Combined Arctigenin and Curcumin Treatment Induces Redox and Metabolic Stress, AMPK Phosphorylation, and Apoptotic Signaling in Prostate Cancer Cells

Combined Arctigenin and Curcumin Treatment Induces Redox and Metabolic Stress, AMPK Phosphorylation, and Apoptotic Signaling in Prostate Cancer Cells

作者信息Moon-Kyun Cho, Sang-Han Lee, Hae-Seon Nam, Dongsic Choi, Yoon-Jin Lee
PMID42796951
期刊Nutrients
发布时间2026-09-10
DOI10.3390/nu18182968

实验完整度

高

包含PC-3与HPrEC细胞、2D与3D球状体模型,并进行了活力、ROS、GSH/GSSG、ATP、AMPK磷酸化、凋亡标记及NAC挽救的功能验证。

主要模型

人前列腺癌PC-3细胞 正常人前列腺上皮HPrEC细胞 PC-3与HPrEC三维(3D)球状体

重点核对

ATG(40 μM)与CUR(40 μM)单独或联合处理48小时,NAC(5 mM)预处理1.5小时并持续存在 PC-3与HPrEC细胞及3D球状体的分组:对照、ATG、CUR、ATG+CUR、NAC+ATG+CUR 共处理浓度依据初步活力实验选定,PC-3中CI为0.816 ± 0.032,HPrEC中为1.088 ± 0.191 所有实验独立重复三次(n=3),板基测定每条件三个技术复孔 Western blot检测p-AMPKα(Thr172)、cleaved caspase-3、cleaved PARP,归一化至总AMPKα、caspase-3、PARP或β-actin

摘要

背景/目的:前列腺癌仍是男性癌症相关死亡的主要原因。Arctigenin(ATG)和curcumin(CUR)具有抗癌活性;然而,它们联合对氧化还原和代谢应激的影响仍不完全清楚。本研究探讨了ATG和CUR联合处理在前列腺癌细胞中的抗癌作用。方法:将PC-3前列腺癌细胞和正常人类前列腺上皮(HPrEC)细胞单独或联合使用ATG和CUR处理。评估了细胞活力、联合指数、活性氧(ROS)、GSH/GSSG比值、ATP水平、AMPK磷酸化以及凋亡相关反应。使用N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC)检测氧化应激的贡献,并在三维(3D)球状体中进一步评估处理效果。结果:与HPrEC细胞相比,ATG和CUR联合处理在PC-3细胞中产生更强的生长抑制和凋亡反应,且在PC-3细胞中测试条件下具有协同作用。联合处理增加了ROS,降低了GSH/GSSG比值和ATP水平,增加了AMPK磷酸化,并增强了凋亡相关反应。NAC减弱了ROS积累,部分恢复了细胞活力和ATP水平,并降低了PC-3细胞中的caspase-3/7活性。在3D PC-3球状体中,NAC也部分恢复了活力和ATP水平,并减弱了cleaved caspase-3和cleaved PARP的增加。结论:ATG和CUR联合处理在PC-3细胞中诱导氧化还原和代谢应激并增强凋亡反应,在HPrEC细胞中效果较弱。NAC挽救支持氧化应激的功能性贡献。这些发现支持ROS相关代谢应激、AMPK磷酸化和凋亡信号之间的关联,而精确的因果关系需要进一步研究。

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
联合ATG和CUR处理是否在前列腺癌细胞中增强氧化和代谢应激,且ROS生成是否功能性贡献于生长抑制和凋亡反应。
核心机制
联合ATG和CUR处理破坏细胞内氧化还原稳态和细胞能量代谢,导致ROS积累、GSH耗竭、ATP减少、AMPK磷酸化增加以及线粒体凋亡信号增强;NAC部分挽救支持ROS的功能性贡献,但未确立线性因果。
主要证据
在PC-3与HPrEC细胞及3D球状体中,联合处理降低活力、增加ROS、降低GSH/GSSG和ATP、增加p-AMPKα(Thr172)、cleaved caspase-3和cleaved PARP以及caspase-3/7活性,PC-3反应强于HPrEC;NAC预处理部分恢复活力和ATP并降低凋亡标记。
研究意义
这些发现支持ROS相关代谢应激、AMPK磷酸化和凋亡信号之间的关联,提示同时靶向氧化还原和能量代谢可能作为前列腺癌治疗策略;但精确因果关系和体内转化意义需进一步研究。

