蒲公英提取物通过干扰甘油磷脂和不饱和脂肪酸代谢抑制三阴性乳腺癌细胞增殖

Dandelion extract inhibits triple-negative breast cancer cell proliferation by interfering with glycerophospholipids and unsaturated fatty acids metabolism.

作者信息Shan Wang, Hui-Feng Hao, Yan-Na Jiao, Jia-Lei Fu, Zheng-Wang Guo, Yang Guo, Yuan Yuan, Ping-Ping Li, Shu-Yan Han
PMID36147318
发布时间2022-09-06
DOI10.3389/fphar.2022.942996

实验完整度

包含体外细胞实验(MTT、划痕、Western blot、qRT-PCR)、体内动物模型(MDA-MB-231异种移植和4T1模型)、多组学分析(蛋白质组学、代谢组学、脂质组学)及分子对接,且进行了功能验证(siRNA转染)和机制验证。

主要模型

MDA-MB-231细胞 MDA-MB-468细胞 MDA-MB-231异种移植瘤模型(NOG小鼠) 4T1乳腺癌模型(BALB/C小鼠)

重点核对

蒲公英提取物处理浓度(0-160 μg/ml)及作用时间(24-72 h) 体内给药剂量(50和100 mg/kg)及给药方式(腹腔注射) CHKA siRNA转染浓度(50 nM)及转染试剂(Lipofectamine 2000) 多组学分析中细胞处理浓度(40 μg/ml)及培养时间(24 h) 分子对接使用CHKA晶体结构(PDB: 3F2R)

摘要

三阴性乳腺癌(TNBC)是最具侵袭性的乳腺癌亚型,治疗选择有限,预后不良。TNBC普遍存在脂质代谢重编程,其代谢相关蛋白和肿瘤代谢物有望成为潜在的治疗靶点。蒲公英(Taraxacum mongolicum)是一种经典的中草药,根据中医理论用于治疗乳腺疾病,并有报道具有抗肿瘤和脂质调节能力。我们之前的研究表明,蒲公英提取物对TNBC有效。然而,蒲公英提取物是否能够调节TNBC的脂质代谢,并通过干扰脂质代谢发挥其抗肿瘤作用仍不清楚。在本研究中,采用结合网络药理学和多组学技术(包括蛋白质组学、代谢组学和脂质组学)的综合方法来研究蒲公英提取物抗TNBC的潜在调控机制。我们首先在体外和体内确定了蒲公英提取物的抗肿瘤作用。然后,网络药理学分析推测其抗肿瘤作用涉及多种代谢过程,细胞、肿瘤组织和血浆的多组学结果揭示了蒲公英提取物处理后代谢物和代谢相关蛋白的变化。甘油磷脂和不饱和脂肪酸的改变是最显著的代谢物类型。因此,甘油磷脂和不饱和脂肪酸的代谢,及其相应的蛋白CHKA和FADS2,被认为是蒲公英提取物抗TNBC的主要调控途径和生物标志物。随后,实验验证表明蒲公英提取物降低CHKA表达,导致PI3K/AKT通路及其下游靶标SREBP和FADS2的抑制。最后,分子对接模拟表明蒲公英提取物中的苦木素F和木犀草素与CHKA的结合得分最高,表明它们可能是调节TNBC甘油磷脂代谢的潜在CHKA抑制剂。总之,我们在体外证实了蒲公英提取物对TNBC细胞的抗肿瘤作用,并证明蒲公英提取物通过下调CHKA表达和抑制PI3K/AKT/SREBP/FADS2轴来干扰甘油磷脂和不饱和脂肪酸代谢。

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
蒲公英提取物是否能通过调节脂质代谢发挥抗TNBC作用,其潜在机制是什么?
核心机制
蒲公英提取物通过下调CHKA表达,抑制PI3K/AKT通路及其下游SREBP和FADS2,从而干扰甘油磷脂和不饱和脂肪酸代谢。
主要证据
体外实验显示蒲公英提取物降低CHKA和FADS2表达,抑制PI3K/AKT磷酸化;siRNA敲低CHKA模拟此效应,外源添加Cho/PCho可逆转AKT磷酸化降低;体内模型显示肿瘤生长受抑。
研究意义
该研究揭示了蒲公英提取物通过脂质代谢调控抗TNBC的机制,为其作为潜在治疗药物提供了依据,并提示CHKA和FADS2可作为治疗靶点。

