橙皮素通过诱导G2/M期阻滞、抑制Notch1通路及激活内质网应激促进肺鳞癌细胞凋亡

Hesperetin induces apoptosis in lung squamous carcinoma cells via G2/M cycle arrest, inhibition of the Notch1 pathway and activation of endoplasmic reticulum stress.

作者信息Qianlong Xie, Ziming He, Lingfang Tan, Min Li, Min Zhuang, Chen Liu, Sunhui Chen, Long Jin, Yuxia Sui
PMID40084686
发布时间2025-05
DOI10.3892/ijmm.2025.5518

实验完整度

包含体外细胞实验(活力、周期、凋亡、蛋白检测)、机制干预(4-PBA、Jagged-1)和体内异种移植瘤模型,多重验证层次。

主要模型

H226细胞 H1703细胞 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

HST浓度:H226为75、150、300 μM,H1703为37.5、75、150 μM;处理时间48小时 ERS抑制剂4-PBA预处理浓度500 μM,时间6小时;Notch1激动剂Jagged-1预处理浓度4 μM,时间8小时 体内实验:BALB/c裸鼠皮下接种1×10^6 H226细胞,肿瘤体积80-100 mm³后分组,HST剂量30、60、90 mg/kg/每2天,顺铂2 mg/kg/每2天,干预28天 统计方法:多组比较采用单因素方差分析Tukey事后检验,时间与浓度交互效应采用双因素方差分析

摘要

橙皮素(HST)是一种天然黄酮类化合物,对肺腺癌具有有效的抗肿瘤作用;然而,其对肺鳞状细胞癌(LUSC)的作用目前尚不清楚。本研究旨在探讨HST对LUSC细胞的抗癌作用。使用Cell Counting Kit-8法、细胞周期检测、JC-1线粒体膜电位检测和Annexin V-FITC/PI染色检测了37.5、75和150 μM HST对H1703细胞系以及75、150和300 μM HST对H226细胞系的影响。DMSO处理的细胞作为对照组。采用Western blotting检测细胞周期蛋白B1、CDK1、Bcl-2、Bax、caspase-3、cleaved caspase-3、磷酸化eIF2α、eIF2α、葡萄糖调节蛋白78、CHOP、Notch1和Hes-1的蛋白表达水平。使用内质网应激(ERS)抑制剂4-苯基丁酸(4-PBA;500 μM)和Notch1信号通路激活剂Jagged-1(4 μM)考察了ERS、Notch1信号通路与凋亡之间的关系。体内实验中,将小鼠分为对照组、HST(30、60和90 mg/kg/每2天)组和顺铂(2 mg/kg/每2天)组,以评估HST的抗LUSC作用。结果显示,HST抑制H226和H1703细胞的活力,导致细胞周期阻滞于G2/M期并诱导细胞凋亡。此外,HST下调Notch1信号通路并增加ERS。在H1703细胞中,4-PBA和Jagged-1降低了凋亡相关蛋白的表达,且Jagged-1也降低了ERS相关蛋白的表达。在体内,HST在无明显毒副作用的情况下减少了肿瘤生长。总之,HST可能通过诱导G2/M细胞周期阻滞和抑制Notch1信号通路来激活ERS诱导的凋亡,从而发挥其抗肿瘤作用,使其成为治疗LUSC的有前景的药物。

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
橙皮素(HST)对肺鳞状细胞癌(LUSC)细胞是否具有抗癌作用及其分子机制。
核心机制
HST通过诱导G2/M期细胞周期阻滞和抑制Notch1信号通路,进而激活内质网应激(ERS)诱导的细胞凋亡。
主要证据
体外实验显示HST抑制H226和H1703细胞活力、引起G2/M期阻滞、降低线粒体膜电位、增加凋亡率;Western blot显示下调cyclin B1/CDK1、上调Bax/cleaved caspase-3、上调Grp78/P-eIF2α/CHOP、下调Notch1/Hes-1;4-PBA和Jagged-1干预逆转凋亡及ERS相关蛋白变化。体内实验显示HST抑制H226异种移植瘤生长,上调Grp78和P-eIF2α、下调Notch1。
研究意义
研究首次报道HST在体外和体内的抗LUSC作用,为LUSC治疗提供新见解,并为进一步探索HST的临床潜力奠定基础。

