Acetyl-Habasid löst über den Wnt-Signalweg die Apoptose in Dickdarmkrebszellen HCT116 aus
Dickdarmkrebs ist die vierttödlichste Krebsart der Welt und ein häufiger bösartiger Tumor des Verdauungssystems. Genetische Faktoren, Fettleibigkeit, Bewegungsmangel und Rauchen sind Risikofaktoren für die Entstehung von Dickdarmkrebs. Gegenwärtig wird in der klinischen Praxis bei Dickdarmkrebs hauptsächlich eine chirurgische Behandlung angewandt. Da es schwierig ist, Dickdarmkrebs im Frühstadium zu erkennen, wird die beste chirurgische Chance verpasst, wenn er diagnostiziert wird. Zu diesem Zeitpunkt benötigen die Patienten häufig eine Strahlen- und Chemotherapie, um ihre Prognose zu verbessern. Herkömmliche Chemotherapeutika haben jedoch mehr Nebenwirkungen, während natürliche Medikamente weniger Nebenwirkungen haben und kostengünstiger sind.

Ajuga ciliata Bunge ist eine mehrjährige krautige Pflanze aus der Familie der Lamiaceae, die hauptsächlich in Hebei, Shandong, Shaanxi, Gansu, Sichuan und anderen Regionen Chinas verbreitet ist. Die ganze Pflanze von Gynostemma pentaphyllum kann als Medizin verwendet werden und ist in der chinesischen Volksmedizin weit verbreitet, um Krankheiten wie pulmonale Hitzewallungen, traumatische Verletzungen, Tonsillitis, Pharyngitis usw. zu behandeln. Der Gehalt an 8-O-Acetylharpagid (8-OA) in Gynostemma pentaphyllum ist der höchste. Nach früheren Studien von You et al. hat Acetylrhamnosid starke entzündungshemmende Wirkungen und kann das frühe entzündliche Exsudat in den Kapillaren lindern. Da Entzündungsmediatoren selbst eine regulierende Rolle bei der Tumorprogression spielen können, könnte Acetylrhamnosid über den Entzündungsweg antitumorale Wirkungen entfalten. Darüber hinaus fanden Konoshima et al. heraus, dass Acetylrhamnosid eine signifikante hemmende Wirkung auf den durch Stickstoffmonoxid induzierten Hautkrebs bei Mäusen hat und die durch N-Nitrosodiethylamin und Phenobarbital induzierte Proliferation von Leberkrebszellen hemmen kann, was darauf hindeutet, dass Acetylrhamnosid ein potenzielles Antitumormittel sein könnte.

Ziel dieser Studie ist es, die Rolle von Acetylhababin bei der Anti-Tumor-Wirkung zu erforschen, indem eine Reihe von biologischen Verhaltensänderungen nach Einwirkung von Acetylhababin auf Dickdarmkrebszellen HCT116 untersucht werden.

 

Dickdarmkrebs ist jedes Jahr für etwa 10% der krebsbedingten Todesfälle weltweit verantwortlich. Gegenwärtig ist die Operation die wichtigste Behandlungsmethode für Dickdarmkrebs, die durch Chemo- und Strahlentherapie ergänzt wird. Bei Patienten im fortgeschrittenen Stadium ist die Wirksamkeit der Chemotherapie gering und die Nebenwirkungen sind beträchtlich, so dass die Überlebenszeit nur etwa 18 Monate beträgt. In den letzten Jahren hat sich die Suche nach Antitumormitteln in natürlichen Pflanzen zu einem wichtigen Forschungsschwerpunkt entwickelt, da einige traditionelle Chemotherapeutika, darunter Paclitaxel und Vincristin, aus natürlichen Pflanzen gewonnen werden.

Die Proliferationshemmung ist ein wichtiger Ansatzpunkt für die Entwicklung von Krebsmedikamenten. Die CCK8-Methode zeigte, dass die hemmende Wirkung von Acetylrhamnosid auf HCT116-Zellen konzentrationszeitabhängig ist, mit IC50-Werten von 0,91, 0,39 und 0,39 mmol/L zu drei Zeitpunkten, was darauf hindeutet, dass Acetylrhamnosid seine Wirkung hauptsächlich innerhalb der ersten 48 Stunden entfaltet. Darüber hinaus wurde durch Plattenklonierungsexperimente nachgewiesen, dass Acetylrhamnosid die Koloniebildungsfähigkeit von HCT116-Zellen signifikant verringern kann.

Die Proliferation und die Überlebensfähigkeit von Tumorzellen sind viel stärker als die von normalen Zellen, und die meisten Krebsmedikamente können die Proliferation von Tumorzellen hemmen, indem sie den Zellzyklus anhalten und die Apoptose einleiten. Während des Zelltods kommt es häufig zu Phänomenen wie einer erhöhten Konzentration reaktiver Sauerstoffspezies, der Aktivierung von Cysteinproteasen und der Chromatinkondensation. Unter anderem führt der Verlust des mitochondrialen Transmembranpotenzials zur Freisetzung von Cytochrom c aus den Mitochondrien in das Zytoplasma, was ein wichtiger Schritt bei der Einleitung der Apoptose ist. Bax und Bcl2 sind entscheidend für die Freisetzung von Cytochrom c und die Aktivierung nachgeschalteter Caspase-Proteine. Mit Hilfe der Durchflusszytometrie haben wir festgestellt, dass Acetylrhamnosid den Zellzyklus von HCT116-Darmkrebszellen dosisabhängig beeinflussen kann, indem es den Zellzyklus in der G1-Phase arretiert und die Apoptoserate der Zellen signifikant erhöht.

