokinů (IL-2, IL-6, IL-12 a TNFα) a zesílil fagocytární procesy.
Polysacharidy ovlivnily poměr lymfocytů Th1/Th2 a Th17/Treg v tlustém střevě, mezenterických lymfatických uzlinách a slezině samců myší (Chen et al, 2019). V myší modelu byl demonstrován zajímavý efekt obsahových polysacharidů v léčbě zánětlivého onemocnění střev, a že extrakty z čagy nebo obsahové polysacharidy inhibují zánětlivé reakce (Javed S et al, 2019). Studie ukazují snížení produkce a/nebo sekrece prozánětlivých cytokinů, jako jsou IL-1β, IFNγ a TNFα. Studie in vivo ukázaly, že extrakt podávaný potkanům po dobu 7 dnů ochránilo zvířata proti rozvoji indukovaného zánětu a dokonce vykazoval analgetické vlastnosti. Studie pozorovala způsobení poklesu produkce NO, prostaglandinu E2 (PGE2) a inhibici produkce cyklooxygenázy-2 (COX-2) (Park et al, 2005).
Antivirotický, antibiotický a antiparazitický účinek
Údaje o antivirové aktivitě extraktů čagy jsou velmi omezené, nicméně dostupné studie popisují antivirový účinek čagy a naznačují jeho potenciální využití v léčbě onemocnění způsobené virovými infekcemi. Dosud bylo prokázáno, že polysacharidy vodné frakce inhibují proteázu z HIV typu 1 (HIV-1), čímž zamezují vstupu virionů do buněk (Ichimura et al, 1998).
Studie Shibbnev et al. ukázala, že vodní extrakt vykázal aktivitu proti viru hepatitidy C (HCV). Po 48 hodinách po přidání extraktu čagy k HCV infikované embryonální epiteliální linii prasečí ledviny bylo množství viru v buňkách sníženo na dávce závislým způsobem. Nejvyšší koncentrace zcela zastavily nebo významně inhibovaly reprodukci HCV. Dokonce byl prokázán preventivní účinek extraktu. V dalším experimentu prokázal vodný extrakt čagy účinek proti Herpes simplex typu 1 (HSV-1) v ledvinových buňkách (Kapp et al, 2017). Polysacharidová frakce čagy prokázala širokospektrální antivirovou aktivitu proti kočičímu HSV-1, viru kočičí chřipky H3N2 a H5N6, viru panleukopenie koček a viru kočičí infekční peritonitidy, které způsobují respirační a gastrointestinální onemocnění u koček (Tian et al, 2017).
Seo a Choi ukázali, že ethanolový extrakt inhiboval vstup myšího noroviru (MNV) a kočičího kaliciviru (FCV) do buněk (Seo et Choi, 2017). Dostupná literatura popisuje pouze 2 publikace naznačující antibakteriální nebo probiotický účinek extraktů I. obliquus. Niu et al. popsal, že frakce I. obliquus stimulují produkci NO a zvyšují fagocytózu in vitro.
Přímá citace (Niu et al, 2016):
„Mushroom Inonotus obliquus (I. obliquus), a folk medicine, has been widely used to treat several human malicious tumors since 16th century. In this study, three homogenous biomolecules (designated IOA1, IOA2 and IOA3) were prepared from the alkali extract of I. obliquus. Their molecular weights were measured to be 6.1 × 10(4), 2.9 × 10(4) and 3.5 × 10(4) g/mol respectively and all of them were characterized as lignin-carbohydrate complexes mainly comprised lignin as well as -25% carbohydrates. Antioxidant assays indicated that all of them exhibited pronounced reductive power and strong scavenging activities on DPPH and hydroxyl radicals in vitro. Immunological tests showed that they could also significantly stimulate nitric oxide production and phagocytic activity in RAW 264.7 macrophages. These results implied that the lignin-carbohydrate complexes extracted from I. obliquus might be used as novel natural antioxidants or immunostimulants in functional foods or pharmaceutical candidates.“
Hu et al. prokázali, že obsahové polysacharidy regulují střevní mikroflóru u chronické pankreatitidy u myší. Autoři navrhli, že podání polysacharidů by mohlo regulovat složení a diverzitu střevní mikroflóry a mít dopad na zdraví myší s chronickou pankreatitidou.
