José de Felippe Junior

“ A tragédia de uma investigação é que uma bela hipótese pode ser assassinada por um feio fato discordante”

Huxley

As limoninas , dentre elas o limoneno, são monoterpenos que possuem diversos efeitos farmacológicos incluindo propriedades anti tumorais (Elegbede – 1984 e 1986 , Elson – 1988 , Maltzman – 1989 , Haag – 1992 , Crowell - 1994).

O limoneno é o principal componente do óleo da casca da laranja e quando usado como substrato de biotransformação pelo fungo Fusarium verticilloides fornece um derivado hidroxilado denominado álcool perílico (Oliveira – 2000).

O álcool perílico (4- isopropenil – ciclohexenecarbinol) é um membro da família dos monoterpenos, substâncias que estão naturalmente presentes em várias frutas e vegetais. Demonstrou-se que o álcool perílico é citotóxico para uma grande variedade de células cancerosas tanto in vitro como in vivo e trabalhos clínicos na FASE I apontam para a sua utilidade em seres humanos. Ele é considerado o agente anti câncer mais potente entre os monoterpenos (Belanger – 1998 , Gould – 1997 , Crowell – 1999). É encontrado em grande quantidade nas cerejas, alfazema (lavanda) , hortelã, salva, artemisia, “cranberries”, perila, capim santo (capim limão), bergamota silvestre, folhas do gengibre, cominho-armênio e sementes de aipo (Belanger – 1998).

O álcool perílico inibe a carcinogênese, suprime a proliferação celular, aumenta drasticamente a apoptose tumoral e induz a diferenciação celular das células malignas in vitro e in vivo, provocando a regressão total de vários tipos de tumores em animais de experimentação, quase sem toxicidade. (Haag – 1994 , Stark – 1995 , Mills – 1995 , Stayrook – 1997 , Reddy – 1997 , Ariazi – 1999 , Shin – 1999 , Unlu – 2000, Wei – 2000 , Clark – 2002 e 2003).

No carcinoma mamário avançado de ratas ele provoca a regressão completa do tumor. As células primeiramente perdem sua característica anaplásica em um processo morfológico semelhante à rediferenciação e em seguida acontece a reposição do parênquima tumoral por células do estroma (Haag – 1992). O álcool perílico também induz a diferenciação de células do neuroblastoma (Shi – 1995) e do glioblastoma multiforme (Fonseca – 2003).

Em trabalhos clínicos de FASE I o álcool perílico também demonstrou efeitos terapêuticos contra vários tipos de tumores, quase sem efeitos tóxicos (Ripple – 2000 , Hudes – 2000).

Mecanismo de Ação dos monoterpenos no câncer

A- Efeito preventivo

O efeito preventivo dos monoterpenos no câncer se atribui à desintoxicação através da ativação de enzimas metabolizantes de carcinógenos, juntamente com a inibição da interação do carcinógeno com o DNA (Gould- 1997 , Belanger- 1998 , Crowell – 1999).

B- Efeito anti tumoral

O efeito anti tumoral dos monoterpenos se deve às alterações metabólicas e moleculares impostas às células malignas:

1 - Ativação da sinalização do TGF – beta (Transforming Growth Factor – beta)

Para alguns é o principal mecanismo de ação anti tumoral do álcool perílico (Jirtle- 1993 , Mills – 1995 , Grasl-Kraupp – 1998 , Ariazi- 1999) .

Primeiro acontece o aumento da M6P/IGFR-II (Manose 6 Fosfato/Insulin Growth Factor II Receptor) e depois a ativação do TGF- beta (Jirtle – 1993 , Yu – 1997). A ativação do TGF-beta dispara sinal de transdução que acarreta a parada do ciclo celular em G1 e apoptose (Wang – 1991 , Lin – 1992 , Lopez-Casillas – 1993 , Wrana – 1994 , Bassing – 1994 , Grasl-Kraupp – 1998).

O álcool perílico suprime o crescimento de tumores de fígado de rato e este efeito se associa à grande elevação dos níveis de mRNA do receptor M6P/IGF-II e de receptores do TGF-beta (Mills – 1995).

No carcinoma de mama de rata, o álcool perílico ativa imediatamente a via de sinalização TGF-beta a qual ativa fatores pró-apoptóticos como Bax, Bak e Bad , sem afetar a expressão do p53 ou do Bcl-2 (Stayrook – 1997 , Ariazi.- 1999).

