淫羊藿苷-莪术醇通过调节PI3K-Akt信号通路和Warburg效应促进前列腺癌对多西他赛的敏感性

Icariin-Curcumol promotes docetaxel sensitivity in prostate cancer through modulation of the PI3K-Akt signaling pathway and the Warburg effect.

作者信息Wenjing Xu, Jin Ding, Shida Kuang, Bonan Li, Tiansong Sun, Congxu Zhu, Juan Liu, Lemei Zhu, Yingqiu Li, Wen Sheng
PMID37660001
发布时间2023-09
DOI10.1186/s12935-023-03042-1

实验完整度

包含网络药理学、分子对接、体外细胞实验(CCK8、流式凋亡、WB、ELISA)和体内异种移植模型,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

LNCaP细胞 LNCaP/R耐药细胞 BALB/c裸鼠异种移植模型

重点核对

DTX耐药细胞LNCaP/R的建立:用递增浓度DTX(0.1, 0.2, 0.5, 1, 5, 10 nM)处理LNCaP细胞 细胞分组和处理:Model、DCS、Icariin-Curcumol(35 µg/mL icariin + 25 µg/mL curcumol)、DTX(5 nM)、联合组 动物模型:6周龄雄性BALB/c裸鼠皮下注射LNCaP或LNCaP/R细胞(2×10^8),ECe灌胃剂量4.94 g/kg/d,DTX腹腔注射10 mg/kg,每7天一次 主要检测指标:细胞活力(CCK8)、凋亡(流式)、PI3K-Akt通路和Warburg效应相关分子表达(qRT-PCR、WB、ELISA)

摘要

背景:多西他赛(DTX)耐药降低了前列腺癌(PCa)的治疗效果。越来越多的报告支持植物化学物质在逆转DTX耐药中的作用。本研究旨在确定淫羊藿和莪术提取物(ECe),特别是淫羊藿苷-莪术醇,是否能减弱DTX耐药,并探讨其潜在机制。方法:通过网络药理学预测ECe活性成分与PCa之间的调控通路。基于DTX敏感的LNCaP细胞建立DTX耐药细胞LNCaP/R,并进一步建立异种移植模型。通过HPLC-MS鉴定ECe中的活性成分。通过分子对接分析淫羊藿苷和莪术醇与靶点的结合。通过生化实验确定淫羊藿苷-莪术醇调节DTX敏感性的可能机制。结果:Akt1和PI3K-Akt信号通路被预测为药物与PCa之间的主要功能靶点。ECe和DTX抑制异种移植肿瘤生长、炎症、细胞活力,并促进凋亡。在ECe中检测到淫羊藿苷和莪术醇,且淫羊藿苷和莪术醇与Akt1对接。ECe、淫羊藿苷-莪术醇和DTX下调AR、PSA、PI3K、Akt1、mTOR和HIF-1α。此外,ECe、淫羊藿苷-莪术醇和DTX增加葡萄糖和PDH,降低乳酸、ATP和LDH,并下调c-Myc、hnRNPs、VEGF、PFK1和PKM2。值得注意的是,在LNCaP/R模型中,DTX的抗PCa效果弱于ECe或淫羊藿苷-莪术醇。淫羊藿苷-莪术醇与DTX的联合效果优于DTX单用。结论:我们的数据支持淫羊藿苷-莪术醇通过抑制PI3K-Akt信号通路和Warburg效应逆转DTX耐药,为改善PCa的治疗措施提供了新思路。

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
淫羊藿苷和莪术醇能否逆转前列腺癌对多西他赛的耐药,其潜在机制是什么?
核心机制
淫羊藿苷-莪术醇通过抑制PI3K-Akt信号通路和Warburg效应(降低糖酵解)来逆转DTX耐药。
主要证据
在LNCaP/R细胞和异种移植模型中,ECe、淫羊藿苷-莪术醇和DTX下调AR、PSA、PI3K、Akt1、mTOR、HIF-1α,并调节Warburg效应相关分子(如增加葡萄糖、PDH,降低乳酸、ATP、LDH等),联合用药效果优于单药。
研究意义
为改善前列腺癌治疗措施提供新思路,表明淫羊藿苷-莪术醇有潜力作为治疗DTX耐药的有效靶点。

