葫芦素B通过GSDME诱导口腔鳞状细胞癌细胞焦亡并抑制肿瘤生长

Cucurbitacin B induces oral squamous cell carcinomapyroptosis via GSDME and inhibits tumour growth.

作者信息Xin Chen, Mengyuan Yang, Heng Zhang, Yajun Wang, Wenpeng Yan, Chen Cheng, Rongrong Guo, Jiawei Chai, YaHsin Zheng, Fang Zhang
PMID40424936
发布时间2025-08
DOI10.1016/j.tranon.2025.102422

实验完整度

包含体外细胞实验、体内4NQO诱导小鼠模型、生物信息学分析及分子机制验证,涵盖功能与机制验证。

主要模型

HSC-3人舌鳞癌细胞系 SCC-9人舌鳞癌细胞系 4NQO诱导的C57BL/6小鼠OSCC模型 人OSCC组织样本和正常口腔上皮组织

重点核对

CuB浓度依赖性抑制OSCC细胞活力,SCC-9和HSC-3的IC50分别为148.7 nM和84.78 nM(24小时) 4NQO小鼠模型:饮用水中加入50 μg/mL 4NQO,连续16周诱导OSCC CuB给药剂量:0.25 mg/kg或0.5 mg/kg腹腔注射,每日一次,持续28天 STAT3在OSCC中上调,通过TCGA数据库和IHC验证(n=10) STAT3过表达逆转CuB对STAT3、caspase-3、GSDME的抑制,并降低GSDME-N、IL-1β、IL-18水平

摘要

背景:焦亡是一种程序性细胞死亡形式,已被证明可诱导抗肿瘤免疫并抑制肿瘤生长。口腔鳞状细胞癌(OSCC)是一种常见的恶性肿瘤,诱导焦亡可能作为一种治疗策略使其受益。葫芦素B(CuB)是一种来源于多种植物的天然化合物,具有广泛的抗肿瘤活性。然而,CuB是否能通过焦亡在OSCC中发挥抗肿瘤作用尚不清楚。结果:CuB显著抑制OSCC细胞的增殖,诱导焦亡,并提高细胞上清液中炎症因子的水平。生物信息学分析预测了焦亡在OSCC中的潜在作用,随后在4NQO诱导的OSCC小鼠模型中得到了验证。结果表明,CuB不仅具有肿瘤抑制作用,还增加了肿瘤周围CD8+ T细胞的浸润。为了阐明CuB诱导焦亡的机制,STAT3被确定为CuB在OSCC中的关键靶点,其表达在肿瘤组织中上调。进一步实验表明,CuB通过抑制STAT3表达并促进caspase-3和Gasdermin-E(GSDME)的裂解来诱导焦亡。结论:CuB通过STAT3/caspase-3/GSDME通路触发OSCC焦亡,增强肿瘤周围CD8+ T细胞浸润,为提升肿瘤免疫治疗疗效提供了一种新策略。

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
CuB是否通过诱导焦亡抑制OSCC生长,并阐明其潜在机制及对肿瘤免疫微环境的影响。
核心机制
CuB通过抑制STAT3表达,激活caspase-3,进而裂解GSDME形成GSDME-N,诱导OSCC细胞焦亡。
主要证据
体外显示CuB诱导细胞焦亡特征(细胞肿胀、膜破裂、GSDME-N表达升高),体内4NQO模型显示肿瘤抑制和CD8+ T细胞浸润增加;STAT3过表达和caspase-3抑制剂逆转CuB效应。
研究意义
为OSCC免疫治疗提供新策略,通过诱导焦亡增强抗肿瘤免疫,并可能改善免疫治疗疗效。