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

细胞活力检测

评估HST对LUSC细胞增殖的抑制作用并确定后续实验浓度

采用CCK-8法检测不同浓度HST处理24、48、72小时后H226和H1703细胞的存活率

2

细胞周期检测

考察HST对细胞周期分布的影响

PI染色结合流式细胞术分析HST处理48小时后细胞周期分布,并用Western blot检测周期相关蛋白cyclin B1和CDK1表达

3

细胞凋亡检测

验证HST是否诱导LUSC细胞凋亡

Annexin V-FITC/PI染色和流式细胞术检测凋亡率,JC-1染色检测线粒体膜电位,Western blot检测凋亡相关蛋白表达

4

内质网应激通路验证

探讨HST诱导的凋亡是否与ERS激活相关

检测ERS相关蛋白(Grp78、P-eIF2α、CHOP)表达,并使用ERS抑制剂4-PBA预处理观察对凋亡蛋白的影响

5

Notch1通路验证

验证HST抑制Notch1信号通路并参与凋亡诱导

检测Notch1和Hes-1蛋白表达,并使用Notch1激活剂Jagged-1预处理观察对凋亡蛋白的影响

6

体内异种移植瘤模型

评估HST在体内的抗肿瘤效果及安全性

建立H226细胞皮下移植瘤模型,腹腔注射HST或顺铂,记录肿瘤体积、重量、体重变化,并通过HE染色和Western blot分析肿瘤组织

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Wuhan Pricella Biotechnology Co., Ltd.PM150110
胎牛血清GibcoA5669701
青霉素-链霉素溶液Dalian Meilun Biology Technology Co., Ltd.MA0110
细胞计数试剂盒-8APeXBIO Technology LLCK1018
细胞周期与凋亡分析试剂盒Beyotime Institute of BiotechnologyC1052
JC-1线粒体膜电位检测试剂盒Beyotime Institute of BiotechnologyC2006
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒BD Biosciences556547
细胞周期蛋白B1抗体Cell Signaling Technology, Inc.12231
磷酸化eIF2α (Ser51)抗体Cell Signaling Technology, Inc.9721
eIF2α抗体Cell Signaling Technology, Inc.5324
CHOP抗体Cell Signaling Technology, Inc.2895
Bax抗体Cell Signaling Technology, Inc.5023
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology, Inc.9661
HRP标记二抗Cell Signaling Technology, Inc.7074
Notch1抗体Abcamab52627
Hes1抗体Abcamab108937
caspase-3抗体Abcamab32351
Bcl-2抗体Abcamab182858
CDK1抗体Abcamab133327
葡萄糖调节蛋白78抗体Abcamab108615
GAPDH抗体Proteintech Group, Inc.60004-1-Ig
橙皮素MedChemExpressHY-N0168
顺铂MedChemExpressHY-17394
4-苯基丁酸MedChemExpressHY-A0281
Jagged-1蛋白MedChemExpressHY-P1846A
超敏ECL试剂盒MedChemExpressHY-K1005
酶标仪(SpectraMax iD5)Molecular Devices, LLC--
流式细胞仪(BD Accuri C6 Plus)Becton, Dickinson and Company--
BALB/c裸鼠Shanghai Lesk Experimental Animal Co.SDK111083
光学显微镜(Leica DM2000 LED)Leica Microsystems, Inc.--
裂解液Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.R0010
BCA蛋白定量试剂盒EpizymeZJ102
PVDF膜MilliporeSigmaISEQ00005

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
H226和H1703细胞培养条件:RPMI 1640培养基含10%胎牛血清和1%青霉素-链霉素,37°C,5% CO2
阅读提示:Materials and methods - Cell lines and reagents
细胞活力检测
HST浓度梯度(18.75-1200 μM)及处理时间(24,48,72h),细胞接种密度4.0×10^4 cells/ml,每组5复孔
阅读提示:Materials and methods - CCK-8 assay;Table I
细胞周期检测
HST处理浓度(H226: 75/150/300 μM;H1703: 37.5/75/150 μM)和时间48h,PI染色步骤
阅读提示:Materials and methods - Cell cycle detection
凋亡检测
Annexin V-FITC/PI染色步骤,细胞密度3×10^6 cells/ml,JC-1染色细胞密度5×10^5 cells/ml
阅读提示:Materials and methods - Apoptosis assay; Analysis of mitochondrial membrane potential
机制干预
4-PBA预处理浓度500 μM,时间6小时;Jagged-1预处理浓度4 μM,时间8小时,随后HST处理
阅读提示:Results - HST induces apoptosis in LUSC cells by activating ERS; HST induces apoptosis in LUSC cells by inhibiting the Notch1 pathway
体内实验
BALB/c裸鼠接种H226细胞数1×10^6,肿瘤体积80-100 mm³分组剂量(HST 30/60/90 mg/kg/q2d,顺铂2 mg/kg/q2d),干预28天
阅读提示:Materials and methods - Xenograft model