Dosud (02/2022) je dostupných pouze několik článků studujících antiparazitární účinky extraktu nebo polysacharidů I. obliquus (Xu et al, 2019). Obsahové polysacharidy významně snížily míru potratů, a inhibovaly pokles hladin progesteronu (P), estriolu (E3) a zvýšení hladin MDA a zvýšily aktivity SOD a antioxidačně působícího GSH. Dále inhibovaly produkci zánětlivých cytokinů, jako jsou TNFα, IL-6, IFNγ, IL-1β a IL-17A, a podporovaly produkci protizánětlivého cytokinu IL-10 a transformačního růstového faktoru (TGF )-β u březích myší infikovaných Toxopasma gondii (Xu et al, 2020).
Protirakovinný potenciál
Celkově existuje mnoho publikací o protirakovinné aktivitě extraktů in vitro. Seznam protirakovinného potenciálu extraktů nebo látek izolovaných z čagy testovaných na různých nádorových buněčných liniích je vcelku bohatý a zahrnuje buněčné linie lidského plicního adenokarcinomu, rakovina děložního čípku, rakoviny prsu, žaludku, ledviny, vaječníku, myeloidní leukémie, karcinomu tlustého střeva a dalších. Výčet studií na zvířatech je bohužel velmi omezený a neexistují žádné spolehlivé publikace o použití u pacientů (Zhao et al, 2016).
Ukázalo se, že extrakty z čagy dokáží inhibovat proliferaci a/nebo jsou cytotoxické pro buněčné linie lidských gastrointestinálních nádorů. Podobně cytotoxické, antiproliferativní nebo proapoptotické účinky byly prokázány v buněčných liniích mnoha jiných tkání a systémů, např. rakoviny plic, děložního čípku, mléčné žlázy, vaječníků, jater a leukémie. Je zajímavé, že nejvíce studií bylo provedeno na linii lidského plicního adenokarcinomu s nejlépe doloženým protirakovinným potenciálem (Nakajima et al, 2009; Fan et al, 2012; Zhao et al, 2016).
Extrakt z čagy způsobil významné nádorově supresivní účinky. U myších s nádorem byla pozorována 60% redukce nádoru, zatímco u metastatických myší se počet uzlů snížil o 25 % ve srovnání s kontrolou. Příjem extraktu snížil tělesnou hmotnost u myší a zvýšil tělesnou teplotu (Arata et al, 2016). Další studie popsala cytotoxickou aktivitu vodného extraktu čagy po 48 a 72 hodinách expozice s vyšším účinkem na rakovinné buňky A549 (Géry et al, 2018).
Přímá citace (Mishra, 2013):
„Chaga mushroom (Inonotus obliquus) has been used as a folk remedy for several illnesses including gastrointestinal disorders. We recently reported the potent anti-inflammatory effect of chaga extract in experimental colitis. However, its effects on colorectal cancer (CRC) have not been clearly elucidated. We investigated the effects of an aqueous extract of Inonotus obliquus (IOAE) in vitro in HCT116 and DLDl cell lines and in vivo for adenoma in APOlfi"l+ mice and colitis-associated colon cancer in AOM/DSS-treated mice. Results show that IOAE suppressed the proliferation of both cell lines, and inhibited the growth of intestinal polyps in APClfi"l+ and colon tumors in AOM/DSS-treated mice. IOAE induced mitochondrial intrinsic pathway of apoptosis, autophagy, and S phase cell cycle arrest. IOAE suppressed the expression levels of iNOS and Cox-2 and mRNA levels of pro-inflammatory cytokines (IL-6, IL-l(l, TNF-(l and IFN-y) in the intestine of mice models. IOAE suppressed the nuclear levels of (l-catenin and inhibited its downstream targets (cyclin Dl and c-Myc) along with CRC oncogene CDK8. IOAE inhibited the expression of NF-KB at cytoplasmic and nuclear levels. Our results demonstrate that IOAE possess potent anti-inflammatory and anti-proliferative properties through downregulation of Wnt/(l-catenin and NF-KB pathways. Considering recent anticancer approaches involving natural products with minimal side effects, we advocate that Inonotus obliquus could be a beneficial supplement in prevention of colorectal cancer.“
V publikacích je diskutován molekulární mechanismus extraktů s důrazem na roli ROS a vliv apoptózy měřený aktivitou kapsázy-3 nebo úrovní fragmentace DNA (Baek et al, 2018). Při migraci/metastázích nádorů jsou důležité matrix metaloproteinázy (MMP). Extrakt čagy v nízkých koncentracích statisticky významně snížil migraci buněk. Autoři připisovali efekt klesající expresi MMP-2 a MMP-9 a zvýšení exprese tkáňového inhibitoru metalopeptidázy-2 (TIMP-2) a snížené expresi NF-κB (Lee et al, 2014), což bylo prokázáno i v lidských buňkách (Zhang et al, 2019).
