Anti‐cancer property of pulsesDr Siem Siah

Outline

• What’s cancer & demographic• Legumes vs pulses • Minor constituents in pulses & anti‐cancer property• Challenges & research gaps• Conclusion  

Cancer

• Normal cells in our body grow, divide and then undergo programmed cell death (apoptosis). 

• Cancer cells do not undergo apoptosis, and instead continue to grow and divide. 

• This leads to a mass of abnormal cells that grows out of control.

Cancer in Australia 

https://canceraustralia.gov.au/affected‐cancer/what‐cancer/cancer‐australia‐statistics

• In 2015, it is estimated that the risk of an individual being diagnosed with cancer by their 85th birthday will be 1 in 2 (1 in 2 males and 1 in 3 females). – Cancer Australia

Projected most common cancers diagnosed in Australia in 2015

Cancer type % of all new cancers in 2015Prostate (among males) 25

Bowel 14Breast 12

Melanoma 10Lung 9Other 30

https://canceraustralia.gov.au/affected‐cancer/what‐cancer/cancer‐australia‐statistics

Pulses = dry seeds 

• According to United Nations’ Food and Agricultural Organization (FAO), pulses are crops harvested for their dry seeds. 

• Green beans that are harvested at vegetative state.• Oilseeds are high in lipid content.FAO statistical yearbook 2013 Word Food and Agriculture, 2013

LEGUMESOil seeds Vegetable legumes Pulses (dry seeds)

Broad beans

Snake beans

Runner beansSoybeans/Edamame

Soybeans

Peanuts

Sesame seeds

Sunflower seeds

Chickpeas

Lentils

Faba/broad beans

Lupins

Bean sprouts

Oilseeds vs pulses • Lipid content in pulses are much lower

OilseedsNutrition Soybeans Flaxseeds Peanuts Canola seeds

Sesame seeds

Sunflower seeds

Protein 37 20 26 22 18 20Lipid 20 34 46 43-50 58 48

PulsesNutrition Dry peas Common beans Chickpeas Lentils

Mung beans

Faba beans

Protein 22 21 19 21 28 29Lipid 2 3 7 2 2 1

The journey of researching anti‐cancer property of pulses

Many types of cancers

• >100 different types of cancer, and each is classified by the type of cell that is initially affected.•Anal cancer•Bladder cancer•Bone cancer•Breast cancer•Cervical cancer•Colon cancer•Colorectal cancer

•Endometrial cancer•Kidney cancer•Leukemia•Liver cancer•Lymphoma•Ovarian cancer•Pancreatic cancer

•Prostate cancer•Stomach cancer•Testicular cancer•Thyroid cancer•Vaginal cancer•Vulvar cancer•And many more

Many types of pulses Different cultivar of faba beans (Vicia faba L.)Different types of pulses 

Pulses are prepared in multiple ways worldwideJAPAN INDIA America Mediterranean 

countriesChina & SEA

Dorayaki

Daifuku Mochi

Chana spicy chick peas

Lentil curry

Mung bean curry

Black eye pea dish

Gallo Pinto

Feijoada

Fasolatha

Ribollita

Fabada

Mung bean soup

Black eyed pea soup

Fried faba beans

Multiple description for pulses

• Legumes/beans/direct name eg. lentils, brown beans, peas etc• Bundled up with other legumes eg. soy beans, peanuts    • Included string beans & bean sprouts • Only legume as a food subgroup not specifying which type of legume

Take a closer look on chemical composition of pulses – focusing on faba beans 

Chemical composition

% (Dry Matter)

Minor constituents:• Polyphenolic (flavonoids) (0.5‐2%)• Protease inhibitor (0.1%)• L‐3,4‐dihydrophenylalanine (L‐DOPA) (2%)

• Vicine (0.6%) & convicine (0.4%)• Lectin (27mg/mL)• Phytates (2.17%)• Oligosaccahrides (~4%)• Saponins (*1.8‐3.17%)• Α‐galactosidase (3.5‐3.8%)*from soya beans

Minor constituents in pulses show antioxidant, anti‐inflammatory, antimutagenic & antiproliferative properties against cancers in cell‐culture and animal studiesMinor constituents Chemical characteristicProtease inhibitor Protein

Phytic acid Myo‐inositol hexaphosphoric acid

Oligosaccharide Linkage of sugar molecules, fiber like material that can retain water, cannot be digested in small intestine but fermentable in large intestine

Polyphenolic (flavonoids) Uniquitous in plants, at least a ring structure attached with one or more hydroxyl groups

Lectin A type of protein that binds specifically to certain sugars and so cause agglutination of particular cell types.