O aumento dos sinais apoptóticos são seguidos pela ativação de sinais relacionados com a parada do ciclo celular, tais como o aumento da expressão do gene p21 e a diminuição da expressão do CdK-2 (Ciclin dependent Kinase-2) e da ciclina-E (Shi – 2002)

2 - Supressão da isoprenilação das pequenas proteínas G

Outro mecanismo de ação dos monoterpenos é a supressão das pequenas proteínas G , como as Ras (Crowell – 1991 e 1994 , Kato – 1992 , Schultz – 1994 , Haag – 1994 , Hohl – 1995) e o RhoA (Perone – 1003 , Ren – 1998).

A atividade transformadora destas proteínas G (transformação de células benignas em malignas) e portanto a sua atividade oncogênica requer que tais proteínas sofram isoprenilação pós translacional (Crowell – 1999 , Kato – 1992). O álcool perílico inibe esta isoprenilação.

3 - Inibição da síntese da coenzima Q

A diminuição da concentração de ubiquinona na membrana citoplasmática retarda a transdução de sinal relacionada com a proliferação celular e torna as células tumorais mais vulneráveis à lesão oxidativa (Ren – 1994 , Gould – 1997).

Não cremos que este efeito seja relevante, pois acreditamos que, se a inibição da síntese da Coenzima Q10 fosse mesmo importante diminuiria a produção de ATP via fosforilação oxidativa mitocondrial. É a produção de ATP por esta via, mecanismo bem conhecido que promove a diferenciação das células malignas em benignas e faz cessar a proliferação celular.

Hipertermia e álcool perílico

A hipertermia é uma potente arma anti câncer (Overgaard – 1995 , Vernon – 1996 , van der Zee – 2000 , Harima – 2001 , Felippe – 2003 -2004)

A hipertermia é citotóxica para as células tumorais , aumenta a sensibilidade das células malignas à radioterapia e à quimioterapia , e destrói os leitos vasculares do tumor (Song – 1984 , Urano – 1999 , Dahl , 2002).

Em 2003, Ki-Jung mostra de uma maneira peculiar e irrefutável que a citotoxicidade do álcool perílico é potenciada pela hipertermia para vários tipos de células malignas humanas “in vitro” (Ki-Jung – 2003).

Para concluir a 1 a parte desta revisão gostaríamos de citar o pesquisador brasileiro que nos incentivou escrever sobre os monoterpenos , é o Dr. Clóvis Orlando Pereira da Fonseca, médico carioca que escreveu uma bela tese de mestrado sobre os efeitos do álcool perílico sobre células do glioblastoma multiforme, um glioma de elevada malignidade. Também administrou essa substância a uma paciente com câncer de mama obtendo resultados considerados excelentes.

