Az apoptózis indukciójának vizsgálata az SGC-7901 sejtekben a Fusarium graminearum extracelluláris poliszacharidjai által és annak mechanizmusa
A gyomorrák az ötödik leggyakoribb rákos megbetegedés és a harmadik vezető rákos halálozási ok világszerte. Előrehaladott stádiumban általában kemoterápiát alkalmaznak, olyan gyakori kemoterápiás gyógyszerekkel, mint a ciszplatin és az 5-fluorouracil. A kemoterápiás gyógyszerek rezisztenciája és toxicitása azonban alacsonyabb túlélési arányt eredményez a betegek számára. A poliszacharidok, mint természetes, nagy molekulatömegű polimerek és származékaik összetett térszerkezettel és változatos biológiai aktivitással rendelkeznek. Számos tanulmány kimutatta, hogy a poliszacharidok jó hatással vannak a tumor kialakulásának megelőzésére és a tumor növekedésének gátlására. Megváltoztathatják a sejtmembrán fluiditását, gátolhatják a tumor invázióját és metasztázisát, valamint a tumorsejtekben különböző jelátviteli utak és onkogének expressziójának szabályozásával sejt apoptózist és ciklusmegállást idézhetnek elő.
Kutatócsoportunk hosszú ideje foglalkozik aktív, daganatellenes hatású poliszacharidok izolálásával és felfedezésével a gombák erjesztési leveiből. Kiterjedt szűrésen keresztül megállapítottuk, hogy az almás Alternaria fermentációs levesből izolált extracelluláris poliszacharidok jó daganatellenes aktivitással rendelkeznek, ami arra emlékeztet minket, hogy a növényi kórokozók fontos forrása lehetnek a daganatellenes aktív poliszacharidoknak. A Fusarium graminearum, más néven Fusarium graminearum, megfertőzheti a búzát, és a beteg kalászokon rózsaszín vagy narancsvörös, vörös penészszerű anyagokat okozhat, ami a növényi rühhöz vezet. Ebben a tanulmányban izolálták először a Fusarium graminearum extracelluláris poliszacharidjait a fermentációs leveséből. In vitro szűrést követően megállapították, hogy az FGEPS jelentősen gátolja az SGC7901 humán gyomorrákos sejtvonal proliferációját. Ez a cikk a Fusarium graminearum extracelluláris poliszacharidok SGC-7901 gyomorrák elleni in vitro hatását és mechanizmusát vizsgálja, kísérleti alapot nyújtva a gyomorrák elleni aktív poliszacharid gyógyszerek kifejlesztéséhez.

 

A természetes termékek mindig is kincsesbányát jelentettek a gyógyszerfejlesztés számára, és hatalmas szerepet játszottak a betegségek kezelésében. A daganatellenes hatások tekintetében a természetes gyógyszerek, mint például a paclitaxel, a kamptotecin, a podofillotoxin, a vinblasztin stb. nemcsak gyakorlati hatással rendelkeznek, hanem ötleteket és referenciákat is szolgáltatnak új vegyületek szintéziséhez. A gombák fermentációja során keletkező másodlagos metabolitok az aktív poliszacharidok fontos forrása. A Rhizopus nigricans fermentációs leveséből izolált EPS extracelluláris poliszacharid aktiválja az AMP aktivált fehérje kináz (AMPK) útvonalat egér vastagbélrák CT26 sejtekben, gátolja a sejtnövekedést és elősegíti az apoptózist dózisfüggő és időfüggő módon; Az Aspergillus niger extracelluláris poliszacharidjai dózisfüggő módon növelik a Caspase-9 és Caspase-3 aktivitását, növelik a Bax/Bcl-2 arányt, elősegítik a citokróm C (Cyt-C) citoplazmába történő felszabadulását, és az intrinzikus mitokondriális apoptotikus útvonalon keresztül apoptózist indukálnak MCF-7 sejtekben; Az alagomba extracelluláris poliszacharidjai növelhetik a reaktív oxigénfajok szintjét a gyomorrákos BGC-823 sejtekben, csökkenthetik a mitokondriális membránpotenciált és apoptotikus testeket képezhetnek. A FGEPS-t, amely ebben a vizsgálatban hatékonyan gátolja a humán gyomorrák-sejtek SGC-7901 proliferációját, a Fusarium graminearum fermentációs leveséből izolálták. A CCK8 kísérlet azt mutatta, hogy az FGEPS hatékonyan gátolja a humán gyomorrák SGC-7901 sejtek proliferációját. A morfológiai eredmények azt mutatták, hogy az FGEPS az SGC-7901 sejtek zsugorodását és deformációját, a membránok habzását, sőt apoptotikus testek képződését is okozhatja, amelyek a sejt apoptózisának megnyilvánulásai. Az AnexinVFITC/PI kettős festés, a Hoechst33258 festés és a JC-1 festés eredményei azt mutatják, hogy az FGEPS képes apoptózist indukálni az SGC-7901 sejtekben, és ez a mitokondriális közvetítéssel összefügghet. Tekintettel arra, hogy az apoptózis egy gének által szabályozott programozott sejthalál, amely egy sor gén szabályozását foglalja magában, a vonatkozó eredmények alapján megvizsgáltuk a mitokondriális útvonal szerepét az SGC-7901 sejtek FGEPS által indukált apoptózisában.
