Učinak ukupnih glikozida Cistanche Deserticola na energetski metabolizam ljudskih HepG2 stanica

Za proučavanje antitumorskog učinka Cistanche deserticola Y. Ma, HepG2 stanice su tretirane s 0, 3,5, 10,5, 21, 31,5 i 42 µg/ml ukupnih glikozida (TG) iz Cistanche deserticola. Stopa preživljavanja HepG2 stanica i 50-postotna koncentracija inhibicije (IC50) detektirane su pomoću CCK-8 metode, a razina reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) detektirana je pomoću DCFH-DA fluorescentne sonde. Konačno, energetski analizator Seahorse XFe24 (Agilent, Sjedinjene Američke Države) korišten je za detektiranje staničnog mitohondrijskog tlaka i glikolitičkog tlaka. Rezultati su pokazali da TG može smanjiti stopu preživljavanja HepG2 stanica i da je razina IC50 bila 35,28µg/ml. S porastom koncentracije TG, razina ROS-a pokazala je uzlazni trend ovisan o koncentraciji. Energetski metabolizam pokazao je da svaka dozna skupina TG može značajno smanjiti mitohondrijske respiratorne i glikolitičke funkcije HepG2 stanica. Zaključno, TG bi mogao značajno inhibirati mitohondrijsko disanje i funkcije glikolize HepG2 stanica, povećati razinu ROS-a i inhibirati staničnu proliferaciju. Stoga je ovaj eksperiment pokazao da se Cistanche deserticola u budućnosti može koristiti kao izvor hrane ili lijekova protiv raka. Međutim, potrebna su daljnja istraživanja njegovih mehanizama i kliničke primjene.

Kliknite Cistanche Supplement za jačanje imunološkog sustava

1. Uvod

na Cistanche deserticola Y. Ma je ​​homologna ljekovita i prehrambena tvar. To je višegodišnja parazitska biljka iz obitelji Orobanchaceae i naziva se "pustinjski ginseng" (1). Ono što je najvažnije, hranjive tvari poput masti i proteina koje daje Cistanche mogu zadovoljiti osnovne potrebe metabolizma energije normalnih ljudskih tkiva i smanjiti opskrbu energijom tumorskih stanica te tako postići svrhu inhibicije rasta tumorskih stanica. Štoviše, Cistanche ima funkcije antioksidacije, supresije upalnog odgovora i jačanja imuniteta (1, 2). Budući da su Nacionalna zdravstvena komisija Narodne Republike Kine i Državna uprava za regulaciju tržišta službeno objavile proizvodnju i rad Cistanche deserticola. Y. Ma kao homologna tvar za lijekove i hranu testiran je 2021., a provedena su dublja istraživanja o njegovu razvoju

Rak jetre čest je zloćudni tumor probavnog sustava, a po smrtnosti prednjači među malignim tumorima (3, 4), koji se mogu podijeliti na primarne i sekundarne. Danas još uvijek postoji nedostatak sigurnih i učinkovitih terapijskih lijekova u klinici. Ako se sorafenib i drugi terapijski lijekovi uzimaju dulje vrijeme, bit će skloni rezistenciji na lijekove i nuspojavama (5). Budući da su simptomi ranog raka jetre nespecifični i većina simptoma je u srednjem i kasnom stadiju, ljudi su aktivniji u liječenju raka jetre tradicionalnom kineskom medicinom. Među pacijentima s tumorima i pacijentima s nezadovoljavajućim ljekovitim učinkom, kao što je kemoradioterapija, tradicionalna kineska medicina odražava svoje prednosti, kao što je, može poboljšati imunitet i biti adjuvans u ranom i srednjoročnom liječenju tumora.

Posljednjih godina objavljeno je da Cistanche ima antikancerogeno djelovanje (6-11). Ye et al. (6) otkrili su da ehinakozid ekstrahiran iz Cistanches herba (Cistanche salsa) može inhibirati proliferaciju stanica HepG2 smanjujući ekspresiju TREM2 i blokirajući put signala PI3K/Akt. Li et al. (7) također su otkrili da je ehinakozid pokazao antitumorsko djelovanje preko miR-503-3p/TGF- 1/Smad osovine protiv raka jetre. U međuvremenu, verbaskozid bi mogao regulirati oksidativni stres i apoptozu HepG2 stanica putem STAT-3 i ima potencijal da se razvije kao kemopreventivno sredstvo (8-10). Osim toga, istraživači su otkrili da feniletanoidni glikozid također može inhibirati učinak proliferacije stanica HepG2 (11). Osim toga, ehinakozid je inhibirao proliferaciju 786-O stanica raka bubrega i SW480 stanica raka debelog crijeva (12, 13). U drugoj studiji pokazalo se da feniletanoidni glikozidi iz Cistanchea također smanjuju oštećenje jetre kod miševa s H22 tumorom (14, 15) i poboljšavaju imunološku funkciju smanjenjem razine AFP-a, čime nepovoljno utječu na rast tumora (16). Važno je napomenuti da je promijenjen energetski metabolizam jedno od obilježja tumorskih stanica, što se očituje u tome da tumorske stanice koriste glikolizu glukoze kao način opskrbe energijom bez obzira na aerobno ili anaerobno okruženje, a taj fenomen je poznat kao "Warburgov učinak". Stoga je teoretski moguće selektivno izgladnjivati ​​tumorske stanice kako bi se ograničio rast tumorskih stanica ograničavanjem unosa glukoze (17).

