高血糖对胶质母细胞瘤细胞增殖的影响以及绿色合成氧化铈纳米颗粒的治疗潜力

《Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology》：Impact of hyperglycemia on glioblastoma cell proliferation and the therapeutic potential of green-synthesized cerium oxide nanoparticles

糖尿病相关代谢紊乱促进胶质瘤生长，通过调节氧化应激和线粒体损伤实现治疗。采用薄荷衍生物绿色合成的CeO2纳米颗粒，研究显示高血糖（25mM）下纳米颗粒（1000μg/mL）对U87胶质瘤细胞24小时存活率仅16%，并伴随显著细胞凋亡、核膜破裂及ROS增强效应，证实纳米颗粒通过氧化应激介导的线粒体和核损伤抑制高血糖促进的胶质瘤增殖。

摘要

糖尿病（DM）是一种主要的代谢紊乱疾病，会促进癌症的发展，包括胶质母细胞瘤细胞的生长。持续的高血糖会改变肿瘤微环境，增加细胞增殖并破坏氧化平衡。然而，高血糖水平与胶质母细胞瘤生长之间的分子机制尚未完全明了，氧化还原活性纳米材料在调节这一过程中的作用也尚未得到充分研究。因此，本研究探讨了正常血糖（即5 mM）和高血糖（即10 mM和25 mM）条件下对U87胶质母细胞瘤细胞在24小时、48小时和72小时内的影响，并随后用不同浓度（62.5至1000 μg/mL）的薄荷衍生物合成的绿色氧化铈纳米颗粒（CeO₂ NPs）进行处理。结果表明，基于Mentha royleana的CeO₂ NPs在所有葡萄糖浓度下均表现出显著的细胞毒性，尤其是在25 mM葡萄糖条件下观察到明显的细胞凋亡现象。24小时时，CeO₂NPs^M.A在1000 μg/mL浓度下的细胞存活率最低（16%），而在10 mM葡萄糖浓度下为22%，25 mM葡萄糖浓度下为57%。48小时时，细胞存活率分别降至50%（5 mM葡萄糖）和48%（10 mM葡萄糖）；72小时时，存活率进一步降至45%（5 mM葡萄糖）和40%（10 mM葡萄糖）。CeO₂NPs^M.L能够有效诱导细胞核凋亡和核膜破裂，导致细胞呈现星形结构。总体而言，CeO₂ NPs的处理引发了强烈的细胞毒性效应，包括线粒体膜去极化、抑制肌成纤维细胞的形成以及增加活性氧（ROS）的生成。研究得出结论：高血糖会促进胶质母细胞瘤的增殖，而绿色合成的CeO₂ NPs通过诱导氧化还原介导的线粒体和核损伤来缓解这一效应。本研究突显了生物源CeO₂ NPs作为多功能纳米治疗剂的潜力，它们能够针对胶质母细胞瘤中依赖葡萄糖的代谢缺陷。

图形摘要

糖尿病（DM）是一种主要的代谢紊乱疾病，会促进癌症的发展，包括胶质母细胞瘤细胞的生长。持续的高血糖会改变肿瘤微环境，增加细胞增殖并破坏氧化平衡。然而，高血糖水平与胶质母细胞瘤生长之间的分子机制尚未完全明了，氧化还原活性纳米材料在调节这一过程中的作用也尚未得到充分研究。因此，本研究探讨了正常血糖（即5 mM）和高血糖（即10 mM和25 mM）条件下对U87胶质母细胞瘤细胞在24小时、48小时和72小时内的影响，并随后用不同浓度（62.5至1000 μg/mL）的薄荷衍生物合成的绿色氧化铈纳米颗粒（CeO₂ NPs）进行处理。结果表明，基于Mentha royleana的CeO₂ NPs在所有葡萄糖浓度下均表现出显著的细胞毒性，尤其是在25 mM葡萄糖条件下观察到明显的细胞凋亡现象。24小时时，CeO₂NPs^M.A在1000 μg/mL浓度下的细胞存活率最低（16%），而在10 mM葡萄糖浓度下为22%，25 mM葡萄糖浓度下为57%。48小时时，细胞存活率分别降至50%（5 mM葡萄糖）和48%（10 mM葡萄糖）；72小时时，存活率进一步降至45%（5 mM葡萄糖）和40%（10 mM葡萄糖）。CeO₂NPs^M.L能够有效诱导细胞核凋亡和核膜破裂，导致细胞呈现星形结构。总体而言，CeO₂ NPs的处理引发了强烈的细胞毒性效应，包括线粒体膜去极化、抑制肌成纤维细胞的形成以及增加活性氧（ROS）的生成。研究得出结论：高血糖会促进胶质母细胞瘤的增殖，而绿色合成的CeO₂ NPs通过诱导氧化还原介导的线粒体和核损伤来缓解这一效应。本研究突显了生物源CeO₂ NPs作为多功能纳米治疗剂的潜力，它们能够针对胶质母细胞瘤中依赖葡萄糖的代谢缺陷。

图形摘要