Zimtaldehyd löst Apoptose aus und reguliert die Expression des HPVE6/E7-Proteins in Siha-Zellen des menschlichen Gebärmutterhalskrebses
Gebärmutterhalskrebs ist einer der häufigsten bösartigen Tumore im weiblichen Fortpflanzungssystem. Bei über 99% der Gebärmutterhalskrebs-Patientinnen besteht ein Zusammenhang mit einer Hochrisiko-Infektion mit humanen Papillomaviren (HPV), wobei HPV16 und HPV18 die häufigsten Hochrisiko-Phänotypen sind. In den letzten Jahren ist die Inzidenzrate erheblich gestiegen. Obwohl die medikamentöse Strahlen-/Chemotherapie und die chirurgische Behandlung eine gewisse Wirkung auf den frühen Gebärmutterhalskrebs haben, ist die Wirkung der Behandlung auf den mittleren und späten Gebärmutterhalskrebs nicht gut, und die Rezidivrate ist hoch, mit deutlichen Nebenwirkungen. E6/E7, die wichtigsten Onkogene bei Gebärmutterhalskrebs, sind die Ursache für erste Veränderungen in Epithelzellen und können die Vermehrung der Wirtszellen und die virale Amplifikation fördern. Die Forschung hat gezeigt, dass die HPV-Onkogene E6/E7 zu potenziellen Angriffspunkten für die Behandlung von Gebärmutterhalskrebs geworden sind. Daher könnten natürliche Verbindungen, die den Abbau von E6/E7 induzieren, eine wichtige Quelle für Medikamente gegen Gebärmutterhalskrebs sein.
Zimt, eines der in der klinischen Praxis am häufigsten verwendeten traditionellen chinesischen Arzneimittel, trägt den Titel "das längste aller Arzneimittel". Zimtaldehyd (CA), der Hauptbestandteil des ätherischen Zimtöls, ist eine natürliche kleinmolekulare Verbindung. Die Forschung hat gezeigt, dass es verschiedene pharmakologische Wirkungen hat, wie z. B. fiebersenkende, entzündungshemmende und blutzuckersenkende Wirkungen, und dass es die Vermehrung verschiedener Tumorzellen hemmen kann, wie z. B. nicht-kleinzelliges Lungenkarzinom, Leberkarzinom, Magenkarzinom und Melanom, und somit bestimmte Antitumoreffekte aufweist. Der molekulare Mechanismus, der die Apoptose von Tumorzellen auslöst, ist jedoch noch nicht vollständig geklärt, und es gibt nur wenige Berichte über seine Wirkung gegen Gebärmutterhalskrebs. In dieser Studie wurden Siha-Zellen des menschlichen Gebärmutterhalskrebses verwendet, um die krebshemmende Wirkung und den Mechanismus von CA in vitro zu untersuchen, was eine weitere theoretische und experimentelle Grundlage für die Forschung zur Bekämpfung von Gebärmutterhalskrebs darstellt.

 

Gebärmutterhalskrebs ist eine der häufigsten gynäkologischen Krebserkrankungen, die häufig mit einer hohen Rückfall- und Metastasierungsrate einhergeht und eine ernsthafte Bedrohung für die Gesundheit von Frauen darstellt. In den letzten Jahren wurden zahlreiche Naturstoffe als potenzielle Behandlungsmethoden für Gebärmutterhalskrebs durch Hemmung von E6/E7 erforscht. Zum Beispiel hemmt Tanshinon IIA E6/E7 auf der Transkriptionsebene, was zu einer p53-abhängigen Wachstumshemmung bei Gebärmutterhalskrebszellen führt; Anisolinsäure regelt die E6/E7-Expression auf Proteinebene in Gebärmutterhalskrebszellen durch proteasomalen Abbau herunter und induziert eine p53-unabhängige mitochondriale Apoptose; N-Benzylcinnamamid fördert die Apoptose in menschlichen Gebärmutterhalskrebszellen durch Hemmung der E6/E7-mRNA-Spiegel. In dieser Studie berichteten wir zum ersten Mal, dass CA die Apoptose in Siha-Zellen auslösen und die Expression von HPV E6/E7-Proteinen herunterregulieren kann.

