Guanguan Tengzhi G hemmt die Proliferation kolorektaler Krebszellen durch den ATM-CH2-p53-Signalweg
Kolorektales Karzinom (CRC) ist einer der häufigsten bösartigen Tumore, dessen Inzidenzrate weltweit an dritter und dessen Mortalität an zweiter Stelle steht. Obwohl die Fortschritte bei der Diagnose und Behandlung das Leben einiger Patienten verlängert haben, liegt die 5-Jahres-Überlebensrate immer noch bei nur 64%, was sich im Vergleich zu vor 10 Jahren nicht wesentlich unterscheidet. Gegenwärtig wird Darmkrebs hauptsächlich durch eine Operation in Kombination mit Strahlen- und Chemotherapie behandelt, deren schwere Nebenwirkungen die Lebensqualität der Patienten erheblich einschränken. In den letzten Jahren haben einschlägige Studien ergeben, dass Naturheilmittel gewisse Vorteile bei der Hemmung der Proliferation von Darmkrebs und der Verringerung der toxischen Nebenwirkungen von Strahlen- und Chemotherapie haben, was sie zu einem wichtigen Mittel zur Behandlung von Darmkrebs macht.
Marsdeniatenacissima - (Roxb.) Wight et Arn ist eine Heilpflanze aus der Familie der Asclepiadaceae, die hauptsächlich in Provinzen wie Yunnan und Guizhou angebaut wird. Forschungen haben ergeben, dass die Tongguan-Rebe ein breites Spektrum an pharmakologischen Wirkungen hat, darunter die Bekämpfung von Krebs, die Linderung von Asthma, die Regulierung des Immunsystems, die Senkung des Blutdrucks, die Schmerzlinderung, die Diurese und die Linderung der durch Strahlen- und Chemotherapie verursachten Leukopenie bei Krebspatienten. Darüber hinaus wird es auch klinisch zur Behandlung verschiedener Tumore wie Magenkrebs, Lungenkrebs, Leberkrebs, Leukämie usw. eingesetzt, wobei es erhebliche therapeutische Wirkungen hat. Forschungen haben gezeigt, dass die gesamten Saponine der Tongguan-Rebe eine proliferationshemmende Wirkung auf Leberkrebszellen haben und ihre wichtigsten krebsbekämpfenden Wirkstoffe sind. Die chemische Strukturformel von Tenacissosid G (TG) ist in Abbildung 1 dargestellt, und es ist einer der Bestandteile der Gesamtsaponine von Tenacissosid G. Es gibt Forschungsberichte, wonach TG der Hauptwirkstoff bei der Behandlung von nicht-kleinzelligem Lungenkrebs in Tongguan Teng sein könnte, der über mehrere Signalwege wie PI3K/Akt Wirkungen gegen Lungenkrebs ausübt. Allerdings gibt es derzeit keine Berichte über die Rolle und den Mechanismus von TG bei der Bekämpfung von Dickdarmkrebs. In diesem Experiment werden die menschlichen Darmkrebszellen RKO und LoVo als Forschungsobjekte verwendet, die Wirkung von TG auf die Proliferationsaktivität von Darmkrebszellen beobachtet und sein möglicher Wirkmechanismus erforscht.
Als traditionelle chinesische Medizin hat die Tongguan-Rebe in der klinischen Praxis krebshemmende Wirkung. Einschlägigen Forschungsberichten zufolge hat der aus der Tongguan-Rebe extrahierte Antikrebswirkstoff eine signifikante Hemmwirkung auf die Proliferation von Tumorzellen, und sein Saponin-Gesamtextrakt kann die Zellapoptose induzieren und seine Antikrebswirkung entfalten. Daher haben wir eine Studie über die pharmakologischen Wirkungen und molekularen Mechanismen des Hauptwirkstoffs, des Glykosids G der Tongguan-Rebe, bei Darmkrebs durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass Tongguan Tengzhi G die Proliferation von Darmkrebszellen signifikant hemmen und DNA-Schäden induzieren kann, den ATM-CHK2-p53-Stoffwechselweg aktiviert und einen p53-vermittelten Zellzyklusstillstand und Apoptose verursacht.
Die Aufrechterhaltung der Integrität der genomischen DNA ist für das Wachstum und die Vermehrung von Zellen von entscheidender Bedeutung. Allerdings können Zellen aufgrund verschiedener interner und externer physikalischer oder chemischer Faktoren in unterschiedlichem Maße geschädigt werden. DNA-Doppelstrangbrüche sind die schwerwiegendste Form von DNA-Schäden. Wenn die DNA Doppelstrangbrüche erleidet, phosphoryliert der zelluläre DNA-Schadensreaktionsmechanismus die H2AX-Histone, die die DNA umgeben, und bildet gamma H2AX. Gamma-H2AX kann sich innerhalb von Minuten am Ort der Schädigung zu Gamma-H2AX-Foci zusammenballen, und die Anzahl der Foci korrespondiert positiv mit dem Ausmaß der DNA-Doppelstrangbrüche. Daher gilt es als einer der empfindlichen molekularen Marker für DNA-Doppelstrangbrüche. Wir verwendeten zunächst den Comet-Assay, um die intrazelluläre DNA-Schädigung nach TG-Verabreichung nachzuweisen, und stellten fest, dass der DNA-Gehalt im Schwanz der mit dem Medikament behandelten Gruppe signifikant erhöht war, was auf die Induktion von DNA-Schäden in Darmkrebszellen durch TG hinweist. Darüber hinaus zeigten die Ergebnisse der Immunfluoreszenzfärbung, dass im Vergleich zur Kontrollgruppe die medikamentenbehandelte Gruppe einen signifikanten Anstieg der Anzahl der intrazellulären γ-H2AX-positiven Foci und einen signifikanten Anstieg des Expressionsniveaus von γ-H2AX aufwies, was ein weiterer Beweis dafür ist, dass TG DNA-Doppelstrangbrüche induziert, die DNA-Schäden verursachen.
