The Molecular Basis for the Pharmacokinetics and Pharmacodynamics of Curcumin and Its Metabolites in Relation to Cancer

This review addresses the oncopharmacological properties of curcumin at the molecular level. First, the interactions between curcumin and its molecular targets are addressed on the basis of curcumin’s distinct chemical properties, which include H-bond donating and accepting capacity of the β-dicarbonyl moiety and the phenylic hydroxyl groups, H-bond accepting capacity of the methoxy ethers, multivalent metal and nonmetal cation binding properties, high partition coefficient, rotamerization around multiple C–C bonds, and the ability to act as a Michael acceptor. Next, the in vitro chemical stability of curcumin is elaborated in the context of its susceptibility to photochemical and chemical modification and degradation (e.g., alkaline hydrolysis). Specific modification and degradatory pathways are provided, which mainly entail radical-based intermediates, and the in vitro catabolites are identified. The implications of curcumin’s (photo)chemical instability are addressed in light of pharmaceutical curcumin preparations, the use of curcumin analogues, and implementation of nanoparticulate drug delivery systems. Furthermore, the pharmacokinetics of curcumin and its most important degradation products are detailed in light of curcumin’s poor bioavailability. Particular emphasis is placed on xenobiotic phase I and II metabolism as well as excretion of curcumin in the intestines (first pass), the liver (second pass), and other organs in addition to the pharmacokinetics of curcumin metabolites and their systemic clearance. Lastly, a summary is provided of the clinical pharmacodynamics of curcumin followed by a detailed account of curcumin’s direct molecular targets, whereby the phenotypical/biological changes induced in cancer cells upon completion of the curcumin-triggered signaling cascade(s) are addressed in the framework of the hallmarks of cancer. The direct molecular targets include the ErbB family of receptors, protein kinase C, enzymes involved in prostaglandin synthesis, vitamin D receptor, and DNA.

اساس مولکولی برای فارماکوکینتیک و فارماکودینامیک کورمخن و متابولیسم آن در ارتباط با سرطان

در این مقاله به بررسی ویژگی‌های تومور شناختی کورکومین در سطح مولکولی می‌پردازیم. اول، برهمکنش‌های بین کورکومین و اهداف مولکولی آن براساس خواص شیمیایی متمایز کورکومین مورد بررسی قرار می‌گیرد، که شامل پیوند دهنده H و ظرفیت پذیرش نیمه β - دی کربونیل و گروه‌های هیدروکسیل فنیلی، پیوند H ظرفیت پذیرش اترهای متوکسی، خواص پیوند فلز چندظرفیتی و غیر فلزی، ضریب تقسیم بالا، چرخش حول پیوندهای C - چندگانه، و توانایی عمل کردن به عنوان یک پذیرنده مایکل است. سپس، پایداری شیمیایی کورکومین در شرایط آزمایشگاهی در زمینه حساسیت آن به اصلاح و تخریب فتوشیمیایی و شیمیایی (مانند هیدرولیز قلیایی)شرح داده می‌شود. اصلاح خاص و مسیرهای تجزیه فراهم می‌شوند، که عمدتا شامل واسط‌های مبتنی بر رادیکال هستند، و کاتابولیتهای in vitro شناسایی می‌شوند. پیامدهای بی‌ثباتی شیمیایی کورکومین (عکس)در پرتو آماده‌سازی دارویی کورکومین، استفاده از آنالوگ‌های کورکومین، و اجرای سیستم‌های دارورسانی نانو ذره مورد توجه قرار گرفته‌است. علاوه بر این، فارماکوکینتیک کورکومین و مهم‌ترین محصولات تجزیه آن در پرتو زیست فراهمی ضعیف کورکومین به تفصیل شرح‌داده شده‌است. تاکید ویژه‌ای بر فاز زنوبیوتیک I و II متابولیسم و ترشح کورکومین در روده‌ها (مسیر اول)، کبد (مسیر دوم)و دیگر اندام‌ها علاوه بر فارماکوکینتیک متابولیت های کورکومین و پاک‌سازی سیستمیک آن‌ها می‌شود. در نهایت، خلاصه‌ای از فارماکودینامیک بالینی کورکومین و به دنبال آن شرح مفصلی از اهداف مولکولی مستقیم کورکومین ارائه شده‌است که به موجب آن تغییرات فنوتیپی / بیولوژیکی ایجاد شده در سلول‌های سرطانی پس از تکمیل آبشار سیگنالینگ (های)تحریک‌شده با کورکومین در چارچوب نشانه‌های سرطان مورد بررسی قرار می‌گیرند. اهداف مولکولی مستقیم شامل خانواده گیرنده‌های ErbB، پروتئین کیناز C، آنزیم‌های دخیل در سنتز پروستاگلاندین، گیرنده ویتامین D و DNA هستند.

ترجمه شده با