Iako su mnoge studije proučavale antitumorski učinak feniletanoidnih glikozida, kao što su Echinacoside i Verbascoside, antitumorsko djelovanje TG (feniletanoidni glikozidi i drugi glikozidi) nije uobičajeno (18). Postoji samo nekoliko studija o tome utječe li TG na energetski metabolizam tumorskih stanica. Stoga je ovaj eksperiment analizirao odnos između energetskog metabolizma, oksidativnog oštećenja i preživljavanja stanica putem glikolitičke sposobnosti i mitohondrijskog pritiska kako bi se istražila inhibitorna aktivnost TG na HepG2 stanice.

2. Materijali i metode

2.1. Kultura stanica i liječenje

Stanice HepG2 kupljene su od Staničnog centra Instituta za osnovnu medicinu Peking Union Medical University (Peking, Kina), a DMEM potpuni medij koji sadrži 10 posto fetalnog goveđeg seruma i 1 posto protutijela (penicilin, streptomicin i gentamicin). Stanice su uzgajane u inkubatoru s vlagom zasićenim 37°C i 5 posto CO2 (19). Nakon što su stanice narasle do konfluencije od 80-90 posto, digestirane su s 0,25 posto tripsina bez EDTA i subkulturirane u omjeru 1:3. Nakon 2-3 dana rasta stanica, stanice u logaritamskom stadiju rasta uzete su za supkulturu ili naknadne pokuse. U svakom pokusu HepG2 stanice bile su izložene različitim koncentracijama TG.

Ukupne glikozide Cistanche deserticola osigurao je Inner Mongolia Sankou Technology Co., Ltd (Ordos, Inner Mongolia, Kina) (20). TG je otopljen u mediju kulture DMEM sve dok konačne koncentracije nisu bile 0, 3,5, 10,5, 21, 31,5 i 42 µg/ml.

2.2. Učinak TG na morfolog HepG2 stanice

HepG2 stanice u logaritamskoj fazi rasta inokulirane su u 24-pločice s jažicom u koncentraciji od 5×104 po jažici. Nakon što su se stanice zalijepile za stijenku, TG je dodan dok konačne koncentracije nisu bile 0, 21 i 42 µg/ml i uzgajan 24 sata. Zatim je morfologija stanica svake skupine promatrana pod fluorescentnim mikroskopom

2.3. Učinak TG na proliferaciju HepG2 stanica

Logaritam faze rasta stanica HepG2 stanica uzet je kao 1×104 /jažici, inokulirano u 96-ploči s jažicom, a svaka jažica je inokulirana sa 100 µl. Nakon što su se stanice zalijepile za stijenku, otopljene su u mediju DMEM bez seruma tako da su konačne koncentracije lijeka bile 0, 3,5, 10,5, 21, 31,5 i 42 µg/ml. Svakoj koncentraciji je dodijeljeno šest višestrukih jažica i zatim inkubirana na 37°C pod 5 posto CO2 u inkubatoru 24 sata. Na kraju, u svaku jažicu je dodano 100 µl medija kulture DMEM koji je sadržavao 10 posto otopine CCK8, a zatim su jažice inkubirane u inkubatoru 30 minuta kako bi se odredila vrijednost apsorbancije (A) na 450 nm

2.4. Mjerenje intracelularne razine ROS

Sustav od 2 ml po jažici koji sadrži 4 × 105 stanica položen je u 6-ploču s jažicama i stavljen u inkubator na 37°C pod 5 posto CO2. Nakon 24 sata tretmana izmjerena je unutarstanična razina ROS-a. Zatim je dodan 1 ml DCFH-DA (10 µM) i inkubiran u mraku na 37°C 30 minuta. Zatim smo ih tri puta isprali s PBS-om i na kraju je aktivnost ROS-a detektirana protočnom citometrijom

2.5. Učinak TG na energetski metabolizam HepG2 ce

s (A) Optimizacija uvjeta ispitivanja: HepG2 stanice u logaritamskom razdoblju rasta odabrane su i inokulirane na ploču stanične kulture analizatora bioenergije Seahorse XFe 24 pri 500 µl po jažici tako da je broj stanica bio je 1, 2, 4 i 8 (×104). Napravljeno je pet ponavljanja svake skupine, od kojih je samo A1, B3, C4 i D6 dodan medij kulture. (B) Detekcija tlaka mitohondrija: komplet za tlak mitohondrija izvađen je unaprijed, koji uključuje oligomicin, karbonil cijanidtrifluorometoksi fenilhidrazon (FCCP) i rotenon/antimicin A (Rot/AA). Oni su razrijeđeni detekcijskim medijem kako bi njihove koncentracije bile 1 µM, 0,5 µM i 0,5 µM, zasebno.

Zatim je hidratizirana ploča sa sondom uklonjena i dodana u otvore A, B i C, redom, s volumenom od 56 µl, 62 µl i 69 µl. Vrijednosti stope potrošnje kisika (OCR) u različitim vremenskim intervalima mjerene su kako bi odražavale razinu oksidativne fosforilacije. (C) Detekcija tlaka glikolize: Glukoza, oligomicin i 2- deoksiglukoza (2-DG) razrijeđeni su detekcijskim medijem kako bi se dobile koncentracije od 10 mM, 1 µM, odnosno 50 mM. Zatim je hidratizirana ploča sonde uklonjena i dodana u otvore A, B, odnosno C, s gore navedenim volumenima. Vrijednosti izvanstanične stope zakiseljavanja (ECAR) u različitim vremenskim intervalima mjerene su kako bi odražavale glikolitičku funkciju stanica (21).

