Исследование индукции апоптоза в клетках SGC-7901 внеклеточными полисахаридами из Fusarium graminearum и его механизма
Рак желудка является пятым по распространенности онкологическим заболеванием и третьей ведущей причиной смерти от рака во всем мире. На поздних стадиях обычно применяется химиотерапия с использованием таких распространенных химиопрепаратов, как цисплатин и 5-фторурацил. Однако резистентность и токсичность химиотерапевтических препаратов приводят к снижению выживаемости пациентов. Полисахариды, как природные высокомолекулярные полимеры и их производные, обладают сложной пространственной структурой и разнообразной биологической активностью. Многие исследования показали, что полисахариды обладают хорошим эффектом в предотвращении возникновения и подавлении роста опухолей. Они могут изменять текучесть клеточных мембран, препятствовать инвазии и метастазированию опухолей, вызывать апоптоз и остановку цикла клеток, регулируя различные сигнальные пути и экспрессию онкогенов в опухолевых клетках.
Наша исследовательская группа уже долгое время занимается выделением и обнаружением активных полисахаридов с противоопухолевым действием из грибкового ферментационного бульона. Проведя обширный анализ, мы обнаружили, что внеклеточные полисахариды, выделенные из ферментационного бульона яблочной Alternaria, обладают хорошей противоопухолевой активностью, что напоминает нам о том, что патогены растений могут быть важным источником противоопухолевых активных полисахаридов. Fusarium graminearum, также известный как фузариоз, может заражать пшеницу, вызывая появление розовых или оранжево-красных веществ, похожих на плесень, на пораженных колосьях, что приводит к парше растений. В данном исследовании впервые были выделены внеклеточные полисахариды Fusarium graminearum из его ферментационного бульона. После анализа in vitro было установлено, что FGEPS может значительно подавлять пролиферацию клеточной линии рака желудка человека SGC7901. В данной статье исследуется эффект и механизм действия внеклеточных полисахаридов Fusarium graminearum против рака желудка SGC-7901 in vitro, что создает экспериментальную основу для разработки активных полисахаридных препаратов против рака желудка.

 

Натуральные продукты всегда были сокровищницей для развития фармацевтики, играя огромную роль в лечении заболеваний. В плане противоопухолевого действия такие природные препараты, как паклитаксел, камптотецин, подофиллотоксин, винбластин и т. д., не только оказывают практическое воздействие, но и дают идеи и ориентиры для синтеза новых соединений. Вторичные метаболиты, образующиеся в процессе грибной ферментации, являются важным источником активных полисахаридов. Внеклеточный полисахарид EPS, выделенный из ферментационного бульона Rhizopus nigricans, активирует путь AMP-активированной протеинкиназы (AMPK) в клетках мышиного рака толстой кишки CT26, подавляя рост клеток и способствуя апоптозу в дозозависимой и зависимой от времени манере; Внеклеточные полисахариды Aspergillus niger повышают активность каспазы-9 и каспазы-3 дозозависимым образом, увеличивают соотношение Bax/Bcl-2, способствуют высвобождению цитохрома C (Cyt-C) в цитоплазму и вызывают апоптоз в клетках MCF-7 через внутренний митохондриальный апоптотический путь; Внеклеточные полисахариды яблочного гриба способны повышать уровень реактивных форм кислорода в клетках рака желудка BGC-823, снижать мембранный потенциал митохондрий и формировать апоптотические тельца. FGEPS, способный эффективно ингибировать пролиферацию клеток рака желудка человека SGC-7901 в данном исследовании, был выделен из ферментационного бульона Fusarium graminearum. Эксперимент с CCK8 показал, что FGEPS может эффективно ингибировать пролиферацию клеток рака желудка человека SGC-7901. Морфологические результаты показали, что FGEPS может вызывать усадку и деформацию клеток SGC-7901, вспенивание мембраны и даже образование апоптотических тел, которые являются проявлениями клеточного апоптоза. Результаты двойного окрашивания AnexinVFITC/PI, окрашивания Hoechst33258 и окрашивания JC-1 указывают на то, что FGEPS может индуцировать апоптоз в клетках SGC-7901 и может быть связан с митохондриальными путями. Поскольку апоптоз - это запрограммированная клеточная смерть, контролируемая генами и включающая регуляцию ряда генов, мы исследовали роль митохондриального пути в индуцированном FGEPS апоптозе клеток SGC-7901, основываясь на соответствующих результатах.
Исследуя механизм индуцирования апоптоза, мы обнаружили, что FGEPS может значительно повышать экспрессию проапоптотических белков Bax, Cleaved Caspase-3 и Cleaved Caspase-9 и снижать экспрессию антиапоптотического белка Bcl-2. Это указывает на то, что опосредованный митохондриями клеточный апоптоз тесно связан с противораковым действием SGC-7901 FGEPS. Опосредованный митохондриями клеточный апоптоз в основном связан с дисбалансом между соотношением антиапоптотического белка Bcl-2 и апоптотического белка семейства Bax при стимуляции апоптотическими сигналами. Сверхэкспрессия Bax приводит к увеличению проницаемости митохондриальной мембраны, высвобождая такие факторы, как Cyt-C. После связывания с фактором активации апоптотической протеазы он может активировать апоптотическую протеазу каспазу-9, способствовать связыванию цистеина с аспаргиновой кислотой и формировать апоптотические тельца. Каспаза - это большое семейство апоптотических протеаз, которые могут активироваться через митохондриальный путь, а активированная каспаза также может заставить митохондрии высвобождать больше Cyt-C. Цепочка активации этого семейства в виде "водопада" в конечном итоге приводит клетки к апоптозу. Каспаза-9 находится на вершине цепи активации "водопада", и активированная каспаза-9 запускает активацию нижележащих эффекторных молекул, таких как каспаза-3, что приводит к каскадной реакции каспаз и вызывает конденсацию хроматина, лизис и отделение от тела клетки с образованием апоптотических тел. Данное исследование показало, что FGEPS может индуцировать апоптоз в клетках SGC7901, а митохондриальный путь апоптоза играет важную роль в процессе индуцированного FGEPS апоптоза в клетках рака желудка SGC-7901. Полисахариды, как природные высокомолекулярные вещества, являются не только основными компонентами структуры и энергетическими веществами, но и ключевыми молекулами, участвующими в регуляции и реакции организма. С развитием гликобиологии полисахариды стали объектом исследований в области противоопухолевых препаратов благодаря своей превосходной противоопухолевой активности.
Таким образом, в данном исследовании впервые был выделен внеклеточный полисахарид FGEPS из Fusarium graminearum. Он обладает ингибирующим пролиферацию действием на SGC-7901, BGC-823 и MGC803, причем наиболее значительное ингибирующее действие он оказывает на SGC-7901. Он также может индуцировать апоптоз в клетках SGC-7901 через митохондриальный путь. Проведенный эксперимент дает основание для дальнейшего изучения противоракового действия FGEPS и разработки препаратов адъювантной терапии рака желудка на основе полисахаридов.