Mekanismen for kaempferol, der inducerer apoptose af tredobbelt negative brystkræftceller gennem mitokondriel apoptosevej
Triple negativ brystkræft (TNBC), som en særlig undertype af brystkræft, tegner sig for 15%~20% af det samlede antal brystkræfttilfælde. Det har de kliniske egenskaber ved kort samlet overlevelsesperiode, høj malignitet, stærk invasion, høj tidlig tilbagefaldshastighed osv. Når metastase opstår, er patienternes medianoverlevelsesperiode kun 10 ~ 13 måneder. På grund af TNBC's ufølsomhed over for endokrin terapi og målrettet terapi er kemoterapi den vigtigste behandlingsmetode. Lægemiddelresistens og behandlingsrelaterede bivirkninger giver dog stadig anledning til bekymring. I de senere år er den traditionelle kinesiske medicins rolle i forebyggelse og behandling af TNBC blevet mere og mere værdsat på grund af dens unikke teoretiske system og ekspertise inden for individualiserede behandlingsplaner. Vores forskningsgruppe fandt ud af, at tilsætning og reduktion af Chaihu Guizhi Decoction kombineret med capecitabin kan hæmme væksten af subkutan transplanteret tumor af tredobbelt negativ brystkræft i nøgenmus gennem tidligere forskning. Yderligere analyse ved hjælp af netværksfarmakologimetoden viste, at kaempferol (KA) er en vigtig effektiv komponent i tilsætning og reduktion af Chaihu Guizhi Decoction, hvilket giver os et eksperimentelt grundlag for at bruge kaempferol til behandling af tredobbelt negativ brystkræft.
Kaempferol er en flavonoidforbindelse, der findes i grøntsager, frugt og traditionel kinesisk medicin. Det har forskellige virkninger som f.eks. anti-cancer, anti-inflammatorisk, antioxidant og antiviral. Det kan hæmme spredning og invasion af tumorceller ved at fremkalde celleapoptose, regulere cellecyklus, hæmme angiogenese og tumormetastase. Forskning har vist, at KA inducerer væksthæmning og apoptose i lungekræftceller ved at aktivere MEK-MAPK. In vitro og in vivo hæmmer KA AKT/PI3K- og ERK-vejene, aktiverer den mitokondrielle apoptosevej og øger strålingsdræbning af lungekræftceller. I tyktarmskræft rekonstruerer KA intercellulær kommunikation af gap junctions ved at øge ekspressionen og fosforyleringen af junction protein 43 i tyktarmskræftceller og derved inducere celleapoptose. KA kan også fremkalde apoptose og aldring i humane livmoderhalskræftceller ved at nedregulere PI3K/AKT- og hTERT-vejene. Ved brystkræft er det blevet rapporteret, at KA spiller en antitumorrolle gennem forskellige mekanismer. KA kan hæmme invasionen af brystkræftceller ved at blokere ekspressionen og aktiviteten af PKC δ/MAPK/AP-1-kaskaden og efterfølgende matrixmetalloproteinase-9 (MMP-9). Li et al fandt ud af, at KA kan hæmme spredningen af brystkræft SK-BR-3-celler ved at regulere Notch1-proteinet. Derudover kan KA også hæmme den epitheliale mesenkymale transformation (EMT) og metastaserelaterede adfærd hos MCF-7 brystkræftceller induceret af triclosan. Selvom KA's anticancereffekt i en række forskellige tumorer er blevet bekræftet, er der ingen rapport om, hvorvidt KA kan inducere apoptose af tredobbelt negative brystkræftceller og dens molekylære mekanisme. Denne undersøgelse vil tage den humane TNBC-celle MDA-MB-231 som forskningsobjekt for at observere effekten af kaempferol på MDA-MB-231-celleapoptose, og om den mulige mekanisme er relateret til den mitokondrielle apoptosevej, for at give teoretisk grundlag og eksperimentelt grundlag for klinisk brug af kaempferol til behandling af tredobbelt negativ brystkræft.