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

体外药效评估

评估CuB对OSCC细胞增殖、迁移和死亡的影响。

用不同浓度CuB处理HOK、HSC-3和SCC-9细胞,进行CCK-8、克隆形成、划痕实验、细胞形态观察和流式细胞术检测。

2

焦亡表型鉴定

确认CuB诱导的细胞死亡类型为焦亡。

通过显微镜观察细胞形态、透射电镜观察膜孔形成、Annexin V/PI染色、phalloidin染色、ELISA检测IL-1β和IL-18释放。

3

生物信息学分析

预测焦亡在OSCC中的作用及相关靶点。

从TCGA获取OSCC转录组数据,筛选焦亡相关差异表达基因,进行GO/KEGG富集分析,并结合药物和疾病数据库预测CuB靶点。

4

分子机制验证

验证STAT3/caspase-3/GSDME通路在CuB诱导焦亡中的作用。

检测STAT3、caspase-3、GSDME的表达和裂解,通过STAT3过表达、caspase-3抑制剂和ROS抑制剂处理细胞。

5

体内疗效评估

评估CuB在体内对OSCC肿瘤生长的影响及免疫调节作用。

使用4NQO诱导的OSCC小鼠模型,给予CuB腹腔注射,测量肿瘤面积、体重变化,HE染色,流式检测CD3和CD8+ T细胞浸润。

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Gibco--
F12培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素meilunbio--
链霉素meilunbio--
葫芦素Bmeilunbio--
二甲基亚砜MCE--
CCK-8试剂盒Boster Bio--
凋亡和坏死检测试剂盒(Hoechst33342/PI)Beyotime--
活性氧检测试剂盒Beyotime--
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒Beyotime--
结晶紫染料Beyotime--
DAPI染液Boster Bio--
鬼笔环肽Solarbio--
DAB显色试剂盒Boster Bio--
Ac-DEVD-CHOMCE--
乙酰半胱氨酸MCE--
抗磷酸化STAT3抗体----
抗STAT3抗体----
抗活化+前体caspase-3抗体HUABIO--
GSDME抗体proteintech--
裂解型GSDME抗体ABclonal--
GSDMD抗体ABclonal--
Trizol试剂Mei5bio--
SYBR Green荧光染料Solarbio--
Alexa Fluor 488荧光二抗----
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒----
SDS-PAGE凝胶电泳----
硝酸纤维素膜----
IL-1β ELISA试剂盒Jiangsu Meimian Industrial--
IL-18 ELISA试剂盒Jiangsu Meimian Industrial--
STAT3-pcDNA3.1(+)载体SinoBiological--
Lipofectamine 3000转染试剂----
Opti-MEM培养基----
细胞染色缓冲液Elabscience--
PE抗小鼠CD3抗体Elabscience--
APC抗小鼠CD8抗体Elabscience--
胰酶(含0.02% EDTA)----
伊红Abiowell--

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:HOK (Sciencell)、HSC-3 (ATCC)、SCC-9 (ATCC);培养基:DMEM或F12+10%FBS;CuB浓度和IC50(SCC-9 148.7 nM,HSC-3 84.78 nM,24小时)
阅读提示:Materials and Methods: Cell lines, reagents, and antibodies; Figure 1b
细胞死亡检测
Annexin V/PI染色、透射电镜、phalloidin染色、ROS检测的protocol细节
阅读提示:Materials and Methods: Cell death detection, Transmission electron microscopy, ROS; Figure 1f-i
体外机制验证
STAT3过表达质粒构建、转染条件(2.5 μg, 48 h)、caspase-3抑制剂浓度(Ac-DEVD-CHO 10 μM, 30 min)、ROS抑制剂(NAC 10 mM, 2 h)
阅读提示:Materials and Methods: Plasmid construction and transfection, Western blot; Figure 5i, 6, 7
体内动物模型
小鼠品系(C57BL/6,雌性,6-8周,18-22 g)、4NQO浓度(50 μg/mL饮用水)、诱导时间(16周)、CuB剂量(0.25或0.5 mg/kg,腹腔注射,每日,28天)
阅读提示:Materials and Methods: In vivo experiments; Figure 3
免疫浸润分析
CD3和CD8+ T细胞检测方法(流式)、抗体(PE-CD3, APC-CD8)
阅读提示:Materials and Methods: CD3 and CD8+ T cell infiltration; Figure 3e-f