柯诺辛通过抑制PI3K/AKT通路和环氧化酶-2表达抑制肺腺癌增殖和转移

Corynoxine suppresses lung adenocarcinoma proliferation and metastasis via inhibiting PI3K/AKT pathway and suppressing Cyclooxygenase-2 expression.

作者信息Liping Chen, Jing Xing, Jiapei Lv, Sainv Si, Huaying Wang, Wanjun Yu
PMID39511658
期刊Hereditas
发布时间2024-11-07
DOI10.1186/s41065-024-00343-x

实验完整度

包含体外细胞实验(CCK-8、流式、划痕、Transwell)、网络药理学分析、Western blot、qRT-PCR、ELISA及体内异种移植模型,并进行功能验证(增殖、凋亡、迁移、侵袭)与机制验证(PI3K/AKT/COX-2轴)。

主要模型

A549细胞系 SPC-A1细胞系 NCI-H1299细胞系 A549异种移植裸鼠模型

重点核对

A549细胞系来源及培养条件(DMEM、10% FBS、100U/ml青霉素/链霉素) 柯诺辛处理浓度范围(0、10、25、50、100、200、400 µM)及时间(24 h) 体内实验给药剂量(10、20、30 mg/kg,每日一次,灌胃)及对照组(0.5% CMC-Na溶液) 体外实验对照(0.1% DMSO载体) 关键检测终点(肿瘤体积、肿瘤重量、Ki-67染色)

摘要

背景:肺腺癌(LUAD)是最常见的肺癌亚型,患者的预后普遍较差。据报道,中药钩藤具有抗肺癌特性。因此,钩藤中的主要生物活性成分柯诺辛可能作为治疗肺癌具有重要价值。方法:使用细胞计数试剂盒-8(CCK-8)检测柯诺辛对LUAD细胞活力的影响。通过流式细胞术评估A549细胞的凋亡。通过划痕愈合和Transwell实验分别测定迁移和侵袭能力。通过网络药理学方法确定柯诺辛在LUAD中靶向的关键通路。此外,采用Western免疫印迹、定量实时PCR(qRT-PCR)和ELISA实验验证潜在机制。在异种移植裸鼠中评估柯诺辛的体内抗肿瘤功效。结果:在本研究中,发现柯诺辛处理显著抑制体外LUAD细胞的增殖、迁移和侵袭活性。它还下调Vimentin并促进E-cadherin上调,与上皮-间质转化(EMT)诱导的破坏一致,同时加速凋亡死亡。此外,网络药理学分析揭示PI3K/AKT通路是柯诺辛在LUAD中的潜在靶点。体外实验表明,柯诺辛处理导致PI3K/AKT信号传导的抑制以及环氧化酶-2(COX-2)表达的随后下降。这些发现在携带A549肿瘤异种移植的小鼠中进一步得到证实,其中柯诺辛能够干扰PI3K/AKT/COX-2信号轴。结论:本研究阐明了柯诺辛在抑制LUAD增殖和转移中的潜在作用,并探讨了其潜在机制。这些数据强调了柯诺辛作为治疗LUAD患者的新型治疗工具的前景。

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
柯诺辛是否能抑制肺腺癌的增殖和转移,其潜在机制是什么?
核心机制
柯诺辛通过抑制PI3K/AKT信号通路,导致COX-2表达下降,进而影响EMT和凋亡过程。
主要证据
体外实验显示柯诺辛抑制细胞活力、迁移、侵袭并诱导凋亡,Western blot和qRT-PCR证实PI3K/AKT/COX-2通路受抑制;体内异种移植模型显示柯诺辛抑制肿瘤生长并降低Ki-67水平。
研究意义
研究支持柯诺辛作为治疗LUAD的新型治疗药物的潜在价值。

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

细胞增殖与凋亡检测

评估柯诺辛对LUAD细胞增殖的抑制作用及诱导凋亡的能力。

使用CCK-8检测不同浓度柯诺辛处理24 h后多种LUAD细胞系(NCI-H1299、SPC-A1、A549)及正常支气管上皮细胞Beas-2B的活力;使用流式细胞术检测A549细胞凋亡,并通过Western blot检测Bax/Bcl-2蛋白表达。

2

迁移与侵袭能力检测

评估柯诺辛对A549细胞迁移和侵袭能力的影响。

采用划痕愈合实验检测细胞迁移,Transwell实验检测细胞侵袭;Western blot检测EMT相关蛋白E-cadherin和Vimentin的表达。

3

网络药理学分析

预测柯诺辛在LUAD中的潜在靶点及涉及的关键通路。

利用GeneCards获取LUAD相关靶点,TCMSP和Swiss Target Prediction预测柯诺辛靶点,STRING构建PPI网络,Cytoscape可视化,DAVID进行GO和KEGG富集分析。

