Undersøgelse af induktion af apoptose i SGC-7901-celler ved hjælp af ekstracellulære polysaccharider fra Fusarium graminearum og dens mekanisme
Mavekræft er den femte mest almindelige kræftform og den tredjestørste årsag til kræftdødsfald på verdensplan. Kemoterapi bruges ofte i fremskredne stadier med almindelige kemoterapimidler som cisplatin og 5-fluorouracil. Men resistens og toksicitet ved kemoterapi resulterer i lavere overlevelsesrater for patienterne. Polysaccharider, som er naturlige polymerer med høj molekylvægt og deres derivater, har komplekse rumlige strukturer og forskellige biologiske aktiviteter. Mange undersøgelser har vist, at polysaccharider har gode effekter i forhold til at forebygge tumorforekomst og hæmme tumorvækst. De kan ændre cellemembranens fluiditet, hæmme tumorinvasion og metastase og fremkalde celleapoptose og cyklusstop ved at regulere forskellige signalveje og onkogenekspression i tumorceller.
Vores forskningsgruppe har i lang tid arbejdet på at isolere og opdage aktive polysaccharider med antitumoreffekter fra svampefermenteringsbouillon. Gennem omfattende screening fandt vi ud af, at ekstracellulære polysaccharider isoleret fra æble-Alternaria-fermenteringsbouillon har god antitumoraktivitet, hvilket minder os om, at plantepatogener kan være en vigtig kilde til antitumoraktive polysaccharider. Fusarium graminearum, også kendt som Fusarium graminearum, kan inficere hvede, så der opstår lyserøde eller orangerøde skimmellignende stoffer på de syge aks, hvilket fører til planteskurv. Denne undersøgelse isolerede for første gang de ekstracellulære polysaccharider fra Fusarium graminearum fra dens fermenteringsbouillon. Efter in vitro-screening blev det konstateret, at FGEPS kan hæmme spredningen af den humane mavekræftcellelinje SGC7901 betydeligt. Denne artikel undersøger in vitro-effekten mod mavekræft SGC-7901 og mekanismen for Fusarium graminearum ekstracellulære polysaccharider, hvilket giver et eksperimentelt grundlag for udviklingen af aktive polysaccharidlægemidler mod mavekræft.

 

Naturprodukter har altid været en guldgrube for den farmaceutiske udvikling og spiller en stor rolle i sygdomsbehandlingen. Med hensyn til antitumoreffekter har naturlige lægemidler som paclitaxel, camptothecin, podophyllotoxin, vinblastin osv. ikke kun praktiske effekter, men giver også ideer og referencer til syntese af nye forbindelser. De sekundære metabolitter under svampefermentering er en vigtig kilde til aktive polysaccharider. Det ekstracellulære polysakkarid EPS isoleret fra gæringsbouillon fra Rhizopus nigricans aktiverer den AMP-aktiverede proteinkinase (AMPK) i CT26-celler fra tyktarmskræft hos mus, hvilket hæmmer cellevækst og fremmer apoptose på en dosisafhængig og tidsafhængig måde; De ekstracellulære polysaccharider fra Aspergillus niger øger aktiviteten af Caspase-9 og Caspase-3 på en dosisafhængig måde, øger forholdet mellem Bax/Bcl-2, fremmer frigivelsen af cytokrom C (Cyt-C) i cytoplasmaet og inducerer apoptose i MCF-7-celler gennem den intrinsiske mitokondrielle apoptotiske vej; De ekstracellulære polysaccharider fra æblesvampen kan øge niveauet af reaktive iltarter i mavekræft BGC-823-celler, reducere mitokondriemembranpotentialet og danne apoptotiske legemer. FGEPS, der effektivt kan hæmme spredningen af humane mavekræftceller SGC-7901 i denne undersøgelse, blev isoleret fra fermenteringsbouillon af Fusarium graminearum. CCK8-eksperimentet viste, at FGEPS effektivt kan hæmme spredningen af humane mavekræftceller SGC-7901. De morfologiske resultater viste, at FGEPS kan forårsage krympning og deformation af SGC-7901-celler, membranskumning og endda dannelse af apoptotiske legemer, som er manifestationer af celleapoptose. Resultaterne af AnexinVFITC/PI-dobbeltfarvning, Hoechst33258-farvning og JC-1-farvning indikerer, at FGEPS kan fremkalde apoptose i SGC-7901-celler og kan være relateret til mitokondriemedierede veje. Da apoptose er en programmeret celledød, der styres af gener og involverer regulering af en række gener, undersøgte vi mitokondrievejens rolle i FGEPS-induceret apoptose af SGC-7901-celler baseret på relevante resultater.
Ved at undersøge mekanismen for at fremkalde apoptose fandt vi ud af, at FGEPS kan opregulere udtrykket af de pro-apoptotiske proteiner Bax, Cleaved Caspase-3 og Cleaved Caspase-9 betydeligt og nedregulere udtrykket af det anti-apoptotiske protein Bcl-2. Dette indikerer, at mitokondriemedieret celleapoptose er tæt forbundet med FGEPS' effekt mod human gastrisk cancer SGC-7901. Mitokondriemedieret celleapoptose refererer hovedsageligt til ubalancen mellem det anti-apoptotiske protein Bcl-2 og den apoptotiske proteinfamilie Bax-forhold under stimulering af apoptotiske signaler. Overekspression af Bax forårsager en stigning i mitokondriemembranens permeabilitet og frigiver faktorer som Cyt-C. Efter binding med den apoptotiske proteaseaktiverende faktor kan den aktivere den apoptotiske protease Caspase-9, fremme bindingen af cysteinasparaginsyre og danne apoptotiske legemer. Caspase er en stor familie af apoptotiske proteaser, der kan aktiveres via mitokondrievejen, og aktiveret Caspase kan også få mitokondrier til at frigive mere Cyt-C. Denne families "vandfalds"-aktiveringskæde vil i sidste ende føre cellerne mod apoptose. Caspase-9 er placeret øverst i "vandfaldets" aktiveringskæde, og aktiveret Caspase-9 vil udløse aktivering af downstream-effektormolekyler som Caspase-3, hvilket fører til en kaskadereaktion af Caspase og forårsager kromatin-kondensering, lysis og adskillelse fra cellelegemet for at danne apoptotiske legemer. Denne undersøgelse viste, at FGEPS kan fremkalde apoptose i SGC7901-celler, og den mitokondriemedierede apoptosevej spiller en vigtig rolle i processen med FGEPS-induceret apoptose i mavekræftceller SGC-7901. Polysaccharider, som naturlige stoffer med høj molekylvægt, er ikke kun de grundlæggende komponenter i struktur- og energistoffer, men også nøglemolekyler, der er involveret i kroppens regulering og respons. Med udviklingen af glykobiologi er polysaccharider blevet et hotspot for forskning i antitumorlægemidler på grund af deres fremragende antitumoraktivitet.
Sammenfattende har denne undersøgelse for første gang isoleret det ekstracellulære polysakkarid FGEPS fra Fusarium graminearum. Det har en proliferationshæmmende effekt på SGC-7901, BGC-823 og MGC803 med den mest signifikante hæmmende effekt på SGC-7901. Det kan også fremkalde apoptose i SGC-7901-celler gennem den mitokondrielle vej. Forsøget giver et grundlag for yderligere at udforske FGEPS' effekt mod mavekræft og for at udvikle polysaccharidbaserede adjuverende lægemidler til behandling af mavekræft.