補骨脂定通過ACSL4介導的鐵死亡增強順鉑抗胃癌作用的協同效應研究

《Hereditas》：The synergistic antitumor effects of psoralidin and cisplatin in gastric cancer by inducing ACSL4-mediated ferroptosis

【字體： 大 中 小 】 時間：2025年11月06日 來源：Hereditas 2.5

　　

在全球癌癥負擔中，胃癌始終是威脅人類健康的重大疾病。根據2022年全球癌癥統計數據顯示，胃癌新發病例高達96.8萬例，死亡病例近66萬例，其發病率和死亡率分別位居全球第五位。雖然目前胃癌的治療手段包括手術、放療、化療及免疫治療等多種方式，但晚期胃癌患者的5年生存率仍不理想。順鉑作為胃癌化療的一線藥物，雖然療效顯著，但其嚴重的毒副作用和耐藥性問題一直困擾著臨床醫生和患者。胃腸道反應、腎損傷、骨髓抑制等不良反應往往導致患者無法耐受足量化療，而腫瘤細胞對順鉑的耐藥性更是導致治療失敗的主要原因。

在這一背景下，探索能夠增強化療藥物療效、同時減輕其毒副作用的佐劑策略顯得尤為重要。傳統中藥作為天然藥物的寶庫，其中蘊含的活性成分可能為解決這一難題提供新思路。補骨脂作為傳統中藥材，其種子中提取的補骨脂定(psoralidin, PSO)已被發現具有抗氧化、抗腫瘤等多種生物活性。然而，PSO在胃癌治療中的作用及其與順鉑的協同效應尚未明確。

為了回答這些問題，研究人員在《Hereditas》上發表了最新研究成果，系統探討了PSO與DDP聯合應用對胃癌細胞的協同抑制作用及其分子機制。研究團隊通過體外細胞實驗和體內動物實驗相結合的方式，采用CCK-8法檢測細胞活力、克隆形成實驗和EdU染色評估細胞增殖、Transwell實驗分析細胞遷移侵襲能力，同時通過檢測GSH、MDA、Fe²⁺等指標評估鐵死亡狀態，并利用Western blotting分析關鍵蛋白表達。此外，還通過分子對接和CETSA實驗驗證PSO與靶點的直接結合作用，并在裸鼠移植瘤模型中評估聯合治療的體內效果和安全性。

PSO和DDP聯合抑制GC細胞增殖的協同效應

研究人員首先通過CCK-8實驗檢測了不同濃度PSO(0-160μM)單獨或與DDP聯合處理對胃癌細胞系MKN-45和HGC-27活力的影響。結果顯示，PSO和DDP單獨處理均能抑制胃癌細胞活力，而兩者聯合使用則表現出更強的抑制效果。通過CompuSyn軟件計算的聯合指數(CI)分析表明，當抑制率超過特定閾值時，CI值小于0.7，證實PSO與DDP在抑制兩種胃癌細胞系增殖方面具有協同作用。進一步通過EdU染色和克隆形成實驗驗證，PSO(20μM)和DDP(9μM)聯合處理能顯著抑制胃癌細胞增殖，效果明顯優于單藥處理。

PSO和DDP聯合對GC細胞遷移和侵襲的影響

為了闡明PSO對胃癌細胞遷移和侵襲能力的影響，研究團隊用不同濃度PSO(5μM)和/或DDP(3μM)處理胃癌細胞。傷口愈合實驗和Transwell實驗結果表明，PSO和DDP單獨處理均能降低胃癌細胞的遷移和侵襲能力，而兩者聯合使用則表現出更顯著的抑制效果。這一發現說明PSO不僅能增強DDP的增殖抑制效果，還能協同抑制胃癌細胞的轉移能力。

PSO和DDP在體內抑制GC細胞生長

為了驗證體外實驗結果，研究團隊構建了裸鼠移植瘤模型。將MKN-45細胞接種于BALB/c裸鼠皮下，待腫瘤體積達到50mm3后，將小鼠隨機分為四組，分別給予生理鹽水、PSO(15mg/kg)、DDP(3mg/kg)或兩者聯合處理。結果顯示，與單藥處理相比，PSO與DDP聯合治療能更顯著地抑制腫瘤體積和重量的增長。免疫組化結果顯示，聯合治療組Ki67陽性細胞百分比顯著降低，而TUNEL陽性細胞百分比增加，表明聯合治療能更有效地抑制腫瘤細胞增殖并促進細胞死亡。值得注意的是，PSO單獨處理對小鼠體重無顯著影響，而DDP處理則導致體重下降，但PSO與DDP聯合處理能明顯改善DDP引起的體重減輕。通過H&E染色對主要器官的組織學形態評估發現，各組間器官損傷評分無顯著差異。肝功能(ALT、AST)和腎功能(BUN、Cre)指標檢測顯示，DDP處理會顯著升高這些指標，而PSO與DDP聯合治療能明顯改善DDP引起的肝腎功能損傷。