2.6. Western blot

Tretirane stanice su nasađene s 80 µl pufera za lizu (RIPA: PMSF=100:1) koji je korišten za lizu proteina, a zatim je izvedena elektroforeza na natrijevom dodecil sulfatu i poliakrilamidnom gelu (SDS-PAGE) za odvajanje uzorci proteina (50 µg volumen punjenja po jažici). Kasnije je prijenos proteina na PVDF membranu postignut korištenjem ledene kupelji, proteini su blokirani BSA 1 h na sobnoj temperaturi, a primarna antitijela (Bcl-2, Bax, kaspaza-3) dodani su proporcionalno i inkubirani preko noći na 4°C. Nakon toga, PVDF membrane su inkubirane s razrijeđenim sekundarnim protutijelima 1-2 h na sobnoj temperaturi. - Aktin je korišten kao interni referentni protein, a PVDF membrane su razvijene i fiksirane za promatranje promjena ekspresije ciljanog proteina (22, 23).

2.7. Statistička obrada

Podaci ispitivanja izraženi su kao χ ± SD (standardna devijacija) i analizirani jednosmjernom analizom varijance (ANOVA) pomoću SPSS 25.0 (SPSS, Sjedinjene Države). Flowjo10 i Graphpad prism 8.0.2 bili su softver korišten za crtanje figura. ∗P < 0.05 i ∗∗P < 0.01.

3. Rezultati

3.1. Učinak TG na morfolog HepG2 stanice

U procesu apoptoze prvo će se volumen stanice polako smanjivati ​​i deformirati, a zatim će se stanice koje rastu bliže stijenci polako skupljati, zaokružiti se, otpasti i rezultirati piknozom kromosoma. Neke jezgre će se slomiti, marginalizirati i formirati apoptotičke vezikule. Na slici 1 uočeno je da se, kada su HepG2 stanice tretirane s TG, volumen stanica postupno smanjivao. Intuitivno je uočeno da su se jezgre stanica tretiranih s 21µg/ml TG počele smanjivati ​​i volumen je postao manji. Uz 42 µg/ml TG, stanice su praćene plutanjem i fragmentacijom stanica; stanična membrana bila je potpuno slomljena, napuknuta, nekrotična, s nejasnim granicama iu stanju neizbježnog kolapsa i smrti

3.2. Učinak TG na proliferaciju HepG2 stanica

Kako bi se potvrdio antitumorski učinak TG in vitro, HepG2 stanice su tretirane nizom koncentracija TG (0, 3,5, 10,5, 21, 31,5 i 42 µg/ml) tijekom 24 sata. Zatim je metoda ispitivanja CCK8 korištena za istraživanje učinka TG na proliferaciju HepG2 stanica

istražiti učinak TG na proliferaciju HepG2 stanica. Slika 2 pokazuje da je proliferacija HepG2 bila pogođena u različitim stupnjevima nakon tretmana različitim koncentracijama TG tijekom 24 sata. U usporedbi sa stopom preživljavanja stanica kontrolne skupine, stope preživljavanja stanica liječene skupine bile su 96,95 posto, 92,59 posto, 92,78 posto, 77,28 posto, odnosno 31.04 posto. S povećanjem koncentracije, stopa preživljavanja stanica pokazala je silazni trend, ali nije bilo značajne razlike (P > 0.05) u koncentracijama od 3,5, 10,5 i 21 µg/ml, a raspon inhibicije bio je mali. Postojale su značajne razlike između koncentracija od 31,5 i 42 µg/ml (P < 0,01), a stopa inhibicije iznosila je čak 68,96 posto pri 42 µg/ml. Stoga je ovaj eksperiment pokazao da bi TG mogao značajno inhibirati preživljavanje HepG2 stanica na način ovisan o koncentraciji, a možda će biti potrebni daljnji eksperimenti kako bi se potvrdila citotoksičnost TG

3.3. Mjerenje unutarstaničnih razina ROS

Kao što je prikazano na slici 3, s povećanjem koncentracije TG, viši relativni sadržaji ROS-a otkriveni su metodom DCFH-DA fluorescentne sonde, pokazujući trend gradijenta doze. Nakon tretmana TG tijekom 24 sata, relativni intenzitet fluorescencije DCF-a porastao je za 0.91 posto, 13,64 posto, 24,61 posto, 45,91 posto i 105,33 posto, a postojale su vrlo značajne razlike na 10,5, 21, 31,5 i 42 ug/ml (P <0,01). Kada je koncentracija TG bila 42 µg/ml, primijećeno je da je maksimalna razina akumulacije ROS bila oko dva puta viša od one u kontrolnoj skupini. Stoga smo nagađali da bi stabilan i visok proizvodni kapacitet ROS-a mogao biti razlog za bolju citotoksičnost TG-a. Ovi rezultati također mogu ukazivati ​​na blisku vezu između sposobnosti proizvodnje ROS-a i stanične citotoksičnosti