Přímá citace (Zhang et al, 2019):
„Background: Inonotus obliquus, namely as Chaga mushroom, is a medicinal and edible fungus, which is widely used in food and medical fields. Inotodiol, a natural lanostane-type triterpenoid with remarkable pharmacological activities, was isolated from Inonotus obliquus, which its potential anti-tumor molecular mechanism was elaborated poorly. Purpose: The aim of the present study was to investigate the effect of Inotodiol on HeLa cell migration, invasion and apoptosis through p53-dependent pathway. Study Design and Methods: The potential mechanisms of Inotodiol on HeLa cell anti-metastatic and pro-apoptosis via wound healing assay, trans-well invasion assay, flow cytometry, caspase-3 activity assay and western blot analysis were studied, as well as the involvement of p53 signaling pathway in anti-metastatic and pro-apoptosis of Inotodiol. Besides, the function of tumor suppressor p53 was further verified by small interfering RNA. Results: Firstly, the cell viability assay showed that low-concentration of Inotodiol had no cytotoxicity to HeLa cells and whereas the concentration above 25 mu M significantly inhibited HeLa cell growth and even induced apoptosis. This result was further demonstrated by cell proliferation and morphology assay. Secondly, in vitro wound healing and trans-well invasion assays reported that low-concentration treatment of Inotodiol significantly inhibited cells migration and invasion in a dose-dependent manner, the western blot analysis of matrix mettalloprotinase-2 (MMP2) and matrix mettalloprotinase-9 (MMP9) levels were also decreased. Moreover, Inotodiol notably induced tumor cell apoptosis by Annexin-V-FITC apoptosis assay, which is associated with activation pro-apoptotic proteins of PARP, cleaved caspase-3 and Box expression, inhibition anti-apoptotic protein Bcl-2 expression. Finally, the anti-tumor activity of Inotodiol was attenuated by silencing p53 tumor suppressor, the result revealed that pre-treatment with p53-specific small interfering RNA (si-p53) markedly inhibited Intodiol-indeuced HeLa cell apoptosis and decreased the caspase-3 activity. What is more, the inhibitory effect of Inotodiol on tumor migration and invasion was blocked under p53 knockdown. Conclusion: To sum up, the present study indicated that Inotodiol possessed the potential to prevent malignant tumor migration and invasion, and it might be a natural active compound candidate for clinical treatment of human cervical cancer.“
Hypoglykemické působení a citlivost na inzulín
ROS hrají klíčovou roli i u metabolických poruch jako je diabetes 2. typu (T2DM), rakovina, obezita a kardiovaskulární onemocnění (Koene et al, 2016). Bylo prokázáno, že obsahové polysacharidy vykazují hypoglykemickou aktivitu (Wang et al, 2019), přestože přesný mechanismus účinku nebyl objasněn. Bylo popsáno, že polysacharidy u diabetických potkanů snížily glykémii a obnovily strukturu β-buněk po diabetem indukovaném buněčném poškození a snížily hladinu produktů peroxidace lipidů, zatímco hladina cholesterolu s vysokou hustotou byla zvýšena (Diao et al, 2014).
Cha et al. prokázali, že extrakt čagy snížil hladiny glukózy a leptinu v séru a zmírnil komplikace související s obezitou u T2DM u potkanů. Polysacharidy zvýšily hladiny inzulínu u myší s diabetickou nefropatií bez ovlivnění hladin cholesterolu a triglyceridů (Chou et al, 2016).
