Please use this identifier to cite or link to this item:
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorAssoc. Prof. Dr. Teera Chewonarin-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Ariyaphong Wongnoppavich-
dc.contributor.advisorAsst. Prof. Dr. Pornsiri Pitchakarn-
dc.contributor.authorRanchana Yeewaen_US
dc.description.abstractPurple rice (Oryza sativa L. indica), also called Khao Kum, is a glutinous pigmented rice that is widely distributed and consumed in the Northern region of Thailand. Our preliminary study showed that crude ethanolic extract of purple rice attenuated benign prostatic hyperplasia (BPH) in the rats induced by testosterone and suppressed the growth of human prostate cancer LNCaP cells. Purple rice extract promises to exert the biological activities through its phytochemicals. Here it was possible to initially clarify the phytochemical composition of purple rice fractions and its effects against BPH and prostate cancer in vivo, in addition to investigate the molecular mechanisms regarding to anti-carcinogenic activity in vitro. By comparing the phytochemicals between hexane soluble fraction (HSF) and hexane insoluble fraction (HIF) from the purple rice extract, HSF primarily contained lipophilic phytochemicals including gamma-oryzanol and vitamin E derivatives, but no phenolics. On the other hand, anthocyanins, including cyanidin-3-glucoside and peonidin- 3 - glucoside, were concentrated mostly in the HIF. After screening the safety, both fractions did not cause mutation toward Salmonella typhimurium strain TA98 and TA100 in either with or without metabolic activation. However, HSF exhibited higher toxic to a normal murine embryonic fibroblast NIH3T3 cells than HIF. To define the highly active fraction, the biological functions of each fraction were then compared. Both fractions possessed moderate to strong anti - mutagenicities against mutagenesis of standard carcinogens, including 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP), 2- amino-6-methyldipyrido[1,2-a:3',2'-d]-imidazole (Glu-P-1), and 2-amino-3- methylimidazo[4,5-f] quinolone (IQ), upon the presence of metabolic activation. Although the HSF had a more potent cytotoxic effect in LNCaP cells, the HIF exhibited a stronger modulating effect on androgen receptor (AR) expression, together with low toxicity to the normal mammalian cells. According to these results, the HIF is possible to be the most highly effective and less toxic fraction of the purple rice extract against BPH as well as prostate cancer. Thus, the molecular mechanisms responsible for anti-cancer property of the active fraction were then determined in vitro. According to the downregulation of AR, HIF also downregulated the expressions of AR downstream targets including prostate-specific antigen (PSA) and proteins involved in cell cycle progression, such as cyclin D1, cdk4, in LNCaP as compared to vehicle control cells. Consistently, HIF treatment resulted in the decreased clonogenic survival and cell cycle arrest at G0/G1 phase in LNCaP cells. Notably, the depletion of an AR-collaborative regulator, NKX3.1, and AR mRNA expression were observed in LNCaP after HIF treatment, indicating that HIF modulates AR expression at the level of transcription. In