葫芦科植物中的葫芦素B:通过诱导线粒体自噬、抑制糖酵解和增强免疫功能治疗胰腺癌

Cucurbitacin B from Cucurbitaceae Plants: Treating Pancreatic Cancer via Inducing Mitophagy, Inhibiting Glycolysis, and Enhancing Immune Function

作者信息Dongge Yin, Hongyue Chen, Xiaohong Jing, Shuting Lin, Yufei Sun, Rongrong Chang, Yang Feng, Xiaoxv Dong, Changhai Qu, Jian Ni, Xingbin Yin
PMID40944197
期刊Nutrients
发布时间2025-08-29
DOI10.3390/nu17172809

实验完整度

该研究包含细胞实验(增殖、迁移、侵袭、凋亡、自噬、糖酵解代谢检测)、分子实验(WB、CETSA、ELISA、RT-qPCR)、流式细胞术、动物模型(PANC02荷瘤小鼠)、代谢组学和转录组学分析,并进行了体内免疫机制验证,证据层次丰富。

主要模型

人胰腺癌细胞系PANC-1 小鼠胰腺癌细胞系PANC-02 PANC02荷瘤小鼠模型

重点核对

CuB处理浓度和时间(如IC50值) LDHA过表达对CuB抑制细胞活力的影响 CETSA验证LDHA为CuB直接靶点 体内实验中CuB给药剂量、途径和频率 流式细胞术分析免疫细胞亚群的门控策略

摘要

背景:葫芦素B(CuB)是葫芦科植物中一种相对独特且有价值的成分,因其多样且显著的生理活性而备受关注,但其在调节肿瘤代谢和免疫反应中的具体机制仍不清楚。胰腺癌的缺氧肿瘤微环境(TME)诱导癌细胞发生代谢重编程,使其依赖糖酵解获取能量。LDHA是糖酵解中的关键酶,抑制LDHA可抑制糖酵解和肿瘤生长。目的:本研究旨在探讨CuB抗胰腺癌的机制及其对免疫系统的影响。方法:本研究采用细胞迁移/侵袭实验、免疫荧光、ELISA、Western blot、CETSA、流式细胞术、小鼠模型以及代谢组学和转录组学分析,系统阐明CuB抑制胰腺癌并激活免疫系统的机制。结果:本研究证实CuB通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路并激活PINK1/Parkin来诱导线粒体自噬,从而抑制细胞迁移、侵袭和增殖,进而抑制胰腺癌。它下调LDHA的表达以阻断糖酵解,减少乳酸的产生和流出,并改善酸性的TME。CuB还诱导免疫原性细胞死亡(ICD)以激活树突状细胞,促进CD8+ T细胞和M1巨噬细胞浸润,并降低调节性T细胞水平。代谢组学和转录组学分析验证了CuB在代谢重编程和免疫激活方面的双重作用。结论:本研究首次揭示CuB通过PI3K/Akt/mTOR和PINK1/Parkin通路诱导线粒体自噬,选择性清除受损线粒体并抑制肿瘤能量代谢。CuB通过三重机制——诱导线粒体自噬、抑制糖酵解和激活免疫——抑制胰腺癌,这为胰腺癌治疗提供了创新见解。

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
葫芦素B(CuB)通过何种机制抑制胰腺癌,并如何影响肿瘤代谢和免疫系统?
核心机制
CuB通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路并激活PINK1/Parkin通路诱导线粒体自噬;同时下调LDHA表达,阻断糖酵解,减少乳酸产生和流出;并诱导免疫原性细胞死亡(ICD),激活DC和CD8+ T细胞,减少Tregs,促进M1巨噬细胞极化。
主要证据
体外实验显示CuB抑制PANC-1细胞增殖、迁移和侵袭,诱导自噬和细胞死亡;WB和CETSA证实下调LDHA并靶向LDHA;体内实验显示CuB抑制PANC02荷瘤小鼠肿瘤生长,降低肿瘤乳酸水平,提高pH值;流式和IF显示DC成熟、CD8+ T细胞浸润增加、Tregs减少、M1极化;代谢组学和转录组学分析支持代谢和免疫通路变化。
研究意义
研究首次揭示CuB通过诱导线粒体自噬、抑制糖酵解和激活免疫的三重机制抑制胰腺癌,为胰腺癌治疗提供了新的策略和理论依据。

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

细胞活性检测

评估CuB对胰腺癌细胞增殖、集落形成、迁移和侵袭的影响。

使用CCK-8检测不同浓度CuB处理24、48、72小时后的细胞活力;集落形成实验;划痕实验;Transwell侵袭实验。

2

细胞死亡和自噬评估

确定CuB诱导的细胞死亡类型及自噬水平。

DAPI染色、Calcein AM/PI双染、MDC染色检测自噬囊泡;流式细胞术检测凋亡;免疫荧光检测LC3B和TOM20共定位。

3

线粒体自噬机制研究

验证CuB是否通过PI3K/Akt/mTOR和PINK1/Parkin通路诱导线粒体自噬。

Western blot检测相关蛋白表达,包括PI3K、p-Akt、p-mTOR、PINK1、Parkin等。

4

糖酵解代谢检测

评估CuB对胰腺癌细胞糖酵解通量和相关酶活性的影响。

检测细胞内和细胞外乳酸、丙酮酸含量,葡萄糖消耗,NAD+/NADH比率,OCR和ECAR;ELISA和Western blot检测LDHA、PC、G6PD表达和活性;CETSA验证LDHA靶点。

