吲哚-3-丙酸通过诱导细胞周期阻滞和凋亡抑制前列腺癌,与p53激活相关

Indole-3-propionic acid suppresses prostate cancer by inducing cell cycle arrest and apoptosis associated with p53 activation.

作者信息Yongneng Huang, Xinwei Liu, Yifan Wu, Shilin Li, Yang Shen, Hongyuan Wan, Yuwei Zhang, Ninghan Feng
PMID41959920
发布时间2026-03-25
DOI10.3389/fonc.2026.1759301

实验完整度

包含临床样本代谢组学分析、体外功能实验(CCK-8、伤口愈合、Transwell、流式)、体内异种移植模型及转录组测序和Western blot机制验证,证据层级完整。

主要模型

PCa细胞系22RV1 PCa细胞系PC3 BALB/c裸鼠异种移植模型(22RV1细胞) PCa患者血清样本

重点核对

IPA处理浓度200 μM用于体外实验 22RV1细胞皮下注射5×10^6细胞建立异种移植模型 IPA处理剂量:15 mg/kg/day和60 mg/kg/day,皮下注射 体内实验持续17天 qPCR和Western blot使用22RV1细胞

摘要

目的:前列腺癌(PCa)在全球范围内构成重大健康负担,去势抵抗性进展代表主要的治疗挑战。虽然肠道微生物群代谢物日益与肿瘤发展相关联,但吲哚-3-丙酸(IPA)在PCa中的具体作用仍不清楚。本研究探讨了IPA在PCa进展中的直接抗肿瘤效应和分子机制。方法:使用非靶向代谢组学,对PCa患者和良性前列腺增生对照的血清样本进行了循环代谢物谱分析。通过体外实验评估了IPA对PCa细胞的抗肿瘤效应,包括集落形成、伤口愈合、Transwell迁移以及流式细胞术分析细胞周期和凋亡。使用异种移植小鼠模型测试了IPA的体内疗效。转录组测序(RNA-seq)和基因集富集分析确定了关键的生物过程。Western blot和定量PCR验证了p53信号通路的激活。结果:代谢组学分析显示PCa患者中IPA水平显著降低,尤其是在高级别PCa中。体外实验表明,IPA处理有效降低了PCa细胞的增殖、迁移和侵袭。异种移植模型的体内研究表明,IPA显著减缓了肿瘤生长。RNA-seq和基因集富集分析指出细胞周期调控是IPA影响的主要生物过程。流式细胞术证实IPA引起PCa细胞周期阻滞并增加凋亡。机制研究表明IPA特异性激活p53-p21-RB信号轴。Western blot和qPCR证实IPA处理后p53和p21表达增加。结论:IPA抑制PCa细胞增殖、迁移和侵袭,同时诱导细胞周期阻滞和凋亡,伴随着p53信号通路的激活,提示其作为PCa新治疗选择的潜力。这些发现使IPA不仅成为潜在的预后生物标志物,而且成为PCa管理中基于微生物群的代谢干预的有前景的候选物。关键词:细胞凋亡,细胞周期,吲哚-3-丙酸,p53-p21-RB,前列腺癌

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
肠道微生物代谢产物IPA在PCa进展中是否具有直接抗肿瘤作用及其分子机制。
核心机制
IPA通过激活p53-p21-RB信号轴,上调p53和p21表达,下调磷酸化RB,诱导G0/G1期细胞周期阻滞和凋亡,从而抑制PCa细胞增殖、迁移和侵袭。
主要证据
临床血清代谢组学发现PCa患者IPA水平降低;体外实验显示IPA抑制PCa细胞增殖、迁移和侵袭;体内异种移植模型显示IPA减缓肿瘤生长;RNA-seq和GSEA揭示细胞周期通路抑制;流式证实G0/G1期阻滞和凋亡增加;Western blot和qPCR验证p53-p21-RB轴激活。
研究意义
IPA不仅可作为PCa的潜在预后生物标志物,而且作为天然肠道微生物代谢产物,具有良好耐受性,可能为PCa提供基于微生物群的代谢干预新策略。