Toxicita
Přestože jsou experimentální údaje o toxikologických vlastnostech extraktu čagy a jeho jednotlivých sloučenin omezené, data ukazují na nízkou toxicitu. Navzdory faktu, že má většina obsahových polysacharidů nízkou toxicitu bez významných vedlejších účinků, je stále nutné před případných klinickým hodnocením podrobně zanalyzovat potenciální rizika a celého extraktu čagy (Xie et al, 2016). Zheng studoval cytotoxicitu a neprokázal žádný významný rozdíl mezi kontrolní a testovanou skupinou v míře přežití buněk. Studie in vitro cytotoxicity vůči jaterním buňkám také ukázala, že extrakt čagy není toxický (Gao et al, 2020). Další práce studovala subakutní toxicitu komplexu polysacharidů a chrómu čagy u normálních myší v denní dávce 1500 mg/kg. Výsledky potvrdily, že podávání vysokých dávek nemělo vliv na hladiny sérových profilů ani antioxidační schopnost (Wang et al, 2017).
Bezpečnost
Podle výše popsaných výsledků je poukázáno na vysokou bezpečnost extraktu z čagy bez žádných uvedených omezení.
Závěr
K dispozici jsou neúplné experimentální údaje poukazující na nízkou toxicitu extraktu z čagy. Údaje o genotoxicitě i mutagenezi kompletně chybí. Lze konstatovat, že extrakty z I. obliquus odpovídají definici účinného fytoterapeutika v patřičných indikacích, přestože se jedná o experimentální data in vivo nebo in vitro. Je však nutno zmínit, že k přesnému hodnocení jsou zapotřebí randomizované klinické studie.
Veškerá toxikologická data dostupná v publikované literatuře a databázích nepředkládá žádná bezpečnostní rizika a usuzuje se relativní bezpečnost pro psy i kočky.
Reference
Arata S, Watanabe J, Maeda M, et al. Continuous intake of the Chaga mushroom (Inonotus obliquus) aqueous extract suppresses cancer progression and maintains body temperature in mice. Heliyon. 2016;2(5):e00111.
Baek J, Roh H-S, Baek K-H. Bioactivity-based analysis and chemical characterization of cytotoxic constituents from Chaga mushroom (Inonotus obliquus) that induce apoptosis in human lung adenocarcinoma cells. J Ethnopharmacol. 2018;224:63–75.
Diao B, Jin W, Yu X. Protective effect of polysaccharides from inonotus obliquus on streptozotocin-induced diabetic symptoms and their potential mechanisms in rats. Evid Base Complement Alternat Med. 2014:841496.
Fan L, Ding S, Ai , et al. Antitumor and immunomodulatory activity of water-soluble polysaccharide from Inonotus obliquus. Carbohydr Polym. 2012;90(2):870–874.
Gao X, Santhanam RK, Xue Z, et al. Antioxidant, α-amylase and α-glucosidase activity of various solvent fractions of I. obliquus and the preventive role of active fraction against H2O2 induced damage in hepatic L02 cells as fungisome. J Food Sci. 2020; 85(4):1060-9.
Géry A, Dubreule C, André V, et al. Chaga ( Inonotus obliquus), a Future Potential Medicinal Fungus in Oncology? A Chemical Study and a Comparison of the Cytotoxicity Against Human Lung Adenocarcinoma Cells (A549) and Human Bronchial Epithelial Cells (BEAS-2B). Integr Cancer Ther. 2018;17(3):832-843.
Gunjima K, Tomiyama R, Takakura K. 3,4-dihydroxybenzalacetone protects against Parkinson’s disease-related neurotoxin 6-OHDA through Akt/Nrf2/glutathione pathway. J Cell Biochem. 2014;115(1):151–160.
Hu Y, Teng C, Yu S. Inonotus obliquus polysaccharide regulates gut microbiota of chronic pancreatitis in mice. AMB Express. 2017;7(1):39.
Cha JY, Jun BS, Yoo KS, et al. Fermented chaga mushroom (Inonotus obliquus) effects on hypolipidemia and hepatoprotection in Otsuka Long-Evans Tokushima fatty (OLETF) rats. Food Sci Biotechnol. 2006;15:122–127.
Chen Y, Huang Y, Cui Z, et al. Purification, characterization and biological activity of a novel polysaccharide from Inonotus obliquus. Int J Biol Macromol. 2015;79:587–594.
Chen YF, Zheng JJ, Qu C. Inonotus obliquus polysaccharide ameliorates dextran sulphate sodium induced colitis involving modulation of Th1/Th2 and Th17/Treg balance. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019;47(1):757–766.