5

体内抗肿瘤效应评估

验证CuB在动物模型中的抗肿瘤活性及安全性。

建立PANC02荷瘤小鼠模型,随机分组,给予CuB或对照,测量肿瘤体积和重量,HE染色观察器官损伤,TUNEL和caspase-3染色检测凋亡,免疫荧光检测ROS和γ-H2AX。

6

体内代谢与免疫微环境分析

探究CuB对肿瘤代谢和免疫细胞浸润的影响。

检测肿瘤组织中乳酸、丙酮酸水平和pH值;ELISA检测细胞因子;流式细胞术分析肿瘤和脾脏中DC、CD8+ T细胞、Tregs、巨噬细胞;免疫荧光检测CRT和HMGB1表达。

7

代谢组学和转录组学分析

从系统水平揭示CuB对代谢和免疫通路的影响。

代谢组学使用GC-MS和LC-MS检测肿瘤代谢物;转录组学使用RNA-Seq分析DEGs,并进行富集分析。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清Corning35-081-CV
青霉素-链霉素-两性霉素BBioriginBN28053
CCK-8试剂盒NCM BiotechC6005
葫芦素BShanghai YuanYe Bio-Technology Co., Ltd.≥98%,
DAPIBioriginBN20923
Calcein AM/PI双染试剂盒LableadC30002
MDC染色试剂盒BeyotimeC3018S
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BeyotimeC1062L
ATP含量检测试剂盒SolarBioBC0305
CRT ELISA试剂盒FineTestEH1659
HMGB1 ELISA试剂盒FineTestEH0884
葡萄糖含量检测试剂盒SolarBioBC2505
CheKine微乳酸检测试剂盒AbbkineKTB1100
LDHA ELISA试剂盒FineTestEH2155
PC ELISA试剂盒ElabscienceE-BC-K608-M
G6PD ELISA试剂盒FineTestEH1022
NAD/NADH-Glo检测试剂盒PromegaG9071
细胞外酸化率(ECAR)荧光检测试剂盒ElabscienceE-BC-F069
细胞外耗氧率(OCR)检测试剂盒DojindoE297
SteadyPure通用RNA提取试剂盒AccurateAG21017
Evo M-MLV逆转录试剂盒AccurateAG11706
SYBR Green Pro Taq HS预混qPCR试剂盒IIIAccurateAG11739
Lipofect5000转染试剂LableadT2123
上样缓冲液ServicebioG3011
SDS-PAGE凝胶LableadP0085
转膜缓冲液ServicebioG2145
超敏ECL化学发光液BioriginBN16009
抗荧光淬灭封片剂LableadD0120
生理盐水----
TUNEL染色试剂盒ServicebioG1504
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
甲氧胺盐酸盐----
BSTFA----
正己烷----
内标(C8-C24)----
淋巴细胞分离液----
VAHTS Universal V6 RNA-seq文库制备试剂盒----
精密pH计Hangzhou Qiwei Instrument Co., Ltd.--

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PANC-1和PANC-02的来源,培养条件(DMEM、10%FBS、37°C、5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods 2.1
细胞活性检测
CuB处理浓度和时间(24、48、72小时),CCK-8检测时间点
阅读提示:Materials and Methods 2.2, Figure 1A
迁移和侵袭实验
划痕实验细胞密度,Transwell侵袭实验使用Matrigel,处理时间24小时
阅读提示:Materials and Methods 2.2, Figure 1C,D
自噬检测
MDC染色浓度和处理时间(40分钟),IF染色LC3B和TOM20共定位
阅读提示:Materials and Methods 2.3, Figure 1G,H
蛋白表达检测
抗体信息(Table S2)、蛋白提取和WB条件(一抗浓度、孵育时间)
阅读提示:Materials and Methods 2.20, Table S2
动物模型
小鼠品系、性别、体重(C57BL/6N雄性,20-22 g),细胞接种量(5×10^6),分组(CuB、DMSO、生理盐水),给药剂量和途径(CuB 0.5 mg/mL,腹腔注射?)
阅读提示:Materials and Methods 2.16, Figure 5
体内代谢检测
肿瘤组织乳酸、丙酮酸含量检测方法,pH值测量条件
阅读提示:Materials and Methods 2.18, Figure 6
免疫分析
流式细胞术抗体及稀释浓度,DC、CD8+ T、Tregs、M1/M2巨噬细胞标记,脾脏和肿瘤细胞分离方法
阅读提示:Materials and Methods 2.21, Figure 7
代谢组学
样本量(30 mg),提取溶剂(80%甲醇),衍生化条件(甲氧胺、BSTFA),GC-MS/LC-MS参数
阅读提示:Materials and Methods 2.19
转录组学
RNA-seq文库构建试剂盒、测序平台、读长(150 bp PE),数据分析流程(Fastp、StringTie2、DESeq2等)
阅读提示:Materials and Methods 2.22