《Cancer Biology & Therapy》：Deguelin inhibits perineural invasion in esophageal squamous cell carcinoma via targeting BDNF/TrkB axis
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本文聚焦食管鳞状细胞癌(ESCC)中神经侵犯(PNI)这一棘手临床难题。针对其关键驱动轴BDNF/TrkB，研究人员系统评估了天然化合物Deguelin的干预效果。结果揭示，Deguelin通过直接靶向结合BDNF，有效抑制了其下游的TrkB/Akt信号传导，从而在体外和体内模型中显著阻断了ESCC的生长与PNI进程。这为理解PNI的分子机制提供了新见解，并为开发靶向PNI的ESCC治疗策略提供了有前景的先导化合物。
食管癌，尤其是食管鳞状细胞癌(ESCC)，是消化道中一种凶险的恶性肿瘤。尽管诊断和治疗手段不断进步，但其预后依然严峻，五年生存率徘徊在20%左右。一个重要且常被低估的“帮凶”是神经侵犯(PNI)，即肿瘤细胞沿着、围绕或侵入神经纤维生长。这不仅是癌症侵袭性强、容易复发的标志，还与患者术后疼痛、生活质量下降密切相关。然而，PNI的发生往往悄无声息，其背后的分子机制如同一个“黑箱”，有效的干预靶点更是寥寥无几。与此同时，大自然赋予的宝库——中草药，正成为抗肿瘤药物研发的沃土。其中，一种名为Deguelin的黄酮类化合物，因其在多种癌症中展现的抗炎、抗氧化和抗癌活性而备受关注。那么，它能否成为对抗ESCC中PNI的利器？其作用的“开关”又在哪里？发表在《Cancer Biology & Therapy》上的一项研究，为我们揭开了谜底。
为了深入探究，研究人员运用了一套组合拳般的研究策略。他们首先利用生物信息学平台和转录组测序，在海量数据中筛选与ESCC PNI相关的关键靶点。随后，在细胞层面，他们构建了背根神经节(DRG)与ESCC细胞的共培养模型，模拟肿瘤与神经的相互作用；在动物层面，他们建立了小鼠的PNI模型和细胞系来源的异种移植(CDX)模型，以验证体内效果。关键分子的相互作用则通过计算对接、Pull-down、细胞热位移分析(CETSA)和表面等离子共振(SPR)等技术进行验证。此外，研究还纳入了24例ESCC患者的临床组织样本进行分析，并利用癌症基因组图谱(TCGA)的ESCC数据进行了生物信息学验证。
BDNF/TrkB是ESCC PNI进展的关键驱动轴
研究人员通过生物信息学分析和转录组测序发现，脑源性神经营养因子(BDNF)及其高亲和力受体原肌球蛋白受体激酶B(TrkB)所构成的信号轴，与ESCC PNI的发生发展密切相关。在细胞实验中，使用重组人BDNF(hrBDNF)可以促进ESCC细胞的增殖、迁移和侵袭能力，而使用TrkB抑制剂k252a则能抑制这些效应。更重要的是，在DRG/ESCC共培养模型中，BDNF促进了新生神经突触的生长和ESCC细胞向神经的迁移，k252a则抑制了这一过程。在动物PNI模型中，给予k252a治疗能显著降低PNI的发生率，并抑制肿瘤生长。对临床样本的分析显示，PNI阳性(PNI(+))的ESCC组织中，BDNF和TrkB的表达水平显著高于PNI阴性(PNI(-))的组织。TCGA数据也证实，PNI(+)患者的BDNF和NTRK2(编码TrkB的基因) mRNA表达更高。这些结果从生物信息学、细胞、动物到临床层面，多维度证实了BDNF/TrkB轴在驱动ESCC PNI中扮演着核心角色。
BDNF/TrkB主要通过Akt信号通路调控ESCC PNI
