《European Journal of Pharmacology》:Oridonin Regulates Pituitary-derived Folliculostellate Cells Apoptosis via the p38 MAPK/p53 Signaling Pathway
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非功能性垂体腺瘤(NFPA)缺乏特效药物治疗,本研究揭示oridonin(ORI)通过激活p38 MAPK/p53通路诱导PDFS细胞凋亡,抑制迁移侵袭。体外实验显示ORI对PDFS细胞半数抑制浓度(54.9 μM)显著低于其他瘤细胞系。分子对接证实ORI与p38蛋白高亲和力结合(-7.3 kcal/mol),促进p38磷酸化及p53表达。阻断该通路(SB202190)逆转ORI的促凋亡及抑癌效应。体内实验表明ORI(5-10 mg/kg)有效抑制裸鼠皮下瘤生长,上调Bax和cleaved caspase-3,下调Bcl-2,且无显著毒性。ORI为NFPA治疗提供新靶点。
Xingyi Yuan|Shixue Luo|Dong Fan|Zhongyu Wang|Huitong Chen|Xuanhao Huang|Weiwen Wang|Weiyu Hu|Jing Liu|Zongming Wang|Xin Wang
广东药科大学第一附属医院神经外科,广州,510080,中国
摘要
由于缺乏有效的药物治疗方法,非功能性垂体腺瘤的治疗仍然具有挑战性。先前的一项研究表明,奥里多宁(ORI)能够诱导垂体来源的卵泡星状细胞(PDFS)发生凋亡;因此,本研究进一步探讨了ORI调节PDFS细胞凋亡的分子机制。为了验证p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)/p53信号通路的调节作用,使用了分子对接技术和p38 MAPK抑制剂SB202190来评估该通路的改变。通过Calcein-AM/碘化丙啶(PI)双染色、Transwell迁移和侵袭实验以及Western blot分析,评估了ORI对细胞存活率、迁移能力、侵袭性和凋亡的影响。为了进一步评估ORI的体内效果,在裸鼠中建立了皮下异种移植模型,并以5毫克和10毫克/公斤的剂量给予ORI,以评估其治疗疗效和安全性。通过苏木精-伊红(H&E)染色分析主要器官的组织病理变化来评估安全性。对肿瘤组织进行Western blot分析,以评估p38 MAPK/p53通路的激活情况以及凋亡相关蛋白的表达情况。分子对接和Western blot实验证实,ORI与p38蛋白的结合亲和力为?7.3 kcal/mol,显著增加了p38的磷酸化和p53的表达。p38 MAPK抑制剂SB202190逆转了ORI引起的细胞死亡、迁移和侵袭以及凋亡效应,突显了p38 MAPK/p53通路的关键作用。ORI在裸鼠中有效抑制了皮下肿瘤的生长,且没有明显的毒性,同时通过激活p38 MAPK/p53通路上调了凋亡相关蛋白Bax和切割型caspase-3的表达,并下调了Bcl-2的表达。
引言
非功能性垂体腺瘤(NFPAs)是最常见的垂体腺瘤类型,约占所有垂体腺瘤的14–54%(Ntali和Wass 2018)。与功能性垂体腺瘤不同,NFPAs通常不分泌激素,因此在临床上不会表现出与激素相关的症状;相反,患者常因肿瘤生长而出现局部压迫症状,如头痛、视力障碍和垂体功能减退(Chen等人2011)。由于缺乏有效的内分泌生物标志物用于诊断,NFPAs的治疗主要依赖于手术切除,特别是对于有压迫症状的患者(Lucas等人2016)。对于肿瘤未完全切除或术后复发的患者,建议进行辅助放疗;然而,这可能导致某些患者出现术后垂体功能减退(Gittoes等人1998)。目前尚无被证实对NFPAs有效的一线药物治疗方法。因此,开发有效的NFPAs治疗药物已成为迫切的临床需求。
许多天然产物已被报道具有抗肿瘤活性,其精确的分子机制正在积极研究中。中药红花(Isodon rubescens (Hemsl.))已被证明具有显著的抗炎特性(Wang等人2023)。其活性成分之一奥里多宁(ORI)是一种属于epi-sclareol二萜类的二萜化合物,从红花中提取,被认为是其主要生物活性成分之一(Yang等人2017)。ORI已被报道具有多种药理作用,包括抗菌、抗炎、抗氧化和增强免疫的作用。除了这些作用外,ORI还表现出广谱的抗肿瘤活性(Li等人2016)。其抗肿瘤机制涉及多靶点调节,包括诱导肿瘤细胞凋亡、阻断细胞周期进展(例如G2/M期停滞)(Ali等人2024)以及抑制增殖相关信号通路(例如PI3K/AKT、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和NF-κB通路)(Chauhan等人2025)。ORI还通过p38 MAPK信号通路诱导多种肿瘤细胞的凋亡。p38 MAPK通路在细胞应激反应和凋亡调节中起着关键作用。研究表明,ORI治疗可激活p38 MAPK,进而调节下游凋亡蛋白的表达,包括Bcl-2家族成员和caspases,从而促进凋亡(Zhang等人2024)。这些发现表明,ORI的抗癌作用至少部分是通过激活p38 MAPK通路实现的,这突显了其作为癌症治疗候选物的潜力。
