Undersøgelse af induktion af apoptose og mekanisme i humane prostatakræftceller LNCap ved hjælp af Huangjing-agglutinin PCL-2
Prostatakræft er en ondartet svulst, der opstår i det mandlige prostatavæv. I de senere år, med befolkningens aldring og ændringen af koststrukturen, er forekomsten og dødeligheden af prostatakræft i Kina steget markant og vil blive den vigtigste sygdom, der truer mænds sundhed i Kina. Patogenesen af prostatakræft er relativt kompleks. I øjeblikket omfatter de vigtigste behandlingsmetoder for prostatakræft i klinisk praksis kirurgi og postoperativ strålebehandling. Traditionelle behandlingsmetoder kan dog ikke forbedre den femårige overlevelsesrate for patienter med prostatakræft væsentligt. Lægemiddelterapi bruges hovedsageligt til konservativ behandling af patienter, der ikke kan behandles kirurgisk eller i fremskredne stadier, og dens betydelige bivirkninger begrænser den kliniske behandlingseffekt. Der findes i øjeblikket ikke noget effektivt helbredende lægemiddel. Derfor er det blevet en udfordring for forskerne at finde nye effektive lægemidler til behandling af prostatakræft.
I de senere år er søgningen efter højeffektive og lavtoksiske anti-cancer-aktive ingredienser fra naturlige produkter gradvist blevet et forsknings-hotspot. Søgningen efter lægemidler eller effektive ingredienser mod prostatakræft har vigtig vejledende betydning for klinisk forebyggelse og behandling af prostatakræft. Medicinalplanter er en fordelagtig kilde til antitumormidler på grund af deres store udbredelse og mange forskellige ressourcer. Plantelektiner (lektiner) er en klasse af sukkerbindende, specifikke, ikke-immunogene proteiner eller glykoproteiner, som findes i stor udstrækning i forskellige planter. De kan agglutinere forskellige celler som f.eks. røde blodlegemer og kræftceller. Som planteafledte proteinstoffer har lektiner en betydelig hæmmende effekt på spredning af tumorceller og drab af kræftceller. Deres toksiske virkninger og bivirkninger på normale celler er meget mindre end kemoterapimedicinens. Udviklingen af lektiner som en potentiel klasse af antitumormedicin har ekstremt brede perspektiver.
Huangjing er det tørrede rhizom af Polygonatum cyrtonema Hua, en plante i Liliaceae-familien. Huangjing har en lang historie med medicinsk brug og præcise terapeutiske virkninger. Det er en vigtig kinesisk medicin med to formål til både medicin og mad, der hovedsageligt bruges klinisk til at behandle sygdomme som yin-mangel, tør hoste, milt- og mavesvaghed og ømhed og svaghed i taljen og knæene. Huangjing skulle indeholde polysaccharider, saponiner, flavonoider, anthraquinoner og aminosyrer. Tidligere undersøgelser har vist, at Huangjing-lektinet PSL ekstraheret fra Huangjing har betydelig agglutineringsaktivitet, som kan hæmme proliferationen og Warburg-effekten af prostatakræftknoglemetastase PC3-celler og undertrykke tumorcelleglykolyse ved at reducere ekspressionen af HK2. På nuværende tidspunkt er der kun få rapporter om undersøgelsen af Huangjing-lektin på lymfeknudemetastaseceller LNCap i prostatakræftceller. Denne undersøgelse ekstraherede og isolerede en type Polygonatum sibiricum-lektin PCL-2 fra friske Polygonatum sibiricum-lægemidler og undersøgte effekten af PCL-2 på apoptose af humane prostatacancer-LNCap-celler og relaterede antitumormekanismer, hvilket gav et forskningsgrundlag for udvikling af antiprostatacancer-lægemidlet Polygonatum sibiricum-lektin PCL-2.

 

Forekomsten af prostatakræft stiger år for år i Kina, og det er den næststørste kræftdræber, der forårsager dødsfald blandt mænd. På nuværende tidspunkt er der blevet forsket meget i prostatakræft både nationalt og internationalt. Undersøgelser har vist, at LNCap-cellelinjen til prostatakræft i vid udstrækning bruges til at studere de molekylære mekanismer, screening af lægemidler og evaluering af lægemidler til udvikling af prostatakræft og metastaser og er blevet den mest almindeligt anvendte cellelinje til forskning i prostatakræft. Huangjing-lektin PCL-2 er en glykoproteinkomponent udvundet af friske Huangjing-medicinske materialer. PCL-2's virkning på proliferation og apoptose af LNCap-celler fra prostatakræft er ikke blevet grundigt undersøgt. Resultaterne af WST-1 og kolonidannelseseksperimenter i denne undersøgelse viste, at PCL-2 signifikant hæmmede LNCap-celleproliferation på en koncentrationsafhængig måde.

