Az acetil-habaszid apoptózist indukál a HCT116 vastagbélrákos sejtekben a Wnt jelátviteli útvonalon keresztül
A vastagbélrák a negyedik leghalálosabb rákos megbetegedés a világon, és az emésztőrendszer gyakori rosszindulatú daganata. A genetika, az elhízás, a testmozgás hiánya és a dohányzás a vastagbélrák kialakulásának kockázati tényezői. Jelenleg a klinikai gyakorlatban a vastagbélrák esetében elsősorban a sebészeti kezelésre támaszkodnak. A vastagbélrák korai stádiumban történő felismerésének nehézsége miatt a diagnózis felállításakor a legjobb sebészeti lehetőséget szalasztják el. Ilyenkor a betegeknek gyakran sugár- és kemoterápiára van szükségük a prognózisuk javítása érdekében. A hagyományos kemoterápiás gyógyszereknek azonban több mellékhatása van, míg a természetes gyógyszerek kevesebb mellékhatással rendelkeznek és megfizethetőbbek.

Az Ajuga ciliata Bunge a Lamiaceae családba tartozó évelő lágyszárú növény, amely főként Hebei, Shandong, Shaanxi, Gansu, Sichuan és Kína más régióiban elterjedt. A Gynostemma pentaphyllum egész növénye gyógyszerként használható, és a kínai népi gyógyászatban széles körben használják olyan betegségek kezelésére, mint a tüdőhő hemoptysis, traumás sérülés, mandulagyulladás, torokgyulladás stb. A 8-O-acetilharpagid (8-OA) tartalma a Gynostemma pentaphyllumban a legmagasabb. You et al. korábbi tanulmányai szerint az acetil-ramnozid erős gyulladáscsökkentő hatással rendelkezik, és enyhítheti a korai gyulladásos exsudátumot a kapillárisokban. Mivel a gyulladásos mediátorok maguk is szabályozó szerepet játszhatnak a tumor progressziójában, az acetil-ramnosid a gyulladásos útvonalon keresztül fejthet ki tumorellenes hatást. Ezenkívül Konoshima és munkatársai megállapították, hogy az acetil-ramnosid jelentős gátló hatással van a nitrogén-oxid által kiváltott bőrrákra egerekben, és gátolni tudja az N-nitrozodietilamin és fenobarbitál által kiváltott májráksejtek proliferációját, ami azt jelzi, hogy az acetil-ramnosid potenciális daganatellenes gyógyszer lehet.

E tanulmány célja az acetilhababin daganatellenes hatásában játszott szerepének feltárása egy sor biológiai viselkedésbeli változás vizsgálatával, miután az acetilhababin a HCT116 vastagbélrákos sejtekre hat.

 

A vastagbélrák évente világszerte a rákos megbetegedésekkel összefüggő halálesetek mintegy 10%-ért felelős. Jelenleg a vastagbélrák fő kezelési módja a műtét, amelyet kemoterápia és sugárterápia egészít ki. Az előrehaladott stádiumban lévő betegek esetében a kemoterápia hatékonysága alacsony, a mellékhatások jelentősek, a túlélési idő mindössze kb. 18 hónap. Az elmúlt években a természetes növényekben található daganatellenes gyógyszerek kutatása a kutatás egyik fő forró pontjává vált, mivel néhány hagyományos kemoterápiás gyógyszer, köztük a paclitaxel és a vinkrisztin természetes növényekből származik.

Az antiproliferáció fontos belépési pont a rákellenes gyógyszerek fejlesztésében. A CCK8 módszer azt mutatta, hogy az acetil-ramnozid HCT116 sejtekre gyakorolt gátló hatása koncentráció-időfüggő, az IC50 értékek 0,91, 0,39 és 0,39 mmol/l három időpontban, ami azt jelzi, hogy az acetil-ramnozid elsősorban az első 48 órában fejti ki hatását. Ezenkívül lemezes klónozási kísérletekkel kimutatták, hogy az acetil-ramnozid jelentősen csökkenti a HCT116 sejtek kolóniaképző képességét.

A tumorsejtek proliferációs és túlélési képessége sokkal erősebb, mint a normál sejteké, és a legtöbb rákellenes gyógyszer a sejtciklus megállításával és az apoptózis kiváltásával képes gátolni a tumorsejtek proliferációját. A sejthalál folyamata során gyakran olyan jelenségek lépnek fel, mint a reaktív oxigénfajok megnövekedett szintje, a cisztein-proteáz aktivációja és a kromatin kondenzációja. Ezek közül a mitokondriális transzmembrán potenciál elvesztése a citokróm c felszabadulását indukálja a mitokondriumokból a citoplazmába, ami kulcsfontosságú lépés az apoptózis indukálásában. A Bax és a Bcl2 döntő szerepet játszik a citokróm c felszabadulásában és a downstream kaszpázfehérjék aktiválásában. Áramlási citometriás elemzéssel megállapítottuk, hogy az acetil-ramnozid dózisfüggően képes befolyásolni a HCT116 vastagbélrákos sejtek sejtciklusát, a sejtciklus G1 fázisban való megállását okozva és jelentősen növelve a sejtek apoptózisának arányát.