Die DNA-Schadensreaktion bezieht sich auf die von einem Organismus eingeleitete DNA-Veränderung, um die Zellen vor Schäden zu schützen, wenn sie stimuliert werden; dazu gehören vor allem die Aktivierung periodischer Kontrollpunkte, die DNA-Schadensreparatur und die durch DNA-Schäden ausgelöste Zellapoptose. Die Wege, die zur Reparatur von DNA-Schäden in Zellen genutzt werden, sind komplex und vielfältig. Wenn ein DNA-Doppelstrang bricht, erkennt der Schadensrezeptor den Schaden sofort und führt eine homologe Rekombinationsreparatur und eine Reparatur durch nicht homologe endständige Rekombination durch. Das ATM-Protein ist einer der Schlüsselpunkte, die an der Erkennung und Reparatur von Zellschäden beteiligt sind, und es ist über die beiden oben genannten Wege an der Reaktion auf DNA-Schäden beteiligt. Wenn das ATM-Protein aktiviert wird, wird das nachgeschaltete Zielprotein CHK2 phosphoryliert und p53 aktiviert, was zu einem Stillstand des Zellzyklus führt und die Apoptose der Zelle einleitet. Der Stillstand des G1/S-Zyklus wird vor allem durch die Hochregulierung von p21, einem durch p53 induzierten Cyclin-abhängigen Kinase-Inhibitor, verursacht. Sowohl die Ergebnisse der Durchflusszytometrie als auch des Western Blot zeigten, dass TG einen Stillstand der G0/G1-Phase durch die Hochregulierung des p21-Spiegels und die Hemmung der Expression der zyklusbezogenen Proteine CDK2, CDK4, CDK6, Cyclin D1 und CyclinE bewirken kann.
Die Forschung hat gezeigt, dass der ATM-CHK2-p53-Signalweg eine wichtige Rolle bei der durch DNA-Schäden ausgelösten Zellapoptose spielt. Basierend auf dem Effekt der DNA-Schadensinduktion untersuchten wir den molekularen Mechanismus der regulierenden Wirkung von TG auf den ATM-CHK2-p53-Signalweg. Die Ergebnisse des Western-Blot-Experiments zeigten, dass nach 48 Stunden TG-Verabreichung die intrazellulären Phosphorylierungsniveaus von ATM und CHK2 signifikant anstiegen, und die Expressions- und Phosphorylierungsniveaus des p53-Proteins wurden ebenfalls signifikant hochreguliert. Gleichzeitig konnten wir die intrazellulären Apoptosemarker cleanedPARP und cleanedCaspase 3 nachweisen und stellten fest, dass ihre Expressionswerte mit steigender Wirkstoffkonzentration signifikant zunahmen, was darauf hindeutet, dass TG eine apoptoseinduzierende Wirkung auf Darmkrebszellen hat. Daraus lässt sich ableiten, dass das aktivierte ATM in den Zellen nach der TG-Behandlung die Phosphorylierung seines nachgeschalteten Proteins CHK2 induzieren und p53 weiter aktivieren kann, was zur p53-vermittelten Zellapoptose führt.
Die Hemmung des Zellzyklus spielt eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung der Proliferation von Darmkrebszellen. Cyclin und cyclinabhängige Kinasen (CDK) regulieren den Zellzyklus, indem sie CDK-Cyclin-Komplexe bilden und Zielproteine während des Zellzyklus phosphorylieren. Unter ihnen spielen CDK2-CyclinE und CDK4/6-Cyclin D1 eine wichtige Rolle beim Übergang der Zellen von der G1- in die S-Phase, während p21 eine hemmende Wirkung auf diesen Zyklustransformationsprozess hat. Aufgrund der Hochregulierung der p53-Aktivität durch TG über den ATM-CH2-p53-Signalweg kann aktiviertes p53 G1/S-Phasen-Überwachungspunkte einleiten und durch Aktivierung von p21 einen Zellzyklus-Stillstand in der G0/G1-Phase bewirken.
Zusammenfassend wurde in dieser Studie festgestellt, dass TG eine proliferationshemmende Wirkung auf Darmkrebszellen hat und einen G0/G1-Phasenstopp sowie Apoptose auslöst. Darüber hinaus kann TG zelluläre DNA-Schäden verursachen und den ATM-CHK2-p53-Signalweg aktivieren. Dies deutet darauf hin, dass TG einen durch p53 vermittelten Zellzyklus-Stillstand und Apoptose induzieren und die Proliferation von Darmkrebszellen durch Regulierung des ATM-CH2-p53-Signalwegs hemmen kann. Diese Studie liefert eine gewisse theoretische Grundlage für die Behandlung von Dickdarmkrebs mit Guantongteng G, und andere damit zusammenhängende Wirkmechanismen müssen weiter erforscht werden.