Guanguan Tengzhi G hæmmer spredningen af kolorektale kræftceller gennem ATM-CH2-p53-signalvejen
Kolorektal cancer (CRC), som er en af de mest almindelige ondartede tumorer, er den tredje hyppigst forekommende i verden, og dødeligheden er den næsthøjeste i verden. Selv om fremskridt inden for diagnose og behandling har forlænget livet for nogle patienter, er 5-års overlevelsesraten stadig kun 64%, hvilket ikke er væsentligt anderledes end for 10 år siden. På nuværende tidspunkt er den vigtigste behandling af kolorektal cancer kirurgi kombineret med strålebehandling og kemoterapi, og de alvorlige bivirkninger reducerer patienternes livskvalitet betydeligt. I de senere år har relevante undersøgelser vist, at naturmedicin har visse fordele ved at hæmme spredningen af kolorektal cancer og reducere de toksiske bivirkninger af strålebehandling og kemoterapi, hvilket gør dem til et vigtigt middel til behandling af kolorektal cancer.

Marsdeniatenacissima - (Roxb.) Wight et Arn er en lægeurt fra familien Asclepiadaceae, der hovedsageligt produceres i provinser som Yunnan og Guizhou. Forskning har vist, at Tongguan Vine har en lang række farmakologiske virkninger, herunder mod kræft, lindring af astma, immunregulering, blodtryksreduktion, smertelindring, diurese og lindring af leukopeni hos kræftpatienter forårsaget af strålebehandling og kemoterapi. Derudover bruges det også klinisk til at behandle forskellige tumorer som mavekræft, lungekræft, leverkræft, leukæmi osv. med betydelige terapeutiske virkninger. Forskning har vist, at de samlede saponiner i Tongguan Vine har antiproliferative virkninger på leverkræftceller og er de vigtigste aktive ingredienser mod kræft. Den kemiske strukturformel for tenacissoside G (TG) er vist i figur 1, og det er en af komponenterne i de samlede saponiner i tenacissoside G. Der er forskningsrapporter om, at TG kan være den vigtigste aktive ingrediens i behandlingen af ikke-småcellet lungekræft i Tongguan Teng og udøver anti-lungekræfteffekter gennem flere signalveje såsom PI3K/Akt. Men der er i øjeblikket ingen rapporter om TG's rolle og mekanisme i bekæmpelsen af kolorektal cancer. Dette eksperiment tager humane kolorektale cancerceller RKO og LoVo som forskningsobjekter, observerer effekten af TG på proliferationsaktiviteten af kolorektale cancerceller og undersøger dens mulige virkningsmekanisme.

Som traditionel kinesisk medicin har Tongguan Vine anti-cancer effekter i klinisk praksis. Ifølge relevante forskningsrapporter har anti-kræftmidlet ekstraheret fra Tongguan Vine en signifikant hæmmende effekt på tumorcelleproliferation, og dets samlede saponinekstrakt kan inducere celleapoptose og udøve sin anti-kræftaktivitet. Derfor gennemførte vi en undersøgelse af de farmakologiske virkninger og molekylære mekanismer af den vigtigste aktive ingrediens, Tongguan Vine Glycoside G, på kolorektal cancer. De eksperimentelle resultater viste, at Tongguan Tengzhi G kan hæmme spredningen af kolorektale kræftceller betydeligt og fremkalde DNA-skader, aktivere ATM-CHK2-p53-vejen og forårsage p53-medieret cellecyklusstop og apoptose.

Opretholdelse af det genomiske DNA's integritet er afgørende for cellernes vækst og spredning, men celler kan opleve forskellige grader af DNA-skader på grund af forskellige fysiske eller kemiske faktorer, både interne og eksterne. Blandt dem er DNA-dobbeltstrengsbrud den mest alvorlige form for DNA-skade. Når DNA gennemgår dobbeltstrengsbrud, fosforylerer den cellulære responsmekanisme for DNA-skader H2AX-histonerne, der omgiver DNA'et, og danner gamma-H2AX. Gamma-H2AX kan samle sig på skadestedet inden for få minutter og danne gamma-H2AX-foci, og antallet af foci svarer positivt til niveauet af DNA-dobbeltstrengsbrud. Derfor er det anerkendt som en af de følsomme molekylære markører for DNA-dobbeltstrengsbrud. Vi brugte først comet-assay til at påvise intracellulær DNA-skade efter TG-administration og fandt ud af, at halens DNA-indhold i den lægemiddelbehandlede gruppe var signifikant forøget, hvilket indikerer induktion af DNA-skade i kolorektale kræftceller af TG. Derudover viste resultaterne af immunfluorescensfarvning, at sammenlignet med kontrolgruppen havde lægemiddelbehandlingsgruppen en signifikant stigning i antallet af intracellulære γ - H2AX-positive foci og en signifikant stigning i ekspressionsniveauet for γ - H2AX, hvilket yderligere beviste, at TG inducerer DNA-dobbeltstrengsbrud for at forårsage DNA-skade.