3.4. Učinak TG na mitohondrijsko aerobno disanje Hep2 ce

3.4.1. Određivanje broja stanica

U detekciji mitohondrijskog tlaka i glikolitičkog tlaka najprije je bilo potrebno odrediti optimalnu gustoću nasađivanja stanica (21). U ovom eksperimentu preporučuje se korištenje vrijednosti bazične stope potrošnje kisika (OCR) i stope ekstracelularnog zakiseljavanja (ECAR) za karakterizaciju gustoće stanica. Prvo je korištena vizualna procjena za aproksimaciju optimalne gustoće stanica: stanice bi trebale biti ravnomjerno raspoređene u svakoj jažici sa stupnjem fuzije od 50-90 posto. S jedne strane, kada se upotrebljava analizator bioenergije 24-jažice za određivanje OCR ili ECAR vrijednosti stanica, gustoća inokulacije stanica trebala bi biti 1×104 -8×104 stanica/jažici. S druge strane, pomoću osnovnih OCR i ECAR vrijednosti može se odrediti najbolja gustoća sjetve i osigurati točnost podataka. Prema opisu proizvoda analizatora Seahorse XFe24, stanica OCR u normalnom stanju rasta trebala bi biti u. raspon od 50–400 pmol/min, a normalni osnovni ECAR raspon trebao bi biti u rasponu od 20–120 mpH/min. Stoga će, kombinirajući dva aspekta, prikladnije biti održavanje stanica na 8×104/jažici (Slika 4)

3.4.2. Učinak TG na oksidativnu fosforilaciju HepG2 stanica

Procjena mitohondrijske funkcije ključna je za razumijevanje bolesti povezanih s metabolizmom stanične energije i razvojem odgovarajućih lijekova, a OCR je jedan od najvažnijih evaluacijskih indeksa. Kako bismo proučili učinak TG na proces oksidativne fosforilacije stanica HepG2, upotrijebili smo analizator Seahorse XFe24 za otkrivanje OCR razina stanica tretiranih TG i analizirali relevantne indekse. S porastom koncentracije TG, razina OCR-a se postupno smanjivala (slike 5A, B), a posebno, nakon dodatka FCCP-a, razlika u vrijednostima OCR-a između dozirane skupine i kontrolne skupine postala je veća. U isto vrijeme, Slike 5C–F i Tablica 1 pokazuju da se bazalno disanje postupno smanjivalo; u usporedbi s 0µg/ml, smanjio se za 39,24 posto, 41,43 posto, 47,10 posto, 78,22 posto i 95,26 posto, redom, za svaku skupinu doziranja. Maksimalna stopa disanja smanjila se za 52,95 posto, 65,06 posto, 77,76 posto, 94,48 posto i 98,61 posto; Potrošnja nemitohondrijskog kisika smanjila se za 37,34 posto, 37,45 posto, 47,27 posto, 76,10 posto, odnosno 79,79 posto. Proizvodnja ATP-a smanjena je za 42,49 posto, 47,91 posto, 57,83 posto, 87,28 posto, odnosno 98,16 posto.

Razlozi za smanjenje mogu biti to što su stanice tretirane TG-om bile u stanju apoptoze i povećana razina ROS-a, što može povećati oksidativno oštećenje stanica, smanjiti aktivnost kompleksa dišnog lanca mitohondrija i utjecati na sposobnost mitohondrijske sinteze ATP-a. Rezultati su pokazali da TG može značajno inhibirati ukupnu razinu aerobnog disanja staničnih mitohondrija, a stopa preživljavanja stanica nakon tretmana TG značajno je smanjena, što se može izravno povezati s poremećajem metabolizma mitohondrijske energije. Međutim, postoji potreba za dubljim proučavanjem mehanizama

3.4.3. Učinak TG na glikolitičku sposobnost HepG2

Proces glikolize odvija se u staničnom matriksu, a proizvedena mliječna kiselina otpušta H plus prema van stanice. Štoviše, analizator Seahorse XFe24 korišten je za analizu glikolitičke funkcije otkrivanjem vrijednosti ECAR nakon tretmana TG-om i relevantnih parametara testa za određivanje specifične metode kojom TG utječe na glikolitički proces HepG2 stanica. Tijekom vremena, s dodatkom glukoze i oligomicina, vrijednost ECAR postupno se povećavala i pokazala je silazni trend nakon dodavanja 2- DG (Slika 6A). S povećanjem koncentracije TG, ukupna razina ECAR postupno se smanjivala (Slika 6B), što se odrazilo na postupni pad glikolitičkog kapaciteta i vrijednosti glikolitičke rezerve (Slike 6D, E; Tablica 2). Razina neglikozilacije bila je uglavnom niža od one u kontrolnoj skupini, ali nije bilo ovisnosti o koncentraciji (Slika 6C). U usporedbi s kontrolnom skupinom, glikolitički kapacitet skupine koja je primala TG smanjio se za 1,12 posto, 9,29 posto, 34,46 posto, 92,15 posto i 100,00 posto; vrijednost glikolitičke rezerve smanjila se za 4,78 posto, 34,17 posto, 79,50 posto, 93,39 posto, odnosno 98,63 posto.

