Saikosaponin D 通过靶向 PKM2 介导的糖酵解和组蛋白乳酸化作用，抑制胃癌的进展

《Phytomedicine》：Saikosaponin D Inhibits Gastric Cancer Progression by targeting PKM2-Mediated Glycolysis and Histone Lactylation

胃癌治疗研究：揭示SSD通过抑制PKM2介导的糖酵解及调控泛乳酸化抑制肿瘤进展

　　

王伟佳|朱福志|杜邦|江丽|陈文全|江国强|刘源|史若涵|傅子琪|金功生|刘佳

中国安徽省蚌埠市蚌埠医学院第一附属医院肿瘤外科

摘要

背景

胃癌（GC）是一种全球范围内普遍存在的恶性肿瘤，具有高发病率和死亡率的特点。中医在治疗胃癌方面具有独特的优势，其中从柴胡中提取的天然三萜皂苷Saikosaponin D（SSD）在多种癌症类型中表现出抗肿瘤活性。然而，SSD抗胃癌作用的具体分子机制尚未完全阐明。

目的

本研究旨在探讨SSD对胃癌细胞的增殖抑制、转移抑制和促凋亡作用，并阐明其涉及PKM2介导的乳酸化及代谢重编程的潜在机制。

方法

通过CCK-8细胞增殖实验、集落形成实验、Transwell迁移实验、伤口愈合实验、流式细胞术和Western blot分析等方法，评估SSD对BGC-823和SGC-7901细胞活力、侵袭性、迁移能力和凋亡的影响。利用蛋白质组学测序技术识别相关通路和分子靶点。同时进行分子对接和分子动力学（MD）模拟，研究SSD与PKM2之间的相互作用。还通过过表达PKM2实验进一步阐明其作用机制。建立体外胃癌异种移植小鼠模型，评估SSD的抗肿瘤效果。这些方法共同揭示了SSD作为抗癌剂的潜力，尤其是在调节胃癌葡萄糖代谢方面的作用。

结果

体外实验表明，SSD以剂量依赖性方式显著降低了BGC-823和SGC-7901细胞的活力、增殖能力和侵袭性，并通过上调caspase-3/9的表达促进细胞凋亡。在体内实验中，SSD显著抑制了异种移植肿瘤的生长，降低了Ki-67的表达和全乳酸化水平。机制上，SSD下调了PKM2的表达，抑制了与糖酵解相关的代谢过程，从而减少了胃癌细胞中的全乳酸化和H3组蛋白乳酸化水平。PKM2过表达实验进一步证实了SSD的抗肿瘤效果。

结论

SSD在体外和体内均能抑制胃癌细胞的生长、迁移和侵袭性，并促进细胞凋亡。其抗肿瘤机制与抑制PKM2介导的糖酵解以及调节全乳酸化和H3组蛋白乳酸化有关。这些发现凸显了SSD作为胃癌候选抗癌剂的潜力，尤其是在调节葡萄糖代谢方面的作用。

引言

胃癌（GC）是全球诊断频率最高的肿瘤之一，也是癌症相关死亡的第四大原因（Gao等，2025年）。中国患者占全球病例的约50%，且大多数患者在晚期才被诊断出来（Liu等，2024年）。尽管近几十年来外科技术、化疗、放疗和综合治疗方法取得了显著进展，但胃癌患者的预后仍然较差。为解决这一问题，迫切需要寻找有效的治疗策略、新型药物和关键分子靶点，而天然产物是具有前景的候选对象。

天然产物因其多样的结构、独特的作用机制和相对较低的毒性，长期以来一直是开发抗肿瘤药物的重要来源（Roy等，2025年）。柴胡是一种传统中药，来源于柴胡植物的干燥根。柴胡具有抗炎、抗癌、抗病毒、抗菌和退热等作用（Feng等，2024年；Wang等，2025年）。Saikosaponins是柴胡的主要成分，其中SSD是主要活性成分之一。研究表明，SSD可通过抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制糖酵解和调节信号通路发挥抗肿瘤作用（Feng等，2017年；Xiao和Gao，2024年）。值得注意的是，代谢-表观遗传相互作用是肿瘤进展中的新兴调控网络，与糖酵解密切相关——SSD已知能抑制肾纤维化中的糖酵解（Jia等，2026年）。然而，SSD是否通过靶向关键糖酵解蛋白来影响胃癌进展尚未有相关报道。

有氧糖酵解（称为“Warburg效应”）是恶性细胞中的典型代谢重编程现象，其特征是在氧气充足的情况下仍表现出高葡萄糖消耗和大量乳酸产生（Vayakkattil等，2025年）。这种代谢重编程为癌细胞的快速增殖、侵袭、转移和耐药性提供了能量和生物合成前体（Tang等，2025年）。因此，靶向糖酵解是治疗胃癌的有希望策略。丙酮酸激酶M2（PKM2）是糖酵解的关键限速酶，对有氧糖酵解和肿瘤进展具有重要影响（Chunlian等，2024年）。除了催化功能外，PKM2还参与非代谢过程，如表观遗传调控。然而，它与组蛋白修饰之间的联系尚不明确。越来越多的证据表明，糖酵解产生的乳酸是促进肿瘤表观遗传变化的关键介质。研究SSD是否通过靶向PKM2来影响乳酸介导的表观遗传变化，将为SSD的抗肿瘤作用提供新的机制。