Referências Bibliográficas

1. Ariazi EA, Satomi Y, Ellis MJ, et al. Activation of the transforming growth factor b signaling pathway and induction of cytostasis and apoptosis in mammary carcinomas treated with the anticancer agent perillyl alcohol. Cancer Res 59:1917-1928; 1999.
2. Barthelman, M., Chen, W., Gensler, H.L., Huang, C., Dong, Z., and Bowden. G. T. Inhibitory effects of perillyl alcohol on UVB-induced murine skin cancer and AP-1 transactivation. Cancer Res., 58: 711-716, 1998.
3. Bassing CH, Yingling JM, Howe DJ, et al. A transforming growth factor- b type I receptor that signals to activate gene expression. Science 263:87-89; 1994.
4. Belanger JT. Perillyl alcohol: Aplications in oncology. Atern Med Rer; 3:448-457; 1998.
5. Clark SS, Perman SM, Sahin MB , et al. Antileukemia activity of perillyl alcohol (POH): Uncoupling apoptosis from GO/G1 arrest suggests that the primary effect of POH on Bcr/Abltransformed cells is to induce growth arrest. Leukemia 16:213-222; 2002.
6. Crowell PL, Chang RR, Ren Z, et al. Selective inhibition of isoprenylation of 21-26-KDa proteins by the anticarcinogen d-limonene and its metabolites. J Biol Chem 266:17679-17685 ; 1991.
7. Crowell PL , Gould MN . Chemoprevention and therapy of cancer by d-limonene. CRC Crit Rer Oncog; 5:1-22;1994.
8. Crowell PL, Ren Z, Lin S, et al. Structure activity relationships among monoterpene inhibitors of protein isoprenylation and cell proliferation. Biochem Pharmacol 47:1405-1415 ; 1994.
9. Crowell PL. Prevention and therapy of cancer by dietary monoterpenes. J Nutr; 129:775S-778S; 1999.
10. Crowell, P.L., Chang, R.R., Ren. Z. Elson, C.E. and Gould, M.N. Selective inhibition of isoprenylation of 21-26 KDa proteins by the anticarcinogen d-limonene and its metabolites. J. Biol. Chem., 266,17679-17685; 1991.
11. Crowell, P.L., Ren Z, Lin, S., Vedejs, E and Gould, M.N. Structure-activity relationships among monoterpene inhibitors of protein isoprenylation and cell proliferation. Biochem. Parmacol. 47,1405-1415; 1994.
12. Dahl O, Mella O. Hyperthermia alone or combined with cisplatin in addition to radiotherapy for advanced uterine cervical cancer. In J Hyperthermia 18:25-30; 2002.
13. Elegbede, J.A., Elson, C.E., Tanner, M.A., Qureshi. A. and Gould, M.N. Regression of rat mammary tumors following dietary d-limonene. J. Natl. Cancer Inst, 76, 323-325; 1986.
14. Elegbede, J.A., J. A., Elson C.E., Qureshi, A., Tanner M.A. and Gould, M.N. Inhibition of DMBA – induced mammary cancer by the monoterpene d-limonene. Carcinogenesis, 5, 661-664; 1984.
15. Elson, C.E., Maltzman, T.H., Boston , J.L., Tanner, M.A. and Gould, M.N. Anti-carcinogenic activity of d-limonene during the initiation and promotion/progression stages of DMBA-induced rat mammary carcinogenesis. Carcinogenesis, 9, 331-332; 1988.
16. Felippe J JR . Eficácia da indução oxidante intracelular e da aplicação de radio freqüência no tratamento do câncer : Estratégia Química e Física . Site da Associação Brasileira de Medicina Complementar –. www.medicinacomplementar.com.br biblioteca de câncer – 2003.
17. Felippe J Jr. Câncer avançado : Tratamento com a Radio Freqüência e a oxidação Sistêmica. Site da Associação Brasileira de Medicina Complementar –. www.medicinacomplementar.com.br biblioteca de câncer – 2004.
18. Fonseca COP . Efeito do tratamento in vitro e in vivo do monoterpeno álcool perílico no crescimento e controle da expressão gênica no glioma de alto grau. Dissertação de Mestrado – Faculdade de Medicina da Universidade Federal do Rio de Janeiro.2003.
19. Gould MN . Cancer Chemoprevention and therapy by monoterpenes. Environ Health Perspect 105:977-979; 1997.
20. Gould, M.N. Prevention and therapy of mammary cancer by monoterpenes. J. Cell. Biochem., ( Suppl. 22 ): 139-144, 1995.
21. Grasl-Kraupp B, Rossmanith W, Rutkay-Nedecky B, et al. Levels of tranforming growth factor b and transforming growth factor B receptors in rat liver during growth, regression by apoptosis and neoplasia. Hepatology 28:717-726; 1998.