Rezultati su pokazali da TG može inhibirati proliferaciju i rast stanica HepG2 smanjenjem glikolitičke funkcije HepG2 i stvaranjem citotoksičnosti. Treba napomenuti da je stupanj oštećenja glikolitičke funkcije pri niskim dozama bio niži od stupnja pada različitih parametara stanične oksidativne fosforilacije, dok su glikolitička funkcija i stanična oksidativna fosforilacija značajno smanjene pri visokim dozama. Stoga je sugerirano da TG uglavnom oštećuje funkciju mitohondrija pri niskim dozama, dok pri visokim dozama istovremeno oštećuje i funkciju mitohondrija i glikolitičku funkciju, kako bi se ubrzao stupanj apoptoze i nekroze tumorskih stanica i inhibirala proliferacija stanica

3.5. Ekspresija HepG2 staničnih proteina nakon tretmana TG

Slika 7 pokazuje da su, nakon tretmana s različitim koncentracijama TG tijekom 24 sata, razine ekspresije proteina HepG2 bile 0.01. promijeniti istovremeno. Kako je koncentracija TG rasla, razine ekspresije proapoptotskih faktora Bax i Caspase-3 su rasle, a relativna ekspresija proteina bila je najveća kada su koncentracije bile 31,5 µg/ml, odnosno 10,5 µg/ml. Osim toga, kada je koncentracija bila niska (0, 3,5, 10,5 i 21 µg/ml TG), relativna ekspresija antiapoptotskog faktora Bcl-2 se povećala. Kada je koncentracija TG bila 31,5 µg/ml i 42 µg/ml, pokazala je značajan silazni trend. Stoga smo zaključili da TG može pospješiti apoptozu HepG2

4. Rasprava i zaključak

Istraživanja su pokazala da Cistanche deserticola i njegove učinkovite komponente imaju antioksidativna svojstva, djeluju protiv umora, starenja, tumora, tumora i poboljšavaju pamćenje te potiču stvaranje kostiju (11, 12). Trenutačno, za liječenje raka jetre još uvijek nedostaju učinkovita sredstva. Često se temelji na sveobuhvatnom liječenju poput operacije, radioterapije i kemoterapije. Kemoterapija ima velike toksične i nuspojave i lako se razvija otpornost na lijekove. Tradicionalna kineska medicina ima manje učinkovitu antitumorsku toksičnost i nuspojave. Istodobno, može poboljšati organski imunitet i spriječiti rak (24)

.01. HepG2 stanica na način ovisan o dozi s povećanjem koncentracije. Rak zadovoljava biosintezu i redoks potrebe tumorskih stanica mijenjanjem metabolizma, reprogramiranjem tumorskih stanica, stjecanjem hranjivih tvari i metaboličkim putovima, omogućujući tumorskim stanicama proliferaciju bez ograničenja (25 ). Stoga je ograničavanje proliferacije tumorskih stanica na gore navedene načine bilo u središtu naših naknadnih eksperimenata. Utvrđeno je da određena koncentracija TG značajno inhibira rast i proliferaciju .01. HepG2 stanica na način ovisan o dozi s povećanjem koncentrata

ion. Pod normalnim okolnostima, blagi porast razine ROS-a može potaknuti proliferaciju normalnih stanica. Međutim, značajno povećanje razine ROS-a u stanicama raka može izazvati smrt stanice (26). Visoke doze ROS-a mogle su uzrokovati inhibiciju rasta stanica, ozljede, apoptozu, pa čak i smrt, što je bilo u skladu s inhibicijskim učinkom TG na proliferaciju HepG2 stanica. Također postoje dokazi da proizvodnja ROS-a obično inhibira proliferaciju stanica raka (27). Preživljavanje ili smrt stanica uvelike ovisi o funkcionalnom stanju mitohondrija (28). ROS je neizbježan produkt u procesu staničnog metabolizma jer djeluje na mitohondrije i jedan je od glavnih načina izazivanja oštećenja mitohondrija. Glavna funkcija mitohondrija u stanicama je osigurati energiju za stanični metabolizam i biosintezu proizvodnjomATP, koji je vrlo važan za preživljavanje normalnih stanica i tumorskih stanica (29). Ako se razina ROS-a u tijelu poveća, a stanice ga ne razgrade, ROS će utjecati na aktivnost kompleksa dišnog lanca mitohondrija (30) i time utjecati na oksidativnu fosforilaciju mitohondrija i smanjiti sintezu ATP-a u stanicama (31), što rezultira u neravnoteži unutarstaničnog redoks sustava i inhibiciji proliferacije tumorskih stanica (32). Doista, kemopreventivni agensi mogu povećati razinu ROS-a kako bi dosegli prag toksičnosti i pospješili apoptozu stanica raka s najmanjom toksičnošću za normalne stanice (33). Rezultati su također potvrdili da povećanje relativnog sadržaja ROS-a može značajno smanjiti stopu preživljavanja HepG2 stanica.

Da bi se prilagodio promjenjivim vanjskim okruženjima, organizam u svakom trenutku mora prilagoditi biološke aktivnosti stanica. Sukladno tome, regulacija staničnih bioloških aktivnosti organizma temelji se na njegovoj regulaciji staničnih metaboličkih mreža. Stoga se energetsko stanje stanica uvijek regulira i održava u određenom rasponu dinamičke ravnoteže u normalnim fiziološkim uvjetima, što je stabilno stanje metabolizma stanične energije (34). Osim toga, mitohondriji se smatraju jednim od glavnih ciljeva oštećenja hepatocita izazvanih lijekovima (35). Istodobno, istraživači vjeruju da se energetske potrebe stanica mogu zadovoljiti putem glikolize i oksidativne fosforilacije (OXPHOS). Kada OXPHOS više nije dostupan, na primjer, zbog hipoksičkih učinaka ili oštećenja mitohondrija, te se stanične linije mogu prebaciti na glikolizu kako bi proizvele dovoljno ATP-a za nastavak preživljavanja (36).

