【寫在前面】：本期推薦的是由重慶市中醫(yī)院等研究團(tuán)隊(duì)合作近期發(fā)表于Journal of Ethnopharmacology(IF5.4）的一篇文章，揭示改良半夏瀉心湯通過抑制CHD6-TMEM65軸促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞線粒體分裂。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

背景：半夏瀉心湯（BXD）及其改良方是用于治療胃腸道疾病的傳統(tǒng)復(fù)方制劑。越來越多的證據(jù)表明，改良半夏瀉心湯（mBXD）具有顯著的抗癌特性；然而，其調(diào)節(jié)線粒體動(dòng)力學(xué)以抑制結(jié)腸癌的機(jī)制尚不清楚。

目的： 探討mBXD通過調(diào)節(jié)線粒體融合-分裂動(dòng)力學(xué)抑制結(jié)腸癌的機(jī)制。

方法：采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法分析mBXD的化學(xué)成分。建立CT26皮下結(jié)腸癌模型并給予mBXD治療。制備mBXD含藥血清，作用于HCT116和CT26細(xì)胞。評(píng)估腫瘤體積、小動(dòng)物活體成像和組織病理學(xué)特征。通過線粒體超微結(jié)構(gòu)分析、JC-1檢測(cè)、ATP濃度和ROS水平評(píng)估，研究mBXD對(duì)線粒體的影響。采用蛋白質(zhì)印跡法和qPCR檢測(cè)與CHD6-TMEM65軸及線粒體動(dòng)力學(xué)相關(guān)分子的表達(dá)。

結(jié)果：mBXD的主要成分為黃酮類和生物堿。這些化合物顯著抑制腫瘤生長，較高濃度的mBXD含藥血清可降低HCT116和CT26細(xì)胞的存活、侵襲和遷移能力。此外，mBXD顯著促進(jìn)癌細(xì)胞線粒體分裂，降低ATP水平，并誘導(dǎo)ROS積累。它顯著上調(diào)DRP1表達(dá)，同時(shí)抑制CHD6和TMEM65，但對(duì)OPA1無顯著影響。

結(jié)論：mBXD的化學(xué)成分主要為黃酮類和生物堿。這些成分顯著抑制CT26結(jié)腸癌荷瘤小鼠皮下腫瘤的生長，并抑制HCT116和CT26細(xì)胞的活力、侵襲和遷移能力。其潛在機(jī)制可能涉及通過抑制CHD6-TMEM65軸促進(jìn)癌細(xì)胞線粒體分裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。盡管如此，本研究存在一定局限性。mBXD誘導(dǎo)線粒體分裂和抑制CHD6-TMEM65軸的確切機(jī)制有待未來研究進(jìn)一步探討。

