来自菊花的硫酸化果胶多糖通过稳定TFRC诱导胰腺癌细胞发生铁死亡（ferroptosis）

《Carbohydrate Polymers》：A sulfated pectin polysaccharide from Chrysanthemum morifolium induces ferroptosis in pancreatic cancer by stabilizing TFRC

胰腺导管腺癌（PDAC）恶性程度高且预后差，现有化疗效果有限且副作用严重。本研究从菊花（*Chrysanthemum morifolium*）中分离纯化新型均一RG-I型果胶HJ222，其硫酸化衍生物S3HJ222在体外显著抑制PDAC细胞增殖，体内实验中完全阻止患者源性异种移植裸鼠模型肿瘤生长，机制涉及诱导铁死亡（通过升高Fe2+和ROS水平）及稳定转铁蛋白受体（TFRC），激活ACSL4信号轴。

　　

王子轩|姜有宁|王一林|吴胜杰|张世英|金灿|何飞|丁侃

中国科学院上海药物研究所中山药物发现研究院，中国广东省中山市翠亨新区SSIP医疗与医药示范区，邮编528400

摘要

胰腺导管腺癌（PDAC）是一种预后极差的恶性肿瘤。PDAC的化疗效果有限且副作用严重。因此，迫切需要发现一种对PDAC具有高效疗效的天然先导化合物。据报道，菊花（C. morifolium）这种传统中药具有抗肿瘤特性，我们推测其中含有对PDAC具有治疗作用的多糖。我们成功分离并纯化了一种新型均质RG-I果胶HJ222。结构分析显示，HJ222的主链由重复的→2-α-Rhap-(1?→?4)-α-GalpA-(1?→?单元组成，侧链从2,4-α-Rhap和某些3,4-α-GalpA残基的O-4位置伸出，形成富含半乳糖和阿拉伯糖的支链。体外和体内实验表明，HJ222的硫酸化衍生物S3HJ222能够显著抑制胰腺癌细胞增殖，并在患者来源的异种移植小鼠模型中完全延缓肿瘤生长。机制研究表明，S3HJ222通过升高细胞内Fe²⁺和活性氧（ROS）水平诱导铁死亡（一种非凋亡形式的细胞死亡）。此外，S3HJ222还能直接结合并稳定转铁蛋白受体（TFRC），并激活酰基辅酶A合成酶长链家族成员4（ACSL4）信号通路。总体而言，S3HJ222可能是开发新型抗PDAC药物的有希望的活性化合物。

引言

尽管诊断和治疗方法有所进步，胰腺癌仍是全球最致命的恶性肿瘤之一，5年生存率仅约为10%（Hu & O'Reilly, 2024; Stoop et al., 2025）。对于可切除病例，预后相对较好，但80–85%的患者处于晚期、无法切除的状态，限制了手术治疗的选择（Halbrook et al., 2023; Park et al., 2021）。目前包括手术、化疗和放疗在内的治疗方法由于癌症对传统疗法的耐药性而效果有限（Duan et al., 2023; Hu & O'Reilly, 2024），因此亟需更有效的治疗手段。

天然产物是具有强生物活性和低系统毒性的抗癌剂的丰富来源（He et al., 2023; Zhang et al., 2023）。多糖作为一种普遍存在的生物大分子，因其广泛的药理作用和较小的副作用而受到关注，包括抗氧化、抗病毒、免疫调节和抗肿瘤效果（Liu et al., 2015; Wang, Yang, et al., 2024; Yang, Zhao, et al., 2022）。通过结构修饰（如硫酸化）可以增强多糖的生物活性，从而改善其治疗效果，包括抗氧化、抗病毒和抗肿瘤性能（Huang et al., 2022; Li et al., 2025; Mazepa et al., 2022; Ragul et al., 2026; Wang et al., 2014）。因此，从药用植物中分离出的多糖及其硫酸化衍生物是开发新型胰腺癌治疗药物的有希望的候选物。

菊花的干燥头状花序在传统中药中广泛用于预防和治疗感冒、肠炎、便秘、冠状动脉疾病和高血压。植物化学分析显示其含有多种生物活性成分，包括挥发油、黄酮类、绿原酸、多糖、酚类和必需微量元素（Hadizadeh et al., 2022; Liu et al., 2024）。多糖尤其以其多方面的生物活性而著称，包括抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、抗纤维化、降血糖和免疫调节作用（Huang et al., 2022; Li et al., 2020; Liu et al., 2024; Ma et al., 2023; Zhang et al., 2022）。

