Изучение механизма противовоспалительного действия байкалина на колоректальный рак на основе сигнального пути Hedgehog
Колоректальный рак (КРР) является одной из наиболее распространенных злокачественных опухолей во всем мире, составляя примерно 10% всех диагностированных злокачественных опухолей в год. Долгосрочная рецидивирующая хроническая воспалительная инфильтрация является распространенной причиной колоректального рака, который в конечном итоге может перерасти в ассоциированный с колитом колоректальный рак (ККР) в результате многократного стимулирования тканей кишечника. Поэтому поиск научно эффективных стратегий лечения для контроля воспалительной инфильтрации является важным средством профилактики и лечения колоректального рака. В настоящее время, хотя химиотерапия, радиотерапия и хирургическое лечение значительно улучшили выживаемость пациентов, побочные эффекты химиотерапии и радиотерапии широко критикуются пациентами. Кроме того, при обычных обстоятельствах у пациентов могут возникать рецидивы или отдаленные метастазы колоректального рака. Поэтому актуальным является поиск высокоэффективных и малотоксичных противовоспалительных препаратов для лечения колоректального рака.

В ходе длительного клинического мониторинга и лечения наш отдел обнаружил, что традиционный китайский препарат Хуанцин в виде формулы широко используется в клиническом лечении воспалительного рака толстой кишки и для облегчения прогрессирования воспалительного рака. Он может значительно улучшить симптомы воспаления кишечника у пациентов. В результате литературных исследований было обнаружено, что отвар Хуанцинь, основным ингредиентом которого является Хуанцинь, может облегчить декстрансульфат натрия (DSS) - индуцированный колит у мышей, регулируя количество Th17/Treg клеток и подавляя высвобождение провоспалительных цитокинов. Байкалин - флавоноидное соединение, получаемое из традиционного китайского лекарственного растения Scutellaria baicalensis Georgi. Современные фармакологические исследования показали, что байкалин обладает различными фармакологическими свойствами, такими как противовоспалительное, антиоксидантное, противофиброзное, защищающее миокард и противоопухолевое действие. Капсулы с байкалином в качестве основного действующего вещества были клинически использованы в качестве вспомогательной терапии при остром и хроническом гепатите, а также персистирующем гепатите. В последние годы постепенно признаются преимущества этого натурального активного ингредиента в лечении колоректального рака, особенно в качестве адъювантного препарата для клинического лечения колоректального рака. Кроме того, исследования показали, что сигнальный путь Hedgehog играет важную роль в процессе воспалительной трансформации колоректального рака, а его аномальная активация может способствовать множеству процессов, таких как пролиферация, миграция и инвазия колоректальных раковых клеток. При активации сигнального пути Hedgehog увеличивается экспрессия Sonic Hedgehog (SHH), который, в свою очередь, снимает ингибирование активности рецептора, связанного с белком G (SMO), тем самым облегчая процесс активации серин/треониновой протеинкиназы (SUFU). Впоследствии белки транскрипционного фактора (Glioma, Gli1), содержащие домены цинковых пальцев, транспортируются в ядро для формирования зрелых процессинговых комплексов, что приводит к повышению уровня экспрессии нижележащих генов-мишеней сигнального пути Hedgehog, вызывая чрезмерную пролиферацию клеток и приводя к различным патологическим процессам, таким как распространение аномальной опухоли, метастазирование и инвазия.

Поэтому, основываясь на предварительных экспериментах, в данном исследовании использовалась модель клеток колоректального рака человека SW620 и модель воспалительного колоректального рака, вызванного AOM/DSS, с использованием сигнального пути Hedgehog в качестве отправной точки, для систематического изучения противоракового эффекта байкалина как in vivo, так и in vitro, и для изучения противовоспалительного механизма байкалина, опосредованного сигнальным путем Hedgehog в колоректальном раке. Цель исследования - изучить инновационные мишени байкалина в борьбе с колоректальным раком и создать богатую исследовательскую базу для клинического применения одного/синергетического препарата.

В последние годы активные соединения, полученные из натуральных растений, постепенно входят в центральную стадию лечения рака, обеспечивая перспективный путь для эффективной профилактики и лечения различных злокачественных опухолей, включая воспалительный колоректальный рак, с помощью натуральных продуктов. Байкалин - это флавоноидное соединение растительного происхождения, обладающее различными функциями, такими как противовоспалительная, противомикробная и противоопухолевая. Капсулы байкалина, состоящие в основном из байкалина, в настоящее время используются в клинической практике в качестве вспомогательной терапии при остром, хроническом и персистирующем гепатите. В данном исследовании мы обнаружили, что байкалин может ингибировать активацию сигнального пути Hedgehog, тем самым подавляя пролиферацию клеток колоректального рака SW620, вызывая апоптоз клеток и ингибируя инфильтрацию факторов воспаления. Это позволяет предположить, что байкалин может быть перспективной адъювантной терапией противовоспалительного колоректального рака. Однако ингибирующий эффект байкалина на пролиферацию клеток NCM460 в данном исследовании требует осторожности и избегания ингибирующих эффектов, вызванных высокими концентрациями и длительным воздействием байкалина на клетки NCM460.

