Studie \u00fcber die durch Leukamenin E ausgel\u00f6ste Umstrukturierung des Zytoplasmaskeletts und die Hemmung der Migration in menschlichen Geb\u00e4rmutterhalskrebszellen HeLa
\nDie Mikrofilamente, Mikrotubuli und intermedi\u00e4ren Fasern in eukaryontischen Zellen sind mit ihren Bindungsproteinen zu einem hochgradig geordneten dreidimensionalen Netzwerk verbunden, das einem zytoplasmatischen Skelettsystem \u00e4hnelt. Sie sind an wichtigen zellul\u00e4ren Lebensprozessen wie dem Materialtransport, der Informations\u00fcbertragung, der Zellteilung, der Zellwanderung und der Erhaltung der Zellmorphologie beteiligt. Der dynamische Prozess des Zytoskeletts ist stark reguliert, um die Bed\u00fcrfnisse der zellul\u00e4ren Lebensaktivit\u00e4ten zu erf\u00fcllen, und eine St\u00f6rung seines Aufbaus kann zur Hemmung des Zellwachstums, zum Stillstand der Zellteilung und sogar zur Zellapoptose f\u00fchren. Einige Antitumormedikamente k\u00f6nnen das dynamische Gleichgewicht der Mikrotubuli st\u00f6ren, indem sie die Depolymerisation und Polymerisation des Zytoskeletts ver\u00e4ndern und dadurch die Zellproliferation hemmen und eine Antitumorwirkung entfalten. Die aus Pflanzen gewonnenen Krebsmedikamente Catharanthus-Alkaloide und Taxane k\u00f6nnen sich mit \u03b2-Tubulin verbinden, den dynamischen Prozess des Mikrotubuli-Skeletts st\u00f6ren und zur Behandlung einer Vielzahl von Tumoren eingesetzt werden, darunter Brustkrebs, Lungenkrebs, Neuroblastom, Rhabdomyosarkom, akute Leuk\u00e4mie usw. Die Erforschung und Entdeckung von Antitumormedikamenten, die auf das Zytoskelett und die damit verbundenen Proteine abzielen, ist ein sehr aktives Forschungsgebiet geworden.<\/p>\n
Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) wirken als Signalmolek\u00fcle in den Zellen und sind an wichtigen zellul\u00e4ren Lebensprozessen wie der Zellproliferation und -differenzierung beteiligt. Aufgrund von Ver\u00e4nderungen der Stoffwechselwege in Tumorzellen steigt der Gehalt an ROS, insbesondere an H2O2, wodurch Tumorzellen empfindlicher auf Ver\u00e4nderungen des ROS-Gehalts reagieren. Daher wurden spezifische Ver\u00e4nderungen der intrazellul\u00e4ren Komponenten durch die ROS-Erzeugung und die antioxidative Abwehr als Ziele f\u00fcr die Krebsbehandlung identifiziert. Die Forschung hat gezeigt, dass durch NADPH-Oxidase und andere Quellen erzeugte ROS Mikrofilamente, Mikrotubuli und intermedi\u00e4re Seidenproteine direkt ver\u00e4ndern k\u00f6nnen, indem sie ihre dynamischen Zusammenbau- und Abbauprozesse beeinflussen, oder das Zytoskelett durch Aktivierung der Rho-GTPase stromaufw\u00e4rts \u00fcber entsprechende Signalwege umgestalten. Durch NADPH-Oxidase vermittelter intrazellul\u00e4rer oxidativer Stress spielt ebenfalls eine wichtige regulatorische Rolle bei Erkrankungen des Zytoskeletts. In den letzten Jahren haben Forscher gro\u00dfes Interesse an der Beteiligung von ROS an der Regulierung der Dynamik des Zytoskeletts gezeigt.<\/p>\n
In China gibt es \u00fcber 90 Pflanzenarten der Gattung Camellia, von denen etwa 30 f\u00fcr medizinische Zwecke verwendet werden. Unter ihnen wurde Isodon rubescens einst in das chinesische Arzneibuch aufgenommen und wird haupts\u00e4chlich zur Behandlung von antibakteriellen, entz\u00fcndungshemmenden und tumorhemmenden Krankheiten eingesetzt. Oridonin, der Hauptwirkstoff von Lonicera japonica, wurde ausgiebig auf seinen Anti-Tumor-Mechanismus hin untersucht, und seine strukturellen Abwandlungen wurden in klinischen Versuchen der Phase I als Mittel gegen Leuk\u00e4mie getestet. Es wurden mehr als 1300 Arten enantiomerer Kaempferolditerpene entdeckt, die vor allem in den Zweigen und Bl\u00e4ttern von Pflanzen der Gattung Camellia reichlich vorhanden sind. Diese Verbindungen weisen eine umfangreiche krebsbek\u00e4mpfende Wirkung auf und d\u00fcrften zur Entdeckung neuer Antitumormittel f\u00fchren. Bisher wurden nur wenige enantiomere Diterpene wie Arbutin umfassend und systematisch auf ihre krebsbek\u00e4mpfenden Mechanismen hin untersucht. Andere Diterpene dieser Art sind noch nicht ausreichend erforscht, doch wurden in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte erzielt. