《Advanced Science》：Homoisoflavanone Delays Colorectal Cancer Progression via DNA Damage-Induced Mitochondrial Apoptosis and Parthanatos-Like Cell Death
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本研究从药用植物黄精（Polygonatum kingianum）中分离出同型异黄酮类化合物HIF，发现其可通过诱导DNA双链断裂（γ-H2AX标记）、激活ATM/ATR-Chk1通路及PARP过度活化，引发线粒体膜电位（ΔΨm）崩溃、活性氧（ROS）累积和ATP耗竭，最终驱动结直肠癌（CRC）细胞发生线粒体凋亡与类死亡脱落（parthanatos）双重死亡程序。体内实验证实HIF显著抑制移植瘤生长且无系统毒性，为天然产物抗CRC药物开发提供了新机制视角。
黄精来源同型异黄酮的抗结直肠癌机制研究
引言背景
结直肠癌（CRC）是全球高发恶性肿瘤，晚期患者预后极差。天然产物尤其是草药活性成分已成为抗癌药物研发的重要资源。黄精（Polygonatum kingianum）作为传统中药，其黄酮类成分的抗癌潜力尚未系统阐明。本研究首次从黄精总黄酮（PKF）中分离出关键活性成分4′,5,7-三羟基-6,8-二甲基同型异黄酮（HIF），并深入探索其抗CRC作用机制。
PKF抑制CRC细胞增殖并诱导细胞死亡
体外实验显示，PKF以剂量依赖性方式抑制HCT15和HCT116细胞的活力，降低克隆形成与迁移能力。流式细胞术证实PKF引发G2/M期阻滞和细胞凋亡，Western blot检测到Cleaved Caspase-3/8表达上调。转录组分析提示PKF调控细胞周期与染色质组装相关基因，且DNA凝胶电泳直接观察到PKF引起质粒DNA链断裂。免疫荧光显示γ-H2AX焦点增多，表明DNA损伤反应激活。PARP抑制剂Olaparib可部分逆转PKF的细胞毒性，提示PARP依赖的死亡机制参与。
HIF作为关键成分驱动DNA损伤与死亡程序
通过UPLC-QTOF-MS和NMR鉴定HIF为PKF中活性最强的单体。HIF的IC50在HCT15和HCT116细胞中分别为4.6 μM和6.7 μM，可显著诱导凋亡和G2/M期阻滞。转录组与GSEA分析显示HIF富集DNA复制和细胞周期通路，Western blot验证其上调p53、p21、γ-H2AX和Cleaved PARP。DNA结合实验表明HIF直接引起DNA链断裂，且Olaparib与Z-VAD-FMK联用可最大程度挽救细胞死亡，证实HIF同时激活凋亡与类死亡脱落途径。
HIF诱导线粒体功能障碍与类死亡脱落
HIF处理导致线粒体ROS爆发、膜电位下降、OCR和ATP水平降低，伴随细胞色素c（Cyt c）释放。结构光照明显微镜（SIM）显示线粒体碎片化增强，线粒体DNA（mtDNA）泄漏且与溶酶体共定位系数升高。同时，HIF促进凋亡诱导因子（AIF）和巨噬细胞迁移抑制因子（MIF）从线粒体向核内转位，形成AIF-MIF复合物，触发大规模DNA片段化，符合类死亡脱落特征。
体内验证HIF的抗肿瘤效能
在HCT116移植瘤模型中，HIF（10 mg/kg）单药或联合5-FU均显著抑制肿瘤生长，免疫组化显示瘤组织Ki67表达下降，Cleaved Caspase-3、Cleaved PARP和Cyt c表达上升。免疫荧光进一步证实肿瘤组织中γ-H2AX焦点增多及AIF/MIF核转位。肝肾功能组织学分析未发现毒性反应，表明HIF具有良好的安全性。
讨论与展望
本研究首次揭示HIF通过直接破坏DNA完整性，激活ATM/ATR-Chk1通路，引起PARP过度活化与线粒体功能崩溃，协同诱发凋亡和类死亡脱落。其双刃剑式的死亡诱导机制为克服CRC化疗耐药提供了新策略。未来需进一步明确HIF的直接分子靶点（如PARP1或拓扑异构酶Ⅱ），并探索其在DNA损伤修复缺陷型CRC中的治疗潜力。