Apoptose er en af de mekanismer, hvormed celler opretholder et stabilt indre miljø. Fremkaldelse af apoptose i tumorceller er blevet et varmt emne inden for antitumorforskning og en vigtig indikator for evaluering af effektiviteten af lægemidler mod kræft. Apoptose reguleres af flere gener og er en kompleks proces, der involverer flere veje. ROS er frie iltradikaler og deres derivater, som direkte eller indirekte omdannes fra ilt, og som spiller en vigtig rolle i cellulær signaltransduktion og opretholdelse af kroppens balance. Mitokondrier er det vigtigste sted for ROS-produktion, og ophobning af ROS forårsager nedbrydning af mitokondriernes membranpotentiale, hvilket udløser celleapoptose. ROS-aggregering anses for at være en af de tidligste begivenheder i kaskaden af celleapoptose. Bcl-2-proteinfamilien er en særlig proteinfamilie, hvor Bad, Bid og Bax har den virkning, at de fremmer celleapoptose, mens Bcl-2 og Bcl-w har den virkning, at de hæmmer celleapoptose. Bcl-2 er et endometrieprotein, der udtrykkes i forskellige tumorceller, som kan udøve antiapoptotiske virkninger ved at hæmme frigivelsen af cytokrom C, forbedre mitokondriemembranpotentialet og undertrykke calciumionfrigivelse; Bax's rolle er modsat Bcl-2's. Det fremmer frigivelsen af cytokrom C, aktiverer apoptose-effektoren Caspase, ændrer cellemembranens permeabilitet og fremmer apoptose. Undersøgelser har vist, at ændringer i forholdet mellem Bcl-2 og Bax i celler kan regulere apoptose. Caspase-familien er tæt forbundet med celleapoptose og betragtes som en fælles vej for signaloverførsel af celleapoptose. Blandt dem er Caspase-3 den udførende faktor for apoptose, og aktiveringen af dette protein er et tegn på, at celleapoptose går ind i den irreversible fase. Forskning har vist, at den mest almindelige måde, ROS inducerer apoptose af kræftceller på, er gennem programmeret celledød induceret af Caspase-familien. Derudover kan ROS inducere celleapoptose ved at nedregulere Bcl-2 og opregulere Bax og Bad. Forskning har vist, at rituximab fremmer celleapoptose ved at hæmme ekspressionen af Bcl-2-protein og aktivere p38-MAPK-signalvejen, hvilket fører til ophobning af ROS. Denne undersøgelse brugte 2,7-dichlorofluorescein diacetat (DCFH-DA) fluorescerende sondemetode til at måle niveauet af ROS i celler. Undersøgelsen viste, at PCL-2 i høj grad kan fremme produktionen og ophobningen af ROS i LNCap-celler på en dosisafhængig måde. Efter behandling med PCL-2 blev mRNA- og proteinekspressionsniveauerne af Bax-genet opreguleret, og mRNA- og proteinekspressionsniveauerne af Bcl2-genet blev reduceret i LNCap-celler med stigende lægemiddelkoncentration. Proteinekspressionsniveauerne for aktiveret Caspase-3 og aktiveret Caspase-9 steg. Ud fra dette kan man se, at ophobningen af ROS i LNCap-celler forårsager ændringer i niveauerne af Bax- og Bcl-2-proteiner, som igen igangsætter Caspase-kaskade-reaktionen, aktiverer Caspase-9 og Caspase-3 og inducerer apoptose i LNCap-celler.
Huangjing er rig på ressourcer i Kina, hovedsageligt fordelt i Shaanxi, Yunnan, Guizhou, Sichuan og andre steder, og er en af de autentiske lægeurter i Shaanxi-provinsen. Ekstraktions-, separations- og oprensningsmetoden for Huangjing-lektin PCL-2 er enkel og har et højt udbytte, som kan bruges til prøveforberedelse i stor skala. Ifølge resultaterne af denne undersøgelse kan det konkluderes, at Polygonatum sibiricum-lektin PCL-2 har en betydelig inducerende effekt på apoptose af humane prostatacancer-LNCap-celler og har potentiale til at blive udviklet som et lægemiddel mod prostatacancer. Denne undersøgelse giver nye spor til den kliniske anvendelse af Polygonatum sibiricum-lektin til behandling af prostatakræft. Denne artikel udførte kun en foreløbig undersøgelse af PCL-2's aktivitet og mekanisme mod prostatakræft hos mennesker på celleniveau in vitro. Dens specifikke virkningsmekanisme og antitumoraktivitet på dyreniveau in vivo kræver stadig yderligere forskning.