Chou Y-J, Kan W-C, Chang C-M. Renal protective effects of low molecular weight of inonotus obliquus polysaccharide (LIOP) on HFD/STZ-Induced nephropathy in mice. Int J Mol Sci. 2016;17(9):1535.
Ichimura T, Watanabe O, Maruyama S. Inhibition of HIV-1 protease by water-soluble lignin-like substance from an edible mushroom, fuscoporia obliqua. Biosci Biotechnol Bio. 1998;62(3):575–7.
Javed S, Mitchell K, Sidsworth D. Inonotus obliquus attenuates histamine-induced microvascular inflammation. PLoS One. 2019;14(8):1–16.
Kapp K, Püssa T, Vuorela H, et al. Antiviral effect of Inonotus obliquus (Pers.:Fr.) Pilat extract against herpes simplex virus type 1 in vitro. 2017.
Koene RJ, Prizment AE, Blaes A, et al. Shared risk factors in cardiovascular disease and cancer. Circulation. 2016;133(11):1104–1114.
Lee KR, Lee JS, Song JE, et al. Inonotus obliquus-derived polysaccharide inhibits the migration and invasion of human non-small cell lung carcinoma cells via suppression of MMP-2 and MMP-9. Int J Onc. 2014;45(6):2533–40.
Mishra, SK, Kang JH, Song KH, et al. (2013). Inonotus obliquus suppresses proliferation of colorectal cancer cells and tumor growth in mice models by downregulation of β-catenin/NF-κB-signaling pathways. European Journal of Inflammation, 11, 615– 629.
Nakajima Y, Nishida H, Matsugo S, et al. Cancer cell cytotoxicity of extracts and small phenolic compounds from Chaga [Inonotus obliquus (persoon) Pilat] J Med Food. 2009;12(3):501–507.
Niu H, Song D, Mu H, et al. Investigation of three lignin complexes with antioxidant and immunological capacities from Inonotus obliquus. Int J Biol Macromol. 2016;86:587–593.
Park Y-MM, Won J-HH, Kim Y-HH, et al. In vivo and in vitro anti-inflammatory and anti-nociceptive effects of the methanol extract of Inonotus obliquus. J Ethnopharmacol. 2005;101(1-3):120–8.
Seo DJ, Choi C. Inhibition of murine norovirus and feline calicivirus by edible herbal extracts. Food Environ Virol. 2017;9(1):35–44.
Shibnev VA, Mishin DV, Garaev TM, et al. Antiviral activity of Inonotus obliquus fungus extract towards infection caused by hepatitis C virus in cell cultures. Bull Exp Biol Med. 2011;151(5):612–4.
Tian J, Hu X, Liu D, et al. Identification of Inonotus obliquus polysaccharide with broad-spectrum antiviral activity against multi-feline viruses. Int J Biol Macromol. 2017;95:160–7.
Wang C, Chen ZQ, Pan YX, et al. Anti-diabetic effects of Inonotus obliquus polysaccharides-chromium (III) complex in type 2 diabetic mice and its sub-acute toxicity evaluation in normal mice. Food Chem. Toxicol. 2017;108:498–509.
Wang M, Zhao Z, Zhou X. Simultaneous use of stimulatory agents to enhance the production and hypoglycaemic activity of polysaccharides from inonotus obliquus by submerged fermentation. Molecules. 2019;24(23):4400.
Xie J.H., Jin M.L., Morris G.A., et al. Advances on Bioactive Polysaccharides from Medicinal Plants. Crit. Rev. Food Sci. 2016;56:S60–S84.
Xu L, Sang R, Yu Y, et al. The polysaccharide from Inonotus obliquus protects mice from Toxoplasma gondii-induced liver injury. Int J Biol Macromol. 2019;125:1–8.
Xu L, Yu Y, Sang R. Inonotus obliquus polysaccharide protects against adverse pregnancy caused by Toxoplasma gondii infection through regulating Th17/Treg balance via TLR4/NF-κB pathway. Int J Biol Macromol. 2020;146:832–840.
Zhang S-D, Yu L, Wang P. Inotodiol inhibits cells migration and invasion and induces apoptosis via p53-dependent pathway in HeLa cells. Phytomedicine. 2019;60:152957.
Zhao F, Xia G, Chen L. Chemical constituents from Inonotus obliquus and their antitumor activities. J Nat Med. 2016;70(4):721–730.