人参皂苷Rh2及其辛酯衍生物在癌症治疗中抗血管生成作用的分子机制:PI3K与ROS之间的博弈

The molecular mechanism of ginsenoside Rh2 and its octyl ester derivative on anti-angiogenesis in cancer treatment: The battle between PI3K and ROS.

作者信息Qi-Rui Hu, Xin-Yi Zhong, Hua Feng, Xu-Chu Li, Zhi-Hong Zhang, Yao Pan, Ting Luo, Ze-Yuan Deng, Fang Chen
PMID40061477
发布时间2025-03
DOI10.1016/j.jgr.2025.01.002

实验完整度

包含体外细胞实验(Huh-7/HUVEC)、条件培养基、共培养、荷瘤小鼠模型、网络药理学及特异性激动剂/抑制剂的功能验证和机制验证。

主要模型

Huh-7肝癌细胞系 HUVEC人脐静脉内皮细胞 H22荷瘤小鼠模型

重点核对

Rh2和Rh2-O的浓度(40 μM和60 μM) Huh-7细胞预处理时间(24小时) PI3K激动剂740 Y-P浓度(50 μM,处理4小时) STAT3激动剂Colivelin浓度(1 μM,处理4小时) 体内实验中Rh2和Rh2-O的给药剂量(15和30 μmol/kg,每日灌胃15天)

摘要

背景:针对由血管内皮生长因子A(VEGFA)诱导的肿瘤相关血管生成(TAA)的癌症治疗已受到重视。人参皂苷Rh2已被证明通过VEGFA抑制TAA。然而,其潜在机制尚不清楚。此外,在我们先前的研究中,Rh2的辛酯衍生物(Rh2-O)对肝癌表现出比Rh2更好的抑制作用,这表明Rh2-O也可能对TAA发挥抑制作用。目的:探讨Rh2和Rh2-O对TAA的抑制作用及其潜在机制。方法:通过条件培养基、共培养和荷瘤小鼠评估Rh2和Rh2-O对TAA的抑制作用。采用网络药理学探索可能的靶点,随后通过特异性激动剂或抑制剂进行验证。结果:Rh2和Rh2-O能有效抑制TAA,呈剂量依赖性(P < 0.05)。此外,PI3K和STAT3磷酸化的增强可逆转Rh2和Rh2-O对TAA的抑制作用,而N-乙酰半胱氨酸可增强其作用(P < 0.05)。结论:Rh2和Rh2-O可通过抑制VEGFA来抑制TAA,其机制由PI3K/STAT3和PI3K/HIF-1α通路介导。同时,ROS的产生可能是Rh2和Rh2-O抑制TAA的不利因素。

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
Rh2和Rh2-O是否通过抑制VEGFA进而抑制肿瘤相关血管生成,其分子机制是什么?
核心机制
Rh2和Rh2-O通过抑制PI3K/STAT3和PI3K/HIF-1α信号通路下调VEGFA表达,从而抑制肿瘤血管生成;在常氧条件下,Rh2和Rh2-O诱导的ROS产生会削弱其对HIF-1α的抑制,联合抗氧化剂可增强抑制效果。
主要证据
条件培养基和共培养实验显示Rh2和Rh2-O抑制HUVEC的迁移和管形成,并降低VEGFA分泌;荷瘤小鼠实验显示抑制肿瘤生长和CD31表达;Western blot显示PI3K/STAT3和PI3K/HIF-1α通路被抑制;PI3K和STAT3激动剂可逆转其作用,NAC则可增强其作用。
研究意义
该研究揭示了Rh2和Rh2-O抑制肿瘤血管生成的潜在机制,并提示联合抗氧化剂可能是提高其抗血管生成效果的策略,为ginsenoside衍生物的功能发现和应用提供了科学支持。