addition, exposure to HIF not only downregulated the expression of fatty acid synthase (FAS), but also attenuated the activation of AMP-activated protein kinase (AMPK)-α in the LNCaP cells. Moreover, HIF could inhibit rat microsomal 5α-reductase activity and suppressed 5α-reductase mRNA expression on DU-145 cells in a dosedependent manner. Altogether, these findings elucidate the potential mechanisms that can be responsible for anti-prostate cancer activity of HIF. The potential actions of the HIF on prostate carcinogenesis were then elucidated using the animal models. In benign prostatic hyperplasia (BPH) rat model, oral administration of HIF at least 0.1 g/ retarded prostate enlargement and improved histological changes induced by testosterone implantation, without any effects on the serum testosterone levels. A lower proliferating cell nuclear antigen (PCNA) labelling index and the downregulated expression of AR, cyclin D1, and FAS were clearly observed in the prostates of HIF-fed rats. Besides, the mRNA levels of inflammatory cytokines and enzyme, including IL-1β, IL-6, TNF-α, and iNOS, in the prostate tissues significantly decreased after HIF treatment. These findings suggest that anti-prostatic hyperplasia effects of HIF partly related to the modulation of AR expression and activation, together with its anti-inflammatory effects in the prostate tissues. Besides, the transgenic rat for adenocarcinoma of prostate (TRAP) rat model was also conducted in this study. 1% HIF mixed diet-fed TRAP rats showed a significantly higher percentage of low-grade prostatic intraepithelial neoplasia and obvious reduction in the incidence of adenocarcinoma in the lateral lobes of prostates, indicating that most acini persisted in a benign neoplastic stage. However, supplementation with HIF had no significant effect on the serum levels of testosterone and estrogen. Like LNCaP cells, the downregulation of AR, NKX3.1, cyclin D1, cdk4, and FAS expression together with attenuation of AMPKα and p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) activation were occurred in the prostate tissues from HIF-supplied groups. Meanwhile, HIF mixed diet failed to deactivate extracellular signal-regulated kinase (ERK)1/2 pathway in the rats’ prostate tissues. These results indicate that HIF blocks prostate cancer development mainly via regulating cell proliferation and metabolism through AR modulation. Taken together, the highly active and less toxic fraction isolated from purple rice extract in the present study consisted of hydrophilic bioactive components, such as anthocyanins. The potential protective effects of the highly active fraction from purple rice, HIF, against prostate enlargement and prostate carcinogenesis were partly related to the suppression of AR-mediated prostate cancer cell proliferation and metabolism. This observation therefore provides the rationale for the use of purple rice as a functional food in the prevention of BPH as well as prostate cancer in the future.en_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titleChemopreventive Effects of Purple Rice (Oryza sativa L. indica) Extract on Prostate Carcinogenesisen_US
dc.title.alternativeฤทธ์ิเคมีป้องกันของสารสกัดข้าวก่ำ ( Oryza sativa L. indica) ต่อกระบวนการเกิดมะเร็งต่อมลูกหมากen_US
