Auswirkungen von Taraxacum-Polysaccharid auf die Migration und Invasion von dreifach negativen Brustkrebszellen auf der Grundlage des PI3K/Akt/GSK-3 β-Signalwegs
Bei dreifach negativem Brustkrebs (TNBC) handelt es sich um einen Östrogenrezeptor (ER), Progesteronrezeptor (PR) und humanen epidermalen Wachstumsfaktor-Rezeptor-2 (HER2), die alle negative Subtypen von Brustkrebs sind und nur 15%~20% aller Brustkrebsarten ausmachen. Aufgrund seiner hohen Bösartigkeit, der starken Invasion und des Fehlens spezifischer zielgerichteter Medikamente neigt er jedoch eher zu Rezidiven und Metastasen als andere Brustkrebsarten, und seine Prognose ist schlechter. Gegenwärtig sind Operation, Strahlen- und Chemotherapie immer noch die wichtigsten Behandlungsmethoden für TNBC, aber es besteht immer noch das Risiko eines Rückfalls und der Metastasierung nach der Operation. Chemotherapeutische Medikamente haben schwerwiegende toxische Nebenwirkungen und sind anfällig für Arzneimittelresistenzen. Daher sind die Suche nach neuen und effizienten zielgerichteten Medikamenten, das Screening von molekularen Zielen der Medikamentenwirkung und die Aufklärung der molekularen Mechanismen der gezielten Anti-Tumor-Behandlung zweifellos effektive Strategien für die klinische Behandlung von TNBC.

In den letzten Jahren hat sich die traditionelle chinesische Medizin zu einer wichtigen Quelle für gezielte Antitumormittel entwickelt. Im Vergleich zu allgemeinen Krebsmedikamenten zeichnen sich traditionelle chinesische Kräuterarzneimittel und ihre Wirkstoffe durch eine synergistische pharmakologische Aktivität gegen Krebs aus, die auf mehrere Ziele und Wege ausgerichtet ist, und haben den Vorteil, dass sie vom Körper leicht aufgenommen und verwertet werden können und nur geringe Toxizität und Nebenwirkungen haben. Sie haben sich allmählich zu einem Hotspot in der Forschung und Entwicklung von Krebsmedikamenten entwickelt. Löwenzahn, ein traditionelles chinesisches Arzneimittel, ist eine trockene ganze Pflanze von Taraxacum monogolicum Hand. Mazz, einer Pflanze aus der Familie der Asteraceae, und T. boroisinense Kitam (oder anderen Pflanzen der gleichen Art). Sie wirkt hitzelösend und entgiftend, abschwellend und knötchenauflösend, harntreibend und entwässernd. Sie kann zur Behandlung von Krankheiten wie Brustabszessen, Skrofulose und Ödemen eingesetzt werden. Die klinische Forschung der traditionellen chinesischen Medizin hat ergeben, dass Löwenzahn eine bedeutende Wirkung bei der Behandlung von Brustkrebs, Magenkrebs und anderen bösartigen Tumoren hat. Moderne klinische und pharmakologische Studien haben gezeigt, dass der Löwenzahn und seine Wirkstoffe nicht nur pharmakologische Aktivitäten wie entzündungshemmende und antioxidative Wirkungen haben, sondern auch bedeutende Antitumorwirkungen. Löwenzahnpolysaccharid (DP) ist ein aus Löwenzahnwurzeln extrahiertes Polysaccharid, das aus Glucose, Galactose, Arabinose, Mannose, Rhamnose und Glucuronsäure besteht. Es hat pharmakologische Wirkungen wie Anti-Tumor, antibakteriell, entzündungshemmend, antioxidativ, blutzuckersenkend und immunstärkend. Gegenwärtig hat die Forschung herausgefunden, dass DP seine pharmakologische Anti-Tumor-Wirkung über mehrere Ziele und Wege entfalten kann. DP kann die Angiogenese von Leberkrebs in vitro und in vivo hemmen, indem es die Expression von Proteinen des Hypoxie-induzierbaren Faktors-1 alpha (HIF-1 alpha) und des vaskulären endothelialen Wachstumsfaktors (VEGF) reduziert. DP kann auch den Eisenstoffwechsel von Leberkrebs hemmen, indem es die Expression von Eisentransportern (Ferroporin) und die Eisenverbrennung reduziert und dadurch das Wachstum von HepG2- und Huh7-Zellen unterdrückt. Gleichzeitig kann DP die Eisenablagerung im Tumorgewebe von Mäusen mit Leberkrebs deutlich reduzieren. Bei Brustkrebs kann DP seine hemmende Wirkung auf menschliche Brustkrebszellen MCF-7, SK-BR-3 und T47D durch Hemmung der Zellproliferation erzielen. Es gibt jedoch keine Berichte über die Anti-TNBC-Wirkung von DP, und der molekulare Anti-Tumor-Mechanismus ist noch unklar.
Die abnorme Aktivierung des Phosphatidylinositol-3-Kinase (PI3K)/Proteinkinase B (Akt)-Signalwegs steht nachweislich in engem Zusammenhang mit dem Wachstum, der Migration, der Invasion und dem epithelialen mesenchymalen Übergang (EMT) von TNBC. PI3K ist eine intrazelluläre Phosphoinositol-Kinase, die durch extrazelluläre Signalstimulation aktiviert werden kann. Aktivierte PI3K rekrutiert das Akt-Protein an der Zellmembran, was wiederum das Akt-Protein aktiviert. Das aktivierte Akt-Protein phosphoryliert das nachgeschaltete Substrat Glykogensynthase-Kinase-3 β (GSK-3 β) und inaktiviert GSK-3 β. Die inaktivierte GSK-3 β ist an mehreren Signalwegen beteiligt und induziert die Proliferation, Arzneimittelresistenz, Migration und Invasion von Tumorzellen, was sie zu einem vielversprechenden Angriffspunkt für Medikamente macht. Bisher wurde eine große Anzahl von GSK-3 β-Inhibitoren synthetisiert, aber aufgrund der schlechten Selektivität und der Nebenwirkungen der meisten Inhibitoren wurden nur wenige in klinische Studien aufgenommen. Daher ist die Suche nach effizienten und wenig toxischen PI3K/Akt/GSK-3 β-Inhibitoren von großer Bedeutung für die Behandlung von TNBC. EMT ist ein Schlüsselprozess für die Migration und Invasion von Tumorzellen. Während dieses Prozesses schwächt sich die Adhäsion zwischen den Tumorzellen ab, die Eigenschaften der Epithelzellen nehmen ab und die Eigenschaften der Stromazellen nehmen zu, so dass sie in die Blutbahn eindringen und in andere Organe eindringen können. Auf molekularer Ebene deutet ein Rückgang der Expression des epithelähnlichen Markers E-Cadherin und ein Anstieg der Expression der mesenchymalen Marker N-Cadherin und Vimentin auf das Auftreten einer zellulären EMT hin. Daher ist die Suche nach Medikamenten, die die EMT hemmen, eine notwendige Voraussetzung für die Verhinderung der Migration und Invasion von TNBC.
Daher wurde in dieser Studie, basierend auf dem PI3K/Akt/GSK-3 β-Signalweg, die menschliche dreifach negative Brustkrebszelle MDA-MB-231 als Forschungsobjekt verwendet. Durch die Beobachtung der Auswirkungen von DP auf die Proliferation, Migration, Invasion und EMT von menschlichen Brustkrebs MDA-MB-231-Zellen, diese Studie analysiert die wichtigsten molekularen Ziele von DP gegen TNBC, und dann erforscht die möglichen molekularen Regulationsmechanismus von DP Hemmung der Proliferation, Migration und Invasion von TNBC-Zellen, mit dem Ziel, pharmakologische Basis und wissenschaftliche Referenz für DP Behandlung von Brustkrebs zu bieten, und legen eine wissenschaftliche theoretische Grundlage für die klinische Behandlung von Brustkrebs.

