秦皮乙素通过结合ENO1抑制PI3K/Akt/mTOR通路并增强抗结直肠癌活性

Esculetin inhibits the PI3K/Akt/mTOR pathway and enhances anti-colorectal cancer activity via binding to ENO1.

作者信息Jianing Ma, Miaomiao Zhang, Shulipan Mulati, Xinhua Nabi, Weiyi Zhang
PMID40740998
发布时间2025-07-16
DOI10.3389/fphar.2025.1627114

实验完整度

包含体外细胞实验(增殖、周期、凋亡、迁移)、体内异种移植模型、转录组学、DARTS、分子对接及机制验证(ENO1敲低)等多层级证据。

主要模型

HCT116细胞 HT-29细胞 BALB/c裸鼠异种移植模型

重点核对

HCT116和HT-29细胞系(HCT116用DMEM培养,HT-29用McCoy's 5A培养基) Esc处理浓度范围(0–400 μM)及时间(24、48、72小时) 体内实验中Esc剂量(20、40、80 mg/kg/天)和5-Fu剂量(10 mg/kg/2天),口服给药13天 ENO1敲低使用重组慢病毒载体,MOI=50,转染72小时后分析 DARTS实验使用Pronase E(1小时)和不同浓度Esc处理

摘要

引言:结直肠癌(CRC)在全球范围内是第三大常见的恶性肿瘤,也是癌症相关死亡的第二大原因。目前,虽然其标准治疗包括手术和化疗的结合,但转移和复发通常与不良预后相关。方法:采用Hoechst 33342染色的流式细胞术检测CRC细胞周期和凋亡的变化。通过网络药理学、转录组测序技术、药物亲和反应靶标稳定性(DARTS)和分子对接阐明Esc抗肿瘤特性的分子机制。使用异种移植小鼠模型检测Esc的体内抗肿瘤效果。结果:本研究中,秦皮乙素(Esc)在CRC细胞系HCT116和HT-29中发挥显著的抗增殖作用。此外,Esc触发细胞死亡,将HCT116细胞周期阻滞在S期,将HT-29细胞周期阻滞在G0/G1期,抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路,并在体外和体内促进抗CRC效应。进一步的机制研究表明,Esc与ENO1蛋白结合并改变其稳定性。此外,沉默ENO1表达逆转了Esc的抗CRC效应。讨论:本研究强调了Esc对抗CRC的作用,并阐明Esc通过结合ENO1抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路,增强抗CRC活性,提示ENO1可能成为治疗CRC的潜在靶点。这可能为开发具有更强疗效和更低毒性的新型抗肿瘤药物奠定证据基础。

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
秦皮乙素(Esc)在结直肠癌(CRC)中的抗肿瘤作用及其分子靶点和机制是什么?
核心机制
Esc通过直接结合ENO1蛋白并改变其稳定性,进而抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路的磷酸化,从而发挥抗CRC作用。
主要证据
体外实验显示Esc抑制CRC细胞增殖、诱导凋亡和周期阻滞;DARTS和CETSA实验证实Esc结合ENO1并降低其热稳定性;体内异种移植模型显示Esc抑制肿瘤生长并下调ENO1表达;ENO1敲低逆转了Esc对PI3K/Akt/mTOR通路的抑制作用。
研究意义
该研究为开发新型抗肿瘤候选药物提供了理论基础,并提示ENO1可能成为治疗CRC的潜在靶点。

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

体外抗增殖活性评估

评估Esc对CRC细胞增殖的影响

使用CCK-8法检测Esc处理HCT116和HT-29细胞24、48、72小时后的细胞活力,计算IC50值;进行克隆形成实验和划痕实验评估长期增殖和迁移能力。

2

细胞周期和凋亡检测

探究Esc对CRC细胞周期和凋亡的影响

使用流式细胞术检测细胞周期分布,Hoechst 33342染色观察核形态变化,Western blot检测凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2、Mcl-1的表达。