Сигнальный путь Hedgehog - это важный сигнальный путь, открытый в последние годы, который вовлечен в возникновение и развитие колоректального рака. В этом сигнальном пути, когда активируется важный регуляторный фактор SMO, SUFU отделяется от Gli1, что позволяет Gli1 высвободиться и впоследствии транскрибировать нижележащие целевые гены, что приводит к повышению уровня экспрессии онкогена c-Myc, который участвует в делении раковых клеток и восстановлении поврежденной ДНК. Gli1, являясь ключевым транскрипционным активатором и конечной контрольной точкой, которая непосредственно регулирует нижележащие целевые гены в конце сигнального пути Hedgehog, аномальное функциональное состояние Gli1 напрямую приводит к изменению уровня экспрессии различных нижележащих целевых факторов, тем самым влияя на злокачественный фенотип клеток колоректального рака, такой как пролиферация, апоптоз и инвазия. В этом исследовании мы обнаружили, что байкалин может каскадно регулировать экспрессию мРНК и белков, связанных с сигнальным путем Hedgehog, в конечном итоге снижая экспрессию терминального фактора управления Gli1. Это имеет большое значение для того, чтобы байкалин контролировал или задерживал злокачественный фенотип колоректального рака. Однако регуляторный эффект этой контрольной точки на биологию факторов, связанных с раком, все еще нуждается в дальнейшем изучении.
Являясь установленным фактором риска развития колоректального рака, длительное хроническое воспаление может косвенно вызывать генетическую нестабильность и эпигенетические изменения под воздействием воспалительных факторов, ROS и азотистых веществ, что приводит к развитию рака. В частности, когда организм сталкивается с внутренней/внешней травмой или другими связанными с воспалением стимулами, он активирует связанные с иммунной системой воспалительные клетки, которые затем выделяют большое количество цитокинов, таких как IL-1 β, IL-6 и TNF - α, чтобы сформировать новую воспалительную инфильтрационную микросреду с внеклеточным матриксом, что в конечном итоге приводит к раку. В данном исследовании мы обнаружили, что байкалин в высоких дозах может снижать секрецию воспалительных факторов IL-1 β, IL-6 и TNF - α in vitro и in vivo, что позволяет предположить, что он может предотвратить возникновение колоректального рака путем ингибирования изменений в воспалительном микроокружении. Согласно литературным данным, эффект ингибирования Hedgehog-сигнализации в толстой кишке не влияет непосредственно на сами эпителиальные клетки толстой кишки, а скорее действует на стромальные клетки, вызывая экспрессию иммунорегуляторного цитокина IL-10, тем самым подавляя воспалительное повреждение кишечника. Таким образом, внутренняя связь между факторами воспаления, изученными в данной статье, и сигнальным путем Hedgehog еще нуждается в дальнейшем изучении.
В целом, при лечении злокачественных опухолей сложно добиться достаточного противоракового эффекта путем регулирования одной молекулярной мишени заболевания. Поэтому в клинической практике при лечении колоректального рака часто используется комбинированный и синергетический подход для повышения эффективности химиотерапевтических препаратов или снижения токсических побочных эффектов. Было показано, что классический сигнальный путь каскада Hedgehog тесно связан с прогрессированием заболевания и лекарственной устойчивостью колоректального рака. Исходя из этого, данное исследование основано на клинических потребностях и выясняет молекулярный механизм байкалина, эффективного компонента мономеров традиционной китайской медицины, в борьбе с колоректальным раком через классические пути, упомянутые выше. Это обеспечит определенную основу для клинической комбинированной терапии, а также станет будущим направлением исследований нашей исследовательской группы.
На основании предварительных экспериментальных исследований в данной статье с помощью современных фармакологических методов выясняется механизм противовоспалительного действия байкалина против колоректального рака in vitro и in vivo. Однако, учитывая сложность формирования злокачественных опухолей и различия между разными штаммами опухолевых клеток, корреляция между противовоспалительным действием байкалина на колоректальный рак in vitro и in vivo все еще нуждается в дальнейшем всестороннем изучении на многочисленных клеточных или животных моделях. В то же время, хотя данное исследование подтвердило противовоспалительный эффект байкалина на колоректальный рак путем ингибирования сигнального пути Hedgehog и снижения экспрессии факторов воспаления, содержание исследований относительно изолировано, а эффекты in vitro и in vivo имеют определенные различия. Необходимо дальнейшее прояснение механизма "перекрестного взаимодействия" между ними. Основываясь на этом исследовании, наша исследовательская группа будет использовать животные модели заболеваний, связанных с колоректальным раком, для проведения углубленных исследований по этой научной проблеме. Данная статья предоставляет богатую научную базу для дальнейшей разработки значения сигнального пути Hedgehog в лечении колоректального рака, а также обеспечивает надежную теоретическую поддержку применения байкалина в лечении колоректального рака.