Otto Warburg (37, 38) primijetio je da, u prisutnosti kisika, tumorske stanice pokazuju neobične karakteristike apsorbiranja glukoze i njezine fermentacije u mliječnu kiselinu. Ova karakteristika, aerobna glikoliza ukazuje na to da, uz dovoljno kisika, tumorske stanice radije koriste glikolizu za metabolizam glukoze umjesto mitohondrijske oksidativne fosforilacije za proizvodnju više ATP-a. To će pomoći tumorskim stanicama da brzo proizvedu dovoljno energije za svoj brzi rast, otpuste više mliječne kiseline, održe svoje kiselo mikrookruženje, izbjegnu imunološki nadzor i lako metastaziraju (39, 40). Stoga je Warburg predložio da su respiratorni defekti mitohondrija potencijalna osnova za aerobnu glikolizu i rak (37, 38). U ovom su istraživanju sve koncentracije TG značajno inhibirale ukupnu razinu aerobne respiracije mitohondrija i ograničavale glikolitičku funkciju, što se može izravno povezati s poremećajem metabolizma energije mitohondrija. Međutim, postoji potreba za dubljim proučavanjem mehanizama

Bax je glavni regulator aktivnosti Bcl-2 i njegove su razine ekspresije izravno povezane s regulacijom apoptoze, pri čemu povećana ekspresija Baxa ukazuje na poticanje apoptoze lijekovima, a povećana Bcl-2 inhibicija apoptoze (41 ). Osim toga, kaspaza proteaza snažno utječe na apoptozu, a njezina aktivacija predstavlja napredovanje stanica u fazu ireverzibilne apoptoze (42). Stoga je u HepG2 stanicama tretiranim TG-om povećan opseg aktivacije kaspaze-3, što ukazuje da bi TG mogao izazvati ireverzibilnu apoptozu i spriječiti proliferaciju stanica

Zaključno, ova se studija značajno odnosi na dubinsko istraživanje antitumorskog mehanizma Cistanche deserticola. Ima potencijal da bude sirovina za lijekove za kliničko liječenje raka jetre i da učinkovito spriječi tumore uz konzumaciju u svakodnevnoj prehrani.

Izjava o dostupnosti podataka

Skupovi podataka predstavljeni u ovoj studiji mogu se pronaći u mrežnim repozitorijima. Nazivi repozitorija/repozitorija i pristupni brojevi mogu se pronaći u članku/Dopunskom materijalu

Autorski doprinos

DF: istraga, pisanje izvornog nacrta i analiza zapleta. S-qZ i Y-xZ: formalna analiza i vizualizacija. Y-jJ: istraga. Q-dS, WS i Q-qC: resursi i materijalna podrška. W-jY: pisanje recenzije i uređivanje, nadzor projekta i prikupljanje sredstava. JW: pisanje recenzije i uređivanje i provjera valjanosti. Svi su autori odobrili konačnu verziju rukopisa

Financiranje

Ovaj rad poduprli su Nacionalna zaklada za prirodne znanosti Kine (32172244) i Akademski istraživački projekti Pekinškog sveučilišta Union (JB202101)

Sukob interesa

Y-jJ je bio zaposlen u Inner Mongolia Sankou Biotechnology Co., Ltd.

Preostali autori izjavljuju da je istraživanje provedeno u nedostatku bilo kakvih komercijalnih ili financijskih odnosa koji bi se mogli protumačiti kao potencijalni sukob interesa.

Napomena izdavača

Sve tvrdnje izražene u ovom članku isključivo su tvrdnje autora i ne predstavljaju nužno tvrdnje njihovih pridruženih organizacija ili tvrdnje izdavača, urednika i recenzenata.

Izdavač ne jamči niti podržava bilo koji proizvod koji se može ocijeniti u ovom članku ili tvrdnju koju može postaviti njegov proizvođač.

Reference

1. Feng D, He Y, Jiang YJ, Wang YJ, Yan WJ. Napredak istraživanja o funkciji Cistanches protiv starenja. J Food Saf Qual. (2021) 12:4429-37. doi: 10.19812/j.cnki.jfsq11- 5956/ts.2021.11.018

2. Feng D, Duan H, Lv YN, Jiang YJ, Wang YJ, Yan WJ. Primjena Cistanche deserticola Ma u funkcionalnoj hrani u Kini. Food Sci Technol. (2021) 46:76– 81. doi: 10.13684/j.cnki.spkj.2021.12.012

3. Ma GZ, Chen JR, Wei TT, Wang J, Chen WS. Inhibicija uloge FOXA2 u migraciji i invaziji stanica raka jetre transkripcijskom supresijom mikroRNA103a3p i aktiviranjem osi GREM2/LATS2/YAP. Citotehnologija. (2021) 73:523– 37. doi: 10.1007/s10616-021-00475-2

4. Zheng RS, Zhang SW, Zeng HM, Wang SM, Sun KX, Chen R, et al. Učestalost i smrtnost od raka u Kini, 2016. J Natl Cancer Center. (2022) 2:1– 9. doi: 10.1016/j.jncc.2022.02.002

5. Sun Y, Song YY, Zhang C, Lu YZ, Zheng GH, Tian XX, et al. Učinci i mehanizam celastrola na proliferaciju HepG2 stanica hepatocelularnog karcinoma aktiviranjem AMPK signalnog puta. Kineski ljekarnik. (2021). 24:1961– 6. doi: 10.19962/j.cnki.issn1008-049X.2021.11.001