4

PI3K/AKT/COX-2通路验证

验证柯诺辛是否通过抑制PI3K/AKT通路下调COX-2表达。

qRT-PCR检测COX-2及PI3K亚基表达,Western blot检测PI3K p110δ、p-AKT、AKT、COX-2蛋白水平,ELISA检测PGE2水平;使用PI3K抑制剂LY294002和COX-2抑制剂塞来昔布进行联合处理实验。

5

体内抗肿瘤效果评估

评估柯诺辛在体内的抗肿瘤效果及其对PI3K/AKT/COX-2通路的影响。

将A549细胞皮下注射至裸鼠建立异种移植模型,随机分组后给予不同剂量柯诺辛(10、20、30 mg/kg)或对照,每日灌胃,21天后处死;测量肿瘤体积和重量,IHC检测Ki-67表达,Western blot检测肿瘤组织中的相关蛋白。

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GibcoC11995500BT
胎牛血清Gibco10099141
青霉素/链霉素Gibco15070063
柯诺辛MedChemExpressHY-N0901
LY294002MedChemExpressHY-10108
塞来昔布MedChemExpressHY-10108
CCK-8试剂盒MedChemExpressHY-K0301
FITC膜联蛋白V凋亡检测试剂盒KeyGen BioTECHKGA108
流式细胞仪BD Biosciences--
TRIzol试剂Invitrogen--
PrimeScript RT预混液Takara--
SYBR Green荧光染料Applied Biosystems--
PGE2 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0034c
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
磷酸酶抑制剂Sangon BiotechC500019
BCA蛋白定量试剂盒BeyotimeP0012
PVDF膜Millipore0.45 μm
牛血清白蛋白SolarbioSW3015
抗Vimentin抗体Abcamab20346
抗Bcl-2抗体Proteintech26593-1-AP
抗Bax抗体Santa Cruzsc-20067
抗E-cadherin抗体CST14472
抗PI3K p110δ抗体Santa Cruzsc-55589
抗AKT抗体CST4685
抗p-AKT抗体CST4060
抗COX-2抗体CST12282
抗β-actin抗体TransGenTC201
HRP标记的二抗ProteintechSA00001-1/SA00001-2
增强化学发光液Bio-Rad1705061
抗Ki-67抗体Abcamab16667
二抗VectorlabBA-1000

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(Beas-2B、A549、SPC-A1、NCI-H1299来自Biobw);培养条件(DMEM、10% FBS、100U/ml青霉素/链霉素、37°C、5% CO2)
阅读提示:见Materials and methods中的Reagents and cell lines
药物处理
柯诺辛溶解于DMSO配成100 mM储备液;工作浓度范围0-400 µM;最终DMSO浓度低于0.1%;对照为0.1% DMSO
阅读提示:见Materials and methods中的Reagents and cell lines
细胞活力检测
细胞接种于96孔板,处理24 h;CCK-8试剂用量10 µL/孔,孵育2 h,检测波长为450 nm
阅读提示:见Materials and methods中的Cell viability analyses
凋亡检测
A549细胞处理24 h后,用FITC和PI染色15 min,流式细胞仪检测;凋亡试剂盒来源为KeyGen BioTECH KGA108
阅读提示:见Materials and methods中的Flow cytometry
迁移和侵袭实验
划痕愈合实验:A549细胞90%融合,200 µL枪头划痕,处理24 h,0 h和24 h拍照;Transwell实验:上室加含药物培养基,下室加含30% FBS培养基,24 h后固定染色计数
阅读提示:见Materials and methods中的Wound healing assay和Transwell assay
Western blot
蛋白裂解液RIPA+磷酸酶抑制剂+PMSF;蛋白上样量约30 µg;PVDF膜0.45 μm;一抗稀释比例如Vimentin 1:1000、Bcl-2 1:2000、Bax 1:200、E-cadherin 1:1000、PI3K p110δ 1:200、AKT 1:1000、p-AKT 1:1000、COX-2 1:1000、β-actin 1:5000;二抗1:10000
阅读提示:见Materials and methods中的Western immunoblotting
体内异种移植模型
雄性BALB/c裸鼠4周龄;皮下注射2×10^6 A549细胞(100 µL PBS);分组:对照组及柯诺辛10、20、30 mg/kg组,每组8只;给药方式:0.5% CMC-Na溶液溶解,每日一次灌胃;治疗周期21天
阅读提示:见Materials and methods中的Xenograft tumor modeling
免疫组化
肿瘤切片厚度4 μm;一抗anti-Ki-67 1:400;二抗1:1000;DAB显色
阅读提示:见Materials and methods中的Immunohistochemistry