机制探索表明，BDNF/TrkB轴的下游关键效应分子是Akt(也称为蛋白激酶B)。对k252a治疗的PNI模型进行转录组测序和通路分析发现，PI3K(磷脂酰肌醇3-激酶)/Akt信号通路是受BDNF/TrkB影响的主要通路。qRT-PCR和蛋白质印迹法(WB)检测均证实，抑制BDNF/TrkB信号会下调Akt的mRNA和蛋白表达及其磷酸化(p-Akt)水平。相反，在PNI进展过程中，Akt的表达和活化是上调的。这说明，BDNF/TrkB很可能是通过激活PI3K/Akt这条经典的促生存、促生长信号通路，来推动ESCC细胞的恶性行为及PNI进程。
Deguelin有效抑制ESCC的增殖和PNI进程
研究人员将目光投向天然化合物Deguelin。细胞毒性实验显示，Deguelin对ESCC细胞(KYSE-150)的半抑制浓度(IC50)远低于对正常人食管上皮细胞(Het-1A)，提示其具有一定的选择性。在细胞功能实验中，Deguelin能剂量依赖性地抑制ESCC细胞的增殖、克隆形成、迁移和侵袭能力，并下调PNI相关标志物NGF和S100B的表达。在DRG/ESCC共培养模型中，Deguelin同样抑制了神经突触的生长和肿瘤细胞的趋神经性迁移。在体内PNI模型中，给予2 mg/kg和4 mg/kg的Deguelin治疗，能显著减小肿瘤体积和重量，并将PNI发生率从对照组的100%分别降低至71%和32%，同时下调N-钙黏蛋白(N-cadherin)、基质金属蛋白酶9(MMP9)、NGF和S100B的表达。这些结果表明，Deguelin是一种有效的ESCC生长和PNI抑制剂。
Deguelin通过靶向BDNF/TrkB/Akt轴发挥抑制作用
那么，Deguelin是如何起效的呢？分子对接计算显示，Deguelin与BDNF蛋白具有高结合亲和力(结合能为-7.2 kcal/mol)。Pull-down实验、CETSA和SPR分析共同证实，Deguelin能够直接与BDNF蛋白结合，形成稳定的复合物，其平衡解离常数(KD)约为0.253 μM，表明两者间存在高亲和力相互作用。进一步的WB分析发现，Deguelin处理可降低ESCC细胞和PNI模型中BDNF、TrkB以及下游p-Akt的蛋白表达水平。为了确认Deguelin的作用是否依赖于BDNF，研究人员进行了挽救实验。他们在BDNF低表达的KYSE-30细胞中过表达BDNF，发现这能够逆转Deguelin对细胞增殖、迁移、侵袭以及神经-肿瘤互作的抑制作用。这些证据链清晰地表明，Deguelin是通过直接靶向BDNF，进而抑制其下游的TrkB/Akt信号轴，从而发挥抗ESCC和抗PNI作用的。
本研究系统地阐明了BDNF/TrkB/Akt信号轴在促进食管鳞癌神经侵犯中的关键作用，并首次揭示天然化合物Deguelin是该通路的新型抑制剂。研究结论指出，BDNF/TrkB轴是ESCC PNI的核心驱动因素，其通过激活下游Akt信号，促进肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭及其与神经的相互作用。Deguelin作为一种从中草药中提取的活性成分，能够高亲和力地直接结合BDNF，阻断整个BDNF/TrkB/Akt信号传导，从而在细胞和动物模型中有效抑制ESCC的生长和PNI进展。尤为重要的是，过表达BDNF可以抵消Deguelin的抑制效果，这强有力地证明了其作用的靶点特异性。
这项研究的意义是多方面的。首先，它加深了我们对癌症神经科学这一新兴领域的理解，明确了BDNF/TrkB轴作为ESCC PNI的关键分子纽带和潜在治疗靶点。其次，它发掘了Deguelin在抗ESCC，特别是抗PNI方面的新角色和新机制，为将这种天然产物开发成一种靶向PNI的候选药物或化疗增敏剂提供了坚实的临床前依据。最后，研究提示未来可以探索Deguelin与现有化疗、放疗或其他靶向药物的联合应用策略，通过协同作用和多通路抑制，可能为改善ESCC患者，尤其是伴有PNI的晚期患者的预后开辟新的途径。当然，作者在讨论中也谨慎指出，鉴于BDNF/TrkB在正常神经功能中的重要作用，未来仍需对Deguelin可能的神经毒性及其他系统安全性进行全面的评估。