圖文摘要

【前言】

結(jié)腸癌是癌癥相關(guān)死亡的第二大原因，仍然是全球主要的健康負(fù)擔(dān)。癌細(xì)胞通過增強(qiáng)有氧糖酵解和減少線粒體氧化磷酸化獲得生長和增殖優(yōu)勢(shì)——這種現(xiàn)象被稱為Warburg效應(yīng)，是惡性細(xì)胞的一個(gè)決定性特征。研究表明，這種代謝特征受控制線粒體融合和分裂的基因調(diào)控，這些動(dòng)力學(xué)的異常與癌細(xì)胞分裂、遷移、干性維持和分化密切相關(guān)。線粒體融合和分裂的動(dòng)態(tài)調(diào)控由幾種線粒體相關(guān)蛋白介導(dǎo)。融合過程主要受OPA1調(diào)控，它通過維持緊密堆積的線粒體嵴，促進(jìn)呼吸鏈復(fù)合物的組裝和穩(wěn)定性，從而支持ATP的生物合成。相反，線粒體分裂通過DRP1的活性發(fā)生，該活性由AMPK介導(dǎo)的磷酸化誘導(dǎo)。當(dāng)細(xì)胞ATP水平下降時(shí)，AMPK被激活，從而抑制線粒體呼吸，促進(jìn)分裂，并增加活性氧的積累。研究表明，增強(qiáng)的線粒體分裂會(huì)損害氧化磷酸化并減少ATP合成。在這種情況下，糖酵解作為一種補(bǔ)償性代謝途徑，以滿足快速增殖癌細(xì)胞的高能量需求。然而，過度的線粒體分裂對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞的存活產(chǎn)生不利影響。分裂的過度激活會(huì)導(dǎo)致受損線粒體的通透性轉(zhuǎn)換孔開放，促使細(xì)胞色素c釋放到細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中，從而啟動(dòng)線粒體凋亡途徑。相反，增強(qiáng)的線粒體融合可提高氧化磷酸化和ATP合成。在營養(yǎng)缺乏期間，拉長且融合的線粒體結(jié)構(gòu)可保護(hù)細(xì)胞器免受自噬溶酶體的降解，從而最大化能量產(chǎn)生以維持癌細(xì)胞代謝。此外，適度的融合有助于修復(fù)受損的線粒體和維持線粒體DNA完整性。因此，線粒體融合-分裂動(dòng)力學(xué)的失衡可能對(duì)結(jié)腸癌產(chǎn)生促進(jìn)和抑制雙重作用，代表了一個(gè)潛在有效的治療靶點(diǎn)。因此，調(diào)節(jié)這一過程的天然產(chǎn)物已成為當(dāng)前研究的主要焦點(diǎn)。

近年來，應(yīng)用中醫(yī)藥在包括結(jié)腸癌在內(nèi)的惡性腫瘤防治方面取得了顯著進(jìn)展。本研究主要關(guān)注經(jīng)典方劑半夏瀉心湯的改良方。該復(fù)方由八味草藥組成：半夏、黃芩、黃連、生姜、吳茱萸、人參、肉桂和茯苓。半夏瀉心湯是用于治療胃腸道疾病的經(jīng)典中藥方劑。傳統(tǒng)上，它用于調(diào)和肝脾、平調(diào)寒熱、消痞散結(jié)。半夏瀉心湯體現(xiàn)了攻補(bǔ)兼施的治療原則；既能化痰散結(jié)，又能調(diào)理肝脾，從而促進(jìn)癌腫消散。臨床研究報(bào)告稱，mBXD顆粒劑聯(lián)合化療和靶向治療可延長晚期結(jié)直腸癌患者的生存期，并減輕化療引起的惡心嘔吐?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，BXD誘導(dǎo)鐵蛋白吞噬抑制裸鼠皮下腫瘤的生長，調(diào)節(jié)STAT3信號(hào)傳導(dǎo)和腸道微生物群以抑制結(jié)腸炎相關(guān)癌癥的進(jìn)展，并調(diào)節(jié)MGMT表達(dá)以影響胃癌細(xì)胞的化學(xué)敏感性。此外，半夏及其提取物已被證明可通過多種機(jī)制抑制癌細(xì)胞，包括誘導(dǎo)線粒體凋亡、增強(qiáng)ROS積累和激活免疫反應(yīng)。