MAPK属于Ser/Thr激酶家族,在调节复杂的细胞程序(如增殖、分化、发育、转化、炎症反应和凋亡)中起着关键作用,它通过传递、放大和整合来自各种刺激的信号并触发适当的生理反应(Song等人2025)。MAPK信号通路主要包括三个主要级联:细胞外信号调节蛋白激酶、c-Jun N末端激酶和p38 MAPK。研究表明,ORI可以激活p38 MAPK通路,诱导肿瘤细胞凋亡,通过调节自噬和导致细胞周期停滞来抑制肿瘤生长(Li等人2024)。这一机制已在多种肿瘤细胞类型中得到验证;例如,在胃癌细胞中,ORI通过激活p38 MAPK通路诱导凋亡并抑制细胞迁移和侵袭(Phan等人2023)。此外,ORI还被证明可以抑制胰腺癌细胞系BxPC-3的增殖,增强吉西他滨诱导的凋亡,并激活p38和p53。体内实验进一步表明,ORI与吉西他滨联合使用可显著抑制肿瘤生长并促进p38和p53的激活(Bu等人2012)。
近年来,我们的研究小组一直在研究中药对NFPAs的作用。我们已经证明ORI对来自这些腺瘤的垂体来源的卵泡星状细胞(PDFS)具有抗肿瘤活性(Chen等人2024)。对凋亡机制的初步分析显示,p38 MAPK/p53通路发生了显著变化。基于这些发现,我们旨在进一步阐明ORI如何通过调节p38 MAPK/p53通路来调控PDFS细胞的凋亡。
试剂
ORI由MedChemExpress(MCE,美国)提供,纯度为99.85%。ORI粉末溶解在二甲基亚砜(DMSO)中,并储存在-20°C。在所有细胞培养实验中,最终的DMSO浓度保持在0.01%以下,对细胞生长或死亡没有可检测到的影响。Cell Counting Kit-8(CCK-8)试剂盒(BS350B)购自BioSharp。SB202190(HY-10295;MCE)也溶解在DMSO中。使用的初级抗体如下:Bcl-2(1:1000;T40056);
ORI诱导PDFS细胞凋亡
CCK-8检测显示,ORI对PDFS、GH3和MMQ细胞的24小时半最大抑制浓度分别为54.9、3.387和11.36 μM(图2A-C)。鉴于已有针对分泌激素的垂体肿瘤(如GH3和MMQ细胞)的治疗药物,我们进一步研究了PDFS细胞,因为目前尚无针对NFPAs的特异性药物。
为了研究ORI在PDFS细胞中的作用机制,我们使用了三种通路抑制剂
讨论
基于我们之前的体外研究,证明了ORI在PDFS细胞中诱导凋亡,我们试图阐明ORI在PDFS细胞中诱导凋亡的潜在分子机制,并评估其体内的抗肿瘤效果。本研究表明,ORI主要通过激活p38 MAPK/p53信号通路在PDFS细胞中发挥抗肿瘤作用。分子对接分析显示,ORI与p38具有很强的结合亲和力,与关键蛋白相互作用
结论
总之,我们证明了ORI通过激活p38 MAPK/p53信号通路,在抑制PDFS细胞的生长、迁移和侵袭方面起着关键作用。此外,它在体外和体内均能有效诱导肿瘤细胞凋亡。ORI是一种新型的NFPAs治疗剂。对其抗肿瘤效果的进一步研究将有助于其在癌症治疗中的应用。
作者贡献声明
Jing Liu:撰写——审稿与编辑,项目管理。Weiyu Hu:可视化,监督。Xin Wang:撰写——审稿与编辑,可视化,监督,资金获取。Zongming Wang:撰写——审稿与编辑,可视化,监督,项目管理。Weiwen Wang:撰写——初稿。Xuanhao Huang:撰写——初稿。Huitong Chen:概念构思。Shixue Luo:概念构思。Xingyi Yuan:概念构思。Zhongyu Wang:数据管理。Dong Fan:数据可用性声明
作者确认支持研究结果的数据可在文章中找到。
伦理声明
所有实验方案均符合美国国立卫生研究院发布的《实验室动物护理和使用指南》,并获得了广东药大学的批准(批准编号SCXK(GD)2022-0002)。此外,在整个研究过程中以及对动物实施安乐死的过程中,所有动物都得到了人道对待。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金青年学者项目(项目编号81802678)、广东省中医药管理局项目(项目编号20231210)、广州市关键临床技术项目(项目编号2023P-ZD18)以及广东省医学会临床研究专项基金(项目编号2024HY-A6003)的支持。