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

体外抗肿瘤活性评估

评估蒲公英提取物对TNBC细胞增殖和迁移的抑制作用。

通过MTT法和划痕实验检测不同浓度蒲公英提取物处理MDA-MB-231和MDA-MB-468细胞后的活力和迁移能力。

2

体内抗肿瘤活性评估

验证蒲公英提取物对TNBC肿瘤生长的抑制作用。

构建MDA-MB-231异种移植瘤模型(NOG小鼠)和4T1同系模型(BALB/C小鼠),腹腔注射蒲公英提取物,测量肿瘤体积和重量。

3

网络药理学分析

预测蒲公英提取物抗TNBC的潜在靶点和通路。

利用SwissTargetPrediction、SEA和PharmMapper预测化合物靶点,与TNBC相关靶点取交集,构建网络并进行GO和KEGG富集分析。

4

多组学分析

鉴定蒲公英提取物处理后的差异蛋白和代谢物,揭示代谢调控机制。

对蒲公英提取物(40 μg/ml)处理的MDA-MB-231细胞进行TMT定量蛋白质组学、非靶向代谢组学和脂质组学分析,并对4T1小鼠肿瘤组织和血浆进行脂质组学分析。

5

靶点表达验证

验证CHKA和FADS2在TNBC中的表达及蒲公英提取物的调控作用。

通过qRT-PCR和Western blot检测TNBC细胞和正常细胞中CHKA、FADS2、SREBF1的表达,以及蒲公英提取物处理后mRNA和蛋白水平的变化。

6

机制验证

验证CHKA对PI3K/AKT通路的调控作用。

通过siRNA敲低CHKA表达,观察PI3K和AKT磷酸化水平变化;外源添加胆碱和磷酸胆碱,检测能否逆转蒲公英提取物引起的AKT磷酸化降低。

7

分子对接

筛选蒲公英提取物中潜在的CHKA抑制剂。

将蒲公英提取物中的8个主要化合物与CHKA晶体结构(PDB: 3F2R)进行分子对接,计算结合能。

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
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
磷酸盐缓冲液Gibco--
胰蛋白酶Gibco--
MCF-10A专用培养基ProcellCM-0525
霍乱毒素MacgeneCC104
MTTSigma-Aldrich--
二甲基亚砜Sigma-Aldrich--
胆碱TOP SCIENCE--
磷酸胆碱TOP SCIENCE--
Lipofectamine 2000转染试剂----
Trizol试剂Invitrogen--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo--
Hifair II 第一链cDNA合成试剂盒Yeasen Biotech--
SYBR Green qPCR预混液Applied Biosystems--
7500 Fast实时荧光定量PCR仪Thermo--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo--
PVDF膜Millipore--
增强化学发光试剂盒Millipore--

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、培养基、血清浓度、CO2浓度、温度、细胞密度
阅读提示:Methods中的Cell culture部分
体外活性评估
蒲公英提取物浓度梯度、处理时间、检测方法(MTT/划痕)
阅读提示:Methods中的MTT assay和Wound-healing assay部分
体内动物实验
动物品系、周龄、性别、细胞接种量、基质胶、分组数、给药剂量、给药方式、治疗时间、肿瘤测量频率
阅读提示:Methods中的Animal model construction部分及Figure 2
多组学分析
细胞处理浓度、培养时间、血清浓度、样本类型、筛选标准(fold change、VIP、p值)
阅读提示:Methods中的Multi-omics analysis部分及Figure 4、5、6
CHKA siRNA转染
siRNA序列、浓度、转染试剂、转染时间
阅读提示:Methods中的Transfection of CHKA siRNA部分
分子对接
PDB ID、化合物结构来源、对接软件及参数
阅读提示:Methods中的Molecular modeling analysis部分