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

细胞活力与联合浓度筛选

确定后续机制实验的合适浓度并评估ATG和CUR对正常和癌细胞活力的影响。

HPrEC和PC-3细胞用递增浓度ATG或CUR(0–160 μM)处理48小时,MTT法检测细胞活力;基于结果选择40 μM用于后续实验。

2

联合处理生长抑制与联合指数分析

评估ATG和CUR联合是否比单药产生更强生长抑制及药物相互作用。

PC-3和HPrEC细胞用ATG(40 μM)、CUR(40 μM)或联合处理48小时,MTT和台盼蓝排除法检测活力,结晶紫染色检测细胞生物量,Chou–Talalay法计算CI。

3

氧化还原状态与能量状态评估

检测联合处理是否改变细胞内ROS、GSH/GSSG比值和ATP水平。

PC-3和HPrEC细胞处理48小时后,用DCFDA试剂盒检测ROS,GSH/GSSG-Glo检测GSH/GSSG比值,CellTiter-Glo检测ATP。

4

凋亡与分子信号分析

评估联合处理是否诱导凋亡及AMPK和凋亡相关蛋白变化。

PC-3和HPrEC细胞处理48小时后,Annexin V/PI流式检测凋亡,Western blot检测p-AMPKα(Thr172)、cleaved caspase-3、cleaved PARP,并检测caspase-3/7活性。

5

3D球状体模型验证

在三维培养条件下验证联合处理的差异效应及分子变化。

HPrEC和PC-3细胞接种于超低吸附96孔板形成球状体,处理后检测形态、活力、ATP及凋亡相关蛋白。

6

NAC挽救实验

评估氧化应激对联合处理诱导的活力降低、ATP减少和凋亡信号的功能性贡献。

2D细胞和3D球状体先用NAC(5 mM)预处理1.5小时,再与ATG和CUR联合处理48小时,检测活力、ROS、ATP、caspase-3/7活性及凋亡蛋白。

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
ArctigeninSigma-Aldrich--
CurcuminSigma-Aldrich--
N-乙酰-L-半胱氨酸Sigma-Aldrich--
Dulbecco改良Eagle培养基Welgene--
胎牛血清Gibco--
前列腺上皮细胞生长培养基Lonza--
Phospho-AMPK (Thr172)抗体Cell Signaling Technology2535
AMPKα抗体Cell Signaling Technology2532
cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9664
Caspase-3抗体Cell Signaling Technology14220
cleaved PARP抗体Cell Signaling Technology5625
PARP抗体Cell Signaling Technology9542
β-actin抗体Sigma-AldrichA2228
HRP偶联二抗Cell Signaling Technology--
Muse™ Annexin V与死细胞检测试剂盒Merck KGaAMCH100105
DCFDA/H2DCFDA细胞ROS检测试剂盒Abcamab113851
CellTiter-Glo®发光细胞活力检测PromegaG7570
CellVia™增强细胞活力检测试剂盒Young In Frontier Co., Ltd.LF-EZ1001A

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
PC-3和HPrEC细胞的培养基、血清、抗生素、传代条件;ATG和CUR的溶剂DMSO终浓度不超过0.1%;处理时间48小时
阅读提示:Methods 2.2 Cell Culture和2.3 Drug Treatment
联合处理浓度与联合指数
ATG和CUR各40 μM;联合指数在PC-3中为0.816 ± 0.032,HPrEC中为1.088 ± 0.191;仅测试单一预设浓度
阅读提示:Methods 2.6和Results 3.2 / Figure 3A
NAC挽救实验
NAC浓度5 mM,预处理1.5小时,并在后续48小时处理期间持续存在;ATG和CUR各40 μM
阅读提示:Methods 2.3 Drug Treatment、2.12 Three-Dimensional Spheroid Culture and Treatment
3D球状体形成与处理
超低吸附96孔板,每孔1 × 10^4细胞;1500 rpm离心15分钟;处理后48小时;仅使用均匀形成的球状体
阅读提示:Methods 2.12
Western blot检测
蛋白上样量30 μg;SDS-PAGE 10–12%凝胶;一抗稀释度见表1;p-AMPKα归一化至总AMPKα,cleaved caspase-3/PARP归一化至β-actin
阅读提示:Methods 2.11和Table 1
统计分析
独立实验n=3;板基测定每条件三个技术复孔;单因素ANOVA加Tukey多重比较;显著性阈值p < 0.05
阅读提示:Methods 2.13 Statistical Analysis