22. Haag JD, Gould MN . Mammary carcinoma regression induced by perillyl alcohol, a hydroxylated analog of limonene. Cancer Chemother Pharmacol 34:477-483; 1994.
23. Haag, J.D. and Gould, M.N. Mammary carcinoma regression induced by perillyl alcohol, a hydroxylated analog of limonene. Cancer Chemother. Pharmacol, 34, 477-483; 1994.
24. Haag, J.D., Lindstrom, M.J. and Gould, M.N. Limonene-induced regression of mammary carcinomas. Cancer Res., 52, 4021-4026; 1992.
25. Haag. J. D., Lindstrom, M.J., and Gould, M.N. Limonene-induced regression of mammary carcinomas. Cancer Res., 52: 4021-4026, 1992.
26. Harima Y, Nagata K, Harima K, et al. A randomised clinical trial of radiation therapy versus thermoradiotherapy in stage IIIb cervical carcinoma. Int J Hyperthermia 17:97-105; 2001.
27. Hohl RJ, Lewis K. Differential effects of monoterpenes and lovastatin on RAS processing. J Biol Chem 270:17508-17512; 1995.
28. Hoshino, R., Chatani, Y., Yamori, T., Tsuruo, T., Oka, H., Yoshida. O. Shimada, Y., Ari-i, S., Wada, H., Fujimoto, J., and Kohno, M. Constitutive activation of the 41-/43-KDa mitogen-activated protein Kinase signaling pathway in human tumors. Oncogene. 18: 813-822, 1999.
29. Hudes GR, Szarka CE, Adams A, et al. Phase I pharmacokinetic trial of perillyl alcohol (NSC 641066) in patientes withs refractory solid malignancies . Clin Cancer Res 6:3071-3080; 2000.
30. Jirtle RL, Haag JD, Ariazi EA, et al increased mannose 6-phosphate/insulin-like growth factor II receptor and transforming growth factor b 1 levels during monoterpene-induced regression of mammary tumors. Cancer Res 53:3849-3852; 1993.
31. Kato K, Cox AD, Hisaka MM, et al. Isoprenoid addition to Ras protein is the critical modification for its membrane association and transforming activity. Proc Natl Acad Sci USA 89:6403-6407; 1992.
32. Lin H, Wang XF, Eaton HG, et al. Expression cloning of the TGF- b type II receptor, a functional transmembrane serine/threonine Kinase. Cell 68:775-785; 1992.
33. Lopez-Casillas F, Wrana JL, Massague J. Betaglycan presents ligand to the TGF- b signaling receptor. Cell; 73:1435-1444.
34. Maltzman, T.H., Hurt, L.M., Elson, C.E., Tanner, M.A., and Gould, M.N. The prevention of nitrosomethylurea-induced mammary tumors by d-limonene and orange oil. Carcinogenesis, 10, 781-783; 1989.
35. Mandell, J. W., Hussaini, I. M., Zecevic, M., Weber, M.J., and VandenBerg. S. R. In situ visualization of intratumor growth factor signaling: immunohistochemical localization of activated ERK/MAP Kinase in glial neoplasms. Am. J. Pathol., 153: 1411-1423, 1998.
36. Mills JJ, Chari RS, Boyer IJ, et al. Induction of apoptosis in liver tumors by the monoterpene perillyl alcohol. Cancer Res 55:979-983; 1995.
37. Mills. J.J., Chari , R.S., Boyer, I. J., Gould, M.N., and Jirtle, R.L. Induction of apoptosis in liver tumors by the monoterpene perillyl alcohol. Cancer Res., 55: 979-983, 1995.
38. Oliveira,BH e Strapasson,RA. Biotransformation of the Monoterpene, Limonene, by Fusarium verticillioides. Archives of Biology and Technology, 43 (1), 11-14 ,2000.
39. Overgaard J, Gonzalez DG, Hume SP, et al. Randomized trial of hyperthemia as adjuvant to radiotherapy for recurrent or metastatic malignant melanoma. Lancet 345:540-543; 1995.
40. Perone R, Esteve P, Jimenez B, et al. Tumorigenic activity of rho genes from Aplysia californica. Oncogene 8:1285-1292; 1993.
41. Reddy BS, Wang CX, Samaha H, et al. Chemoprevention of colon carcinogenesis by dietary perillyl alcohol. Cancer Res 57:420-425; 1997
42. Reddy, B. S., Wang. C. X., Samaha, H., Lubet, R., Steele, V. E., Kelloff. G. J., and Rao, C. V. Chemoprevention of colon carcinogenesis by dietary perillyl alcohol. Cancer Res., 57: 420-425, 1997.
43. Ren Z, Gould MN . Inhibition of ubiquinone and cholesterol synthesis by the monoterpene perillyl alcohol. Cancer Lett 76:185-190; 1994.