6. Ye Y, Song Y, Zhuang J, Wang G, Ni J, Xia W. Antikancerogeni učinci ehinakozida u mišjem modelu hepatocelularnog karcinoma i HepG2 stanicama. J Cell Physiol. (2019) 234:1880– 8. doi: 10.1002/jcp.27063

7. Li W, Zhou J, Zhang Y, Zhang J, Li X, Yan Q, et al. Ehinakozid ispoljava antitumorsko djelovanje preko miR-503-3p/TGF- 1/Smad osi kod raka jetre. Cancer Cell Int. (2021) 21:304. doi: 10.1186/s12935-021-01890-3

8. Zhang Y, Zhu BL, Yang XJ, Hui J, Ma Q, Yu XH. Napredak istraživanja inhibicije malignih tumora verbaskozida. Res Pract Chin Med. (2019) 33:78– 82. doi: 10.13728/j.1673-6427.2019.06.018

9. Alipieva K, Korkina L, Orhan IE, Georgiev MI. Verbaskozid - prikaz njegove pojave, (bio)sinteze i farmakološkog značaja. Biotechnol Adv. (2014) 32:1065-76. doi: 10.1016/j.biotechadv.2014.07.001

10. Peerzada KJ, Faridi AH, Sharma L, Bhardwaj SC, Satti NK, Shashi B, et al. Akteozid posreduje u kemoprevenciji eksperimentalne karcinogeneze jetre putem STAT-3 reguliranog oksidativnog stresa i apoptoze. Environ Toxicol. (2016) 31:782-98. doi: 10.1002/tox.22089

11. Qi XX, You SP, He ZX, Zhao J, Liu T. Učinak feniletanoidnog glikozida Cistanche deserticola na proliferaciju i apoptozu HepG2 stanica in vitro. J Xinjiang Med Univ. (2021) 44:1041-7.

12. Xie YT. Učinci ehinakozida na apoptozu 786-O stanica i induktivni mehanizmi in vitro. New York: Baotou Teachers' College (2020).

13. Han YM, Jin WM, Zeng H, Wang C, Zhang H. Učinci ehinakozida na proliferaciju, invaziju i metastaze stanica raka debelog crijeva SW480 in vitro i in vivo. J Guangzhou Univ Trad Chin Med. (2020) 37:1542– 9. doi: 10.13359/j.cnki.gzxbtcm.2020.08.024
14. Hou XT, Liu T, Su DQ. Antitumorski učinak feniletanoidnih glikozida iz Cistanche deserticola na H22 miševe s tumorom. J Toxicol. (2021) 35:231– 40. doi: 10.16421/j.cnki.1002-3127.2021.03.010

15. Hou XT, Su DQ, Qi XX, Liu T. Učinak feniletanoidnih glikozida iz Cistanche deserticola na autofagiju tumorskih stanica kod H22 miševa s tumorom. J Toxicol. (2022) 36:137-41. doi: 10.1155/2022/3993445

16. Hu Q, You SP, Liu T, Wang B, Liu X, Jiang YD. Istraživanje učinka Cistanchea protiv raka jetre. Karcinog Teratog Mutag. (2018) 30:194-9.

17. Kamalian L, Douglas O, Jolly CE, Snoeys J, Šimić D, Monshouwer M, et al. Korisnost HepaRG stanica za bioenergetska istraživanja i otkrivanje mitohondrijske toksičnosti izazvane lijekovima. Toxicol In Vitro. (2018) 53:136-47. doi: 10.1016/j.tiv.2018. 08.001

18. Wang FJ, Li RY, Tu PF, Chen JP, Zeng KW, Jiang Y. Ukupni glikozidi Cistanche deserticola potiču oporavak neuroloških funkcija inducirajući neurovaskularnu regeneraciju putem Nrf-2/Keap-1 puta u MCAO /R štakori. (2020) 11:236. doi: 10.3389/fphar.2020.00236

19. Wang J, Zhang XX, Ni ZJ, Elam E. Thakur Kiran, Li KX, et al. Antikancerogeni mehanizam Licochalcona A na stanici ljudskog hepatoma HepG2 na temelju miRNA omics. Food Sci Hum Well. (2023) 12:1136-48. doi: 10.1016/j.fshw.2022.10.039

20. Feng D, Chang X, Jiang YJ, Guo Y, Zhao J, Zhao JY, et al. Optimizacija tehnologije pripreme vodene ekstrakcije Cistanche deserticola metodologijom odzivne površine i istraživanjem njezine aktivnosti. Sci Technol Food Ind. (2023) 5:1– 16. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2022050033

21. Ji XJ, Wang J, Ma AJ, Feng D, He Y, Yan WJ. Učinci proteina kukuljice svilene bube na apoptozu i energetski metabolizam u DLD-1 stanicama raka debelog crijeva kod ljudi. Food Sci Hum Well. (2022). 2022:1171–6. doi: 10.1016/j.fshw.2022.04.011

22. Zhang ZG, Wang ML, Xing S, Zhang C. Flavonoidi Rosa rugosa Thunbininhibiraju proliferaciju tumora i metastaze u stanicama ljudskog hepatocelularnog karcinoma HepG2 Food Sci Hum Well. (2022) 11:374-82. doi: 10.1016/j.fshw.2021.11.016

23. Liu X, Jiang N, Xu X, Liu C, Liu Z, Zhang Y, et al. Određivanje antihepatomskog spoja metodom odnosa spektra učinaka, knock-out komponente i UPLC-MS2 u Scheflera heptaphylla (L) od oštećenja i njegov mehanizam. Front Pharmacol. (2020) 11:1342. doi: 10.3389/fphar.2020.01342

24. Liu XQ, Wang SY, Cui LL, Zhou HH, Liu YH, Meng LJ, et al. Cvijeće: dragocjena hrana i izvori lijekova. Food Sci Hum Well. (2023) 12:1020– 52. doi: 10.1016/j.fshw.2022.10.022

25. Yin XZ, Liu ZJ, Guo Y. Procjena učinaka tetrahidropalmatina na stanice ljudskog hepatocelularnog karcinoma analizom metabolizma stanične energije. Chin J Immunol. (2021) 37:426-30.