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

体外抗肿瘤血管生成活性评估

评估Rh2和Rh2-O对HUVEC血管生成功能(迁移和管形成)的影响

用Rh2或Rh2-O预处理Huh-7细胞24小时获得条件培养基,然后处理HUVEC细胞,进行伤口愈合实验和管形成实验,并用ELISA检测CM中VEGFA水平。

2

体内抗肿瘤血管生成活性评估

验证Rh2和Rh2-O在荷瘤小鼠模型中对肿瘤生长和血管生成的影响

建立H22皮下荷瘤小鼠模型,随机分组并灌胃给药15天,检测肿瘤生长、肿瘤重量、VEGFA表达和CD31免疫组化染色。

3

网络药理学靶点预测与通路富集

预测Rh2和Rh2-O抑制TAA的潜在靶点和信号通路

利用Swiss Target Prediction和PharmMapper预测药物靶点,利用DisGeNET、OMIM和GeneCards收集疾病靶点,取交集后构建PPI网络,进行GO和KEGG富集分析,并通过GEPIA数据库进行相关性分析。

4

PI3K/STAT3通路验证

验证Rh2和Rh2-O是否通过抑制PI3K/STAT3通路来抑制TAA

Western blot检测体外细胞和体内肿瘤组织中PI3K、Akt、mTOR、STAT3及其磷酸化水平;使用PI3K激动剂740 Y-P和STAT3激动剂Colivelin预处理Huh-7细胞,检测对VEGFA分泌、HUVEC迁移和管形成的影响。

5

PI3K/HIF-1α通路验证及缺氧条件研究

验证Rh2和Rh2-O在缺氧条件下通过抑制HIF-1α来抑制TAA,并探讨ROS的作用

在缺氧条件下共培养Huh-7和HUVEC细胞,检测细胞活力、HIF-1α和VEGFA表达;检测常氧和缺氧条件下ROS水平;使用NAC联合处理,观察对HIF-1α表达和TAA的影响。

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----
RPMI-1640培养基Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
胎牛血清Biological Industries--
青霉素/链霉素Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.--
VEGFA ELISA试剂盒BosterEK0539
基质胶Yeasen Biotechnology Co., Ltd.40183 ES
Trans-well细胞培养小室Corning Inc.--
增强型CCK-8试剂盒Beyotime BiotechnologyC0041
活性氧检测试剂盒BeyotimeS0033S
DCFH-DA探针----
NovoCyte Advanteon流式细胞仪Agilent Technology Co. LTD--
抗原修复液ServicebioG1219
过氧化氢Sigma31642
抗CD31抗体abcamab9498
抗HIF-1α抗体abcamab51608
HRP标记二抗ServicebioGB23303
DAB底物ServicebioG1212
苏木素----
Image-Pro Plus 6.0软件----
RIPA裂解液----
BCA试剂盒Beyotime BiotechnologyP0009
NC膜----
脱脂奶粉----
抗VEGFA抗体abcamab46154
抗PI3K抗体abcamab191606
抗磷酸化PI3K抗体abcamab278545
抗Akt抗体abcamab197463
抗磷酸化Akt抗体abcamab192623
抗STAT3抗体abcamab68153
抗磷酸化STAT3抗体abcamab76315
抗mTOR抗体abcamab134903
抗磷酸化mTOR抗体abcamab109268
抗HIF-1α抗体abcamab179483
抗MMP3抗体abcamab52915
增强化学发光底物----
ChemiScope Mini成像系统Clinx Science Instruments Co.--
ImageJ软件----
VENNY 2.1----
STRING数据库----
Cytoscape----
David 6.8数据库----
GEPIA数据库----
人参皂苷Rh2----
Rh2辛酯衍生物----
colivelin----
740 Y-P----
N-乙酰半胱氨酸----

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
细胞培养与处理
细胞系来源、培养基、血清浓度、处理药物浓度(Rh2和Rh2-O为40 μM和60 μM)及处理时间(24小时)
阅读提示:Materials and methods 2.1 和 2.2
体外功能实验
HUVEC接种密度、Matrigel用量、管形成时间(4小时)、伤口愈合时间(24小时)、条件培养基制备细节
阅读提示:Materials and methods 2.3 和 2.4
体内实验
小鼠品系、性别、细胞接种量、肿瘤尺寸分组标准、给药剂量(15和30 μmol/kg)、给药方式(灌胃)、持续时间(15天)
阅读提示:Materials and methods 2.7
信号通路验证
激动剂浓度和处理时间(740 Y-P 50 μM 4小时,Colivelin 1 μM 4小时),Western blot抗体信息
阅读提示:Materials and methods 2.9 和 Results 3.3