3

信号通路分析

验证Esc对PI3K/Akt/mTOR信号通路的调控作用

通过Western blot检测通路关键蛋白及其磷酸化水平,包括PI3K、Akt、mTOR和Stat3。

4

转录组学分析

在mRNA水平上揭示Esc处理的转录变化和潜在通路

使用RNA-seq分析Esc处理后的HCT116细胞,进行差异表达基因、GO和KEGG富集分析。

5

靶点鉴定与验证

鉴定Esc的直接靶点并验证其相互作用

采用DARTS实验结合质谱鉴定靶蛋白,通过CETSA验证药物与靶蛋白的相互作用,并使用分子对接和分子动力学模拟分析结合模式。

6

体内抗肿瘤效果评估

评估Esc在体内的抗肿瘤效果及其对ENO1表达的影响

在BALB/c裸鼠皮下接种HCT116细胞,建立异种移植模型,给予不同剂量的Esc或5-Fu,测量肿瘤体积,并通过免疫荧光检测Ki67和ENO1的表达。

7

ENO1功能验证

验证ENO1在Esc抗CRC效应中的关键作用

通过慢病毒载体敲低HCT116细胞中的ENO1,检测对Esc抑制PI3K/Akt/Stat3/mTOR通路和细胞迁移能力的影响。

8

心脏毒性保护作用评估

评估Esc对5-Fu诱导的心肌细胞损伤的保护作用

使用H9C2大鼠心肌细胞,检测Esc对5-Fu诱导的细胞活力下降、ROS积累和线粒体膜电位降低的改善作用。

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
秦皮乙素YuanyeB20991
抗Bax抗体Biossbs-0127R
抗Bcl-2抗体Biossbs-0032R
抗Mcl-1抗体Biossbs-23315R
抗AKT抗体Biossbsm-33278M
抗P-AKT抗体Biossbs-2720R
抗MTOR抗体Biossbs-1992R
抗P-MTOR抗体Biossbs-3495R
抗PI3K抗体Biossbs-6417R
抗P-PI3K抗体Biossbs-6417R
抗STAT3抗体Biossbsm-33218M
抗P-STAT3抗体Biossbs-1658R
抗GAPDH抗体Biossbsm-52262R
抗ENO1抗体Biossbs-3978R
抗β-肌动蛋白抗体Biossbs-0061R
蛋白快速银染试剂盒YuanyeR21273
链霉蛋白酶ESolarbioP8360
重组慢病毒载体Genechem1348084
DMEM培养基----
McCoy's 5A培养基----
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
HitransG P病毒感染增强剂----
嘌呤霉素Labgic Technology01,100,205
5-氟尿嘧啶----
Hoechst 33342荧光染料----

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
细胞系来源(HCT116和HT-29)及其培养基(DMEM和McCoy's 5A)、血清浓度(10%)和培养条件(37°C,5% CO2)
阅读提示:Methods 2.2 Cell culture and cell viability assessment
药物处理
Esc浓度和持续时间(例如,CCK-8实验0–400 μM 24-72小时,周期/凋亡实验0–200 μM 24小时,转录组实验50 μM 24小时)
阅读提示:Methods 2.2, 2.5, 2.6, 2.7, 2.9, 3.1, 3.2, 3.4
体内实验
动物品系和年龄(6-8周龄雄性BALB/c裸鼠,16-20g)、细胞接种数量(1×10^7个细胞)、给药剂量和方式(5-Fu 10 mg/kg/2天,Esc 20/40/80 mg/kg/天,口服),以及给药时长(13天)
阅读提示:Methods 2.13 Xenografts in vivo
ENO1敲低
慢病毒载体来源(Genechem)、感染增强剂(HitransG P)和感染复数(MOI=50)、筛选浓度(2 μg/mL嘌呤霉素)和转染后开始分析时间(72小时)
阅读提示:Methods 2.14 Constructing low ENO1-expressing HCT116 cells
DARTS实验
细胞裂解液和蛋白酶抑制剂、蛋白浓度测定(BCA法)、Esc处理浓度和时间(37°C 2小时)、Pronase E浓度和消化时间(1小时)
阅读提示:Methods 2.10 DARTS assay