铁死亡是一种依赖铁的调控性细胞死亡形式，其特征是脂质过氧化，与凋亡、坏死和自噬不同（Dixon et al., 2012）。转铁蛋白受体（TFRC）介导铁的吸收，促进ROS生成和脂质过氧化（Huang et al., 2024; Ma et al., 2016; Zhu et al., 2023）。TFRC表达升高会使细胞对铁死亡敏感，而其下调则赋予细胞抗性。在癌症中，铁死亡提供了一种选择性治疗策略，利用了恶性细胞的高代谢活性和对铁的依赖性（Huang et al., 2024; Ma et al., 2016; Zhou et al., 2024; Zhu et al., 2023）。胰腺癌以其侵袭性和对传统疗法的耐药性而闻名，但对铁死亡特别敏感（Lei et al., 2022）。因此，针对TFRC介导的铁死亡可能是克服药物耐药性和改善胰腺癌治疗结果的有希望的策略。

基于此，我们假设菊花中的多糖可能通过铁死亡机制发挥抗胰腺癌作用。为验证这一假设，我们首先从菊花的干燥花朵中分离并表征了均质多糖HJ222，并发现其硫酸化衍生物S3HJ222在体外和体内表现出更强的抗胰腺癌活性。随后，我们进一步探讨了S3HJ222对抗PDAC的作用机制。

材料与试剂

我们从中国河南省焦作市购买了C. morifolium的干燥花朵（2.0公斤）。DEAE Sepharose? Fast Flow和Sephacryl? S-200 HR柱购自GE Healthcare。透析袋（MWCO 3500 Da）来自上海Green Bird Science & Technology。二甲基亚砜（DMSO, 472301）购自Merck（美国）。1-环己基-3-(2-morpholinoethyl) carbodiimide metho-p-toluenesulfonate（CMC, 2491–17-0）购自TCI（日本），而硼氢化钠（NaBH₄）则来自Sigma-Aldrich（网址：//www.sigmaaldrich.com/US/en/search/16940-66-2?focus=products&page=1&perpage=30&sort=relevance&term=16940-66-2&type=cas_number

HJ222的提取、分离、纯化和单糖组成分析

通过水提取获得粗多糖HJ，产率为5.72%（57.23克/公斤）。使用DEAE Sepharose?进行分级分离得到HJ2（11.56克，产率26.11%），进一步通过Sephacryl S-200色谱纯化得到均质多糖HJ222（600.81毫克，产率5.20%）。HPGPC分析显示其分子量为50.1 kDa（图S1A）。280纳米处无吸收峰，Lowry测试结果呈阴性，证实其中不含蛋白质。

讨论

由于诊断延迟、治疗耐药性和间质屏障的存在，PDAC仍然是一种高度致命的恶性肿瘤，治疗选择有限。我们的研究表明，硫酸化多糖S3HJ222能有效抑制PDAC细胞的增殖、迁移和血管生成，并诱导铁死亡。这些发现使S3HJ222成为一种有前景的低毒性治疗候选物，有望克服当前的临床限制。

传统中药中的多糖以其

结论

在本研究中，我们从菊花中提取了一种新型均质多糖HJ222（分子量=50.1 kDa）。HJ222的主链被鉴定为RG-I果胶，在C-4位置部分被2-Rhap取代，并通过T-β-Galp、3-β-Galp、6-β-Galp、3,6-β-Galp或T-α-Araf、5-α-Araf、3,5-α-Araf等支链连接。后续的结构-活性分析表明，其硫酸化衍生物S3HJ222（分子量=69.25 kDa）表现出更强的抗胰腺癌活性。

CRediT作者贡献声明

王子轩：撰写初稿、项目管理和实验研究。姜有宁：撰写初稿、项目管理和实验研究。王一林：撰写初稿、实验研究和正式分析。吴胜杰：撰写初稿、实验研究和正式分析。张世英：实验研究和正式分析。金灿：撰写、审稿与编辑、项目管理和正式分析。何飞：撰写、审稿与编辑、项目管理和正式分析。

未引用的参考文献

Cong et al., 2014

Wang, Li and Chen, 2009

Wang et al., 2024

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（编号：32271332、82341097、82404940）、中国科学院上海药物研究所药物研究国家重点实验室（编号：SIMM0120232001）和凌港实验室（编号：LGL-2612-23）的支持。此外，该研究还得到了广东省科技厅的高水平创新研究机构（编号：2021B0909050003）和第九批创新科研项目的部分资助。