西黄丸通过抑制Wnt/β-catenin通路靶向前列腺癌中的Warburg效应

Xihuang pills targeting the Warburg effect through inhibition of the Wnt/β-catenin pathway in prostate cancer.

作者信息Fengxia Lin, Yan Long, Mingyue Li, Changlong Cai, Yongrong Wu, Xujun You, Xuefei Tian, Qing Zhou
PMID38994113
期刊Heliyon
发布时间2024-06-15
DOI10.1016/j.heliyon.2024.e32914

实验完整度

包含体外细胞实验(CCK-8、流式凋亡/周期、Transwell、EdU)、体内PC3皮下移植瘤模型(肿瘤体积、H&E、Ki67、TUNEL)、mRNA测序及Western blot等分子机制验证,证据层级完整。

主要模型

PC-3和DU145去势抵抗性前列腺癌细胞系 PC-3-Red-Fluc细胞皮下异种移植裸鼠模型 RWPE-1正常前列腺上皮细胞

重点核对

XHP含药血清浓度:10% XHP体内给药剂量:78 mg/kg/天,连续3周 PC-3和DU145细胞处理时间:24小时(凋亡、周期、Western blot) 动物模型:PC-3-Red-Fluc细胞皮下接种,每组8只裸鼠 Wnt通路抑制剂XAV-939浓度:1 μM

摘要

目的:前列腺癌具有高发病率和高死亡率,尤其在去势抵抗性前列腺癌(CRPC)背景下,由于耐药导致治疗选择有限,构成重大挑战。本研究旨在探讨西黄丸(XHP)对CRPC的抗肿瘤作用,重点关注代谢重编程和Wnt/β-catenin通路。方法:采用体外和体内生物功能实验评估XHP的疗效和机制。小鼠PC3皮下异种移植模型用于评估XHP的体内抗肿瘤活性。监测肿瘤体积、重量、增殖和凋亡。采用CCK8、TUNEL实验、QRT-PCR和Western Blotting等多种实验方法测量前列腺癌细胞的代谢重编程、增殖、凋亡和细胞周期。RNA-seq分析预测XHP对前列腺癌的影响,验证Wnt/β-catenin相关蛋白和mRNA的表达。此外,通过LC-MS/MS鉴定了XHP中的58种化合物,分子对接分析将这些化合物与关键基因联系起来。结果:体外和体内实验表明,XHP显著抑制CRPC细胞活力,诱导凋亡,并抑制侵袭和迁移。mRNA测序揭示了差异表达基因,功能富集分析表明关键生物学过程的调控。XHP处理下调Wnt信号通路相关基因,包括CCND2、PRKCG和CCN4。此外,XHP有效抑制葡萄糖摄取和乳酸产生,导致HIF-1α和糖酵解酶(GLUT1、HK2、PKM2)减少,提示其具有减弱Warburg效应的潜力。分子对接分析提示XHP活性化合物与Wnt1蛋白之间存在可能的相互作用,表明XHP通过该机制调节Wnt/β-catenin通路。结论:XHP在抑制前列腺肿瘤的生长、增殖、凋亡、迁移和侵袭方面表现出显著疗效。XHP活性成分与Wnt1之间的相互作用明显,导致Wnt1及其下游抗癌因子的抑制,从而影响β-catenin/HIF-1α介导的糖酵解。

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
西黄丸(XHP)对去势抵抗性前列腺癌(CRPC)是否具有抗肿瘤作用及其分子机制。
核心机制
XHP通过抑制Wnt/β-catenin通路,下调下游靶基因(CCND2、PRKCG、CCN4)及β-catenin和Wnt1蛋白表达,进而减少HIF-1α表达和糖酵解酶(GLUT1、HK2、PKM2),削弱Warburg效应,抑制肿瘤代谢重编程。
主要证据
体外实验(CCK-8、流式凋亡和周期、Transwell、EdU)证明XHP抑制PC-3和DU145细胞活力、诱导凋亡、阻滞周期、抑制侵袭迁移;体内PC3移植瘤模型显示XHP抑制肿瘤生长、降低Ki67、增加凋亡;Western blot证实XHP下调Wnt通路和糖酵解相关蛋白;分子对接提示XHP活性成分与Wnt1结合。
研究意义
本研究揭示了XHP通过调控Wnt/β-catenin/HIF-1α轴影响代谢重编程的机制,为XHP作为CRPC治疗药物提供了理论依据。

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

XHP成分鉴定

明确XHP中的活性化合物,为其抗肿瘤作用提供物质基础。

采用LC-MS/MS技术对XHP提取物进行定性分析,共鉴定出58种化合物,包括甘氨胆酸、鹅去氧胆酸、D-9-蒽基丙氨酸等。

2

XHP含药血清制备

模拟临床给药后血清中的药物环境,用于体外实验。

将XHP粉末溶于双蒸水,超声处理后离心,沉淀用DMSO复溶,合并上清,制备成500 mg/ml的储存液。大鼠灌胃给药后采集血清,灭活、过滤、保存。

3

体外细胞活性检测

评估XHP对CRPC细胞活力、凋亡、周期、侵袭和迁移的影响。

使用CCK-8测定细胞活力;Annexin V-APC染色和流式细胞术检测凋亡;PI染色分析细胞周期;Transwell实验检测侵袭和迁移;EdU实验检测增殖。

4

体内抗肿瘤实验

验证XHP在动物模型中的抗肿瘤作用。

裸鼠皮下接种PC-3-Red-Fluc细胞,当肿瘤体积达20mm³时随机分为对照组和XHP组,XHP组每日灌胃78 mg/kg,连续3周,每周三次监测肿瘤体积和体重,实验结束时处死,取肿瘤组织进行H&E、Ki67免疫组化和TUNEL凋亡检测。

