《Food Science & Nutrition》:The Assessment of the Effect of Nano Propolis Against Melanoma Cell Line, and Its Radio Sensitization Effect
编辑推荐:
本研究旨在探讨纳米蜂胶(NP)对A-375皮肤癌细胞系细胞活力、促凋亡基因表达、抗转移活性以及放射增敏作用的影响。在采用A-375黑色素瘤细胞和Vero正常细胞开展的细胞与分子实验中,测得蜂胶提取物(PE)和NP的IC50值分别为85和60?μg/mL。为评估
本研究旨在探讨纳米蜂胶(NP)对A-375皮肤癌细胞系细胞活力、促凋亡基因表达、抗转移活性以及放射增敏作用的影响。在采用A-375黑色素瘤细胞和Vero正常细胞开展的细胞与分子实验中,测得蜂胶提取物(PE)和NP的IC50值分别为85和60?μg/mL。为评估细胞凋亡,研究人员采用定量逆转录聚合酶链式反应(qRT-PCR)检测Bax和Bcl-2基因的表达水平。采用划痕实验(scratch assay)评估NP和PE降低肿瘤细胞迁移能力的作用。细胞周期实验评价两种制剂孵育48?h后对细胞增殖的影响。采用碱性彗星实验(alkaline comet assay)测定NP或蜂胶提取物联合电离辐射处理后的DNA链断裂情况。全部统计分析均使用SPSS v.20和GraphPad Prism v.9完成。结果显示,与PE相比,NP在其IC50浓度下更能提高凋亡细胞比例,抑制癌细胞迁移,通过G1期阻滞抑制癌细胞生长,并在提高正常细胞系放射保护效应的同时,增强癌细胞系的放射敏感性。NP对A-375黑色素瘤细胞表现出较PE更优且更有效的活性。
该文发表于《Food Science》,研究聚焦于黑色素瘤治疗中天然产物蜂胶纳米化后的抗肿瘤潜力及其与放疗联用价值。黑色素瘤是皮肤癌中恶性程度最高的类型之一,具有较强的转移倾向,即使原发灶较小也可能出现不良预后。当前黑色素瘤常用治疗方式包括手术、免疫治疗、化学治疗和放射治疗,但临床实践中仍存在若干突出问题:手术并不总能显著改善生存,化疗联合方案常伴随明显毒副作用及多药耐药,而放疗虽然是肿瘤治疗核心手段之一,但其疗效与正常组织损伤之间的平衡始终是关键难题。因此,寻找既能增强肿瘤细胞对放疗反应、又能尽量保护正常细胞的天然增敏剂,具有明确的研究价值。
蜂胶(Propolis)是蜜蜂采集植物来源物质并与自身分泌物混合形成的复杂天然产物,富含黄酮类、多酚类、酚酸、萜类等多种活性成分,既往研究已提示其具备抗癌、抗氧化、抗炎及免疫调节等生物学作用。与此同时,传统蜂胶提取物存在溶解度低、吸收差、生物利用度有限、靶向性不足等制约因素。纳米技术可在一定程度上改善上述缺陷,纳米蜂胶由于粒径更小、反应活性更高、溶解性更好,理论上更有利于药效发挥。基于此,研究人员比较了伊朗来源蜂胶提取物(PE)与纳米蜂胶(NP)对A-375黑色素瘤细胞的增殖、迁移、凋亡相关基因表达以及放射增敏/放射保护效应,并以Vero正常细胞作为正常细胞模型进行对照评价。
本研究主要采用以下关键技术方法:首先制备并表征NP,利用动态光散射(DLS)和Zeta电位分析其粒径及表面电荷;其后以A-375黑色素瘤细胞和Vero正常肾细胞为实验对象,采用MTT法检测细胞活力并确定IC50;使用流式细胞术分析凋亡,划痕愈合实验评估迁移能力,细胞周期检测分析增殖阻滞;通过qRT-PCR检测BAX、BCL-2和Caspase-3表达变化;在4?Gy光子和电子线照射条件下,采用碱性彗星实验评价DNA损伤,从而判断放射增敏与放射保护作用。
在结果部分,研究首先给出了纳米制剂的基本理化特征。
3.1 纳米颗粒分析
DLS分析显示,NP粒径为4.1?±?2.7?nm,Zeta电位为?33?mV。该结果表明所制备纳米蜂胶粒径处于超小纳米尺度,且带负电表面电荷,提示体系具有较好的分散稳定性。研究人员据此认为,该类理化特征有利于其后续生物学效应的发挥。
3.2 细胞学实验结果
3.2.1 细胞活力实验
研究人员以10–100?μg/mL浓度范围处理A-375细胞24?h和48?h,结果显示PE与NP均可随剂量增加而显著降低A-375细胞活力,呈现明确的浓度依赖性。48?h时,PE与NP最接近IC50的剂量分别为85.33和59.26?μg/mL,因此后续实验分别采用85和60?μg/mL作为功能学评价浓度。与A-375细胞不同,在该48?h IC50条件下,Vero正常细胞未表现出显著细胞毒性。这一结果说明,相较PE,NP以更低剂量即可实现对黑色素瘤细胞的半数抑制效应,同时对正常细胞未见明显毒性,提示其具有更优的抗肿瘤选择性。
