二十二碳六烯酸协同亚硒酸钠通过破坏氧化还原稳态和激活MAPK通路促进结直肠癌细胞副凋亡

Docosahexaenoic Acid Coordinating with Sodium Selenite Promotes Paraptosis in Colorectal Cancer Cells by Disrupting the Redox Homeostasis and Activating the MAPK Pathway

作者信息Sheng Zhao, Yuzhou Meng, Wenxun Cai, Qiwen Luo, Hongyang Gao, Qiang Shen, Dongyun Shi
PMID38892670
期刊Nutrients
发布时间2024-06-01
DOI10.3390/nu16111737

实验完整度

包含细胞活力、氧化还原指标、Western blot、显微镜观察及药物干预等体外实验,验证了联合治疗诱导副凋亡的机制,但缺乏体内模型和临床样本验证。

主要模型

SW620人结直肠癌细胞系 RKO人结直肠癌细胞系

重点核对

SW620和RKO细胞系; DHA浓度(0-50 µM)和亚硒酸钠浓度(0-28.9 µM)组合; 联合处理时间(12或24小时) NAC(5 mM,预处理3小时)和CHX(预处理2小时)干预

摘要

肿瘤细胞的特征是升高的氧化应激与增强的抗氧化能力之间的微妙平衡。这种在称为氧化还原稳态的阈值内维持的复杂平衡,通过调节活性氧(ROS)水平使其超过细胞耐受性,从而破坏这种平衡,为癌症治疗提供了独特的视角。然而,目前使用的化疗药物需要更大剂量才能将ROS水平提高到氧化还原稳态阈值之上,这可能导致严重的副作用。如何更有效地破坏癌细胞的氧化还原稳态仍然是一个挑战。在本研究中,我们发现亚硒酸钠和二十二碳六烯酸(DHA),一种从海洋鱼类中提取的多不饱和脂肪酸,协同诱导结直肠癌(CRC)细胞的细胞毒性。生理剂量的DHA同时上调阈值范围内的氧化和抗氧化水平,而不影响细胞活力。然而,它使细胞更容易达到氧化还原稳态阈值的上限,通过与低剂量亚硒酸钠联合促进ROS水平超过阈值,从而破坏氧化还原稳态并诱导MAPK介导的副凋亡。这项研究强调了亚硒酸钠和DHA的协同抗癌作用,它们通过破坏肿瘤细胞的氧化还原稳态诱导副凋亡。这些发现为结直肠癌治疗提供了一种更具针对性和更低毒性的癌症治疗新策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
DHA与亚硒酸钠联合是否能通过破坏结直肠癌细胞的氧化还原稳态,增强亚硒酸钠的抗癌效果并减少其剂量?
核心机制
DHA在阈值范围内升高氧化和抗氧化水平,使细胞对氧化应激更敏感;联合低剂量亚硒酸钠使ROS超过阈值,破坏氧化还原稳态,抑制Nrf2/HO-1通路,过度激活MAPK(ERK1/2和p38)通路,诱导副凋亡。
主要证据
DHA单独处理增加MDA并激活抗氧化途径;联合处理降低GSH和GSH/GSSG比值,增加MDA和ROS,抑制Nrf2/HO-1,增加ERK1/2和p38磷酸化,诱导细胞质空泡化和副凋亡;NAC逆转细胞死亡。
研究意义
为结直肠癌提供一种更有效且毒性更低的联合治疗策略,可能通过饮食补充DHA增加肿瘤细胞对亚硒酸钠的敏感性,具有临床转化潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

评估细胞活力与协同效应

确定DHA和亚硒酸钠单独及联合对结直肠癌细胞活力的影响,并验证协同效应。

使用CCK-8法检测SW620和RKO细胞在单独或联合处理后的活力,并通过SynergyFinder 2.0计算协同分数,使用Calcein-AM/PI染色验证细胞死亡。

2

评估DHA对氧化还原状态的影响

探究DHA单独处理如何影响结直肠癌细胞的氧化还原状态,包括氧化和抗氧化指标。

检测DHA处理后的GSH/GSSG比值、MDA水平,并通过Western blot分析Sesn2、Nrf2、HO-1、GPX4和LC3B等蛋白表达,以评估氧化应激和抗氧化系统的变化。

3

验证联合治疗破坏氧化还原稳态

验证DHA与亚硒酸钠联合是否比单一药物更有效地破坏氧化还原稳态,并确定ROS的作用。

检测联合处理后的GSH/GSSG、MDA和ROS水平,Western blot分析Nrf2和HO-1,并使用NAC预处理验证ROS在细胞死亡中的作用。

4

鉴定细胞死亡类型与MAPK激活

确定联合治疗诱导的细胞死亡类型,并检查MAPK通路的激活情况。

通过光学显微镜和透射电镜观察细胞形态和超微结构,使用CHX预处理验证副凋亡,并通过Western blot检测ERK1/2和p38的磷酸化水平。

5

分析氧化还原状态与MAPK激活的动态关系

探究氧化还原状态破坏与MAPK激活之间的时序关系,以阐明机制。

在不同时间点(0-24小时)检测GSH/GSSG比值、p-AMPK/AMPK比值以及ERK1/2和p38的磷酸化水平,分析它们的变化趋势。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证氧化还原状态

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Gibco--
MEM培养基MeilunbioMA0217
胎牛血清Yeasen--
二十二碳六烯酸AladdinD100925
N-乙酰半胱氨酸AladdinN170063
CCK-8试剂盒MeilunbioMA0218
Calcein-AM/PI染色试剂盒Beyotime--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂混合物Yeasen--
PVDF膜Millipore--
增强化学发光系统Tanon--
2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯----
NovoCyte Quanteon流式细胞仪Agilent--
Jeol Jem-100SV电子显微镜Jeol--
ERK1/2抗体HUABIOET1601-29
磷酸化ERK1/2抗体HUABIOET1603-22
磷酸化p38抗体ABclonalAP1508
p38抗体ABclonalA14401
HO-1抗体ABclonalA1346
GPX4抗体ABclonalA21440
Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
AMPKα2抗体Proteintech18167-1-AP
β-微管蛋白抗体Proteintech11224-1-AP
β-肌动蛋白抗体Proteintech20536-1-AP
磷酸化AMPKα1/α2抗体Signalway Antibody11183
HRP标记的二抗Signalway Antibody--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系(SW620和RKO)、培养基(RPMI 1640、MEM)、FBS浓度、抗生素(青霉素/链霉素)、培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:材料与方法 2.1
药物处理
DHA和亚硒酸钠的浓度、联合处理的剂量配比、处理时间(24小时)
阅读提示:结果 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5
细胞活力检测
细胞接种密度(2×10^4/孔)、CCK-8处理时间(0.5-4小时)、波长(450 nm)
阅读提示:材料与方法 2.3
氧化还原指标检测
GSH/GSSG测定方法、MDA测定方法、ROS检测(H2DCFDA浓度10 µM,孵育30分钟)
阅读提示:材料与方法 2.5, 2.6, 2.7
蛋白表达检测
抗体来源和稀释度、蛋白提取方法、SDS-PAGE凝胶浓度、转膜条件
阅读提示:材料与方法 2.8
形态学观察
TEM样品制备(固定液、切片厚度)、观察条件(80 kV)
阅读提示:材料与方法 2.9
统计方法
独立实验次数(至少三次)、统计检验(t检验或ANOVA)、显著性阈值(p<0.05)
阅读提示:材料与方法 2.10