44. Ren Z, Gould MN . Modulation of small G protein isoprenylation by anticancer monoterpenes in in situ mammary gland epithelial cells. Carcinogenesis 19:827-832; 1998.
45. Ren, Z. and Gould , MN . Inhibition of ubiquinone and cholesterol synthesis by the monoterpene perillyl alcohol. Cancer Lett., 76,185-190; 1994.
46. Ripple GH, Gould MN , Arzoomanian RZ, et al. Phase I clinical and pharmacokinetic study of perillyl alcohol administered four times a day. Clin Cancer Res 6:390-396; 2000.
47. Sawyers, C.L., and Denny. C. T. Chronic myelomonocytic leukemia: Tel-a-kinase what Ets all about. Cell. 77: 171-173, 1994.
48. Schultz S. Buhling F, Ansorge S. Prenylated proteins and lymphocyte proliferation: Inhibition by d-limonene and related monoterpenes. Eur J Immunol 24:301-307; 1994.
49. Shi W, MN. Induction of cytostasis in mammary carcinoma cells treated with anticancer agent perillyl alcohol. Carcinogenesis 23:131-142; 2002.
50. Shin MB , Perman SM, Jenkins G, et al. Perillyl alcohol selectively induces GO/G1 arrest and apoptosis in Bcr/Abl transformed myeloid cell lines. Leukemia 13:1581-1591; 1999
51. Sivaraman, V. S., Wang, H., Nuovo, G. J., and Malbon. C.C. Hyperexpression of mitogen-activated protein kinase in human breast cancer. J. Clin. Invest., 99: 1478-1483, 1997.
52. Song CW, Park HJ, Griffin RJ. Improvement of tumor oxygenation by mild hyperthermia: Rewiew. Radiat Res 155:515-528; 2001.
53. Song CW. Effect of local hyperthermia on blood flow and microenvironment: A review. Cancer Res 44:4721s-4730s; 1984.
54. Stark MJ, Burke YD, McKinzie JH, et al. Chemotherapy of pancreatic cancer with the monoterpene perillyl alcohol. Cancer Lett 96:15-21;1995.
55. Stark, M.J., Burke, Y.D., Mckinzie. J.H., Ayoubi, A.S., and Crowell. P. L. Chemotherapy of pancreatic cancer with the monoterpene perillyl alcohol. Cancer Lett., 96: 15-21. 1995.
56. Stayrook KR, McKinzie JH, Burke YD, et al. Induction of the apoptosis-promoting protein Bak by perillyl alcohol in pancreatic ductal adenocarcinoma relative to untransformed ductal epithelial cells. Carcinogenesis 18:1655-1658; 1997.
57. Stayrook, K.R., McKinzie, J.H., Burke. Y. D., Burke, Y.A., and Crowell. P. L. Induction of the apoptosis-promoting protein Bak by perillyl alcohol in pancreatic ductal adenocarcinoma relative to untransformed ductal epithelial cells. Carcinogenesis ( Lond ), 18: 1655-1658, 1997.
58. Unlu S, Mason CD, Schachter M, et al. Perillyl alcohol, an inhibitor of geranylgeranyl transferase, induces apoptosis of immortalized human vascular smooth muscle cells in vitro. J Cardiovasc Pharmacol 35:341-344; 2000.
59. Urano M, Kuroda M, Nishimura Y. For the clinical application of thermochemoterapy given at mild temperatures. Int J Hyperthemia 15:79-107; 1999.
60. Van der Zee J, Gonzales GD, van Rhoon GC, et al. Comparsion of radiotherapy alone with radiotherapy plus hyperthermia in locally advanced pelvic tumours: A prospective, randomized, multicentre trial. Dutch Hyperthermic Group. Lancet 355:1119-1125; 2000.
61. Vernon CC, Hand JW, Field SB, et al. Radiotherapy with or without hyperthermia in the treatment of superficial localized breast cancer: Results from five randomized controlled trials. Int J Radiat Oncol Biol Phys 35: 731-744; 1996.
62. Wang XF, Lin HY, Eaton NG, et al. Expression cloning and characterization of the TGF- b III receptor. Cell 67:797-805;1991
63. Wei X, Si MS, Imagawa DK, et al. Perillyl alcohol inhibits TCR-mediated CA 2+ signaling, alters cell shape and motility, and induces apoptosis in T lymphocytes. Cell Immunol 201:6-13; 2000.
64. Wrana JL, Attisano L, Wieser R, et al. Mechanism of activation of the TGF- b receptor. Nature (Lond) 370:341-347; 1994.
65. Yu W, Heim K, Qian M, et al. Evidence for role of transforming growth factor-beta in RRR-alpha-tocopheryl succinate-induced apoptosis of human MDA-MB435 breast cancer cells. Nutr Cancer 27:267-278; 1997.