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass bestimmte Enantiomere von Kaempferol-Diterpenen auf das Zytoskelettsystem einwirken und eine krebshemmende Wirkung entfalten k\u00f6nnen. So zielt Bacteriocin A direkt auf das BubR1-Protein ab, um den Kontrollpunkt f\u00fcr den Spindelaufbau zu aktivieren, den \u00dcbergang von der mittleren zur sp\u00e4ten Zellphase zu verhindern und die mitotische Phase der Leuk\u00e4miezellen Raji und Jurkat zu hemmen; Wangzaozin A und Epinodosin induzieren die Umstrukturierung des Zytoskeletts (Mikrofilamente, Mikrotubuli und Intermedi\u00e4rfilamente) in HeLa- bzw. HL-60-Zellen, was mit der Induktion der Zelldifferenzierung einhergeht; Leukamenin E kann auch die Keratinphosphorylierung in HUVEC- und PLC-Zellen induzieren und dadurch den normalen Aufbau von Keratinfasernetzen blockieren. In diesem Artikel werden die Auswirkungen von Leukamenin E auf die Umstrukturierung von drei Skelettfasern (Mikrofilamente, Mikrotubuli und Keratinfasern) in HeLa-Zellen sowie die m\u00f6glichen Mechanismen der Hemmung des Zellwachstums und der Migration beschrieben. Die Studie liefert Anhaltspunkte f\u00fcr die Aufkl\u00e4rung der molekularen Anti-Krebs-Mechanismen der enantiomeren Kaempferol-Diterpenoide sowie wissenschaftliche Grundlagen f\u00fcr die weitere Entwicklung und Anwendung dieser Verbindung.<\/p>\n
In den letzten Jahren hat die pharmakologische Anti-Krebs-Aktivit\u00e4t enantiomerer Kaempferol-Diterpene das Interesse der Forscher auf sich gezogen. Es gibt immer mehr Berichte \u00fcber die krebsbek\u00e4mpfenden Mechanismen dieser Verbindungen mit unterschiedlichen molekularen Konfigurationen, und es hat sich gezeigt, dass ihre Auswirkungen auf zellul\u00e4re Lebensprozesse vielf\u00e4ltig sind und auf molekularer Ebene mehrere Ziele ansprechen. Zum Beispiel induzieren sie Zellapoptose und -differenzierung durch verschiedene zellul\u00e4re Signalwege; sie zielen auf die Peroxidasen I und II, das BubR1-Protein und das Krebsprotein AML1-ETO ab, k\u00f6nnen die NADPH-Oxidase-Aktivit\u00e4t regulieren und die Keratinphosphorylierung induzieren. Unsere Forschungsgruppe hat nacheinander die Auswirkungen der enantiomeren Kaempferol-Diterpene auf das Zytoskelettsystem untersucht: Leukamenin E kann die Phosphorylierung von Zellkeratin K8 und K18 induzieren und den Keratinaufbau hemmen; Epinodosin und Wangzaozin A k\u00f6nnen den dynamischen Aufbau des Zytoskeletts in HL-60- und HeLa-Zellen beeinflussen, indem sie eine Umstrukturierung des zytoplasmatischen Zytoskeletts verursachen, die Verteilung von Mikrofilamenten, Mikrotubuli und intermedi\u00e4ren Skelettfasern ver\u00e4ndern und die Hom\u00f6ostase des zytoplasmatischen Zytoskelettsystems st\u00f6ren. Ihre Wirkungsmechanismen sind jedoch nicht gut verstanden.<\/p>\n
