异可利定通过破坏口腔鳞状细胞癌的能量代谢和丝状肌动蛋白结构发挥抗癌活性

Isocorydine Exerts Anticancer Activity by Disrupting the Energy Metabolism and Filamentous Actin Structures of Oral Squamous Carcinoma Cells.

作者信息Qiaozhen Zhou, Qianqian Zhang, Lingzi Liao, Qian Li, Huidan Qu, Xinyu Wang, Ying Zhou, Guangzeng Zhang, Mingliang Sun, Kailiang Zhang, Baoping Zhang
PMID38248344
发布时间2024-01-09
DOI10.3390/cimb46010042

实验完整度

中

包含体外细胞实验(CCK-8、迁移侵袭、细胞骨架染色、AFM、线粒体功能、凋亡周期)和蛋白表达验证,但缺乏动物模型或患者样本验证。

主要模型

人口腔舌鳞状细胞癌细胞系(Cal-27) 人牙龈成纤维细胞(HGF)

重点核对

ICD 浓度:0.60 mM(基于 24 h 的 IC50 0.61 mM) 处理时间:24 h、48 h、72 h 对照:含相同比例 DMSO 的无 ICD 培养基 细胞接种密度:迁移/侵袭实验中 2×10^5 细胞;线粒体功能实验中每孔 1×10^5 细胞 检测指标:细胞活力(CCK-8)、迁移/侵袭、细胞骨架形态、细胞刚度/粗糙度、ROS、MMP、ATP、复合酶Ⅰ-Ⅳ活性、凋亡/周期

摘要

异可利定(ICD)对多种人类细胞系表现出强效抗肿瘤作用。然而,ICD 对口腔鳞状细胞癌(OSCC)的抗癌活性尚未见报道。本研究测定了 ICD 对 OSCC 的抗癌活性、迁移和侵袭能力,以及细胞骨架形态和力学性能的变化。研究了癌细胞中活性氧(ROS)含量、线粒体膜电位(MMP)、ATP 和线粒体呼吸链复合酶Ⅰ-Ⅳ的变化。ICD 显著抑制人口腔舌鳞状细胞(Cal-27)的增殖,24 小时处理后的 IC50 为 0.61 mM。癌细胞的侵袭、迁移和粘附能力降低,细胞骨架肌动蛋白变形并解聚。与未处理组相比,线粒体呼吸链复合酶Ⅰ-Ⅳ的活性分别显著降低了 50.72%、27.39%、77.27% 和 73.89%。ROS 产生增加,MMP 降低 43.65%,ATP 含量降至 17.1 ± 0.001(mmol/mL);最终,作用 24 小时后癌细胞的凋亡率增加至 10.57%。这些发现表明,ICD 对 OSCC 具有明显的抗癌活性,并可能通过引起线粒体功能障碍和中断细胞能量来抑制 Cal-27 的增殖和生长。

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
ICD 对口腔鳞状细胞癌是否具有抗癌活性,其作用机制是否涉及能量代谢和细胞骨架的改变?
核心机制
ICD 通过诱导线粒体功能障碍(降低 MMP、增加 ROS、抑制复合酶Ⅰ-Ⅳ活性)导致细胞能量代谢紊乱(ATP 减少),同时引起细胞骨架肌动蛋白解聚,最终抑制癌细胞增殖、迁移和侵袭并促进凋亡。
主要证据
体外实验显示 ICD 显著抑制 Cal-27 细胞增殖(IC50 0.61 mM),降低迁移、侵袭和粘附能力,诱导细胞骨架塌陷,AFM 显示表面粗糙度增加和刚度降低,同时 ROS 升高、MMP 降低、ATP 减少、复合酶活性下降、凋亡率增加。
研究意义
为 ICD 作为 OSCC 治疗的潜在药物提供了初步实验依据,提示其通过能量代谢和细胞骨架途径发挥抗癌作用。

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

测定 ICD 的抗癌活性以确定实验浓度

评估 ICD 对 Cal-27 和正常 HGF 细胞的增殖抑制作用,并确定用于后续实验的 ICD 浓度。

使用 CCK-8 法检测不同浓度 ICD (0, 0.075, 0.15, 0.30, 0.60, 1.20, 2.40 mM) 处理 Cal-27 和 HGF 细胞 24, 48, 72 小时后的活力,计算 IC50。