在癌细胞中，糖酵解通量的增加导致细胞内乳酸积累，乳酸既作为代谢副产物，也作为表观遗传修饰的底物，影响组蛋白乳酸化（Jia等，2026年）。Duan等对胃癌进行了乳酸化蛋白质组学分析，发现组蛋白乳酸化的生物学功能可能超出转录调控，涉及更广泛的生理过程（Duan等，2024年）。最新研究表明，胃癌中H3组蛋白的乳酸化增强肿瘤进展，通过调节癌基因表达（Zhou等，2025年）。最近的研究强调了PKM2调控的乳酸化（包括全乳酸化和H3组蛋白乳酸化）在肿瘤进展中的关键作用（Luo等，2025年；Zhao等，2024年）。此外，RJA已被证明可通过调节组蛋白H3上的H3K9la和H3K14la位点的乳酸化来影响糖酵解途径并发挥抗肿瘤作用（Xu等，2023年）。天然产物紫草素可抑制PKM2，从而抑制组蛋白乳酸化（Xiang等，2025年）。这些发现证实了PKM2、糖酵解和乳酸化在肿瘤发生中的功能联系。因此，我们探讨了SSD是否通过靶向PKM2-糖酵解-乳酸化轴来发挥抗胃癌作用。

以往关于SSD的研究主要集中在其对细胞增殖的直接调控作用和整体糖酵解抑制作用上。然而，SSD与PKM2介导的乳酸化之间的功能联系尚未明确，这是连接代谢重编程（糖酵解）和表观遗传调控（乳酸化）的关键机制环节。同时，关于PKM2和乳酸化在胃癌中的研究大多独立进行，未阐明它们作为天然产物抗肿瘤治疗靶点的功能相互作用。鉴于代谢-表观遗传重编程是胃癌恶化的核心驱动因素，研究这一轴具有重要的意义，因为靶向这些途径可为开发有效的胃癌疗法提供新的途径。本研究旨在探讨SSD是否通过靶向PKM2-糖酵解-乳酸化轴来发挥抗胃癌作用。

鉴于SSD的天然来源及其通过靶向代谢调控抑制肿瘤生长的能力，它有望成为胃癌的新治疗选择。本研究探讨了SSD对胃癌进展的抑制作用，特别关注其涉及PKM2介导的全乳酸化和组蛋白乳酸化的调控机制，为SSD的临床应用提供了实验依据。

部分内容

细胞培养

人胃上皮细胞系（GES-1）和胃癌细胞系（BGC-823、SGC-7901）来自美国类型培养收集中心（ATCC）。细胞在含有10% FBS和1%青霉素/链霉素的DMEM或RPMI 1640培养基（Gibco，美国）中培养。细胞在37°C、5% CO?条件下孵育，所有细胞系均通过短串联重复（STR）分析进行验证。

主要试剂

化合物SSD（CAS号20874-52-6，纯度≥99%）购自上海玉源生物科技有限公司。

SSD抑制胃癌细胞增殖

SSD的化学结构如图1A所示。使用CCK-8实验评估了SSD对人胃癌细胞系（BGC-823、SGC-7901）和人胃上皮细胞系（GES-1）的增殖抑制作用。结果显示，SSD以时间和剂量依赖性方式降低了胃癌细胞的活力。两种胃癌细胞的IC50值见图1B。与正常GES-1细胞相比，SSD对胃癌细胞的IC50值显著更低。

讨论

晚期胃癌仍然是全球重大的健康挑战，目前很少有治疗方法兼具高效和低毒性的特点（Dilek等，2025年）。天然产物因其多靶点调控作用和良好的安全性而被视为抗肿瘤药物开发的宝贵资源。来自柴胡的Saikosaponin D（SSD）已被证实对多种癌症具有抗肿瘤作用。

结论

总之，本研究证实SSD通过靶向PKM2、调节有氧糖酵解以及降低全乳酸化和H3组蛋白乳酸化（特别是H3K18la）来抑制胃癌进展。这一发现不仅加深了对SSD抗肿瘤机制的理解，还为将其开发为胃癌潜在治疗剂提供了新的理论基础。未来的研究应进一步解决现有局限性。

资助

本研究得到了蚌埠医学院自然科学基金（项目编号byzd2024057、byzd2024073）和吴杰平医学基金（项目编号HXKT-2024-005）的资助。

数据可用性声明

所有数据见正文或补充信息。如需更多相关数据，可联系作者。

作者贡献

J.L.和G.J.构思了本研究。J.L.和G.J.设计了实验方案。W.W.、F.Z.、Y.L.、M.Q.和B.D.完成了大部分实验工作。F.Z.、Z.F.和R.S.分析了数据。L.L.、L.J.和J.L.监督了实验过程。J.L.和W.W.撰写了论文，G.J.、W.W.和C.X.对论文进行了修订。J.L.获得了项目资助。所有作者均阅读并批准了最终稿件。所有数据均为内部生成，未使用任何第三方数据生成服务。所有作者对研究结果负责。

作者贡献声明

王伟佳：数据可视化、资源管理、方法学设计、数据分析。朱福志：数据验证、软件应用、方法学设计、数据分析。杜邦：软件操作、实验设计、数据分析、概念框架。江丽：数据可视化、实验监督、软件应用、方法学设计。陈文全：写作与编辑、数据可视化、数据验证、方法学设计。江国强：数据验证、实验监督、资源管理、方法学设计。刘源：数据验证、软件应用、项目管理、方法学设计。

利益冲突声明

所有作者均声明无利益冲突。