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山柰酚是一种普遍存在于中草药和日常植物类食品中的黄酮醇,具有抗炎、抗肿瘤、预防心血管疾病等作用。本文对山柰酚的体外抗结肠癌活性进行了研究,主要探讨了山柰酚在人结肠癌HCT116细胞中诱导细胞凋亡的机制。
实验结果表明,山柰酚对人结肠癌HCT116细胞具有显著的细胞毒活性,对细胞生长的抑制作用呈现明显的时间和剂量依赖性。形态学观察、流式细胞术DNA含量分析以及PARP和半胱天冬蛋白酶酶解检测都证实了山柰酚诱导人结肠癌HCT116细胞死亡的机制主要为促进细胞程序性死亡。山柰酚作用于人结肠癌HCT116细胞后,半胱天冬蛋白酶-3和半胱天冬蛋白酶-9的酶原被激活,而半胱天冬蛋白酶-8则未发生酶切。山柰酚给药后引发肿瘤抑制因子p53表达量增加,磷酸化水平也随之呈现剂量依赖性地递增,说明山柰酚在人结肠癌HCT116细胞内活化了p53信号转导通路,在p53基因缺失的HCT116细胞中,山柰酚的细胞毒作用被大大降低。表明p53信号转导通路对山柰酚的细胞毒作用发挥至关重要的影响。
山柰酚对外源性凋亡途径内的主要分子Fas,DR4,DR5的表达没有影响。而在内源性凋亡通路方面,山柰酚使Bcl-2家族中的促凋亡蛋白Bax表达增加,抑制凋亡的蛋白Bcl-2的表达则被降低,最终导致Bcl-2对Bax的比例下调。Bcl-2家族中的唯BH3域蛋白PUMA受山柰酚影响而上调,并与抗凋亡蛋白Bcl-xL结合,介导p53凋亡信号。
对丝裂原激活的蛋白激酶MAPK通路的研究显示,山柰酚对JNK的磷酸化水平没有影响,但增加了p38的磷酸化水平。p38抑制剂可以降低山柰酚的细胞毒活性,表明p38通路对山柰酚抗癌活性有一定贡献。对DNA损伤应答通路的研究表明,山柰酚激活了ATM-p53通路,并活化了H2AX等参与DNA损伤修复的重要分子。ATM抑制剂导致了山柰酚活化p53的能力和细胞毒作用的显著降低。山柰酚还对表皮生长因子受体EGFR的活化产生了抑制作用,但并未对其下游的ERK1/2通路和AKT通路产生抑制,并增强了AKT的磷酸化水平。这可能是由于HCT116细胞内的KRAS基因已发生突变,导致山柰酚对EGFR的抑制作用无法传递到下游信号分子。使用PI3K激酶抑制剂对AKT通路进行抑制后,山柰酚对p53的诱导作用和细胞毒作用都得到明显增强。
总之,本研究表明,山柰酚能够通过诱导ATM-p53信号转导通路,促使人结肠癌HCT116细胞经由线粒体途径发生凋亡,PUMA等凋亡调控因子在这个过程中发挥重要作用。