 

TNBC ist ein hochinvasiver Brustkrebs, der zu Rückfällen und Metastasierung neigt, eine starke Heterogenität aufweist und für den es keine wirksamen therapeutischen Ziele gibt. Daher sind eine eingehende Analyse der potenziellen molekularen Mechanismen, die TNBC-Migration und -Invasion antreiben, und die Entwicklung effizienter und wenig toxischer Antitumor-Medikamente wirksame Strategien für die klinische Behandlung von TNBC. Es hat sich herausgestellt, dass viele Extrakte und Wirkstoffe der traditionellen chinesischen Medizin mehrere Wege und Ziele sowie eine hohe Effizienz und geringe Toxizität bei der Bekämpfung von Tumoren aufweisen. Die Forschung hat gezeigt, dass DP die Angiogenese von Leberkrebs hemmen kann, indem es die Expression von HIF-1 α und VEGF reduziert. Darüber hinaus kann DP nicht nur die Proliferation menschlicher Brustkrebszellen SK-BR-3 und T47D hemmen, sondern auch die Proliferation menschlicher Brustkrebszellen MCF-7 und die Zellapoptose induzieren, indem es die Expression der mit der Apoptose verbundenen Proteine P53 und Bcl-2 herunterreguliert und die Expression des Bcl-2-assoziierten x-Proteins (Bax) hochreguliert. Diese Studie zeigte zum ersten Mal, dass DP eine pharmakologische Aktivität gegen TNBC hat, und stellte fest, dass DP die Proliferation, Migration und Invasion von MDA-MB-231-Zellen hemmen kann, während es keine signifikante Toxizität für normale Brustepithelzellen MCF-10A aufweist.

