尿石素 A 通过 mTOR /AKT/ERK1/2 途径诱导口腔鳞状细胞癌细胞凋亡和自噬串扰

文摘   2024-06-05 16:23   陕西  

PHYTOMEDICINE影响因子:7.9/Q1(一区)


《植物医学》主要是一本以治疗为导向的杂志。植物医学发表关于特定植物提取物、植物药物及其分离成分的功效、安全性、质量和作用机制的创新研究。这包括特定草药产品、草药制剂和纯化化合物的临床、药理学、药代动力学和毒理学研究,这些产品、制剂和化合物具有确定和一致的质量,确保药理学活性可重现。植物医学成立于1994年,旨在关注和促进这一特定领域的研究,并为药理学研究、临床疗效证明和植物医学安全性制定国际公认的科学标准。

口腔鳞状细胞癌 (OSCC) 是全球第六大常见恶性肿瘤,占口腔癌的 90%。口腔癌发病率升高是由于接触烟草、饮酒、槟榔、不健康饮食、遗传异常以及人乳头瘤病毒 (HPV) 感染等致癌物质而导致的。因此建立具有有效抗肿瘤活性的新型有效治疗策略,以克服当前疗法的脱靶效应至关重要。

尿石素是人类肠道微生物组产生的鞣花单宁的微生物代谢产物。石榴和核桃是鞣花单宁的丰富来源。尿石素A和尿石素B具有有效的抗氧化和抗炎活性,证实了其在抗癌活性中的主导作用。尿石素B被证明具有保护心血管和心血管系统的作用。骨骼肌、脑部疾病和衰老。据报道,尿石素A可以下调乳腺癌、结直肠癌、胰腺癌、前列腺癌、膀胱癌和皮肤癌的各种肿瘤途径。

尽管据报道尿石素A和尿石素B在许多恶性肿瘤中是一种有前途的抗癌化合物,但它们作为抗肿瘤化合物对OSCC的作用很大程度上仍不清楚。在这里,我们的目的是研究尿石素A和尿石素B在OSCC 细胞系中的抗癌作用。据观察,尿石素A对OSCC 细胞具有更好的抗增殖活性,因此我们进一步尝试描绘尿石素A对OSCC的潜在调节机制。

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 尿石素A抑制人口腔鳞状细胞癌细胞

使用噻唑蓝溴化四唑 (MTT) 测定,我们检查了尿石素A和尿石素B对两种渐进模型口腔鳞状细胞癌细胞系:SAS和 RCB1015的细胞活力的影响,持续时间为24、48和72小时。两种细胞系在暴露于一系列浓度(即 40μM、60μM 和 100μM)24、48和72小时后,对尿石素A表现出相对较高的敏感性。而尿石素B对诱导 SAS 和 RCB1015 细胞的细胞死亡没有显着影响。尿石素A和尿石素B共处理仅在24小时处理SAS和RCB1015细胞系中抑制细胞存活,并且在处理48小时和72小时没有显着影响。


尿石素 A 诱导细胞周期停滞并驱动细胞进入程序性细胞死亡

经尿石素A处理的口腔鳞状细胞癌细胞系中,Annexin阳性细胞呈时间依赖性增加的趋势,表明分别诱导了SAS和RCB1015细胞系的凋亡和坏死性凋亡。

我们用流式细胞仪进行了细胞周期分析。在SAS和RCB1015中,尿凝素A在40μM作用24、48和72小时后,亚G0(PI阳性)和凋亡(Annexin V阳性/PI阴性)群体均呈时间依赖性增加。此外,尿素A还可诱导细胞周期停滞于G2/M期或S期。细胞周期调节蛋白P53和P27的免疫印迹分析进一步支持了这些结果,这些蛋白显示尿素A处理后表达上调。这些结果表明,UA在口腔鳞状细胞癌中的抗肿瘤作用与细胞凋亡和细胞周期停滞有关。


尿石素 A 通过线粒体介导的信号通路诱导 OSCC 细胞凋亡

由于内在和外在途径均导致caspase激活,我们通过免疫印迹评估了PARP、Caspase-3和Caspase-9 的水平。在尿石素A处理的SAS和RCB1015细胞中,与对照相比,caspase-9和裂解的caspase-3水平出现激增。由于 BAX 和 Bcl-2是线粒体介导的细胞凋亡的关键早期调节因子,因此在尿石素A处理的细胞中检查了这些蛋白质的表达。如图所示,Bcl-2 表达显着降低,进而以时间依赖性方式诱导 mRNA和蛋白质水平中的Bax表达。由此获得的结果证实了通过内在途径的Caspase依赖性细胞死亡。