thesis.description.thaiAbstractข้าวกํา (Oryza sativa L. indica) เป็นข้าวเหนียวที่มีเยื่อหุ้มเมล็ดเป็นสีม่วงดํา มักนิยมเพาะปลูก และรับประทานกันอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะบริเวณภาคเหนือของประเทศไทย ผลจากการศึกษา เบื้องต้นพบว่า สารสกัดหยาบด้วยเอธานอลของข้าวกํามีฤทธิ์ในการยับยั้งการเกิดภาวะต่อมลูกหมาก โตในหนูขาวที่เหนี่ยวนําโดยฮอร์โมนเทสโทสเตอโรน และสามารถลดการเจริญเติบโตของ เซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากของมนุษย์ได้ ดังนั้น การศึกษานี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อระบุส่วนที่ออกฤทธิ์ สําคัญของข้าวก่ําที่มีฤทธิ์ยับยั้งการเกิดภาวะต่อมลูกหมากโต และการเกิดมะเร็งต่อมลูกหมากใน สัตว์ทดลอง รวมถึงศึกษากลไกการออกฤทธิ์ระดับโมเลกุลของส่วนดังกล่าวในหลอดทดลอง เมื่อเปรียบเทียบระหว่างส่วนสกัดที่ละลายในเฮกเซน (Hexane soluble fraction: HSF) กับ ส่วน สกัดที่ไม่ละลายในเฮกเซน (Hexane insoluble fraction: HIF) ส่วนสกัด HSF จะประกอบด้วยสารพฤกษเคมีชนิดที่ละลายได้ดีในไขมันเป็นส่วนใหญ่ ตัวอย่างเช่น แกมมาโอไรซานอล และอนุพันธ์ ของวิตามินอี แต่ไม่พบสารประเภทกรดฟีนอลิก ในขณะที่ส่วนสกัด HIF มีสารพฤกษเคมีในกลุ่มแอน โทไซยานิน ได้แก่ cyanidin-3-glucoside และ peonidin-3-glucoside ในปริมาณมาก เมื่อศึกษาถึงความ ปลอดภัยพบว่า ส่วนสกัดทั้งสองส่วน ไม่มีฤทธิ์การก่อกลายพันธุ์ในแบคทีเรีย Salmonella typlinแnium สายพันธุ์ TA98 และ TA100 ทั้งในภาวะที่ได้รับและไม่ได้รับการกระต้นด้วยเอนไซม์ จากดับหนู อย่างไรก็ตาม ส่วนสกัด HSF มีความเป็นพิษต่อเซลล์ไฟโบบลาสต์ปกติชนิด NIH3T3 มากกว่าส่วนสกัด HIF จากการศึกษาเปรียบเทียบฤทธิ์ทางชีวภาพเบื้องต้น พบว่า ส่วนสกัดทั้งสองมีฤทธิ์ต้านการกลายพันธุ์ในแบคทีเรีย Salmonella typhimurium ที่ถูกเหนี่ยวนําโดยสารก่อมะเร็ง มาตรฐานหลายชนิดได้แก่ 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP), 2-amino-6methyldipyrido[1,2-a:3',2'-d]-imidazole (Glu-P-1) lla: 2-amino-3-methylimidazo[4,5-f] quinolone (IQ) ซึ่งต้องการการกระตุ้นด้วยเอนไซม์จากตับหนูเมื่อศึกษาผลต่อการเจริญของเซลล์มะเร็งต่อม ลูกหมากของมนุษย์ที่สัมพันธ์กับการแสดงออกของตัวรับแอนโดรเจน (androgen receptor: AR) พบว่า ส่วนสกัด HIF มีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์ดังกล่าวอย่างมีนัยสําคัญทางสถิติ และมีฤทธิ์ใน การลดการแสดงออกของ AR ที่โดดเด่น ประกอบกับมีความเป็นพิษต่อเซลล์ไฟโบบลาสต์ปกติที่น้อย กว่า ดังนั้น จึงสรุปเบื้องต้นได้ว่า HIF เป็นส่วนสกัดที่มีสารออกฤทธิ์สําคัญและมีความเป็นพิษน้อย จึง นําไปศึกษาในระดับกลไกต่อไป กลไกระดับโมเลกุลของฤทธิ์ป้องกันมะเร็งต่อมลูกหมากของส่วนสกัด HIF ในหลอดทดลอง พบว่า จากการที่ส่วนสกัด HIF ไปลดการแสดงออกของ AR ทําให้โปรตีนที่ถูกควบคุมด้วย AR ได้แก่ prostate-specific antigen (PSA) และโปรตีนในเกี่ยวข้องกับวัฏจักรของเซลล์ เช่น cyclin Di, cdk4 มี การแสดงออกที่ลดลงตามไปด้วย ผลดังกล่าวจึงเหนี่ยวนําทําให้เซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากแบ่งเซลล์ สร้างกลุ่มโคโลนีที่ลดลงและเกิดการหยุดวงจรชีวิตของเซลล์ที่ระยะ G1 ผลการทดลองแสดงให้เห็น ว่า ส่วนสกัด HIF ทําให้ระดับของ NKK3.1 ซึ่งเป็นโปรตีนที่ควบคุมการแสดงออกของ AR และ ระดับเอ็มอาร์เอ็นเอของ AR ในเซลล์ LNCaP ลดลงอย่างเห็นได้ชัด ผลดังกล่าวบ่งชี้ได้ว่า ส่วนสกัด HIF สามารถควบคุมการแสดงออกของ AR ได้ตั้งแต่ในระดับยืน นอกจากนี้ ส่วนสกัด HIF ยังส่งผล ไปลดการแสดงออกของ fatty acid synthase (FAS) และลดการกระตุ้น AMP-activated protein kinase (AMPK)-d ซึ่งเป็นโปรตีนที่เกี่ยวกับเมแทบอลิซึมได้ อีกทั้งยังสามารถยับยั้งการทํางานของเอนไซม์ 5d-reductase จากไมโครโซมอลของตับหนูทดลอง