Studie über die Induktion der Apoptose und den Mechanismus der menschlichen Prostatakrebszellen LNCap durch Huangjing Agglutinin PCL-2
Prostatakrebs ist ein bösartiger Tumor, der im Gewebe der männlichen Prostata entsteht. In den letzten Jahren haben die Inzidenzrate und die Sterblichkeitsrate von Prostatakrebs in China mit der Alterung der Bevölkerung und der Veränderung der Ernährungsstruktur erheblich zugenommen und werden zur Hauptkrankheit werden, die die Gesundheit der Männer in China gefährdet. Die Pathogenese von Prostatakrebs ist relativ komplex. Zu den wichtigsten Behandlungsmethoden für Prostatakrebs in der klinischen Praxis gehören derzeit die Operation und die postoperative Strahlentherapie. Mit den herkömmlichen Behandlungsmethoden lässt sich die Fünf-Jahres-Überlebensrate von Prostatakrebspatienten jedoch nicht wesentlich verbessern. Die medikamentöse Therapie wird hauptsächlich zur konservativen Behandlung von Patienten eingesetzt, bei denen eine chirurgische Behandlung nicht möglich ist oder die sich in einem fortgeschrittenen Stadium befinden, und ihre erheblichen Nebenwirkungen schränken den klinischen Behandlungseffekt ein. Derzeit gibt es kein wirksames heilendes Medikament. Daher ist die Suche nach neuen wirksamen Medikamenten für die Behandlung von Prostatakrebs zu einer Herausforderung für die wissenschaftliche Forschung geworden.
In den letzten Jahren hat sich die Suche nach hochwirksamen und wenig toxischen Wirkstoffen gegen Krebs aus natürlichen Produkten zu einem Forschungsschwerpunkt entwickelt. Die Suche nach Medikamenten oder wirksamen Inhaltsstoffen gegen Prostatakrebs hat eine wichtige Leitfunktion für die klinische Prävention und Behandlung von Prostatakrebs. Heilpflanzen sind aufgrund ihrer weiten Verbreitung und der Vielfalt ihrer Ressourcen eine vorteilhafte Quelle für Antitumormittel. Pflanzenlektine (Lektine) sind eine Klasse von zuckerbindenden spezifischen, nicht immunogenen Proteinen oder Glykoproteinen, die in verschiedenen Pflanzen weit verbreitet sind. Sie können verschiedene Zellen wie rote Blutkörperchen und Krebszellen agglutinieren. Als pflanzliche Proteinsubstanzen haben Lektine erhebliche hemmende Wirkungen auf die Vermehrung von Tumorzellen und die Abtötung von Krebszellen. Ihre toxischen Wirkungen und Nebenwirkungen auf normale Zellen sind viel geringer als die von Chemotherapeutika. Die Entwicklung von Lektinen als potenzielle Klasse von Antitumor-Medikamenten ist äußerst vielversprechend.
Huangjing ist das getrocknete Rhizom von Polygonatum cyrtonema Hua, einer Pflanze aus der Familie der Liliengewächse. Huangjing hat eine lange Geschichte der medizinischen Verwendung und eine präzise therapeutische Wirkung. Es ist ein wichtiges chinesisches Arzneimittel mit doppeltem Verwendungszweck, das sowohl als Medizin als auch als Nahrungsmittel eingesetzt wird. Klinisch wird es vor allem zur Behandlung von Krankheiten wie Yin-Mangel, trockenem Husten, Milz- und Magenschwäche sowie Schmerzen und Schwäche in der Taille und den Knien verwendet. Huangjing soll Polysaccharide, Saponine, Flavonoide, Anthrachinone und Aminosäuren enthalten. Frühere Studien haben ergeben, dass das aus Huangjing extrahierte Lektin PSL eine signifikante Agglutinationsaktivität aufweist, die die Proliferation und den Warburg-Effekt von Prostatakrebs-Knochenmetastasen (PC3-Zellen) hemmen und die Glykolyse von Tumorzellen unterdrücken kann, indem es die Expression von HK2 reduziert. Derzeit gibt es nur wenige Berichte über die Untersuchung von Huangjing Lektin auf Lymphknotenmetastasenzellen LNCap in Prostatakrebszellen. Diese Studie extrahiert und isoliert eine Art von Polygonatum sibiricum Lektin PCL-2 aus frischen Polygonatum sibiricum medizinischen Materialien, und untersuchte die Wirkung von PCL-2 auf Apoptose von menschlichen Prostatakrebs LNCap Zellen und damit verbundenen Anti-Tumor-Mechanismen, die eine Forschungsgrundlage für die Entwicklung von Anti-Prostatakrebs-Medikament Polygonatum sibiricum Lektin PCL-2.

 

Die Häufigkeit von Prostatakrebs nimmt in China von Jahr zu Jahr zu, und es ist die zweithäufigste Krebserkrankung, die bei Männern zum Tod führt. Gegenwärtig wird sowohl im Inland als auch international viel über Prostatakrebs geforscht. Studien haben gezeigt, dass die Prostatakrebs-Zelllinie LNCap weithin für die Untersuchung der molekularen Mechanismen, das Wirkstoffscreening und die Bewertung von Medikamenten bei der Entwicklung und Metastasierung von Prostatakrebs verwendet wird. Das Huangjing-Lektin PCL-2 ist eine Glykoproteinkomponente, die aus frischen Huangjing-Medizinprodukten gewonnen wird. Der Mechanismus, mit dem PCL-2 die Proliferation und Apoptose von LNCap-Zellen beeinflusst, ist noch nicht eingehend untersucht worden. Die Ergebnisse der WST-1- und Koloniebildungsexperimente in dieser Studie zeigten, dass PCL-2 die Proliferation von LNCap-Zellen in einer konzentrationsabhängigen Weise signifikant hemmte.