2

检测 ICD 对迁移和侵袭能力的影响

观察 ICD 是否降低口腔鳞癌细胞的迁移和侵袭能力。

采用细胞迁移和侵袭实验(Transwell 小室,侵袭实验预铺基质胶),用 0.60 mM ICD 处理 24, 48, 72 小时,固定、染色后计数细胞。

3

评估 ICD 对细胞骨架和细胞粘附的影响

观察 ICD 对细胞骨架形态、肌动蛋白结构及细胞力学特性的影响。

通过鬼笔环肽和 DAPI 染色观察细胞骨架变化;Western blot 检测 ARP3、ARPC3 表达;AFM 测量细胞表面粗糙度、刚度和弹性模量。

4

研究 ICD 对线粒体功能和能量代谢的影响

探究 ICD 是否破坏线粒体功能,影响细胞能量代谢。

检测不同浓度 ICD 处理后 Cal-27 细胞的 ROS 水平(流式细胞术)、MMP、ATP 含量和呼吸链复合酶Ⅰ-Ⅳ活性。

5

检测 ICD 对细胞凋亡和细胞周期的影响

验证 ICD 是否促进癌细胞凋亡并影响细胞周期分布。

用 0.60 mM ICD 处理 Cal-27 细胞 24 小时,使用 Annexin V-FITC/PI 凋亡检测试剂盒和细胞周期检测试剂盒进行流式分析,同时 Western blot 检测 Caspase-3 表达。

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----
胎牛血清----
青霉素-链霉素溶液----
异可利定Shanghai yuanye Bio-Technology Co., Ltd.B21570
二甲基亚砜----
Cal-27细胞系Procell Life Science & Technology Co., Ltd.CL-0265
人牙龈成纤维细胞Procell Life Science & Technology Co., Ltd.CL-0356
CCK-8试剂盒APExBIOK1018
多功能酶标仪TECANInfinite
基质胶BD Bioscience--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂Beyotime--
磷酸酶抑制剂Roche Diagnostics GmbH--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
ARPC3一抗Abcamab37916
ARP3一抗Abcamab181164
MMP-9一抗Abcamab283575
Caspase-3一抗Thermo Fisher ScientificPA5-122288
HRP标记二抗Abcam--
FITC标记鬼笔环肽Beyotime--
DAPI染色液Beyotime--
Triton X-100Solarbio--
牛血清白蛋白Solarbio--
共聚焦显微镜Carl Zeiss--
原子力显微镜BrukerJPK
AFM探针Nanoworld Reflective CoatingsPointprobe
MMP检测试剂盒SolarbioM8650
ATP检测试剂盒SolarbioBC0300
ROS检测试剂盒SolarbioCA1410
线粒体复合酶Ⅰ检测试剂盒SolarbioBC0630
线粒体复合酶Ⅱ检测试剂盒SolarbioBC0950
线粒体复合酶Ⅲ检测试剂盒SolarbioBC3245
线粒体复合酶Ⅳ检测试剂盒SolarbioBC0945
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒ElabscienceE-CK-A211
细胞周期检测试剂盒ElabscienceE-CK-A351
SPSS软件IBMVersion
JPK数据处理软件JPKVersion
FlowJo软件TreestarVersion
Bio-Rad Image Lab软件Bio-RadVersion

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
细胞培养与药物处理
细胞系(Cal-27、HGF)来源、培养基(DMEM+10% FBS+1% 双抗)、ICD 溶解与稀释方法(DMSO 终浓度<0.1%)、ICD 浓度(0.60 mM 及浓度梯度)、处理时间(24, 48, 72 h)
阅读提示:Methods 4.1 Drug Preparation 和 4.2 Anticancer Activity
增殖抑制与 IC50
CCK-8 试剂盒品牌与货号、细胞接种密度、检测波长(450 nm)、ICD 浓度梯度(0-2.40 mM)、处理时间(24, 48, 72 h)、IC50 计算方法
阅读提示:Methods 4.2 Anticancer Activity 和 Figure 1
迁移与侵袭实验
Transwell 上室是否铺基质胶、细胞数(2×10^5/100 μL)、FBS 浓度(上室无、下室10%)、ICD浓度(0.60 mM)、处理时间(24, 48, 72 h)、固定和染色方法(4% 多聚甲醛、2% 结晶紫)
阅读提示:Methods 4.3 Migration and Invasion
细胞骨架与力学特性
固定方法(4% 多聚甲醛)、通透(0.1% Triton X-100)、封闭(1% BSA + 4% 脱脂奶粉)、染色(FITC-phalloidin 30 µg/mL 60 min, DAPI 0.1 mg/mL 15 min)、AFM 型号(JPK NanoWizard III)、力常数(0.1 N/m)、测量位点数(15个随机位点,每点10次)
阅读提示:Methods 4.5 Cytoskeleton Staining 和 4.6 Cell Microstructure Morphology and Mechanical Properties Analyses
线粒体功能检测
细胞接种密度(1×10^5/孔)、ICD 浓度(0, 0.15, 0.30, 0.60, 1.20 mM)、处理时间(24, 48, 72 h)、检测波长(ROS 488/525 nm, MMP 490/530 nm, ATP 340 nm, 复合酶Ⅰ-Ⅳ 600/600/550/550 nm)、检测试剂盒品牌与货号
阅读提示:Methods 4.7 Cell Mitochondrial Function Analysis
凋亡与周期检测
ICD 浓度(0.60 mM)、处理时间(24 h)、试剂盒品牌和货号(Annexin V-FITC/PI 凋亡检测试剂盒 E-CK-A211,细胞周期检测试剂盒 E-CK-A351)、流式细胞仪型号
阅读提示:Methods 4.8 Cell cycle and Apoptosis Assays