Der PI3K/Akt-Signalweg spielt eine wichtige regulatorische Rolle bei der Proliferation, Apoptose, Migration, Invasion und Angiogenese von bösartigen Tumorzellen. Die abnorme Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs ist einer der häufigsten krebserregenden Faktoren. Bei dreifach negativem Brustkrebs weisen etwa 25%~30% der Patientinnen Mutationen der PI3K/Akt-Aktivierung auf, was bedeutet, dass der PI3K/Akt-Signalweg ein wirksames Ziel für die TNBC-Behandlung sein könnte. Es hat sich gezeigt, dass die Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs die Zellproliferation, Migration und Invasion der Brustkrebszellen MCF-7 und BT-20 fördern kann, während die Hemmung des PI3K/Akt-Signalwegs die Autophagie und Apoptose von Brustkrebszellen induzieren kann. In dieser Studie haben wir festgestellt, dass DP die Expression von p-PI3K- und p-Akt-Proteinen in MDA-MB-231-Zellen herunterregulieren kann, was darauf hindeutet, dass DP die Aktivierung des PI3K/Akt-Signalwegs in diesen Zellen hemmen kann. Darüber hinaus ist GSK-3 das nachgeschaltete Substrat von PI3K/Akt. GSK-3 ist eine Serin/Threonin-Proteinkinase, die zwei Haupt-Subtypen hat, GSK-3 α und GSK-3 β. GSK-3 α ist hauptsächlich am Glykogen-Stoffwechselprozess beteiligt, und GSK-3 β steht in engem Zusammenhang mit dem Krebsprozess. Sie wird bei vielen Krebsarten, einschließlich Brustkrebs, übermäßig stark exprimiert. P-Akt kann GSK3 β phosphorylieren und dadurch die Proliferation, Migration und Invasion von Tumorzellen fördern. Daher ist die Hemmung der Aktivität des PI3K/Akt/GSK-3 β-Signalwegs entscheidend für die Unterdrückung der Proliferation, Migration und Invasion von Tumorzellen. In dieser Studie wurde die Wirkung von DP auf die Expression des GSK-3 β-Proteins in MDA-MB-231-Zellen beobachtet, und die Ergebnisse zeigten, dass DP das Expressionsniveau des p-GSK-3 β-Proteins in MDA-MB-231-Zellen signifikant reduzierte. Es kann gefolgert werden, dass der molekulare Mechanismus, durch den DP die Proliferation, Migration und Invasion von MDA-MB-231-Zellen hemmt, mit der Blockierung des PI3K/Akt/GSK-3 β-Signalweges zusammenhängen kann.

Der EMT-Prozess ist einer der wichtigsten Mechanismen für die Migration und Invasion von Tumorzellen, der mit strukturellen Veränderungen der interzellulären Verbindungen verbunden ist. Auf molekularer Ebene deutet eine Abnahme der Expression des epithelähnlichen Markers E-Cadherin und eine Zunahme der Expression der mesenchymalen Marker N-Cadherin und Vimentin auf das Auftreten eines zellulären EMT-Prozesses hin. Während des EMT-Prozesses gehen die Tumorzellen von einem nicht fixierten epithelialen Phänotyp in einen aktiven und invasiven mesenchymalen Phänotyp über. Sobald der EMT-Prozess aktiviert ist, durchlaufen die Tumorzellen eine Reihe von Veränderungen, darunter die Auflösung der Tight Junctions, die Störung der apikalen Basalpolarität und die Umgestaltung der Zytoskelettstruktur, die alle für die Migration und Invasion der Tumorzellen von Vorteil sind. In-vitro- und In-vivo-Studien an TNBC haben gezeigt, dass die Hemmung des Akt/GSK-3 β-Signalwegs die Expression von E-Cadherin wirksam steigern und die Expressionsniveaus von N-Cadherin und Vimentin senken kann, wodurch der EMT-Prozess umgekehrt wird. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass in MDA-MB-231-Zellen, DP die Expression von E-Cadherin hochreguliert und die Expressionsniveaus von N-Cadherin und Vimentin in einer dosisabhängigen Weise herunterreguliert, was darauf hindeutet, dass DP den EMT-Prozess in dieser Zelle verhindern kann.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass DP die Proliferation, Migration, Invasion und EMT von MDA-MB-231-Zellen signifikant hemmen kann, was durch die Hemmung des PI3K/Akt/GSK-3 β-Signalwegs erreicht werden kann, was eine neue Targeting-Basis für DP bietet, um ein potenzielles neues Medikament gegen Brustkrebs zu werden. Obwohl aktuelle Studien gezeigt haben, dass DP seine Anti-Brustkrebs-Wirkung durch mehrere Kanäle und Ziele ausübt, ist der molekulare Regulationsmechanismus von Brustkrebs Proliferation, Migration und Invasion komplex, und der spezifische Mechanismus seiner Anti-Brustkrebs-Effekt muss weiter erforscht werden. Darüber hinaus bietet diese Studie nur in vitro experimentelle Beweise für DP zu hemmen TNBC Zellproliferation, Migration, Invasion und EMT durch die Unterdrückung der PI3K/Akt/GSK-3 β-Signalweg. Um den molekularen Mechanismus der Anti-TNBC-Wirkung von DP weiter aufzudecken, sind weitere In-vivo-Tierversuche erforderlich.