PSO和DDP聯合誘導GC細胞鐵死亡

為了深入探討PSO在胃癌細胞中的作用機制，研究人員檢測了兩種胃癌細胞系中GSH、MDA和LDH的產生水平。結果顯示，PSO或DDP單獨處理能降低GSH水平，提高MDA和LDH水平，而兩者聯合使用則能進一步增強這些效應。通過檢測Fe²⁺水平發現，PSO或DDP單獨處理能增加兩種胃癌細胞中的Fe²⁺水平，聯合處理則進一步增強了這一效果。Western blotting分析顯示，PSO和DDP處理能降低GPX4、AIFM2和SLC7A11這三個關鍵鐵死亡相關蛋白的表達水平，聯合處理則表現出更強的抑制作用。這些結果表明PSO和DDP能通過誘導鐵死亡來抑制胃癌細胞。

抑制鐵死亡部分逆轉PSO和DDP在GC中的抗腫瘤作用

為了確認鐵死亡在PSO和DDP介導的抗腫瘤作用中的具體角色，研究人員用鐵死亡抑制劑Fer-1處理胃癌細胞。與PSO+DDP組相比，Fer-1處理能增加細胞活力，EdU染色和克隆形成實驗結果表明Fer-1處理能增強胃癌細胞的增殖能力。同時，Fer-1處理能提高GSH水平，降低MDA和LDH水平，減少Fe²⁺水平，表明Fer-1能抑制PSO和DDP誘導的鐵死亡。為了排除對鐵死亡的可能脫靶效應，研究人員還用鐵死亡誘導劑Erastin處理胃癌細胞，發現Erastin能降低細胞活力，與PSO聯合使用則能進一步增強這一效果，同時引起GSH水平下降，MDA和Fe²⁺水平上升，GPX4、AIFM2和SLC7A11蛋白水平下降。

PSO通過靶向ACSL4逆轉GC惡性腫瘤表型

為了進一步研究PSO在胃癌細胞中的具體靶點，研究人員通過生物信息學分析發現CBS和ACSL4是胃癌中鐵死亡相關的重要基因。Kaplan-Meier生存分析顯示，較高的CBS水平和較低的ACSL4水平與STAD患者較差的總生存期相關。分子對接分析表明，PSO能與CBS(結合能：-5.143kcal/mol)、ACSL4(結合能：-5.889kcal/mol)和GPX4(結合能：-4.092kcal/mol)直接結合。Western blot分析顯示，PSO處理能顯著促進ACSL4表達并抑制CBS水平。CETSA曲線表明，PSO能提高ACSL4蛋白在兩種胃癌細胞中的熱穩定性，而對GPX4和SLC7A11的熱穩定性沒有顯著影響。

研究結論與意義

本研究系統闡明了PSO與DDP通過ACSL4介導的鐵死亡途徑在胃癌治療中發揮協同抗腫瘤作用的分子機制。研究發現PSO能直接靶向ACSL4，通過上調其表達促進鐵死亡發生，同時抑制GPX4、AIFM2和SLC7A11等鐵死亡抑制因子的表達。在動物實驗中，PSO不僅增強了DDP的抗腫瘤效果，還顯著減輕了DDP引起的肝腎功能損傷，顯示出良好的安全性。

該研究的創新點在于首次揭示了PSO作為天然化合物在胃癌鐵死亡調控中的重要作用，為克服胃癌化療耐藥性和減輕化療毒副作用提供了新的治療策略。ACSL4作為鐵死亡的正調控因子，其表達水平與胃癌患者預后呈正相關，這為胃癌的預后評估和治療靶點選擇提供了新的生物標志物。

然而，研究仍存在一些局限性，如僅在兩種胃癌細胞系中驗證了PSO的抗腫瘤效果，未來需要在患者來源的異種移植模型(PDX)或原代胃癌細胞中進一步驗證其轉化醫學價值。此外，鐵死亡在PSO介導的抗腫瘤作用中的具體角色仍需更多動物實驗證實。探索PSO是否能夠影響胃癌細胞對DDP的耐藥性，將有助于推動PSO在胃癌輔助治療中的臨床轉化。

總體而言，這項研究為開發基于天然藥物的胃癌輔助治療策略提供了重要的實驗依據，補骨脂定有望成為增強順鉑療效、減輕其毒副作用的理想佐劑，為胃癌患者帶來新的治療希望。