Guanguan Tengzhi G gátolja a vastagbélrákos sejtek proliferációját az ATM-CH2-p53 jelátviteli útvonalon keresztül
A vastagbélrák (CRC), mint az egyik leggyakoribb rosszindulatú daganat, előfordulási aránya a világon a harmadik, halálozási aránya pedig a második. Bár a diagnózis és a kezelés terén elért előrelépések néhány beteg életét meghosszabbították, az 5 éves túlélési arány még mindig csak 64%, ami nem különbözik jelentősen a 10 évvel ezelőttitől. Jelenleg a vastagbélrák fő kezelési módja a sugár- és kemoterápiával kombinált műtét, amelynek súlyos mellékhatásai jelentősen csökkentik a betegek életminőségét. Az elmúlt években a vonatkozó tanulmányok megállapították, hogy a természetes gyógyszerek bizonyos előnyökkel rendelkeznek a vastagbélrák proliferációjának gátlásában és a sugár- és kemoterápia toxikus mellékhatásainak csökkentésében, így a vastagbélrák kezelésének fontos eszközeivé váltak.

A Marsdeniatenacissima - (Roxb.) Wight et Arn az Asclepiadaceae családba tartozó gyógynövény, amelyet elsősorban Yunnan és Guizhou tartományokban termesztenek. A kutatások megállapították, hogy a Tongguan Vine farmakológiai hatásai széles skálán mozognak, beleértve a rákellenes, asztma enyhítését, immunszabályozást, vérnyomáscsökkentést, fájdalomcsillapítást, vizelethajtást és a sugár- és kemoterápia által okozott leukopénia enyhítését rákos betegeknél. Ezenkívül klinikailag is alkalmazzák különböző daganatok, például gyomorrák, tüdőrák, májrák, leukémia stb. kezelésére, jelentős terápiás hatással. A kutatások kimutatták, hogy a Tongguan Vine összes szaponinja antiproliferatív hatással van a májrákos sejtekre, és ezek a fő rákellenes hatóanyagok. A tenacissoside G (TG) kémiai szerkezeti képlete az 1. ábrán látható, és ez a tenacissoside G összes szaponinjának egyik összetevője. Vannak kutatási jelentések arról, hogy a TG lehet a Tongguan Teng nem kissejtes tüdőrák kezelésének fő hatóanyaga, amely több jelátviteli útvonalon, például a PI3K/Akt-on keresztül tüdőrákellenes hatást fejt ki. Jelenleg azonban nincsenek jelentések a TG szerepéről és mechanizmusáról a vastagbélrák elleni küzdelemben. Ez a kísérlet a humán kolorektális rákos sejteket, az RKO és LoVo sejteket veszi kutatási tárgynak, megfigyeli a TG hatását a kolorektális rákos sejtek proliferációs aktivitására, és feltárja a lehetséges hatásmechanizmusát.

Hagyományos kínai gyógyszerként a Tongguan Vine a klinikai gyakorlatban rákellenes hatással rendelkezik. A vonatkozó kutatási jelentések szerint a Tongguan Vine-ból kivont rákellenes szer jelentős gátló hatással van a tumorsejtek proliferációjára, és teljes szaponin kivonata képes a sejtek apoptózisát kiváltani és rákellenes aktivitását kifejteni. Ezért tanulmányt végeztünk a fő hatóanyag, a Tongguan Vine Glycoside G farmakológiai hatásairól és molekuláris mechanizmusairól a vastagbélrákra. A kísérleti eredmények azt mutatták, hogy a Tongguan Tengzhi G jelentősen gátolni tudja a vastagbélrákos sejtek proliferációját és DNS-károsodást idézhet elő, aktiválhatja az ATM-CHK2-p53 útvonalat, és p53 által közvetített sejtciklus-megállást és apoptózist okozhat.

A genomiális DNS integritásának fenntartása létfontosságú a sejtek növekedése és szaporodása szempontjából, azonban a sejtek különböző mértékű DNS-károsodást szenvedhetnek különböző fizikai vagy kémiai tényezők miatt, mind belső, mind külső tényezők hatására. Ezek közül a DNS-kettősszál-törések a DNS-károsodás legsúlyosabb típusa. Amikor a DNS kettősszál-töréseken megy keresztül, a sejt DNS-károsodásra adott válaszmechanizmus foszforilálja a DNS-t körülvevő H2AX hisztonokat, gamma H2AX-ot képezve. A gamma H2AX a károsodás helyén perceken belül gamma H2AX fókuszok kialakulásához képes csoportosulni, és a fókuszok száma pozitívan megfelel a DNS kettősszál-törések szintjének. Ezért a DNS kettős szálszakadások egyik érzékeny molekuláris markereként ismerik el. Először comet assay-t alkalmaztunk a TG beadását követően az intracelluláris DNS-károsodás kimutatására, és azt találtuk, hogy a gyógyszerrel kezelt csoportban a farok DNS-tartalma jelentősen megnövekedett, ami a DNS-károsodás TG általi indukcióját jelzi a vastagbélrákos sejtekben. Ezenkívül az immunfluoreszcens festés eredményei azt mutatták, hogy a kontrollcsoporthoz képest a gyógyszerrel kezelt csoportban jelentősen megnőtt az intracelluláris γ - H2AX pozitív fókuszok száma és jelentősen megnőtt a γ - H2AX expressziós szintje, ami tovább bizonyítja, hogy a TG DNS kettős szál töréseket indukál a DNS-károsodás okozása érdekében.

