IJBM|夏枯草多糖稳定硒纳米颗粒的构建及抗胰腺癌活性研究

文摘   2024-08-30 10:40   北京  

摘要

纳米硒作为一种潜在的癌症治疗剂,因其高抗癌活性和低毒性而受到广泛关注。多糖可以作为改性剂和稳定剂,提高SeNPs在水溶液中的稳定性和分散性。本研究旨在研究从夏枯草簇中提取的杂氧聚糖PVP3-1稳定SeNPs的理化性质、稳定性和抗胰腺癌细胞活性。结果表明,分子量为154 kDa的PVP3-1由→4)-β-D-Xylp(1→,→2,4)-β-D-Xylp(1→,t-α-L-Araf(1→)和4- meo -α-D-GlcpA(1→)组成。PVP3-1成功构建了红色、零价、均匀的球形SeNPs,其平均直径约为60 nm,在水溶液中具有较高的稳定性。体外抗胰腺癌细胞活性实验表明,PVP3-1-SeNPs能够抑制胰腺癌细胞的增殖和迁移。此外,PVP3-1-SeNPs通过抑制mTOR信号通路诱导胰腺癌细胞凋亡和自噬。总之,这些结果表明PVP3-1-SeNPs可能是治疗胰腺癌的潜在抗肿瘤纳米颗粒。

图文简介

图1 (A) PVP3在sepphacryl S-100 HR柱上的洗脱图谱;(B) PVP3-1在色谱中的保留时间;(C) GC-MS上多糖的单糖组成;1. r-pvp3-1;2. 单糖标准。

图2 PVP3-1的一维/二维核磁共振光谱和推测结构。A(A) 13C NMR谱;A(b) 1H NMR谱;(B) 1H-1H COSY光谱;(C) HSQC谱;(D) HMBC谱;(E) PVP3-1的重复单元结构。

图3 (A) DLS分析SeNPs和PVP3-1-SeNPs的大小分布;(B) DLS分析SeNPs和PVP3-1-SeNPs的zeta电位;(C) PVP31-SeNPs水溶液(左)及其Tyndall效应(右)的照片;(D)室温保存第0天水系统中SeNPs和PVP3-1-SeNPs的照片;(E)室温保存第7天水系统中SeNPs和PVP3-1-SeNPs的照片。

图4 PVP3-1-SeNPs的稳定性和表征。(A) pH(4,7,10)对PVP3-1-SeNPs平均直径的影响;(B)溶剂对PVP3-1-SeNPs平均直径的影响;(C)温度对PVP3-1-SeNPs平均直径的影响;(D) PVP3-1和PVP3-1- senps的紫外可见光谱;(E) PVP3-1-SeNPs的SEM图像;(F) SEM-EDS分析PVP3-1-SeNPs的元素组成。

图5 PVP3-1-SeNPs、SeNPs、Na2SeO3、PVP3-1和吉西他滨对胰腺癌细胞和正常细胞系的MTT结果。(A) BxPC-3细胞活力;(B) SW1990细胞的细胞活力;(C) HPNE细胞活力。所有数据均以均数±标准差和三个独立实验表示。数据以平均值±标准表示。与对照组比较,*P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001。

图6 PVP3-1-SeNPs (125 μg/mL)作用BxPC-3 24h后伤口愈合结果。数据以平均值±标准表示。***与对照组比较P < 0.001。

图7 用不同浓度(125、250 μg/mL)的PVP3-1SeNPs处理BxPC-3细胞24 h后,流式细胞术检测BxPC-3细胞的凋亡情况。**P < 0.01,与对照组比较。

图8 PVP3-1-SeNPs激活了BxPC-3的自噬。采用MTT法和透射电镜观察PVP3-1-SeNPs对细胞自噬的影响。(A)不同浓度Cq处理后BxPC-3的MTT结果;(B)不同浓度PVP3-1SeNPs和Cq处理BxPC-3后的MTT结果;(C) BxPC-3自噬溶酶体透射电镜图像。数据以平均值±标准表示。**P < 0.01, **P < 0.001,与对照组比较。

图9 PVP3-1-SeNPs对自噬相关蛋白表达的影响。细胞用PVP3-1-SeNPs(125和250 μg/mL)处理24小时。Western blot分析p-mTOR (A)、p62 (B)和LC3II/I (C)的表达数据以平均值±标准表示。与对照组比较,*P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001。

图10 PVP3-1多糖修饰SeNPs的制备及潜在的抗胰腺癌活性示意图。

结论

本研究从夏枯草中纯化出分子量为154 kDa的均相杂氧酶PVP3-1。如图10所示,成功构建了由PVP3-1多糖降解的SeNPs,并在体外研究了PVP3-1SeNPs潜在的抗胰腺癌活性及其机制。PVP3-1的单糖组成由木糖、阿拉伯糖和4-甲氧基葡萄糖醛酸组成。PVP3-1的主链由线性→4)-β-D-Xylp(1→)组成。t-α-L-Araf(1→)和4- meo -α-D-GlcpA(1→)附着在→2,4)-β-D-Xylp(1→)的C-2上。pvp3 -1修饰的SeNPs (PVP3-1-SeNPs)平均直径约为60 nm,通过扫描电镜(SEM)鉴定为均匀的球形纳米颗粒,在水溶液中具有良好的储存稳定性和分散性。紫外-可见光谱分析显示PVP3-1-SeNPs对SeNPs的吸收特征。FT-IR分析表明PVP3-1的羟基与SeNPs的Se原子之间存在相互作用。体外生物活性实验表明,与Na2SeO3相比,PVP3-1-SeNPs抑制了胰腺癌细胞的增殖和迁移,对正常HPNE细胞无明显毒性。进一步研究发现PVP3-1-SeNPs通过抑制mTOR信号通路诱导BxPC-3细胞凋亡和自噬。western blot结果显示PVP3-1-SeNPs抑制mTOR磷酸化,调控p62和LC3II/I蛋白表达。上述实验均表明PVP3-1-SeNPs可能是一种潜在的胰腺癌抗肿瘤药物,该纳米颗粒为胰腺癌的治疗提供了新的途径。

DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2024.134924


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