尿石素 A 通过诱导 OSCC ER 应激

并抑制 mTOR/AKT/ ERK1/2 通路介导自噬和凋亡

通过免疫印迹检测 mTOR 表达状态(一种丝氨酸/苏氨酸激酶,细胞生长和增殖的主要效应器)来评估导致尿石素 A 诱导凋亡/自噬性细胞死亡的机制途径。首先,我们关注尿石素 A 处理条件下 mTOR 的磷酸化状态。在 SAS 和 RCB1015 尿石素 A 治疗中,磷酸化 TOR (Ser 2447) 下调。由于 mTOR 的磷酸化是由 AKT 介导的,并且 AKT 的持续表达是几种癌症的共同特征,因此我们确定了 AKT 及其下游蛋白 4E-BP1 的磷酸化状态。以时间依赖性方式观察到所有三种蛋白(即 AKT 和 4E-BP1)的抑制。由于尿石素 A 能够诱导 OSCC 中的自噬和细胞凋亡,因此我们评估了 ERK1/2 信号传导的状态,这对于自噬诱导也至关重要。尿石素 A 治疗后,p-ERK/ERK 表达增加。此外,在 SAS 和 RCB1015 细胞系中,与单独使用尿石素 A 相比,PD98059 抑制剂与 UA 对 ERK1/2 的抑制表现出细胞凋亡增加的趋势,尽管没有显示任何统计显着性。此外,PD98059 和尿石素 A 共同处理对 ERK1/2 的抑制显着增加了与单独尿石素 A 相对应的 p62 表达,并且还诱导了 Bax 表达,从而表明 ERK1/2 激活影响细胞凋亡和自噬诱导。这些结果表明,尿石素 A 通过 ERK1/2 调节 Bax 和 p62 的表达引发自噬和细胞凋亡。


尿石素 A 抑制小鼠体内肿瘤生长

为了进一步评估尿石素 A 体内异种移植小鼠模型的治疗潜力,将 SAS 细胞系原位注射到 6 周龄的 NOD-SCID 小鼠模型中。植入后一周,当肿瘤达到可见大小时,每天通过口服管饲施用尿石素A(20mg/kg)/载体对照(10%葡萄糖水溶液),持续12天。每周测量肿瘤体积和小鼠体重。我们观察到与载体治疗组相比,所有尿石素 A 治疗组的肿瘤重量都有所减少。然而,没有观察到动物体重的显着变化。如图5.d所示,尿石素A处理的肿瘤组织显示末端dUTP缺口末端标记(TUNEL)阳性显着增加。还使用H&E染色对肿瘤组织进行组织学检查。值得注意的是,在用尿石素 A 处理的小鼠中观察到坏死和细胞凋亡。对从尿石素 A 处理的 NODSCID 小鼠中采集的异种移植标本进行的免疫组织化学显示,mTOR、ERK1/2 和 Akt 水平下降,同时增殖标记物 Ki67 下降。此外,为了调查尿石素 A 对正常组织的任何潜在脱靶效应,对研究结束时收集的器官进行苏木精和伊红 (H&E) 染色,结果显示没有与主要器官相关的毒性。总体而言,尿石素 A 表现出有效的抗癌活性,并且在体内没有脱靶效应。




总之,我们证明尿石素 A 对进行性口腔鳞状细胞癌细胞具有显着的抗癌作用,因为它们能够通过优先抑制 AKT/mTOR/ERK 信号通路诱导 ER 应激、ROS、细胞周期停滞和增加细胞凋亡。据我们所知,这是第一项证明尿石素 A 在 OSCC 细胞系和异种移植小鼠模型中具有抗肿瘤作用的研究。这项研究揭示了该分子如何通过细胞凋亡和自噬发挥作用,从而抑制口腔癌的增殖,并揭示了导致这种情况的途径。因此,尿石素 A 可能是预防和治疗口腔鳞状细胞癌的一种合理的抗癌药物


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