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

网络药理学预测

预测ECe活性成分与前列腺癌之间的调控通路和关键靶点

从TCMSP数据库获取EB和CZ的活性成分及靶点,从GeneCards、NCBI和OMIM筛选疾病靶点,构建PPI网络和KEGG富集分析,确定Akt1和PI3K-Akt通路为关键

2

建立DTX耐药细胞模型

获得DTX耐药的LNCaP/R细胞以模拟临床耐药

通过逐步递增DTX浓度(0.1, 0.2, 0.5, 1, 5, 10 nM)处理LNCaP细胞,直至细胞在10 nM DTX下可生长,鉴定为LNCaP/R

3

体外药物处理与功能检测

评估ECe、淫羊藿苷-莪术醇及与DTX联用对细胞活力、凋亡及信号通路的影响

将LNCaP和LNCaP/R细胞分为Model、DCS、Icariin-Curcumol、DTX、联合组处理24小时,进行CCK8、流式凋亡、qRT-PCR、ELISA和Western blot检测

4

体内异种移植模型验证

在体内验证ECe和DTX的抗肿瘤效果及其对DTX耐药的影响

将LNCaP或LNCaP/R细胞皮下注射到裸鼠右腋下,14天后分组给药,ECe灌胃(4.94 g/kg/d),DTX腹腔注射(10 mg/kg,每7天一次),38天后处死,收集肿瘤组织进行HE、IHC和分子检测

5

分子机制验证

验证淫羊藿苷和莪术醇与Akt1的结合及对PI3K-Akt通路和Warburg效应的调控

通过HPLC-MS鉴定ECe中淫羊藿苷和莪术醇,分子对接分析其与Akt1结合,并检测PI3K-Akt通路和糖酵解相关分子表达

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
RPMI-1640培养基----
胎牛血清----
青霉素/链霉素----
CCK8试剂盒DojindoCK04
BALB/c裸鼠Hunan SJA Laboratory Animal Co., Ltd.--
多西他赛----
淫羊藿苷Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
莪术醇Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd.--
伊红AbiowellAWI0020
显微镜MoticBA410
Ki67抗体Abcamab16667
二抗AbiowellAWS0003
TRIzol试剂Thermo15596026
cDNA合成试剂盒CWBIOCW2569
UltraSYBR混合物试剂盒ConWinCW2601
QuantStudio 1实时荧光定量PCR仪Thermo--
葡萄糖ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA154-1-1
ATP ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA095-1-1
乳酸ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA019-2-1
LDH ELISA试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA020-2-2
PDH ELISA试剂盒SolarbioBC0385
RIPA裂解液AbiowellAWB0136
BCA蛋白定量试剂盒AbiowellAWB0104
Glut1抗体Proteintech21829-1-AP
Glut4抗体Proteintech66846-1-Ig
MCT4抗体Proteintech22787-1-AP
β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
HRP标记抗小鼠二抗ProteintechSA00001-1
HRP标记抗兔二抗ProteintechSA00001-2
ECL Plus发光液AiowellAWB0005
凝胶成像系统CLiNXChemiScope6100
AB TripleTOF 5600+液相色谱质谱联用系统----
Waters HSS T3色谱柱Waters--
凋亡检测试剂盒KeyGEN BioTECHKGA1030
流式细胞仪BeckmanA00-1-1102

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
细胞培养与耐药模型建立
LNCaP细胞系来源(Procell, CL-0143);培养基(RPMI-1640+10% FBS+1%青霉素/链霉素);DTX浓度梯度(0.1, 0.2, 0.5, 1, 5, 10 nM)及处理时间
阅读提示:Methods: Cell culture
体外药物处理
Icariin浓度(35 µg/mL)、Curcumol浓度(25 µg/mL)、DTX浓度(5 nM)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell grouping
动物实验
小鼠品系(6周龄雄性BALB/c裸鼠)、细胞接种量(2×10^8)、ECe灌胃剂量(4.94 g/kg/d)、DTX剂量(10 mg/kg,每7天一次)、实验周期(38天)
阅读提示:Methods: Establishment of the xenograft PC model
分子检测
qRT-PCR引物序列(Table 1)、抗体稀释度(如Ki67 1:300, Glut1 1:4000等)、ELISA试剂盒货号
阅读提示:Methods: qRT-PCR, Western blot, ELISA