26. Liu GY, Sun YZ, Zhou N, Du XM, Yang J, Guo SJ. 3,3'-OH kurkumin uzrokuje apoptozu u HepG2 stanicama putem ROS-posredovanih puteva. Eur J Med Chem. (2016) 112:157-63. doi: 10.1016/j.ejmech.2016.02.019

27. Pal LC, Prateeksha, Singh BN, Pande V, Rao CV. Frakcija obogaćena fenolima Pterospermum lanceifolium Roxb. učinkovito poništava hepatocelularni karcinom kod NDEA-induciranog HCC štakora. Prehrana Rak. (2022) 74:1106-21. doi: 10.1080/01635581.2021.1922716

28. Bras M, Queenan B, Susin SA. Programirana stanična smrt putem mitohondrija: različiti načini umiranja. Biokemija (Mosc). (2005). 70: 231–9. doi: 10.1007/s10541-005-0105-4

29. Galber C, Acosta MJ, Minervini G, Giorgio V. Uloga mitohondrijske ATP sintaze u raku. Biol Chem. (2020) 401:1199-214. doi: 10.1515/hsz-2020-0157

30. Piantadosi CA, Zhang J. Mitohondrijsko stvaranje reaktivnih vrsta kisika nakon ishemije mozga u štakora. Moždani udar. (1996) 27:327-31. doi: 10.1161/01.STR.27.2.327

31. Avery SV. Molekularni ciljevi oksidativnog stresa. Biochem J. (2011) 434:201– 10. doi: 10.1042/BJ20101695

32. Cui Z, Li S, Wang HJ, Ma J, Qin TT, Shi H, et al. Učinak dihidroartemizinina na oksidativno oštećenje i energetski metabolizam HepG2 stanica i njegov sinergistički učinak sa sorafenibom. Chin J Exp Trad Med Formul. (2021) 27:24-32. doi: 10.13422/j.cnki.syfjx.20211202

33. Pozdrav N Jr, Cortes M, Drake EN, Spallholz JE. Kemoprevencija raka: radikalna perspektiva. Free Radic Biol Med. (2008) 45:97-110. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2008.04.004

34. Jiang B, Zhao WT, Ouyang C, Wang HH, Zhang FQ, Zhao GH, et al. Regulacijska mreža staničnog metabolizma. J Xiamen Univ (Nat Sci). (2022) 61:346-64.

35. Dragović S, Vermeulen NP, Gerets HH, Hewitt PG, Ingelman-Sundberg M, Park BK, et al. Odabir spojeva za vježbanje temeljen na dokazima za upotrebu u integriranom predviđanju oštećenja jetre uzrokovanog lijekovima u čovjeka na temelju mehanizma. Arch Toxicol. (2016) 90:2979-3003. doi: 10.1007/s00204-016-1845-1

36. Diaz-Ruiz R, Rigoulet M, Devin A. Učinci Warburga i Crabtreeja: na podrijetlo energetskog metabolizma stanica raka i represije glukoze kvasca. Biochim Biophys Acta. (2011) 1807: 568-76. doi: 10.1016/j.bbabio.2010.08.010

37. Warburg O. O respiratornom oštećenju u stanicama raka. Znanost. (1956) 124:269– 70. doi: 10.1126/science.124.3215.269

38. Warburg O. O podrijetlu stanica raka. Znanost. (1956) 123:309– 14. doi: 10.1126/science.123.3191.309

39. Zhang X, Fryknäs M, Hernlund E, Fayad W, De Milito A, Olofsson MH, et al. Indukcija mitohondrijske disfunkcije kao strategija za ciljanje tumorskih stanica u metabolički ugroženom mikrookruženju. Nat Commun. (2014) 5:3295. doi: 10.1038/comms 4295

40. Rios Garcia M, Steinbauer B, Srivastava K, Singhal M, Mattijssen F, Maida A, et al. Acetilacija proteina 1-ovisna o acetil-CoA karboksilazi kontrolira metastaze i recidiv raka dojke. Cell Metab. (2017) 26:842-55.e5. doi: 10.1016/j.cmet.2017.09.018

41. Yang E, Zha J, Jocker J, Boise LH, Thompson CB, Korsmeyer SJ. Bad, heterodimerni partner ili Bcl-XL i Bcl-2, istiskuje Bax i potiče staničnu smrt. Ćelija. (1995) 80:285-91. doi: 10.1016/0092-8674(95)90411-5

42. Liang K, Cao BZ. Napredak stanične apoptoze mitohondrijske regulacije. Biomed Eng Clin Med. (2014) 18:501-5. doi: 10.13339/j.cnki. sc.2014.05.049

For more information:1950477648nn@gmail.com