Kaempferol, som er en udbredt polyolhydroxyflavonoidforbindelse i forskellige planter, kan ikke kun effektivt hæmme tumorcellevækst og fremkalde apoptose, men også opretholde normale cellers vækstvitalitet. Chen et al. fandt, at KA kan inducere prostatacancercellecyklusstop, hæmme celleproliferation og ikke have nogen effekt på levedygtigheden af normale humane forhudsfibroblaster (HFF), hvilket indikerer, at KA har god antitumoreffektivitet og lav toksicitet. Tu et al. fandt, at KA effektivt kan hæmme spredning og metastase af humane livmoderhalskræftceller, mens dens cytotoksiske virkning på carcinoembryonale nyreceller og normale leverceller er relativt lille, hvilket indikerer, at KA har en høj kræftcellemålretningsevne. Der er kun få undersøgelser af KA i tredobbelt negative brystkræftceller. Derfor bekræftede denne undersøgelse, at KA kan hæmme spredningen af TNBC-celler betydeligt og fremme celleapoptose gennem in vitro-undersøgelser af MDA-MB-231- og MCF-10A-celler, men ikke har nogen effekt på spredningen af normale brystepitelceller MCF-10A.
På dette grundlag undersøger dette eksperiment yderligere apoptose-induktionsmekanismen for KA på MDA-MB-231-celler. På nuværende tidspunkt har forskning fundet, at celleapoptose hovedsageligt involverer tre veje baseret på initieringsprocessen: mitokondrievej, dødsreceptorvej og endoplasmatisk retikulumvej, og mitokondrievejen spiller en vigtig rolle i formidlingen af celleapoptose. Mitokondrielt membranpotentiale er en af de bedste indikatorer, der afspejler permeabiliteten af den mitokondrielle indre membran. Faldet i mitokondriemembranpotentialet anses for at være den tidligste begivenhed i kaskaden af celleapoptose. Når mitokondriernes membranpotentiale kollapser, bliver celleapoptose irreversibel. Feng et al. isolerede en arabinogalactan fra Artemisia scoparia, som kan dræbe humane nasofaryngeale karcinom CNE-2-celler ved at forårsage tab af mitokondriemembranpotentiale. Denne undersøgelse viste, at KA reducerer mitokondriemembranpotentialet i MDA-MB-231-celler, hvilket tyder på, at en af de mekanismer, hvormed kaempferol hæmmer celleproliferation og fremmer apoptose, kan opnås gennem den mitokondriemedierede apoptosevej. For yderligere at undersøge forholdet mellem KA-induceret apoptose af MDA-MB-231-celler og mitokondriel apoptosesignalvej, påviste denne undersøgelse udtrykket af Bcl-2, Bax, CytC, Cyclin D1 samt aktiviteten af Caspase-3 og Caspase-9.

Bcl-2-familien af proteiner omfatter det anti-apoptotiske protein Bcl-2 og det pro-apoptotiske protein Bax. Som regulatorer af den mitokondrielle ydre membrans integritet spiller de en vigtig rolle i reguleringen af den mitokondrielle apoptosevej. Efter at have modtaget det apoptotiske signal translokeres Bax i cytoplasmaet til mitokondrierne, og det antiapoptotiske protein Bcl-2 styrer frigivelsen af cytokrom C fra mitokondrierne, hvilket fremmer selvaktiveringen af Caspase-9-forstadiet. Aktiveret Caspase-9 aktiverer Caspase-3, hvilket i sidste ende fører til celleapoptose. Liu et al. fandt, at KA hæmmer spredningen af humane galdeblærecancerceller og inducerer deres apoptose gennem den mitokondrielle apoptosevej. I denne undersøgelse observerede vi, at KA øgede ekspressionen af Bax og reducerede ekspressionen af Bcl-2 i MDA-MB-231-celler, hvilket fremmede frigivelsen af CytC i cytoplasmaet gennem den mitokondrielle apoptosevej, hvilket resulterede i øget ekspression. Samtidig øges mitokondriemembranens permeabilitet, membranpotentialet falder, præapoptotiske faktorer frigives, hvilket udløser downstream-aktivering af Caspase-3 og Caspase-9, hvilket i sidste ende fører til celleapoptose. Derudover er apoptose tæt forbundet med unormal celleproliferation, og hovedårsagen til celleproliferation er unormal cellecyklus. Cyclin D1, som et vigtigt reguleringsprotein i cellecyklussen, kan fremme overgangen af celler fra G1-fase til S-fase, fremskynde cellecyklusprocessen, og dens opregulering kan forårsage unormal celleproliferation, fremkalde ændringer i mitokondriemembranpotentialet og føre til tumorudvikling. Resultaterne af dette eksperiment indikerer, at KA kan nedregulere ekspressionen af apoptoserelaterede proteiner Cyclin D1 og Bcl-2 i MDA-MB-231-celler, reducere mitokondriemembranpotentialet, hæmme celleproliferation og fremme celleapoptose.

For at opsummere har denne undersøgelse afklaret kaempferols anticancereffekt på triple negative brystkræftceller in vitro og har en vis sikkerhed og afklaret mekanismen for KA, der inducerer apoptose af MDA-MB-231-celler gennem mitokondriel apoptosesignalvej. Senere kan den hæmmende effekt af KA på TNBC undersøges yderligere gennem in vivo-eksperimenter, hvilket giver eksperimentelt grundlag for udvikling og klinisk anvendelse af KA.