A DNS-károsodási válasz a szervezet által kezdeményezett DNS-módosításra utal, amelynek célja a sejtek védelme a károsodástól, ha stimulálják őket; ez főként a periodikus ellenőrzőpontok aktiválását, a DNS-károsodás javítását és a DNS-károsodás által kiváltott sejt apoptózist foglalja magában. A sejtekben a DNS-károsodások javítására használt útvonalak összetettek és sokfélék. Amikor egy DNS kettős szál elszakad, a károsodásreceptor azonnal felismeri a károsodást, és átveszi a homológ rekombinációs javítást és a nem homológ véghez kapcsolt rekombinációs javítást. Ezek közül az ATM fehérje az egyik kulcspont, amely részt vesz a sejtkárosodás felismerésében és javításában, és a fenti két útvonalon keresztül vesz részt a DNS-károsodásra adott válaszban. Amikor az ATM fehérje aktiválódik, a downstream célpont CHK2 foszforilálódik és aktiválja a p53-at, ami a sejtciklus leállását és a sejt apoptózisának kiváltását okozza. Ezek közül a G1/S ciklus progressziójának megállását elsősorban a p21, a p53 által indukált ciklinfüggő kináz inhibitor felszabályozása okozza. Mind az áramlási citometria, mind a Western blot eredmények azt mutatták, hogy a TG a p21 szintjének felszabályozásával és a ciklushoz kapcsolódó CDK2, CDK4, CDK6, Cyclin D1 és CyclinE fehérjék expressziójának gátlásával G0/G1 fázisú leállást idézhet elő.

Kutatások kimutatták, hogy az ATM-CHK2-p53 jelátviteli útvonal fontos szerepet játszik a DNS-károsodás által kiváltott sejt apoptózisban. A DNS-károsodást indukáló hatása alapján molekuláris mechanizmuskutatást végeztünk a TG ATM-CHK2-p53 jelátviteli útvonalra gyakorolt szabályozó hatásáról. A Western blot kísérlet eredményei azt mutatták, hogy 48 óra TG beadást követően az ATM és a CHK2 intracelluláris foszforilációs szintje jelentősen megemelkedett, és a p53 fehérje expressziója és foszforilációs szintje is jelentősen felszabályozódott. Ugyanakkor kimutattuk a tisztítottPARP és a tisztítottCaspase 3 intracelluláris apoptózis-markereket, és megállapítottuk, hogy expressziós szintjük jelentősen nőtt a hatóanyag-koncentráció növekedésével, ami azt jelzi, hogy a TG apoptózist indukáló hatással van a vastagbélrákos sejtekre. Ebből arra lehet következtetni, hogy a TG-kezelést követően a sejtekben aktivált ATM foszforilációt indukálhat a downstream fehérjéjének, a CHK2-nek, és tovább aktiválhatja a p53-at, ami a p53 által közvetített sejt apoptózishoz vezet.

A sejtciklus gátlása fontos szerepet játszik a vastagbélrákos sejtek proliferációjának megakadályozásában. A ciklin és a ciklinfüggő kináz (CDK) a sejtciklus folyamatában CDK-ciklin komplexek kialakításával és célfehérjék foszforilálásával szabályozza a sejtciklust. Közülük a CDK2 CyclinE és a CDK4/6-Cyclin D1 fontos szerepet játszik a sejtek G1 fázisból S fázisba való átmenetében, míg a p21 gátló hatással van erre a ciklusátalakulási folyamatra. A p53 aktivitásának TG általi, az ATM-CH2-p53 jelátviteli útvonalon keresztül történő felszabályozása miatt az aktivált p53 a p21 aktiválásával G1/S fázis megfigyelési pontokat indíthat el és G0/G1 fázisú sejtciklus-megállást idézhet elő.

Összefoglalva, ez a tanulmány megállapította, hogy a TG proliferációt gátló hatással van a kolorektális rákos sejtekre, és G0/G1 fázisú leállást és apoptózist idéz elő. Ezenkívül a TG sejt DNS-károsodást okozhat és aktiválhatja az ATM-CHK2-p53 jelátviteli útvonalat. Ezért ez arra utal, hogy a TG a p53 által közvetített sejtciklus-megállást és apoptózist indukálhat, és az ATM-CH2-p53 jelátviteli útvonal szabályozásával gátolhatja a vastagbélráksejtek proliferációját. Ez a tanulmány bizonyos elméleti alapot nyújt a vastagbélrák Guantongteng G-vel történő kezeléséhez, és további kutatásokat igényel a kapcsolódó egyéb hatásmechanizmusok.