Studie über die Induktion von Apoptose in SGC-7901-Zellen durch extrazelluläre Polysaccharide von Fusarium graminearum und deren Mechanismus
Magenkrebs ist die fünfthäufigste Krebsart und die dritthäufigste Krebstodesursache weltweit. In fortgeschrittenen Stadien wird in der Regel eine Chemotherapie mit gängigen Chemotherapeutika wie Cisplatin und 5-Fluorouracil durchgeführt. Die Resistenz und Toxizität der Chemotherapeutika führen jedoch zu einer geringeren Überlebensrate der Patienten. Polysaccharide, natürliche Polymere mit hohem Molekulargewicht und ihre Derivate, haben komplexe räumliche Strukturen und vielfältige biologische Aktivitäten. Viele Studien haben gezeigt, dass Polysaccharide die Entstehung von Tumoren verhindern und das Tumorwachstum hemmen können. Sie können die Zellmembranfluidität verändern, die Tumorinvasion und -metastasierung hemmen und die Zellapoptose und den Zyklusstillstand herbeiführen, indem sie verschiedene Signalwege und die Expression von Onkogenen in Tumorzellen regulieren.
Unsere Forschungsgruppe widmet sich seit langem der Isolierung und Entdeckung aktiver Polysaccharide mit Antitumorwirkung aus Pilzfermentationsbrühen. Durch umfangreiches Screening fanden wir heraus, dass extrazelluläre Polysaccharide, die aus der Fermentationsbrühe von Apfel-Alternaria isoliert wurden, eine gute Anti-Tumor-Aktivität haben, was uns daran erinnert, dass pflanzliche Krankheitserreger eine wichtige Quelle für aktive Anti-Tumor-Polysaccharide sein können. Fusarium graminearum, auch bekannt als Fusarium graminearum, kann Weizen infizieren und rosa oder orangefarbene, schimmelähnliche Substanzen auf den erkrankten Ähren verursachen, die zu Pflanzenschorf führen. In dieser Studie wurden zum ersten Mal die extrazellulären Polysaccharide von Fusarium graminearum aus seiner Fermentationsbrühe isoliert. Nach einem In-vitro-Screening wurde festgestellt, dass FGEPS die Proliferation der menschlichen Magenkrebs-Zelllinie SGC7901 erheblich hemmen kann. Dieser Artikel untersucht die In-vitro-Wirkung und den Mechanismus der extrazellulären Polysaccharide von Fusarium graminearum gegen Magenkrebs SGC-7901 und bietet eine experimentelle Grundlage für die Entwicklung von aktiven Polysaccharid-Medikamenten gegen Magenkrebs.

 

Naturprodukte waren schon immer eine Fundgrube für die pharmazeutische Entwicklung und spielen eine große Rolle bei der Behandlung von Krankheiten. Was die Antitumorwirkung angeht, so haben natürliche Arzneimittel wie Paclitaxel, Camptothecin, Podophyllotoxin, Vinblastin usw. nicht nur praktische Auswirkungen, sondern liefern auch Ideen und Hinweise für die Synthese neuer Verbindungen. Die Sekundärmetaboliten aus der Fermentation von Pilzen sind eine wichtige Quelle für aktive Polysaccharide. Das extrazelluläre Polysaccharid EPS, das aus der Fermentationsbrühe von Rhizopus nigricans isoliert wurde, aktiviert den AMP-aktivierten Proteinkinaseweg (AMPK) in CT26-Darmkrebszellen der Maus, hemmt das Zellwachstum und fördert die Apoptose in einer dosis- und zeitabhängigen Weise; Die extrazellulären Polysaccharide von Aspergillus niger erhöhen die Aktivität von Caspase-9 und Caspase-3 in einer dosisabhängigen Weise, erhöhen das Verhältnis von Bax/Bcl-2, fördern die Freisetzung von Cytochrom C (Cyt-C) in das Zytoplasma und induzieren Apoptose in MCF-7-Zellen über den intrinsischen mitochondrialen apoptotischen Weg; Die extrazellulären Polysaccharide des Apfelpilzes können den Gehalt an reaktiven Sauerstoffspezies in Magenkrebszellen BGC-823 erhöhen, das mitochondriale Membranpotenzial verringern und apoptotische Körper bilden. Die FGEPS, die in dieser Studie die Proliferation der menschlichen Magenkrebszellen SGC-7901 wirksam hemmen können, wurden aus der Fermentationsbrühe von Fusarium graminearum isoliert. Das CCK8-Experiment zeigte, dass FGEPS die Proliferation der menschlichen Magenkrebszellen SGC-7901 wirksam hemmen kann. Die morphologischen Ergebnisse zeigten, dass FGEPS die Schrumpfung und Verformung von SGC-7901-Zellen, das Aufschäumen der Membran und sogar die Bildung apoptotischer Körper, die Ausdruck der Zellapoptose sind, verursachen kann. Die Ergebnisse der AnexinVFITC/PI-Doppelfärbung, der Hoechst33258-Färbung und der JC-1-Färbung deuten darauf hin, dass FGEPS die Apoptose in SGC-7901-Zellen auslösen kann und möglicherweise mit den mitochondrial vermittelten Signalwegen in Verbindung steht. Da es sich bei der Apoptose um einen programmierten Zelltod handelt, der von Genen gesteuert wird und an dem eine Reihe von Genen beteiligt sind, haben wir die Rolle des mitochondrialen Weges bei der durch FGEPS induzierten Apoptose von SGC-7901-Zellen anhand der entsprechenden Ergebnisse untersucht.