DNA-skaderespons henviser til den DNA-modifikation, der igangsættes af en organisme for at beskytte cellerne mod skader, når de stimuleres; dette omfatter hovedsageligt aktivering af periodiske kontrolpunkter, reparation af DNA-skader og DNA-skadeinduceret celleapoptose. De veje, der bruges til at reparere DNA-skader i celler, er komplekse og forskellige. Når en DNA-dobbeltstreng går i stykker, genkender skadesreceptoren straks skaden og anvender homolog rekombinationsreparation og ikke-homolog slutforbundet rekombinationsreparation. Blandt dem er ATM-proteinet et af de vigtigste punkter, der er involveret i genkendelse og reparation af celleskade, og det deltager i DNA-skaderespons gennem de to ovennævnte veje. Når ATM-proteinet aktiveres, gennemgår downstream-målet CHK2 fosforylering og aktiverer p53, hvilket forårsager cellecyklusstop og fremkalder celleapoptose. Blandt dem er G1/S-cyklusprogressionsstop hovedsageligt forårsaget af opregulering af p21, en cyklinafhængig kinasehæmmer induceret af p53. Både flowcytometri og Western blot-resultater viste, at TG kan inducere G0/G1-fasestop ved at opregulere p21-niveauer og hæmme udtrykket af cyklusrelaterede proteiner CDK2, CDK4, CDK6, Cyclin D1 og CyclinE.

Forskning har vist, at ATM-CHK2-p53-signalvejen spiller en vigtig rolle i DNA-skadeinduceret celleapoptose. Baseret på dens DNA-skadeinduktionseffekt udførte vi molekylær mekanismeforskning om den regulerende effekt af TG på ATM-CHK2-p53-signalvejen. Resultaterne af Western blot-eksperimentet viste, at efter 48 timers TG-administration steg de intracellulære fosforyleringsniveauer af ATM og CHK2 signifikant, og ekspressions- og fosforyleringsniveauerne af p53-protein blev også signifikant opreguleret. Samtidig påviste vi de intracellulære apoptosemarkører cleanedPARP og cleanedCaspase 3 og fandt, at deres ekspressionsniveauer steg markant med stigende lægemiddelkoncentration, hvilket indikerer, at TG har en apoptosefremkaldende effekt på kolorektale cancerceller. Det kan udledes, at den aktiverede ATM i celler efter TG-behandling kan inducere fosforylering af dets downstream-protein CHK2 og yderligere aktivere p53, hvilket fører til p53-medieret celleapoptose.

Cellecyklusinhibering spiller en vigtig rolle i antiproliferationen af kolorektale cancerceller. Cyklin og cyklinafhængig kinase (CDK) regulerer cellecyklussen ved at danne CDK-cyklin-komplekser og phosphorylerer målproteiner under cellecyklusprocessen. Blandt dem spiller CDK2 CyclinE og CDK4/6-Cyclin D1 vigtige roller i overgangen af celler fra G1-fasen til S-fasen, mens p21 har en hæmmende effekt på denne cyklustransformationsproces. På grund af opregulering af p53-aktivitet af TG gennem ATM-CH2-p53-signalvejen kan aktiveret p53 initiere G1/S-faseovervågningspunkter og inducere G0/G1-fase-cellecyklusstop ved at aktivere p21.

Sammenfattende viste denne undersøgelse, at TG har en proliferativ hæmmende effekt på kolorektale kræftceller og inducerer G0/G1-fasestop og apoptose. Derudover kan TG forårsage cellulær DNA-skade og aktivere ATM-CHK2-p53-signalvejen. Derfor tyder det på, at TG kan inducere p53-medieret cellecyklusstop og apoptose og hæmme kolorektal cancercelleproliferation ved at regulere ATM-CH2-p53-signalvejen. Denne undersøgelse giver et vist teoretisk grundlag for behandling af kolorektal cancer med Guantongteng G, og andre relaterede virkningsmekanismer har brug for yderligere forskning.