In diesem Artikel untersuchten wir zun\u00e4chst die Merkmale der Umstrukturierung des Zytoskeletts von HeLa-Zellen, die durch niedrige Konzentrationen von Leukamenin E (0,4-1,0 \u03bc mol\/L) ausgel\u00f6st wurde. Niedrige Konzentrationen von Leukamenin E ver\u00e4nderten die Morphologie der Zellen nach l\u00e4ngerer Behandlung (48h und 72h) signifikant, was zur Bildung langer Streifen, einer signifikanten Verringerung der Anzahl von Pseudopodien, einer Verl\u00e4ngerung der Pseudopodien und einer signifikanten Ver\u00e4nderung der Kernmorphologie mit einer Zunahme der Anzahl \"nierenf\u00f6rmiger Kerne\" f\u00fchrte. Bekanntlich haben Mikrofilamente, Mikrotubuli und mittlere Fasern alle die Funktion, die Morphologie der Zellen und ihrer Kerne aufrechtzuerhalten. Daher deuten diese Ver\u00e4nderungen darauf hin, dass Leukomenen E das dynamische Gleichgewicht des Zytoskeletts st\u00f6ren und eine Umstrukturierung des Zytoskeletts bewirken kann. Weitere Fluoreszenzf\u00e4rbungen best\u00e4tigten diese Vermutung: Die Zahl der zytoplasmatischen Stressfasern nahm ab, Mikrotubuli und Keratinfasern sammelten sich um den Zellkern, die Anordnung der Mikrotubuli und Keratin-Zwischenfasern \u00e4nderte sich erheblich, und einige Mikrotubuli und Keratin-Zwischenfasern verdickten sich. Die durchflusszytometrische Analyse best\u00e4tigte auch eine Abnahme der koh\u00e4siven Mikrofilamente, eine deutliche Zunahme der aggregierten Mikrotubuli und eine leichte Zunahme der Keratinfaserpolymerisation in HeLa-Zellen. Dieses Ergebnis \u00e4hnelt unserem fr\u00fcheren Bericht \u00fcber die Induktion einer Umstrukturierung des Zytoskeletts in HeLa-Zellen durch das enantiomere Diterpenoid Wangzaozin A. Die Behandlung von HepG2-, H1299-, PLC- und HUVEC-Zellen mit Leukamenin E in hohen Konzentrationen (2,0 bis 4,0 \u03bc mol\/L) f\u00fcr 24 Stunden f\u00fchrte jedoch zu minimalen Ver\u00e4nderungen in der Zellmorphologie, die sich v\u00f6llig von den Ver\u00e4nderungen unterscheiden, die nach der Behandlung in niedriger Konzentration beobachtet wurden. Wir fanden heraus, dass hohe Konzentrationen von Leukomenen E den ERK-Signalweg in den Zellen aktivieren, die Phosphorylierung von K8-S431\/73 und K18-S52 induzieren, den Zusammenbau von Keratinfasern hemmen und die Anzahl der Keratinfasern verringern k\u00f6nnen. Dies deutet darauf hin, dass unterschiedliche Konzentrationen von Leukomenen E an der Regulierung verschiedener Signalwege in Zellen beteiligt sein k\u00f6nnen und unterschiedliche zellul\u00e4re Reaktionen hervorrufen.<\/p>\n
Die tiefgreifende Beteiligung des Zytoskeletts an der Zellteilung und -wanderung steht in engem Zusammenhang mit der Entstehung und dem Verfall von Zellkrebs. Das dynamische Fasernetzwerk, das sich aus dem Zytoskelett und regulatorischen Proteinen zusammensetzt, ist am Prozess der Zellmigration beteiligt, der sich in kontinuierlichen Ver\u00e4nderungen der Zellmorphologie, der Reorganisation des Zytoskeletts und dem Antrieb der gerichteten Zellbewegung \u00e4u\u00dfert. Substanzen, die auf das Zytoskelett abzielen, wie Cytochalasin, Colchicin und Vincristin, hemmen die Zellproliferation und -migration, indem sie den Aufbau des Zytoskeletts beeinflussen. Unsere Forschung zeigt, dass 0,8~1,0 \u03bc mol\/L Leukomenen E das dynamische Gleichgewicht des Zytoskeletts der HeLa-Zellen st\u00f6ren kann, was zu einer erheblichen Umstrukturierung des Zytoplasmazytoskeletts f\u00fchrt, die Zellmigration hemmt und die Zellproliferationsrate durch Blockierung des Zellzyklus verringert. Dies deutet darauf hin, dass Leukomenen E f\u00fcr die Erforschung und Entdeckung neuer Krebsmedikamente von gro\u00dfem Wert ist.<\/p>\n
ROS ist eine Art von sauerstoffhaltigen freien Radikalen, die in lebenden Organismen gebildet werden und aktiver sind als molekularer Sauerstoff wie O2, H2O2, - OH usw. Unter normalen physiologischen Bedingungen spielt ROS eine wichtige Rolle als zweiter Bote bei der Bestimmung des Zellschicksals und der Ver\u00e4nderung verschiedener Signalmolek\u00fcle. Die Forschung hat best\u00e4tigt, dass ROS am Signalweg der Umgestaltung des Zytoskeletts beteiligt sind, indem sie das Zytoskelett oder mit dem Zytoskelett verbundene Proteine direkt ver\u00e4ndern, und ein wichtiger Regulierungsfaktor f\u00fcr die Struktur und