A kutatások megerősítették, hogy a Wnt jelátviteli útvonal szoros összefüggésben áll a vastagbélrák kialakulásával. Ezek közül a β - katenin a klasszikus Wnt-útvonal egyik kulcsmolekulája, és az E-kadherin/β - katenin komplex segít stabilizálni a sejtek közötti adhéziót, ezáltal csökkenti a sejtinváziót és az áttétképzést. A daganatos sejtekben a β - katenin aktiválhatja a rákos sejtek proliferációjával, ciklusával, apoptózissal, migrációval, invázióval és gyógyszerrezisztenciával kapcsolatos génátírást, ami a daganatok rosszindulatú burjánzásához vezet. Ezenkívül a β - catenin ígéretes célpontnak bizonyult a rák megelőzésében és kezelésében. Számos természetes termék képes a β-katenin jelátvitel gátlójaként működni, főként foszforiláción, ubikvitiláción és a nukleáris transzlokáció gátlásán keresztül. A természetes termékek inhibitorai jó megelőző és terápiás hatást mutattak különböző tumormodellekben in vitro és in vivo. A β - katenin elősegítheti a Myc downstream molekula expresszióját a sejtmagban. A Myc az onkogén családba tartozik, és a sejtmagban esszenciális nukleáris transzkripciós faktorokat kódol, amelyek elsősorban a sejtnövekedés, proliferáció, differenciálódás, ciklus, metabolizmus, apoptózis stb. szabályozásában vesznek részt. Emlősökben a Myc fehérjecsalád három kategóriát foglal magában: c-Myc, n-Myc és l-Myc. A c-Myc a genomi instabilitással és a tumorigenezissel hozható összefüggésbe. A nyugalmi állapotban lévő sejtekben a c-Myc expressziós szintje alacsony, és amint a sejt belép a sejtciklusba, a c-Myc expressziója gyorsan többszörösére nő. Ezen túlmenően a vastagbélrákok körülbelül 70%-ében a c-Myc fehérje jelentős upregulációját találták, ami pozitív korrelációt jelez a c-Myc és a vastagbélrák rosszindulatúsága között.

Ebben a kísérletben nagy áteresztőképességű transzkriptom szekvenálást alkalmaztak, hogy azonosítsák a HCT116 sejtekben az acetil-ramnozid által indukált 4129 differenciálisan expresszált gént, beleértve 1921 felfelé szabályozott gént és 2208 lefelé szabályozott gént. A differenciálisan expresszálódó gének főként a sejtnövekedéssel, a sejtciklussal, a sejtinvázióval, a sejtimmunitással, az oxidatív stresszel, a sejtmetabolizmussal, a molekuláris transzporttal és a sejthalál útvonalaival voltak kapcsolatban. A differenciálisan expresszált gének KEGG-adatbázissal kombinált elemzése után megállapították, hogy az acetil-ramnozid jelentősen befolyásolta a Wnt jelátviteli útvonalat a HCT116 sejtekben. A β - katenin és a c-Myc jelentős downregulációját az acetil-ramnozid és a kontrollcsoport génexpressziójának és fehérjéinek kimutatásával igazoltuk. Az acetil-ramnozid és a XAV939 Wnt kismolekulás inhibitor kombinációja tovább gátolta a HCT116 vastagbélráksejtek növekedését, ami azt jelzi, hogy a Wnt/β - katenin útvonal közvetíti a HCT116 gyógyszerrezisztenciáját is. A Wnt/β - katenin útvonal gátlása jelentősen fokozhatja az acetil-ramnozid daganatellenes hatását.

Ez a vizsgálat kimutatta, hogy az acetil-ramnosid hatékonyan gátolja a HCT116 vastagbélrákos sejtvonal proliferációs aktivitását. A genomikai vizsgálatok jelentős különbségeket mutattak ki a sejtek Wnt/β - katenin jelátviteli útvonalában, ami arra utal, hogy az acetil-ramnozid a Wnt/β - katenin jelátviteli útvonal szabályozásával gátolhatja a normál sejtnövekedést, tovább indukálva a sejt apoptózist és ciklusmegállást, ezáltal gátolva a tumorsejtek növekedését. Ez a feltételezés azonban további bizonyítékokat igényel, és a specifikus hatásmechanizmus további mélyreható kutatást igényel.