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研究背景: 肺癌是全球发病率和致死率最高的恶性肿瘤,其中肺腺癌已经超越肺鳞癌成为最主要的病理类型,探索中药小分子提取物的抗肺腺癌作用和机制具有重要意义。黄连素(Berberine,BBR)是从毛莨科植物,如三颗针和黄连等植物的根茎中提取的一种重要生物碱,又称小檗碱,具有较强的抗病原微生物的作用,在国内临床上广泛用于治疗胃肠炎等消化系疾病。近年来研究发现,黄连素还具有显著的抗肿瘤作用,其作用机制包括诱导肿瘤细胞凋亡,以及抑制肿瘤侵袭、转移、增殖和血管生成等。有文献报道称黄连素可发挥抗肺腺癌的作用,然而其在抗肺腺癌中的作用和具体信号分子机制还尚未完全明确。转录因子叉头蛋白O1(FOXO1)和叉头蛋白O3(FOXO3)的激活在介导抗肿瘤过程中发挥重要作用。多项研究发现,激活FOXO1和FOXO3可诱导肺腺癌细胞凋亡,并抑制肺腺癌细胞增殖、侵袭和远处转移。本研究旨在明确黄连素作用于肺腺癌A549细胞的影响,观察细胞活力、凋亡等指标,研究对FOXO1/3上下游分子通路的变化,并结合裸鼠移植瘤模型进一步明确FOXO1/3在介导黄连素抗肺腺癌的作用机制。 目的: 1. 明确黄连素处理对肺腺癌A549细胞活力、凋亡、迁移、粘附和氧化应激等指标,以及对裸鼠移植瘤生长的影响。 2. 明确Akt-FOXO1信号通路介导黄连素的上述抗肺癌作用。 3. 明确JNK-FOXO3信号通路介导黄连素的上述抗肺癌作用。 方法: 1. 首先探究梯度浓度的BBR对A549细胞活力、凋亡、氧化应激水平等指标的影响,细胞分为对照组、25μmol/L BBR组、50μmol/L BBR组和75μmol/L BBR组。为排除高浓度BBR对细胞活力的影响,检测5μmol/L、10μmol/L、15μmol/L三个浓度的BBR对细胞迁移和粘附能力的影响。CCK8法检测A549细胞活力、TUNEL法检测细胞凋亡、划痕实验检测细胞迁移能力、粘附实验检测细胞粘附能力、JC-1染色检测细胞线粒体膜电位、DCFH-DA 法检测 ROS 含量、Caspase 试剂盒检测Caspase3/9含量。构建A549细胞裸鼠移植瘤模型,将裸鼠分为对照组、10 mg/kg BBR组和20 mg/kg BBR组,观察BBR处理对瘤体生长的影响。 2. 随后观察梯度浓度BBR(25μmol/L、50μmol/L和75μmol/L)对A549细胞Akt-FOXO1信号通路及凋亡信号通路分子(Bax和Bcl2)表达的影响。观察应用Akt激动剂1,3-Dicaffeoylquinic acid(DA)激活Akt后,对BBR抗肺腺癌A549细胞作用的影响,细胞分为对照组、1μmol/L DA组、50μmol/L BBR组、BBR+DA组,重复上述实验。构建裸鼠移植瘤模型,将裸鼠分为对照组、BBR组(20 mg/kg)、BBR+DA(1 mg/kg)组,观察BBR和DA共处理对瘤体生长和Akt-FOXO1信号通路及凋亡信号通路分子表达的影响。 3. 进一步观察梯度浓度BBR(25μmol/L、50μmol/L和75μmol/L)对A549细胞JNK-FOXO3信号通路的影响。应用JNK抑制剂SP600125后抑制JNK激活后,对BBR抗肺腺癌A549细胞作用的影响,细胞分为对照组、20μmol/L SP600125组、50μmol/L BBR组、BBR+SP600125组,重复上述实验。构建裸鼠移植瘤模型,将裸鼠分为对照组、BBR组(20 mg/kg)、BBR+SP600125(5 mg/kg)组,观察BBR和SP600125共处理对瘤体生长和JNK-FOXO3信号通路及凋亡信号通路分子表达的影响。 结果: 1. 25μmol/L、50μmol/L、75μmol/L的BBR分别将A549细胞活力值下降到对照组的( 74.2±6.1 )%、( 59.4±5.4 )%、( 42.1±5.1 )%,将凋亡细胞比例增加到(13.4±1.7)%、(19.8±2.9)%、(32.4±3.4)%,将低膜电位细胞比例增加到(12.1±1.8)%、(28.4±2.1)%、(39.6±2.8)%,并成浓度依赖趋势上调A549细胞内ROS水平和Caspase 3、Caspase 9活性。5μmol/L、10μmol/L、15μmol/L的BBR分别将A549细胞划痕间隙增加到对照组的(125.4±7.9)%、(146.8±9.1)%、(183.2±10.3)%,将细胞粘附能力下降到对照组的(86.2±8.1)%、(65.3±5.4)%、(44.1±4.3)%。此外,BBR腹腔注射显著降低了裸鼠皮下肿瘤的增殖速度和瘤体大小。 2. 梯度浓度BBR处理后,A549细胞Akt磷酸化水平和FOXO1磷酸化水平显著降低,抑制凋亡抑制蛋白Bcl2的表达并上调了凋亡相关蛋白Bax表达,且呈剂量依赖性。随后,DA激活Akt后拮抗了BBR抑制A549细胞活性、促凋亡、降低线粒体膜电位、上调A549细胞内ROS水平和Caspase 3、Caspase 9活性的作用;并显著抑制BBR下调A549细胞pFOXO1、Bcl2表达和上调Bax表达的作用。此外,DA腹腔注射显著拮抗了BBR下调Akt和FOXO1磷酸化水平、抑制裸鼠移植瘤生长和诱导肺腺癌细胞凋亡的作用。 3. 梯度浓度BBR处理后,A549细胞JNK磷酸化水平升高但FOXO3磷酸化水平显著降低,且呈剂量依赖性。随后,SP6000125抑制JNK活性后拮抗了BBR抑制A549细胞活性、促凋亡、降低线粒体膜电位、上调A549细胞内ROS水平和Caspase 3、Caspase 9活性的作用;并显著抑制BBR下调A549细胞pFOXO3、Bcl2表达和上调Bax表达的作用。此外,SP600125腹腔注射显著拮抗了BBR激活JNK和FOXO3、抑制裸鼠移植瘤生长和诱导肺腺癌细胞凋亡的作用。 结论: 1. BBR具有显著的抗肺腺癌A549细胞的作用,显著抑制其增殖、迁移和粘附,诱导细胞内氧化应激和凋亡。 2. BBR处理A549细胞伴随pAkt和pFOXO1水平下调。激活Akt后上调pFOXO1水平,进而拮抗BBR的抗肺腺癌A549细胞作用,提示BBR抗肺腺癌作用可能是通过下调pAkt进而抑制FOXO1磷酸化来实现的。 3. BBR处理A549细胞伴随pJNK水平升高和pFOXO3水平下调,抑制JNK活性后促进FOXO3磷酸化,进而拮抗BBR的抗肺腺癌A549细胞作用,提示BBR的抗肺腺癌作用可能是通过激活JNK进而抑制FOXO3磷酸化来实现的。