Anti‐cancer property: at what level?Human study• Epidemiology vs. Feeding trial 

• Sample size• Case control• Cohort• Cross sectional• Meta‐analysis • Systematic review

Animal study• Sample size• Treatments• Animal species

• Biomarkers  

Cell culture study• Cell culture type

• Treatments • mechanisms• Biomarkers  

Chemical analysis• Screening plant materials

• Antioxidant• Compound identification  

• Panel chair: Sir Michael Marmot• 7 years of work (2001‐2007)• 22 panellists + 3 policy panellists• 5 narrative review authors• 19 methodology taskforce members• 13 mechanism working group members• 82 peer reviewers and other contributors• 6 executive report team members• And many more others

Not specified

Legumes (beans, lentils,and split peas)

Not specified

Legumes: beans, lentils, lima beans, peas, string beans, soybeans, tofu.

Not specified

14 cohorts included in the systematic review

Vegetable group: Beans

Legumes included dried beans, string beans, and peas.

Legumes: String beans and broad beans

Not specified

Legumes: Beans, lentils, lima beans, peas, soybeans, tofu

Not specified

The high-legume treatment contained ~250 glegumes/d (1 1/2 cups) that were members of the Phaseolus vulgarisspecies, including navy, pinto, kidney, and black beans.

64 males with known insulinsensitivity and a history of colorectal adenoma status.

Compared with the participants’ usual diets, both diets favourably improved fasting biomarkers of inflammation.

Both high GI (healthy American) and high legume (low GI) diets help reduce the risk of colorectal cancer.

Conclusion

• Pulses need to be clearly defined and grouped separately from oilseeds and vegetables for clinical and epidemiological studies.

• Minor‐constituents of pulses offer anti‐cancer potential.• Need more human feeding trials of pulses & its minor‐constituents to further support their anti‐cancer properties.

Recommendation 

• 1. This is best made up from a range of various amounts of non‐starchy vegetables and fruits of different colours including red, green, yellow, white, purple, and orange, including tomato‐based products and allium vegetables such as garlic


• 2. Relatively unprocessed cereals (grains) and/or pulses (legumes) to contribute to an average of at least 25g non‐starch polysaccharide daily
• 3. These foods are low in energy density and so promote healthy weight• 
4. For example, populations in Africa, Latin America, and the Asia‐Pacific region

Eat more grains, veg, fruit and beans such as beans

Public health goals Personal recommendations

• Population average consumption of non‐starchy1vegetables and of fruits to be at least 600 g (21 oz) daily2

• Relatively unprocessed cereals (grains) and/or pulses (legumes), and other foods that are a natural source of dietary fibre, to contribute to a population average of at least 25g non‐starch polysaccharide daily

• Eat at least five portions/servings (at least 400 g or 14 oz) of a variety2 of non‐starchy vegetables and of fruits every day

• Eat relatively unprocessed cereals (grains) and/or pulses (legumes) with every meal3

• Limit refined starchy foods• People who consume starchy roots or tubers4 as 

staples also to ensure intake of sufficient non‐starchy vegetables, fruits, and pulses (legumes)

http://www.wcrf.org/int/research‐we‐fund/continuous‐update‐project‐cup/second‐expert‐report

The Australian Dietary Guidelines say:• Eat a wide variety of ... vegetables including legumes … 5/6 serves each day

• Eat a wide variety of … lean meat, poultry, fish, eggs, nuts and seeds and legumes/beans … 2/3 serves each day 

The core message from Grains & Legumes Nutrition CouncilTM (GLNC):• Australians are advised to enjoy legumes at least 2‐3 times each week

Thank you

Minor constituents

Chemical characteristic Reported health related effects

Vicine and convicine

Pyrimidine glycosides, their aglyconederivatives, divicine and isouramil, are responsible for favism occurrence, a hemolyticanemia in human

Favism (susceptible to patients who is genetically defect in glucose‐6‐phosphate dehydrogenase)

L‐3,4‐dihydroxyphenylalanine (L‐DOPA)

a nonprotein amino acid precursor of dopamine in healthy neurons

Treat Parkinson disease patients; lowering blood pressure

Protease inhibitor Protein Anti‐HIV reverse transcriptase activities; anticancer; antifungal; antimitogenic; inhibit digestion of nutriets

Phytic acid Myo‐inositol hexaphosphoric acid Inhibit colon carcinogenesis (unknown plant origin); react with protein therefore affecting protein availability; chelate metals (eg. iron and zinc)

Saponin Amphiphathic in nature, with one hydrophopictriterpenoid or steroidal aglycone and one or more oligosaccharide moieties 

Anticarcinogenesis (from Wisteria branchybotrys); antimicrobial and anti‐inflammatory (from tea‐leaf); haemolytic activity and toxicity; lower plasma cholesterol (from soya bean, soapwort and Quillaia)

Oligosaccharide Linkage of sugar molecules, fiber like material that can retain water, cannot be digested in small intestine but fermentable in large intestine

Act as prebiotic; cause flatulence

Polyphenolic(flavonoids)

Uniquitous in plants, at least a ring structure attached with one or more hydroxyl groups

Anticancer; antioxidant; inhibit digestive enzymatic activities

14 cohorts included in the systematic review

Not specified