5

转录组测序和生物信息学分析

探索XHP抗肿瘤的分子机制,筛选差异表达基因和富集通路。

对对照组和XHP组肿瘤组织进行mRNA测序,使用DESeq筛选差异表达基因,进行GO和KEGG富集分析,发现Wnt信号通路显著富集,下游基因CCND2、PRKCG、CCN4下调。

6

机制验证

验证XHP对Wnt信号通路和糖酵解相关蛋白的调控作用。

采用RT-qPCR验证Wnt下游基因(CCND2、PRKCG、CCN4)的表达;Western blot检测Wnt1、β-catenin及糖酵解酶(HIF-1α、GLUT1、HK2、PKM2)的蛋白水平;使用Wnt抑制剂XAV-939作为阳性对照;检测葡萄糖摄取和乳酸生成。

7

分子对接

预测XHP活性成分与Wnt1蛋白的结合能力,支持作用机制。

从PubChem下载58种化合物的mol2文件,从PDB下载Wnt1蛋白pdb文件,使用AutoDockTools转换为pdbqt格式,用AutoDock进行分子对接,选择结合能最低的化合物分析结合模式。

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
西黄丸Tong Ren Tangz11020073
DMEM培养基HycloneSH30243.01
RPMI-1640培养基HycloneSH30809.01
胎牛血清GIBCO16000-044
青霉素/链霉素SolarbioP1400-100
胰蛋白酶-EDTA (0.25%)SolarbioT1300-100
CCK-8试剂盒Signalway AntibodyCP002
基质胶Corning356234
2-NBDG葡萄糖摄取检测试剂盒Abcamab235976
乳酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA109-2
Trizol试剂Invitrogen1596-026
SYBR Green PCR试剂盒Thermo#K0223
反转录试剂盒Thermo#K1622
Annexin-V-FITCBiomics BiotechnologiesC1062
核糖核酸酶ASolarbioR8020-25
TUNEL检测试剂盒Roche11684817910
HIF1a抗体Abcamab179483
GLUT1抗体Abcamab115730
HK2抗体Abcamab209847
PKM2抗体Abcamab85555
Wnt1抗体Abcamab15251
β-Catenin抗体Abcamab32572
GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
HRP标记的山羊抗小鼠IgGZSGB-BIOZB-2305
Sprague-Dawley大鼠Shenzhen Glorbay Biotech Co.,Ltd.--
BALB/c裸鼠Shenzhen Glorbay Biotech Co.,Ltd.--
PC-3-Red-Fluc细胞PerkinElmer--
Agilent 1290 UPLC-6540-Q-TOF质谱仪Agilent Technologies--
酶标仪 (DNM-9602)PerlongDNM-9602
FACScan流式细胞仪BDAccuri C6
相差荧光显微镜OlympusCX41RF
Innova CO-48培养箱New Brunswick Scientific--
XGI-8小动物麻醉机Xengoen--
IVIS Spectrum成像系统Xengoen--
I型胶原酶Worthington49E19342
RNA 6000 Nano试剂盒Agilent Technologies5067-1511
NanoDrop 2000----
AutoDock----
GraphPad PrismGraphPad Software8.0.2

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
PC-3和DU145细胞系(AR阴性),PC-3-Red-Fluc细胞来自PerkinElmer;培养条件:RPMI-1640 + 10% FBS + 1% 青霉素/链霉素,37°C,5% CO2
阅读提示:Methods 2.3 Cell lines and culture conditions
XHP含药血清制备
大鼠剂量:62.5 mg/kg,口服10 ml/kg,每日一次,连续14天;血清灭活条件:56°C 30分钟
阅读提示:Methods 2.5 Preparation of XHP extract and drug-containing serum
体外细胞活力检测
CCK-8实验:细胞密度5000/孔,处理48小时,XHP含药血清浓度10%
阅读提示:Methods 2.6 Cell viability assay, Figure 2A-B
细胞凋亡和周期检测
凋亡:Annexin V-APC/PI染色,处理24小时;周期:PI染色,处理24小时
阅读提示:Methods 2.7, 2.8, Figure 2C-D
侵袭和迁移实验
侵袭:Matrigel包被,3×10^5细胞/孔,处理48小时;迁移:无Matrigel,处理24小时
阅读提示:Methods 2.9, Figure 2E
体外葡萄糖摄取和乳酸检测
葡萄糖摄取:2-NBDG (200 μg/ml),处理48小时;乳酸:处理72小时,使用Lactic Acid Assay kit
阅读提示:Methods 2.11, 2.12, Figure 5A-B
体内动物实验
PC-3-Red-Fluc细胞1.0×10^7/鼠皮下接种;肿瘤体积达20mm³时分入XHP组(78 mg/kg/天,3周)或对照(生理盐水);每组8只
阅读提示:Methods 2.13, Figure 1A-C
Western blot
抗体信息:HIF1a (ab179483), GLUT1 (ab115730), HK2 (ab209847), PKM2 (ab85555), Wnt1 (ab15251), β-Catenin (ab32572); 一抗4°C过夜
阅读提示:Methods 2.19, Figure 4B, 5C
RT-qPCR
引物序列见补充材料2;内参GAPDH;2^-ΔΔCt法
阅读提示:Methods 2.18, Supplementary Material 2