Bei der Erforschung des Mechanismus der Apoptoseinduktion stellten wir fest, dass FGEPS die Expression der pro-apoptotischen Proteine Bax, gespaltene Caspase-3 und gespaltene Caspase-9 signifikant erhöhen und die Expression des anti-apoptotischen Proteins Bcl-2 herunterregulieren kann. Dies deutet darauf hin, dass die durch die Mitochondrien vermittelte Zellapoptose eng mit der Wirkung von FGEPS gegen menschlichen Magenkrebs SGC-7901 verbunden ist. Die durch die Mitochondrien vermittelte Zellapoptose bezieht sich hauptsächlich auf das Ungleichgewicht zwischen dem Verhältnis des antiapoptotischen Proteins Bcl-2 und der apoptotischen Proteinfamilie Bax unter der Stimulation durch apoptotische Signale. Eine Überexpression von Bax führt zu einem Anstieg der mitochondrialen Membranpermeabilität, wodurch Faktoren wie Cyt-C freigesetzt werden. Nach Bindung an den apoptotischen Protease-Aktivierungsfaktor kann es die apoptotische Protease Caspase-9 aktivieren, die Bindung von Cystein-Asparaginsäure fördern und apoptotische Körper bilden. Caspase ist eine große Familie apoptotischer Proteasen, die über den mitochondrialen Weg aktiviert werden kann, und aktivierte Caspase kann auch dazu führen, dass Mitochondrien mehr Cyt-C freisetzen. Die "Wasserfall"-Aktivierungskette dieser Familie führt die Zellen letztlich in die Apoptose. Caspase-9 befindet sich an der Spitze der "Wasserfall"-Aktivierungskette, und aktivierte Caspase-9 löst die Aktivierung nachgeschalteter Effektormoleküle wie Caspase-3 aus, was zu einer Kaskadenreaktion von Caspase führt und Chromatinkondensation, Lyse und Abtrennung vom Zellkörper zur Bildung apoptotischer Körper bewirkt. In dieser Studie wurde festgestellt, dass FGEPS die Apoptose in SGC-7901-Zellen auslösen kann, und dass der durch die Mitochondrien vermittelte Apoptoseweg eine wichtige Rolle im Prozess der durch FGEPS ausgelösten Apoptose in SGC-7901-Zellen spielt. Polysaccharide sind als natürliche Substanzen mit hohem Molekulargewicht nicht nur die Grundbestandteile von Struktur- und Energiesubstanzen, sondern auch Schlüsselmoleküle, die an der Regulierung und Reaktion des Körpers beteiligt sind. Mit der Entwicklung der Glykobiologie sind Polysaccharide aufgrund ihrer hervorragenden Anti-Tumor-Aktivität zu einem Forschungsschwerpunkt für Anti-Tumor-Medikamente geworden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in dieser Studie zum ersten Mal das extrazelluläre Polysaccharid FGEPS aus Fusarium graminearum isoliert wurde. Es hat eine proliferationshemmende Wirkung auf SGC-7901, BGC-823 und MGC803, wobei die stärkste Hemmwirkung auf SGC-7901 zu verzeichnen ist. Außerdem kann es bei SGC-7901-Zellen über den mitochondrialen Signalweg Apoptose auslösen. Das Experiment bietet eine Grundlage für die weitere Erforschung der Anti-Magenkrebs-Wirkung von FGEPS und für die Entwicklung von Polysaccharid-basierten adjuvanten Therapie-Medikamenten für Magenkrebs.