初步的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)分析表明，mBXD的活性成分，包括黃芩素、黃芩苷、小檗堿、β-谷甾醇和漢黃芩素，可能通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激和干擾DNA結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子的活性來抑制結(jié)腸癌生長。涉及的潛在通路包括EGFR-GSK3β信號(hào)級(jí)聯(lián)和BCL2/Bax介導(dǎo)的線粒體凋亡途徑。通過超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜的進(jìn)一步表征，鑒定出黃酮類和生物堿——特別是小檗堿、黃芩素和黃芩苷——是mBXD的主要化學(xué)成分，從而證實(shí)了其公認(rèn)的抗癌物質(zhì)基礎(chǔ)。有趣的是，最近的研究揭示，在結(jié)腸癌中，CHD6（染色質(zhì)域解旋酶DNA結(jié)合蛋白家族成員）通過EGFR-GSK3β和Wnt/β-catenin信號(hào)通路的雙重調(diào)控，促進(jìn)跨膜蛋白65的過表達(dá)。該過程導(dǎo)致結(jié)腸癌細(xì)胞中線粒體過度融合和ATP過量產(chǎn)生，導(dǎo)致其持續(xù)增殖。機(jī)制上，EGFR激活后，GSK3β活性被抑制，使CHD6逃避FBXW7介導(dǎo)的泛素化和降解，從而保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生物學(xué)功能。同時(shí)，在Wnt/β-catenin信號(hào)刺激下，β-catenin/TCF4直接結(jié)合CHD6啟動(dòng)子，增強(qiáng)CHD6轉(zhuǎn)錄并上調(diào)TMEM65表達(dá)，最終導(dǎo)致癌細(xì)胞線粒體異常融合和不受控制的增殖。CHD蛋白家族已被證明與多種癌癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。TMEM65是一種定位于線粒體內(nèi)膜的跨膜蛋白，調(diào)節(jié)線粒體融合和Ca2+外排，從而促進(jìn)腫瘤生長、轉(zhuǎn)移和耐藥。最近的證據(jù)部分支持了網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的預(yù)測(cè)，表明氧化應(yīng)激損傷、EGFR-GSK3β信號(hào)以及BCL2/Bax介導(dǎo)的線粒體凋亡途徑可能是mBXD抑制結(jié)腸癌的潛在靶點(diǎn)或機(jī)制。然而，mBXD與CHD6或TMEM65之間的確切關(guān)系尚不清楚。為驗(yàn)證這一假設(shè)，進(jìn)行了初步探索性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示與人結(jié)直腸癌組織相比，CHD6和TMEM65-尤其是TMEM65-的mRNA相對(duì)表達(dá)水平顯著高于癌旁正常組織（P < 0.05）。這一觀察結(jié)果表明CHD6和TMEM65在腸道腫瘤進(jìn)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此促使作者進(jìn)一步研究mBXD通過EGFR-GSK3β信號(hào)通路和CHD6-TMEM65軸對(duì)結(jié)腸癌細(xì)胞線粒體融合-分裂動(dòng)力學(xué)的影響。

【結(jié)果部分】

1. mBXD的化學(xué)成分顯示潛在的抗腫瘤活性。

2.mBXD有效抑制皮下腫瘤的生長。

3.含mBXD藥物的血清抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的活力、遷移和侵襲。

4.mBXD可誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞線粒體損傷并促進(jìn)線粒體分裂。

5.mBXD可能破壞結(jié)腸癌細(xì)胞的線粒體代謝。

6.mBXD含藥血清促進(jìn)結(jié)腸癌細(xì)胞中ROS積聚。

7.mBXD含藥血清降低結(jié)腸癌細(xì)胞線粒體膜電位并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

8.mBXD可能通過抑制CHD6-TMEM65軸來調(diào)節(jié)結(jié)腸癌細(xì)胞中的線粒體融合-分裂動(dòng)力學(xué)。

【結(jié)論與討論】

綜上所述，本研究表明改良半夏瀉心湯的化學(xué)成分以黃酮類和生物堿為主，包括黃芩素、黃芩苷、小檗堿和漢黃芩素。改良半夏瀉心湯對(duì)結(jié)腸癌皮下腫瘤的生長具有顯著的抑制作用。此外，較高濃度的含藥血清能抑制結(jié)腸癌細(xì)胞的活力、侵襲和遷移，同時(shí)促進(jìn)線粒體分裂，降低線粒體膜電位和ATP水平，并增加細(xì)胞內(nèi)ROS積累。在分子水平上，改良半夏瀉心湯可能通過抑制CHD6-TMEM65軸，誘導(dǎo)結(jié)腸癌細(xì)胞線粒體分裂并觸發(fā)細(xì)胞凋亡。盡管如此，本研究的機(jī)制探索仍有限，改良半夏瀉心湯誘導(dǎo)的線粒體分裂與CHD6-TMEM65抑制之間的確切關(guān)系有待未來研究進(jìn)一步闡明。

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