岩藻多糖（一种硫酸化多糖）对乳腺癌细胞系MCF-7中caveolin-1水平的影响

《Algal Research》：Effect of fucoidan, a sulfated polysaccharide, on caveolin-1 levels in breast cancer cell line MCF-7

乳腺癌防治|褐藻糖胶|细胞毒性|Caveolin-1|天然抗癌剂

　　

Dilara Cakmak | Nesrin Ozsoy Erdas | Buse Safranci | Fadime Kiran

安卡拉大学理学院生物系，土耳其安卡拉，邮编06100

摘要

乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤之一，早期诊断显著提高了生存率。传统细胞毒性治疗方法的严重副作用凸显了需要将靶向疗法与天然化合物结合使用的必要性。岩藻多糖（Fucoidan）是一种从褐藻Fucus vesiculosus中提取的硫酸化多糖，具有抗癌活性，能够抑制MCF-7乳腺癌细胞的增殖；然而，它对参与乳腺癌进展的膜蛋白caveolin-1的调控作用尚未得到充分研究。在本研究中，通过建立体外检测方法评估了岩藻多糖在MCF-7细胞中的抗癌效果，包括细胞毒性、膜完整性、细胞群形成、迁移能力以及caveolin-1的表达。岩藻多糖和化疗药物他莫昔芬均表现出剂量依赖性的细胞毒性作用，其中岩藻多糖在抑制细胞群形成方面表现出更高的效力。这两种化合物均能抑制细胞迁移并显著下调caveolin-1的表达，表明它们可能在调节肿瘤进展中发挥作用。这些发现突显了岩藻多糖作为天然抗癌剂的潜力，但需进一步研究以明确其作用机制和体内疗效。

引言

癌症是经济发达国家和发展中国家的主要死因之一，其特征是异常细胞的失控增殖[1]。在女性中，乳腺癌已成为最常见的癌症类型[2]。然而，目前的抗癌治疗策略往往具有毒性，不仅会对癌细胞产生不良影响，也会损害健康细胞。

海洋藻类是丰富的、可再生的生物活性化合物来源，具有多种健康益处。研究来自海洋藻类的有效且无毒的化合物至关重要[3]。多糖是由单糖或多糖单元通过糖苷键连接而成的天然大分子化合物。海洋藻类是多糖的丰富来源，多糖占其干重的50%以上，是细胞壁结构和能量储备的主要成分。从海洋藻类中提取的多糖在组成和结构上与其他植物来源的多糖不同，因此具有特定的生物功能[4]。

岩藻多糖主要从褐藻Fucus vesiculosus中提取，主要由L-岩藻糖和硫酸酯基团组成，还含有少量其他单糖[5]。多项研究表明，岩藻多糖具有强大的抗癌活性，包括抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制癌细胞迁移和侵袭，这支持了其作为癌症治疗药物的潜力[4]、[5]、[6]、[7]。岩藻多糖能选择性靶向癌细胞而不伤害健康细胞，显示出良好的治疗前景[8]、[9]、[10]。它还能抑制癌细胞周期进展并诱导多种癌细胞系的基因损伤，表明其可能干扰肿瘤生长和转移行为[11]、[12]。这些发现表明，岩藻多糖不仅限制了癌细胞的存活，还针对肿瘤进展的关键机制，如抑制细胞群形成、迁移和侵袭[13]、[14]。了解这些抗癌作用的机制并确定岩藻多糖的治疗优势为新型癌症治疗方法提供了希望[15]、[16]、[17]。

洞穴蛋白（Caveolae）是细胞膜上的“瓶状”凹陷结构，直径约为60–80纳米，首次发现于1953年[18]。这些结构富含细胞表面受体和信号分子，主要由称为caveolins的整合膜蛋白组成。caveolins参与细胞周期调控、内吞作用、跨细胞运输、脂质稳态、信号转导和肿瘤发生[19]、[20]。caveolin-1在癌症生物学中具有双重作用，根据肿瘤类型和阶段的不同，它既可以作为肿瘤抑制因子，也可以作为促进因子[21]、[22]、[23]。caveolin-1通过调节与癌症进展相关的关键细胞过程（如细胞增殖、存活和凋亡信号传导）发挥肿瘤抑制作用[24]、[25]、[26]、[27]。

本研究使用了MCF-7乳腺癌细胞系。由于MCF-7细胞依赖受体，其肿瘤特性通常较温和[29]。预期这些细胞对岩藻多糖这种天然化合物的抵抗力较低，从而可能获得更理想的结果。他莫昔芬是一种广泛用于乳腺癌治疗的选择性雌激素受体调节剂[30]，作为阳性对照以比较岩藻多糖和他莫昔芬的效果。

本研究评估了岩藻多糖（一种硫酸化多糖）对MCF-7癌细胞中caveolin-1表达的影响及其与肿瘤进展的潜在关联。尽管已有关于岩藻多糖和caveolin-1的独立研究，但尚未发现直接探讨岩藻多糖对caveolin-1表达水平调控作用的研究。因此，作为该领域的开创性研究之一，本研究有望为未来研究提供初步见解，为乳腺癌预后评估开辟新的视角。

研究部分

细胞培养

MCF-7细胞系由密歇根癌症基金会于1970年首次分离，其特征为ER阳性、PR阳性和HER2阴性。这种受体特性使该细胞对雌激素和孕酮敏感，使其成为激素疗法研究的理想模型[29]。本研究中使用的MCF-7细胞系（ATCC HTB-22）源自一名69岁高加索女性的转移性胸腔积液。

岩藻多糖对细胞活力的影响

经过24小时处理后，岩藻多糖和他莫昔芬对细胞活力均无显著影响。48小时后，低剂量的岩藻多糖与对照组相似，而250 μg/mL及以上浓度则导致细胞活力下降。他莫昔芬的最低剂量没有显著效果，但在72小时的MTT分析中，两种化合物均表现出剂量依赖性的细胞毒性作用。

讨论

本研究表明，岩藻多糖以剂量和时间依赖的方式显著降低了MCF-7乳腺癌细胞的活力，IC??值为1174 μg/mL。这些结果与先前的研究一致，表明岩藻多糖通过细胞毒性和抗增殖机制抑制MCF-7及其他癌细胞系的增殖[6]、[7]、[8]、[9]、[10]。尽管岩藻多糖需要较高浓度才能使细胞活力降低50%

作者贡献声明

Dilara Cakmak：撰写——审阅与编辑、初稿撰写、数据可视化、验证、监督、软件使用、资源管理、项目协调、方法学设计、实验实施、数据分析、概念构建。Nesrin Ozsoy Erdas：撰写——审阅与编辑、验证、监督、资源管理、项目协调、方法学设计、实验实施、资金获取、数据分析、概念构建。Buse Safranci：数据可视化、验证、监督。

伦理批准

本研究未涉及人类参与者或动物实验。所有实验程序均遵循机构和国家指南进行。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文工作的已知财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢安卡拉大学理学院生物系及Pharmabiotic Technologies研究实验室（特别是细胞培养部门）为所有实验提供必要的基础设施。同时感谢Fadime KIRAN教授在实验过程和数据评估方面的宝贵贡献。本研究得到了安卡拉大学的支持。