Die Apoptose ist einer der Mechanismen, mit denen Zellen ein stabiles inneres Milieu aufrechterhalten. Die Auslösung der Apoptose von Tumorzellen ist zu einem wichtigen Thema in der Antitumorforschung geworden und ein wichtiger Indikator für die Bewertung der Wirksamkeit von Krebsmedikamenten. Die Apoptose wird von mehreren Genen reguliert und ist ein komplexer Prozess, an dem mehrere Signalwege beteiligt sind. ROS sind freie Sauerstoffradikale und ihre Derivate, die direkt oder indirekt aus Sauerstoff umgewandelt werden und eine wichtige Rolle bei der zellulären Signaltransduktion und der Aufrechterhaltung des Körpergleichgewichts spielen. Die Mitochondrien sind der Hauptort der ROS-Produktion, und die Anhäufung von ROS führt zum Zusammenbruch des mitochondrialen Membranpotenzials und löst die Zellapoptose aus. Die ROS-Aggregation gilt als eines der frühesten Ereignisse in der Kaskadenreaktion der Zellapoptose. Die Bcl-2-Proteinfamilie ist eine spezielle Proteinfamilie, in der Bad, Bid und Bax die Zellapoptose fördern, während Bcl-2 und Bcl-w die Zellapoptose hemmen. Bcl-2 ist ein endometriales Protein, das in verschiedenen Tumorzellen exprimiert wird und durch die Hemmung der Freisetzung von Cytochrom C, die Erhöhung des mitochondrialen Membranpotenzials und die Unterdrückung der Freisetzung von Kalziumionen eine antiapoptotische Wirkung ausüben kann; die Rolle von Bax ist der von Bcl-2 entgegengesetzt. Es fördert die Freisetzung von Cytochrom C, aktiviert den Apoptose-Effektor Caspase, verändert die Durchlässigkeit der Zellmembran und fördert die Apoptose. Studien haben gezeigt, dass Veränderungen im Verhältnis von Bcl-2 zu Bax in Zellen die Apoptose regulieren können. Die Caspase-Familie steht in engem Zusammenhang mit der Zellapoptose und gilt als gemeinsamer Weg für die Signalübertragung bei der Zellapoptose. Unter ihnen ist Caspase-3 der ausführende Faktor der Apoptose, und die Aktivierung dieses Proteins ist ein Zeichen dafür, dass die Zellapoptose in das irreversible Stadium eintritt. Die Forschung hat herausgefunden, dass ROS die Apoptose von Krebszellen am häufigsten durch den programmierten Zelltod auslösen, der durch die Caspasen-Familie induziert wird. Darüber hinaus können ROS die Zellapoptose durch die Herunterregulierung von Bcl-2 und die Hochregulierung von Bax und Bad auslösen. Forschungen haben ergeben, dass Rituximab die Zellapoptose fördert, indem es die Expression des Bcl-2-Proteins hemmt und den p38-MAPK-Signalweg aktiviert, was zu einer Akkumulation von ROS führt. In dieser Studie wurde die 2,7-Dichlorfluorescein-Diacetat (DCFH-DA)-Fluoreszenzsonden-Methode verwendet, um den ROS-Gehalt in Zellen zu messen. Die Studie zeigte, dass PCL-2 die Produktion und Akkumulation von ROS in LNCap-Zellen in einer dosisabhängigen Weise erheblich fördern kann. Nach der Behandlung mit PCL-2 wurden die mRNA- und Proteinexpressionsniveaus des Bax-Gens hochreguliert und die mRNA- und Proteinexpressionsniveaus des Bcl2-Gens in LNCap-Zellen mit steigender Wirkstoffkonzentration verringert. Die Proteinexpression von aktivierter Caspase-3 und aktivierter Caspase-9 nahm zu. Daraus ist ersichtlich, dass die Anhäufung von ROS in LNCap-Zellen Veränderungen in den Spiegeln der Bax- und Bcl-2-Proteine verursacht, die wiederum die Caspase-Kaskadenreaktion einleiten, Caspase-9 und Caspase-3 aktivieren und die Apoptose in LNCap-Zellen einleiten.
Huangjing ist in China reichlich vorhanden, hauptsächlich in Shaanxi, Yunnan, Guizhou, Sichuan und anderen Orten verbreitet und eines der authentischen Heilkräuter in der Provinz Shaanxi. Die Methode zur Extraktion, Abtrennung und Reinigung des Huangjing-Lektins PCL-2 ist einfach und hat eine hohe Ausbeute, so dass sie für eine groß angelegte Probenvorbereitung verwendet werden kann. Die Ergebnisse dieser Studie lassen den Schluss zu, dass Polygonatum sibiricum Lectin PCL-2 eine signifikante induzierende Wirkung auf die Apoptose menschlicher Prostatakrebszellen (LNCap) hat und das Potenzial hat, als Medikament gegen Prostatakrebs entwickelt zu werden. Diese Studie liefert neue Anhaltspunkte für die klinische Anwendung von Polygonatum sibiricum Lectin bei der Behandlung von Prostatakrebs. In diesem Artikel wurden nur vorläufige Untersuchungen über die Aktivität und den Mechanismus von PCL-2 gegen menschlichen Prostatakrebs auf zellulärer Ebene in vitro durchgeführt. Sein spezifischer Wirkmechanismus und seine Anti-Tumor-Aktivität bei Tieren in vivo müssen noch weiter erforscht werden.