Ein abnormaler Zellzyklus ist eine der Hauptursachen für die Entstehung von Tumoren, und zu seinen Regulierungsmechanismen gehören die Steuerung und Überwachung des Zellzyklus. Wenn der Antriebsmechanismus beschädigt ist, kann dies zu einem unkontrollierten Wachstum normaler Zellen und ihrer Umwandlung in Tumorzellen führen. Wenn der Überwachungsmechanismus beschädigt ist, kann dies zu Funktionsstörungen bei der DNA-Reparatur und dem Zelltod führen, wodurch sich der gesamte Regulierungsmechanismus verschlechtert. Mit Hilfe der Durchflusszytometrie fanden wir heraus, dass CA einen signifikanten Anstieg des Anteils von Zellen der G2/M-Phase in Siha-Zellen bewirken kann, was darauf hindeutet, dass CA in der G2/M-Phase blockiert ist. Apoptose ist eine Form des programmierten Zelltods, an dem hauptsächlich der Todesrezeptor-Signalweg, der mitochondriale Signalweg und der Signalweg des endoplasmatischen Retikulums beteiligt sind. Die repräsentativen Proteine im "mitochondrialen Signalweg" sind Bcl-2 und Bax, die beim Empfang von intrazellulären Todessignalen aktiviert werden und in der äußeren Membran oder im Zytoplasma der Mitochondrien miteinander interagieren, was zu Veränderungen der mitochondrialen Membranpermeabilität, zum Verlust des Transmembranpotenzials und zur Freisetzung von Cytochrom C und anderen Proteinen führt. Im Vorversuch bestätigten wir zunächst durch die Färbung mit Hoechst 33342, dass CA in Siha-Zellen Apoptose auslöst; anschließend wurde durch den Nachweis mit der Fluoreszenzsonde JC-1 festgestellt, dass CA das Transmembranpotenzial der Mitochondrien in Siha-Zellen signifikant reduziert; eine weitere Western-Blot-Überprüfung ergab, dass CA die anti-apoptotischen Proteine Bcl-2 und Survivin in Siha-Zellen reduzierte, während das pro-apoptotische Protein Bax anstieg, was ein weiterer Hinweis auf das Auftreten von Zellapoptose ist. E6/E7-Proteine tragen zur Aufrechterhaltung des bösartigen Phänotyps von Gebärmutterhalskrebszellen bei, die mit HPV infiziert sind, und können viele Moleküle regulieren, die mit dem Zellüberleben und den Apoptosewegen zusammenhängen. In diesem Artikel wird gezeigt, dass CA die Expression von E6/E7 herunterregulieren und dadurch die Apoptose in mit HPV infizierten Siha-Zellen auslösen kann. Anschließend untersuchten wir den spezifischen Mechanismus des CA-induzierten Abbaus von E6/E7. Die Ergebnisse zeigten, dass die Vorwirkung des Proteasom-Inhibitors MG132 den CA-induzierten E6/E7-Abbau deutlich reduzierte, was darauf hindeutet, dass diese beiden Proteine zuvor durch das Proteasom abgebaut wurden.

Die Auswirkungen niedermolekularer Arzneimittel auf die Genfunktion sind konzentrationsabhängig. Wenn ein niedermolekularer Wirkstoff eine Anti-Tumor-Wirkung hat, können subletale Konzentrationen verwendet werden, um nach Wirkstoffen zu suchen, die den Tumor synergistisch abtöten können. Diese Methode wird als chemische Genomik-Screening-Strategie bezeichnet. Aufgrund der Selektivität von Chemotherapeutika für die Behandlung von Gebärmutterhalskrebs in der klinischen Praxis und des Potenzials für Arzneimittelresistenzen und andere Nebenwirkungen bei langfristiger Anwendung sind die bestehenden klinischen Kombinationstherapien nur bei einigen Patienten wirksam. Daher ist die Suche und Entwicklung neuer therapeutischer Medikamente und Kombinationstherapieschemata die Forschungsarbeit, die wir durchführen müssen. In dieser Studie haben wir eine chemische Genomik-Screening-Strategie angewandt, um die synergistische Wirkung von CA mit den häufig verwendeten Gebärmutterhalskrebsmedikamenten TAX, Pt und 5-FU in Siha-Zellen zu ermitteln. Die Ergebnisse bestätigten, dass die Kombination von CA und den oben genannten Chemotherapeutika bei einer bestimmten Konzentration synergistische Effekte aufweisen kann, und die Wirkung der Kombinationstherapiegruppe ist besser als die der Monotherapiegruppe, mit statistischer Signifikanz. Laut Literaturberichten können die oben genannten Chemotherapeutika DNA-Schäden verursachen und den Zellzyklus während des Antitumorprozesses blockieren; unter ihnen kann TAX die G2M-Phase blockieren; Pt kann die G2M-Phase blockieren; 5-FU kann die G0/G1-Phase blockieren. Nach den Forschungsergebnissen dieses Artikels deutet dies darauf hin, dass CA einen synergistischen Effekt mit den oben genannten Chemotherapeutika ausüben kann, indem es gemeinsam den Zellzyklus blockiert und dadurch die Zellapoptose auslöst und seine Wirkung gegen Gebärmutterhalskrebs verstärkt.

Zusammenfassend bestätigt diese Studie, dass CA die Apoptose in Siha-Zellen über den mitochondrialen Weg auslöst und die Expression von HPV E6/E7-Proteinen über den Proteasom-Weg herunterreguliert; gleichzeitig kann es auf zellulärer Ebene synergistische Wirkungen mit verschiedenen häufig verwendeten Chemotherapeutika gegen Gebärmutterhalskrebs aufweisen. Die oben genannten Forschungsarbeiten liefern neue Ideen für eine bessere Behandlung von Gebärmutterhalskrebs und schlagen neue Kombinationstherapieschemata vor, die eine theoretische Grundlage für die Verringerung der Arzneimittelresistenz von Patienten bei der Behandlung von Gebärmutterhalskrebs und die Verbesserung der Wirksamkeit für die Patienten bilden.