Mekanismeundersøgelse af baicalins anti-inflammatoriske effekt på kolorektal cancer baseret på Hedgehog-signalvejen
Kolorektal cancer (CRC) er en af de mest almindelige maligne tumorer på verdensplan og tegner sig for ca. 10% af alle diagnosticerede maligne tumorer i året. Langvarig tilbagevendende kronisk inflammatorisk infiltration er en almindelig årsag til kolorektal cancer, som i sidste ende kan udvikle sig til colitisassocieret kolorektal cancer (CAC) gennem gentagen stimulering af tarmvævet. Derfor er udforskning af videnskabeligt effektive behandlingsstrategier til at kontrollere inflammatorisk infiltration et vigtigt middel til at forebygge og behandle kolorektal cancer. Selvom kemoterapi, strålebehandling og kirurgisk behandling på nuværende tidspunkt har forbedret patienternes overlevelsescyklus betydeligt, er bivirkningerne ved kemoterapi og strålebehandling blevet kritiseret af mange patienter. Desuden kan patienter opleve tilbagefald eller fjernmetastaser af kolorektal cancer under normale omstændigheder. Derfor haster det med at finde meget effektive antiinflammatoriske lægemidler med lav toksicitet til kolorektal cancer.

Under langvarig klinisk lægemiddelovervågning og behandling fandt vores afdeling, at den traditionelle kinesiske medicin Huangqin i form af en formel ofte bruges i den kliniske behandling af inflammatorisk kolorektal cancer og til at lindre udviklingen af inflammatorisk cancer. Det kan forbedre patienternes symptomer på tarmbetændelse betydeligt. Gennem litteraturforskning fandt man ud af, at Huangqin-afkog med Huangqin som hovedingrediens kan lindre dextransulfatnatrium (DSS)-induceret colitis hos mus ved at regulere antallet af Th17/Treg-celler og hæmme frigivelsen af pro-inflammatoriske cytokiner. Baicalin er en flavonoidforbindelse, der stammer fra den traditionelle kinesiske lægeplante Scutellaria baicalensis Georgi. Moderne farmakologisk forskning har vist, at baicalin har forskellige farmakologiske aktiviteter som f.eks. antiinflammatorisk, antioxidant, antileverfibrose, myokardiebeskyttelse og antitumoreffekter. Baicalin-kapsler, med baicalin som den vigtigste aktive ingrediens, er blevet anvendt klinisk som adjuverende behandling af akut og kronisk hepatitis samt vedvarende hepatitis. I de senere år er fordelene ved denne naturlige aktive ingrediens i behandlingen af kolorektal cancer gradvist blevet anerkendt, især som et adjuverende lægemiddel til klinisk behandling af kolorektal cancer. Derudover har undersøgelser vist, at Hedgehog-signalvejen spiller en vigtig rolle i den inflammatoriske transformationsproces af kolorektal cancer, og dens unormale aktivering kan fremme flere processer såsom spredning, migration og invasion af kolorektale cancerceller. Når Hedgehog-signalvejen aktiveres, øges ekspressionen af Sonic Hedgehog (SHH), hvilket igen lindrer hæmningen af G-proteinkoblet receptor (SMO) aktivitet og derved lindrer aktiveringsprocessen af serin / threoninproteinkinase (SUFU). Efterfølgende transporteres transkriptionsfaktorproteiner (Glioma, Gli1), der indeholder zinkfingerdomæner, ind i kernen for at danne modne forarbejdningskomplekser, hvilket fører til en stigning i downstream-målgenekspressionsniveauer for Hedgehog-signalvejen, hvilket forårsager overdreven celleproliferation og fører til forskellige patologiske processer såsom unormal tumorproliferation, metastase og invasion.

Baseret på de indledende eksperimenter brugte denne undersøgelse derfor den humane kolorektale cancer SW620-cellemodel og den AOM/DSS-inducerede inflammatoriske kolorektale cancer-model, idet Hedgehog-signalvejen blev taget som udgangspunkt for systematisk at undersøge den anti-kolorektale cancereffekt af baicalin fra både in vivo- og in vitro-niveauer og for at udforske den antiinflammatoriske mekanisme af baicalin medieret af Hedgehog-signalvejen i kolorektal cancer. Målet er at udforske de innovative mål for baicalin i anti-kolorektal cancer og give et rigt forskningsgrundlag for klinisk enkelt/synergistisk lægemiddelbrug.

I de senere år er aktive forbindelser fra naturlige planter gradvist kommet ind i den centrale fase af kræftbehandlingen, hvilket giver en lovende vej til effektiv forebyggelse og behandling af forskellige maligne tumorer, herunder inflammatorisk kolorektal cancer, ved hjælp af naturlige produkter. Baicalin er en planteafledt flavonoidforbindelse med forskellige funktioner såsom antiinflammatorisk, antimikrobiel infektion og anti-malign tumor. Baicalin-kapsler, der hovedsageligt består af baicalin, bruges i øjeblikket som adjuverende behandling af akut, kronisk og vedvarende hepatitis i klinisk praksis. I denne undersøgelse fandt vi, at baicalin kan hæmme aktiveringen af Hedgehog-signalvejen og derved undertrykke spredningen af SW620 kolorektale kræftceller, inducere celleapoptose og hæmme infiltrationen af inflammatoriske faktorer. Dette tyder på, at baicalin kan være en lovende adjuverende behandling af antiinflammatorisk kolorektal cancer. Den hæmmende effekt af baicalin på spredningen af NCM460-celler i denne undersøgelse tyder dog på forsigtighed og undgåelse af de hæmmende virkninger forårsaget af høje koncentrationer og langvarig eksponering af baicalin på NCM460-celler.