3.2.2 流式细胞术分析
采用Annexin V-FITC/PI双染流式细胞术检测细胞死亡方式后发现,PE和NP处理48?h后均可提高A-375细胞凋亡比例。PE组总凋亡率为7.7%,NP组总凋亡率为16%,后者明显更高。结果表明,NP诱导A-375细胞发生程序性细胞死亡的能力强于PE,且这一现象与前述细胞活力下降结果相一致,支持NP具有更强的促凋亡活性。
3.2.3 划痕愈合实验
研究人员通过连续时间点观察划痕区域变化来评估细胞迁移能力。对照组和PE组中,划痕宽度随时间延长而逐渐缩小,提示肿瘤细胞持续向损伤区迁移;而NP组划痕宽度未出现明显缩小。相关分析显示,对照组和PE组时间与划痕宽度呈负相关,而NP组呈正相关。该结果表明,在IC50浓度下,NP较PE更能抑制A-375细胞迁移,提示其具有更强的抗转移潜力。
3.2.4 细胞周期实验结果
细胞周期分析显示,PE处理后A-375细胞S期、M/G2期和sub-G1期细胞比例增加,而G1期比例下降;NP处理则使S期和M/G2期细胞比例下降,G1期细胞比例增加。研究结果表明,NP主要通过诱导G1期阻滞抑制A-375细胞增殖,提示其抗肿瘤作用不仅体现为促凋亡,也体现为对细胞周期进程的抑制。
3.2.5 碱性彗星实验分析
为评价NP在放疗背景下对正常细胞和肿瘤细胞的双重调控作用,研究人员在4?Gy光子和4?Gy电子线照射后检测DNA链断裂程度,并以尾矩(tail moment)量化损伤。Vero细胞中,未照射条件下各组未见明显彗尾;在光子和电子照射后,PE与NP均可降低尾矩,且NP作用更明显。光子照射条件下,对照、PE、NP组尾矩分别为5.65、4.42和2.62;电子照射下分别为3.60、1.75和1.60。该结果说明蜂胶尤其是NP对正常细胞具有放射保护作用,可减轻辐射相关DNA损伤。
相反,在A-375细胞中,未经照射时PE和NP已可引起一定DNA损伤,照射后尾矩进一步升高,表明二者可增强辐射对肿瘤细胞的杀伤。光子照射下,对照组照前和照后尾矩分别为0和3.80,PE组为3.80和4.80,NP组为1.80和11.00;电子照射下,对照组为0和2.16,PE组为3.20和4.16,NP组为4.70和6.32。该结果证明NP在癌细胞中表现出放射增敏作用,且在光子辐射条件下尤为明显。
3.3 分子实验
qRT-PCR结果显示,PE和NP均可上调促凋亡基因BAX与Caspase-3的表达,同时下调抗凋亡基因BCL-2的表达;总体而言,NP对这些凋亡相关分子表达的调控强度高于PE。研究还结合STRING数据库进行了蛋白互作网络分析,显示Caspase-3、BAX与Bcl-2处于共同相互作用网络中。综合分子结果可见,NP通过增强促凋亡信号并削弱抗凋亡保护机制,促进A-375细胞发生凋亡。
讨论部分主要围绕NP较PE表现出更强抗黑色素瘤活性的原因及其生物学意义展开。研究表明,纳米化后蜂胶粒径减小、稳定性增强,可能提高了活性成分的溶解性、反应性和细胞摄取效率,从而使NP在较低剂量下即可达到更强的细胞毒作用。与PE相比,NP在促凋亡、抑制迁移、诱导G1期阻滞及放射增敏方面均表现更优,同时又能对正常细胞产生放射保护效应。这种“对肿瘤增敏、对正常组织保护”的双重特性,是该研究最重要的发现之一。分子层面上,BAX和Caspase-3表达升高、BCL-2表达降低,与细胞凋亡增强一致;功能层面上,彗星实验提示NP可减少正常细胞辐射DNA损伤,却加重肿瘤细胞辐射相关DNA断裂,进一步支持其在放疗辅助中的应用潜力。
研究结论部分可译为:本研究证明了伊朗纳米蜂胶的抗癌作用及其增强治疗效果的能力。与PE相比,NP在48?h时具有更低的IC50,表明其抗肿瘤效应更强。所制备纳米颗粒粒径小于10?nm,并带有负表面电荷,符合长期稳定性的特征。对凋亡相关基因的分析显示,PE和NP均可通过改变促凋亡基因表达而诱导癌细胞凋亡。研究同时考察了NP的放射保护和放射增敏特性,发现NP在联合放疗时可增加癌细胞死亡,同时保护正常细胞。总体而言,这些结果提示,蜂胶,尤其是纳米形式的蜂胶,是一种具有应用前景的天然肿瘤治疗候选物。