และลดการแสดงออกในระดับยืนของเอนไซม์ ชนิดดังกล่าวในเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากของมนุษย์ได้อีกด้วย ผลการทดลองในส่วนที่สองของ การศึกษานี้จึงแสดงให้เห็นถึงกลไกระดับโมเลกุลของฤทธิ์ป้องกันมะเร็งต่อมลูกหมากของ HIF ซึ่งเป็นส่วนสกัดที่ออกฤทธิ์สําคัญของสารสกัดข้าวกํา ดังนั้นจึงได้มีการศึกษาฤทธิ์ของส่วนสกัดดังกล่าวในการป้องกันมะเร็งต่อมลูกหมากในหนูทดลองต่อไป ในการศึกษาผลของส่วนสกัด HIF ต่อการเกิดภาวะต่อมลูกหมากโตในหนูขาวที่เหนี่ยวนําโดยการฝังฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนเข้าชั้นใต้หนัง พบว่า การป้อนส่วนสกัด HIF เข้าทางช่องปาก อย่างน้อย 0.1 กรัม/กิโลกรัม. น้ําหนักตัวสามารถลดการเกิดภาวะต่อมลูกหมากโตและบรรเทาพยาธิสภาพ ของรอยโรคในต่อมลูกหมากของหนูทดลองได้ โดยไม่มีผลต่อระดับของฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนใน ซีรั่มของหนูทดลองตลอดการทดลอง ผลการศึกษายังพบว่า ในเนื้อเยื่อต่อมลูกหมากของหนูทดลองที่ ได้รับส่วนสกัด HIF จะมีค่าดัชนีชี้วัดการเจริญเติบโต (proliferating cell nuclear antigen labeling (PCNA) index) ต่ำ และมีการแสดงออกที่ลดลงของโปรตีนชนิดต่างๆ ได้แก่ AR, cyclin D1, และ FAS นอกจากนี้ ระดับเอ็มอาร์เอ็นเอของยีนที่สร้างสารไซโตไคน์ IL-1B, IL-6, TNF-0, และเอนไซม์ iNOs ในเนื้อเยื่อต่อมลูกหมากของหนูทดลองนั้นลดลงภายหลังการได้รับส่วนสกัด HIF จากผลการทดลองในส่วนที่สามของการศึกษานี้ จึงสามารถเสนอได้ว่า ฤทธิ์ของส่วนสกัด HIF ในการยับยั้งภาวะ ต่อมลูกหมากโตในหนูขาวนั้นมีความสัมพันธ์กับฤทธิ์ในการควบคุมการแสดงออกและส่งสัญญาณ ของ AR ในเนื้อเยื่อต่อมลูกหมาก รวมถึงฤทธิ์ต้านการอักเสบในต่อมลูกหมากอีกด้วย ในลําดับต่อมา ผู้วิจัยได้ทําการศึกษาฤทธิ์ของส่วนสกัด HIF ในการป้องกันมะเร็งต่อมลูกหมาก ในหนูทดลองที่ถูกตัดต่อพันธุกรรม (Transgenic rat for adenocarcinoma of prostate (TRAP) model) ผลการศึกษาในหนู TRAP พบว่า หนูทดลองที่กินอาหารที่มีส่วนผสมของ HIF 1% มีอุบัติการณ์ของ การเกิดการมะเร็งต่อมลูกหมากแบบ adenocarcinoma ลดลงอย่างมีนัยสําคัญทางสถิติ ทั้งนี้การได้รับ ส่วนสกัด HIF ไม่มีผลต่อระดับของฮอร์โมนเทสโทสเตอโรนและเอสโตรเจนในซีรั่มของหนูทดลอง นอกจากนี้ เนื้อเยื่อต่อมลูกหมากของหนู TRAP ในกลุ่มที่ได้รับส่วนสกัด HIF มีการแสดงออกของ โปรตีนต่าง ๆ ได้แก่ AR, NKX3.1, cyclin Di, cdk4, และ FAS ลดลง ร่วมกับการยับยั้งการกระตุ้น AMPKg. และ p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) แต่ไม่มีผลต่อการกระตุ้นการส่ง สัญญาณของ extracelular signal-regulated kinase (ERK)/2 จากผลการทดลองในส่วนที่สี่ของ การศึกษานี้ สามารถอธิบายได้ว่า ส่วนสกัด HIF สามารถยับยั้งการเกิดมะเร็งต่อมลูกหมากในหนู TRAP จากการลดการเจริญเติบโตและควบคุมกระบวนการเมเทบอลิซึมของเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมาก ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับการทํางานของ AR ได้ จากการศึกษาทั้งหมดสามารถสรุปได้ว่า สารออกฤทธิ์จากข้าวกําในส่วนที่ละลายน้ําได้ดีมี สารพฤกษเคมีชนิดแอนโทไซยานินเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่ ทําให้มีศักยภาพในการป้องกันการ เกิดภาวะต่อมลูกหมากโตและการเกิดมะเร็งต่อมลูกหมากในหนูทดลอง โดยผ่านกลไกการควบคุมใน ระดับโมเลกุลของ AR และการส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการเจริญภายในเซลล์ ดังนั้นจึงควรมีการ สนับสนุนให้มีการพัฒนาข้าวกําเป็นอาหารเสริม เพื่อป้องกันภาวะต่อมลูกหมากโตและมะเร็งต่อม ลูกหมากต่อไปในอนาคตen_US
Appears in Collections:MED: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
580751026 รัญชนา ยี่หวา.pdf9.87 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy

Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.