Hedgehog-signalvejen er en vigtig signalvej, der er blevet opdaget i de senere år, og som er involveret i forekomsten og udviklingen af kolorektal cancer. Når den vigtige reguleringsfaktor SMO aktiveres i denne signalvej, adskilles SUFU fra Gli1, så Gli1 kan frigøres og efterfølgende transskribere downstream-målgener, hvilket fører til en stigning i ekspressionsniveauet for onkogenet c-Myc, som er involveret i kræftcelledeling og reparation af beskadiget DNA. Gli1, som en vigtig transkriptionsaktivator og et endeligt kontrolpunkt, der direkte regulerer downstream-målgener i slutningen af Hedgehog-signalvejen, vil unormal funktionel status for Gli1 direkte føre til ændringer i ekspressionsniveauerne for forskellige downstream-målfaktorer og derved påvirke den ondartede fænotype af kolorektale kræftceller såsom spredning, apoptose og invasion. I denne undersøgelse fandt vi, at baicalin kan kaskaderegulere mRNA- og proteinekspressionen i forbindelse med Hedgehog-signalvejen og i sidste ende reducere ekspressionen af den terminale kontrolfaktor Gli1. Dette er af stor betydning for, at baicalin kan kontrollere eller forsinke den ondartede fænotype af kolorektal cancer. Den regulerende effekt af dette kontrolpunkt på downstream kræftrelateret faktorbiologi skal dog stadig udforskes yderligere.
Som en etableret risikofaktor for kolorektal cancer kan langvarig tilbagevendende kronisk inflammation indirekte fremkalde genetisk ustabilitet og epigenetiske modifikationer gennem inflammatoriske faktorer, ROS og kvælstofstoffer, hvilket fører til kræftudvikling. Når kroppen støder på indre/ydre skader eller andre relaterede inflammatoriske stimuli, vil den aktivere immunsystemrelaterede inflammatoriske celler, som derefter udskiller en stor mængde cytokiner som IL-1 β, IL-6 og TNF - α for at danne et nyt inflammatorisk infiltrationsmikromiljø med den ekstracellulære matrix, hvilket i sidste ende fører til kræft. I denne undersøgelse fandt vi, at højdosis baicalin kan reducere udskillelsen af de inflammatoriske faktorer IL-1 β, IL-6 og TNF - α in vitro og in vivo, hvilket tyder på, at det kan forhindre forekomsten af kolorektal cancer ved at hæmme ændringer i det inflammatoriske mikromiljø. Ifølge litteraturrapporter påvirker effekten af at hæmme Hedgehog-signalering i tyktarmen ikke direkte selve de kolorektale epitelceller, men virker snarere på stromaceller for at inducere udtrykket af immunregulerende cytokin IL-10 og derved hæmme inflammatorisk tarmskade. Derfor skal det iboende forhold mellem de inflammatoriske faktorer, der er undersøgt i denne artikel, og Hedgehog-signalvejen stadig udforskes yderligere.
Generelt er det vanskeligt at opnå tilstrækkelige anticancereffekter ved at regulere et enkelt sygdomsmolekylært mål under behandlingen af ondartede tumorer. Derfor anvender man i klinisk praksis ofte en kombination og synergistisk tilgang til behandling af kolorektal cancer for at forbedre effekten af kemoterapimedicin eller reducere toksiske bivirkninger. Den klassiske Hedgehog-kaskadesignalvej har vist sig at være tæt forbundet med sygdomsprogression og lægemiddelresistens ved kolorektal cancer. På baggrund af dette er denne undersøgelse baseret på kliniske behov og belyser den molekylære mekanisme for baicalin, en effektiv komponent i traditionelle kinesiske medicinmonomerer, i bekæmpelsen af kolorektal cancer gennem de klassiske veje, der er nævnt ovenfor. Dette vil give et sikkert grundlag for klinisk kombinationsterapi og også være den fremtidige forskningsretning for vores forskningsgruppe.
På baggrund af foreløbig eksperimentel forskning belyser denne artikel yderligere den antiinflammatoriske mekanisme af baicalin mod kolorektal cancer in vitro og in vivo ved hjælp af moderne farmakologiske metoder. I betragtning af kompleksiteten af ondartet tumordannelse og forskellene mellem forskellige stammer af tumorceller skal sammenhængen mellem de antiinflammatoriske virkninger af baicalin på kolorektal cancer in vitro og in vivo dog stadig undersøges yderligere i flere celle- eller dyremodeller. På samme tid, selvom denne undersøgelse bekræftede den antiinflammatoriske virkning af baicalin på kolorektal cancer ved at hæmme Hedgehog-signalvejen og reducere udtrykket af inflammatoriske faktorer, er forskningsindholdet i de to relativt isoleret, og in vitro- og in vivo-effekterne har visse forskelle. Der er stadig behov for yderligere afklaring af "crosstalk"-mekanismen mellem de to. Baseret på denne forskning vil vores forskningsgruppe bruge dyremodeller af kolorektal cancer-relaterede sygdomme til at udføre dybdegående forskning i dette videnskabelige spørgsmål. Denne artikel giver et rigt videnskabeligt grundlag for yderligere at uddybe værdien af Hedgehog-signalvejen i behandlingen af kolorektal cancer og giver også solid teoretisk støtte til anvendelsen af baicalin i behandlingen af kolorektal cancer.