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

临床样本代谢组学分析

比较PCa患者与BPH对照的循环代谢物差异,探索IPA水平与PCa进展的关系

收集24例PCa患者和26例BPH对照血清,进行非靶向代谢组学(UPLC-MS/MS)分析,鉴定差异代谢物,并分析IPA水平与肿瘤分级和PSA的相关性。

2

体外细胞功能实验

评估IPA对PCa细胞增殖、迁移和侵袭能力的影响

使用22RV1和PC3细胞系,以不同浓度IPA处理,通过CCK-8、伤口愈合、集落形成和Transwell迁移实验检测细胞活力、迁移和侵袭能力。

3

体内异种移植实验

验证IPA在体内的抗肿瘤效果和安全性

在BALB/c裸鼠皮下接种22RV1细胞建立异种移植模型,待肿瘤体积约80 mm³时分组,每日皮下注射DMSO对照、低剂量IPA(15 mg/kg/day)或高剂量IPA(60 mg/kg/day),持续17天,测量肿瘤体积和体重,终点称取肿瘤重量并进行组织学分析。

4

转录组测序和生物信息学分析

揭示IPA处理对PCa细胞转录组的影响,识别关键信号通路

对200 μM IPA处理或对照的22RV1细胞进行RNA-seq,鉴定差异表达基因,并进行GO富集分析和GSEA,以确定受影响的生物过程。

5

机制验证实验

验证IPA对p53-p21-RB信号轴的调控作用及对细胞周期和凋亡的影响

通过RT-qPCR验证关键基因表达,Western blot检测p53、磷酸化p53、p21和磷酸化RB的蛋白水平,流式细胞术分析细胞周期和凋亡,免疫组化分析异种移植肿瘤组织中p21和cleaved caspase-3的表达。

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Gibco11875500BT
胎牛血清CelligentCG0430B
抗生素-抗真菌溶液Gibco15410-122
EXionLC™液相色谱系统AB SCIEX--
AB6500 Plus质谱仪AB SCIEX--
ACQUITY UPLC® BEH C18色谱柱Waters--
TRIzol试剂----
FastPure®细胞/组织总RNA提取试剂盒V2VazymeRC112-01
HiScript IV All-in-One Ultra RT SuperMix for qPCRVazymeR433-01
ChamQ Universal SYBR® qPCR预混液VazymeQ711-02
Applied Biosystems 7500 PCR系统Thermo Fisher--
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0010
牛血清白蛋白Biofoxx9048-46-8
吐温-20BioSharp9005-64-5
anti-p53抗体Wuhan Servicebio Technology10442-1-AP
anti-phospho-p53 (Ser15)抗体Wuhan Servicebio Technology80195-1-RR
anti-p21抗体Wuhan Servicebio Technology10355-1-AP
anti-phospho-RB (Ser780)抗体Wuhan Servicebio Technology84692-1-RR
anti-β-actin抗体Wuhan Servicebio TechnologyGB12001
anti-GAPDH抗体Wuhan Servicebio Technology10494-1-AP
抗兔IgGWuhan Servicebio TechnologyGB23303
抗鼠IgGWuhan Servicebio TechnologyGB23301
结晶紫SolarbioG1062
Transwell®细胞培养小室Corning3422
CCK-8试剂盒Beyotime Biotechnology--
Annexin V-FITC/PI双染试剂盒BeyotimeC1062L
碘化丙啶DNA染色试剂盒BeyotimeC1052
CytoFlex系统Beckman Coulter--
DAB底物试剂盒----
Nikon Eclipse Ci显微镜Nikon--

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
临床样本代谢组学
样本来源、纳入排除标准、样本量(PCa n=24, BPH n=26)、空腹采血、离心条件、UPLC-MS/MS分析参数
阅读提示:Methods: Sample collection, Sample preparation and UPLC–MS/MS analysis
体外细胞实验
细胞系(22RV1, PC3)、培养条件(培养基、血清浓度)、IPA浓度(200 μM)及处理时间、细胞接种密度
阅读提示:Methods: Cell culture, Results: IPA treatment inhibits the viability of PCa cells
体内异种移植实验
动物品系(BALB/c裸鼠)、细胞接种数(5×10^6)、给药剂量和途径(15 mg/kg/day和60 mg/kg/day,皮下注射)、实验周期(17天)
阅读提示:Methods: In vivo animal studies, Figure 4 legend
转录组测序
细胞处理(200 μM IPA)、RNA提取方法、测序平台、差异表达基因筛选标准(fold change>2或<0.5, p<0.05)
阅读提示:Methods: RNA-seq experiments, Results: Transcriptomic profiling
机制验证
RT-qPCR引物序列、Western blot抗体及稀释比例、流式细胞术检测周期和凋亡的试剂盒
阅读提示:Methods: Quantitative real-time PCR, Western blot analysis, Flow cytometry analysis