Funktion des Zytoskeletts sind. Zuvor hatten wir berichtet, dass Leukomenen E den intrazellul\u00e4ren ROS-Gehalt erh\u00f6hen und HL-60-Zellen zur Differenzierung in reife Granulozyten veranlassen kann, indem es die NADPH-Oxidase-Aktivit\u00e4t in HL-60-Zellen reguliert. In dieser Studie f\u00fchrte die Behandlung von HeLa-Zellen mit 0,4~1,0 \u03bc mol\/L Leukomenen E zu einem signifikanten Anstieg der intrazellul\u00e4ren ROS-Konzentration, und der ROS-Gehalt stieg mit zunehmender Wirkstoffkonzentration und l\u00e4ngerer Behandlungsdauer signifikant an. Wir spekulieren, dass ROS ein vorgelagertes Ereignis von Leukomenen E-induzierten morphologischen Ver\u00e4nderungen der Zelle, der Hemmung der Zellmigration und der Umstrukturierung des Zytoskeletts sein k\u00f6nnte. Leukomenen E k\u00f6nnte die Umstrukturierung des Zytoskeletts \u00fcber den ROS-Signalweg regulieren, was zu Ver\u00e4nderungen der Zellmorphologie und zur Hemmung der Zellmigration f\u00fchrt. Weitere Experimente best\u00e4tigten die obige Vermutung: Die Zugabe von NAC hat eine signifikante hemmende Wirkung auf die durch Leukomenen E induzierten morphologischen Ver\u00e4nderungen (in Richtung verl\u00e4ngerter und reduzierter verl\u00e4ngerter Pseudopodien), und es wurde beobachtet, dass NAC die Induktion des Stressfaserabbaus durch Leukomenen E abschw\u00e4chte und die Aggregation von Mikrotubuli und Keratinfasern um den Zellkern reduzierte. Diese Ph\u00e4nomene deuten darauf hin, dass die Umstrukturierung des Zytoskeletts und die Ver\u00e4nderungen der Zellmorphologie, die durch Leukomenen E verursacht werden, mit einem Anstieg der ROS-Werte einhergehen. Studien haben gezeigt, dass ROS an den dynamischen Prozessen der Aggregation und Depolymerisation von Mikrofilamenten beteiligt ist. In menschlichen primitiven Chondrozyten f\u00f6rdert ein Anstieg von ROS die oxidative Modifikation von Racl und f\u00fchrt zu Ver\u00e4nderungen in der Zytoskelettstruktur von Aktinzellen; ROS unterbricht das Stressfasernetzwerk und andere Mikrofilamentb\u00fcndel von Hoden-Sertoli-Zellen (SC) \u00fcber den ERK-Weg. Dar\u00fcber hinaus beeinflusst ROS die dynamische Instabilit\u00e4t von Mikrotubuli, reguliert die Organisation des Mikrotubuli-Protein-Zytoskeletts und induziert die Modifikation von Mikrotubuli-Proteinen. Es gibt keine relevanten Berichte \u00fcber die Korrelation und den Mechanismus zwischen ROS und Keratinfaserpolymerisation. Wir vermuten, dass die durch Leukamenin E verursachte Umstrukturierung des Zytoskeletts durch die Aktivierung von Signalwegen ausgel\u00f6st wird, die mit der Umstrukturierung des Zytoskeletts durch den Anstieg der ROS-Werte zusammenh\u00e4ngen. Lai et al. berichteten, dass Naringin einen Anstieg der ROS-Werte in HeLa-Zellen ausl\u00f6ste, den ROS\/JNK\/Bcl2-Signalweg aktivierte und die Zellproliferation und -migration hemmte. Unsere Forschung best\u00e4tigt, dass ROS als Signalmolek\u00fcle auf das Zytoskelettsystem wirken und die koordinierte Reorganisation des Zytoskeletts w\u00e4hrend der Zellbewegung st\u00f6ren k\u00f6nnen, was zur Hemmung der Zellmigration f\u00fchrt. Der Signalweg, \u00fcber den Leukamenin E die Zellproliferation hemmt, muss noch eingehender erforscht werden.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Study on Leukamenin E induced cytoplasmic cytoskeleton rearrangement and migration inhibition in human cervical cancer HeLa cells The microfilaments, microtubules, and intermediate fibers in eukaryotic cells are interconnected with their binding proteins to form a highly ordered three-dimensional network like cytoplasmic skeleton system. They participate in key cellular life processes such as material transport, information […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n