Az apoptózis kiváltásának mechanizmusát vizsgálva megállapítottuk, hogy az FGEPS jelentősen felszabályozza a Bax, a hasított kaszpáz-3 és a hasított kaszpáz-9 pro-apoptotikus fehérjék expresszióját, és lecsökkenti a Bcl-2 antiapoptotikus fehérje expresszióját. Ez azt jelzi, hogy a mitokondriális közvetítésű sejt apoptózis szorosan összefügg az FGEPS humán gyomorrák SGC-7901 elleni hatásával. A mitokondriumok által közvetített sejt apoptózis elsősorban az anti apoptotikus fehérje Bcl-2 és az apoptotikus fehérjecsalád Bax arányának egyensúlyhiányára utal az apoptotikus jelek stimulálása alatt. A Bax túlterjedése a mitokondriális membrán permeabilitásának növekedését okozza, olyan faktorokat szabadítva fel, mint a Cyt-C. Az apoptotikus proteáz aktiváló faktorhoz való kötődés után aktiválhatja az apoptotikus proteáz Caspase-9-et, elősegítheti a cisztein-aszparaginsav kötődését, és apoptotikus testeket képezhet. A kaszpáz az apoptotikus proteázok nagy családja, amely a mitokondriális útvonalon keresztül aktiválható, és az aktivált kaszpáz a mitokondriumokat is arra késztetheti, hogy több Cyt-C-t szabadítsanak fel. E család "vízesésszerű" aktiválási lánca végül az apoptózis felé vezeti a sejteket. A kaszpáz-9 a "vízesés" aktivációs lánc csúcsán helyezkedik el, és az aktivált kaszpáz-9 kiváltja a downstream effektor molekulák, például a kaszpáz-3 aktiválódását, ami a kaszpáz kaszkádreakciójához vezet, és kromatin kondenzációt, lízist és a sejttesttől való elválást okoz, apoptotikus testeket képezve. Ez a tanulmány megállapította, hogy az FGEPS képes apoptózist indukálni az SGC7901 sejtekben, és a mitokondriális közvetítésű apoptózis útvonal fontos szerepet játszik az FGEPS által indukált apoptózis folyamatában a gyomorrák SGC-7901 sejtekben. A poliszacharidok, mint természetes nagy molekulatömegű anyagok, nemcsak a szerkezet és az energiaanyagok alapvető összetevői, hanem a szervezet szabályozásában és válaszában részt vevő kulcsmolekulák is. A glikobiológia fejlődésével a poliszacharidok kiváló daganatellenes aktivitásuk miatt a daganatellenes gyógyszerek kutatásának egyik forró pontjává váltak.
Összefoglalva, ebben a tanulmányban izolálták először az FGEPS extracelluláris poliszacharidot a Fusarium graminearumból. Proliferációgátló hatást fejt ki az SGC-7901, BGC-823 és MGC803 esetében, a legjelentősebb gátló hatást az SGC-7901 esetében fejtette ki. A mitokondriális útvonalon keresztül apoptózist is előidézhet az SGC-7901 sejtekben. A kísérlet alapot nyújt az FGEPS gyomorrákellenes hatásának további feltárásához és a gyomorrák poliszacharid alapú adjuváns terápiás gyógyszereinek kifejlesztéséhez.