Die Forschung hat bestätigt, dass der Wnt-Signalweg in hohem Maße mit der Entwicklung von Dickdarmkrebs korreliert ist. Unter ihnen ist β-Catenin ein Schlüsselmolekül im klassischen Wnt-Signalweg, und der E-Cadherin/β-Catenin-Komplex trägt zur Stabilisierung der interzellulären Adhäsion bei, wodurch die Zellinvasion und Metastasierung verringert wird. In Tumorzellen kann β-Catenin die Gentranskription aktivieren, die mit der Proliferation, dem Zyklus, der Apoptose, der Migration, der Invasion und der Arzneimittelresistenz von Krebszellen zusammenhängt, was zu einer bösartigen Vermehrung von Tumoren führt. Darüber hinaus hat sich β-Catenin als ein vielversprechendes Ziel für die Krebsprävention und -behandlung erwiesen. Viele Naturprodukte können als Inhibitoren der β-Catenin-Signalübertragung wirken, hauptsächlich durch Phosphorylierung, Ubiquitinierung und Hemmung der nuklearen Translokation. Naturprodukt-Inhibitoren haben in verschiedenen Tumormodellen in vitro und in vivo gute präventive und therapeutische Wirkungen gezeigt. β-Catenin kann die Expression des nachgeschalteten Moleküls Myc im Zellkern fördern. Myc gehört zur Familie der Onkogene und kodiert für essentielle nukleare Transkriptionsfaktoren im Zellkern, die hauptsächlich an der Regulierung von Zellwachstum, Proliferation, Differenzierung, Zyklus, Metabolismus, Apoptose usw. beteiligt sind. Bei Säugetieren umfasst die Myc-Proteinfamilie drei Kategorien: c-Myc, n-Myc und l-Myc. c-Myc wird mit genomischer Instabilität und Tumorentstehung in Verbindung gebracht. In ruhenden Zellen ist die Expression von c-Myc gering, und sobald die Zelle in den Zellzyklus eintritt, steigt die Expression von c-Myc rasch um ein Mehrfaches an. Darüber hinaus wurde eine signifikante Hochregulierung des c-Myc-Proteins bei etwa 70% der Dickdarmkrebse festgestellt, was auf eine positive Korrelation zwischen c-Myc und der Bösartigkeit von Dickdarmkrebs hinweist.

In diesem Experiment wurden mittels Hochdurchsatz-Transkriptomsequenzierung 4129 unterschiedlich exprimierte Gene in HCT116-Zellen identifiziert, die durch Acetylrhamnosid induziert wurden, darunter 1921 hochregulierte Gene und 2208 herunterregulierte Gene. Die unterschiedlich exprimierten Gene standen hauptsächlich im Zusammenhang mit Zellwachstum, Zellzyklus, Zellinvasion, Zellimmunität, oxidativem Stress, Zellmetabolismus, molekularem Transport und Zelltodwegen. Nach der Analyse der unterschiedlich exprimierten Gene in Kombination mit der KEGG-Datenbank wurde festgestellt, dass Acetylrhamnosid den Wnt-Signalweg in HCT116-Zellen signifikant beeinflusst. Die signifikante Herabregulierung von β-Catenin und c-Myc wurde durch Genexpression und Proteinnachweis von Acetylrhamnosid und der Kontrollgruppe bestätigt. Die Kombination von Acetyl-Rhamnosid und dem niedermolekularen Wnt-Inhibitor XAV939 hemmte das Wachstum von HCT116-Darmkrebszellen weiter, was darauf hindeutet, dass der Wnt/β-Catenin-Weg auch die Arzneimittelresistenz von HCT116 vermittelt. Die Hemmung des Wnt/β-Catenin-Wegs kann die Anti-Tumor-Aktivität von Acetylrhamnosid deutlich erhöhen.

Diese Studie zeigte, dass Acetylrhamnosid die Proliferationsaktivität der Dickdarmkrebs-Zelllinie HCT116 wirksam hemmen kann. Genomische Tests zeigten signifikante Unterschiede im Wnt/β-Catenin-Signalweg der Zellen, was darauf hindeutet, dass Acetylrhamnosid das normale Zellwachstum durch die Regulierung des Wnt/β-Catenin-Signalwegs hemmen kann, was wiederum die Zellapoptose und den Zyklusstillstand induziert und dadurch das Tumorzellwachstum hemmt. Diese Spekulation erfordert jedoch weitere Beweise, und der spezifische Wirkmechanismus bedarf weiterer eingehender Forschung.