3'-去甲基牛蒡子苷元诱导人肝癌细胞周期阻滞的作用和分子机制研究

Control of the cell cycle is necessary and important for human health. Understanding and controlling the cell cycle with bioactive food components is significant for prevention of proliferative disorder such as cancer. 3'-desmethylarctigenin (3'-DMAG), a compound derived from arctigenin, was first found to exhibit significantly higher cell proliferation inhibition activity than arctigenin in human HepG2 hepatoma cells. Our preliminary data demonstrated that treatment with 3'-DMAG caused HepG2 cells arrest in G2/M phase. To clarify the underlying molecular mechanisms involved in 3'-DMAG-induced G2/M arrest, our proposal will systematically research on the effect of 3'-DMAG on the proteins that interact to regulate the cell cycle in vitro and in vivo.

细胞周期的正常运转是保证机体健康的必要因素，全面、系统地研究食源性活性成分调控细胞周期的作用对预防癌症等细胞周期相关疾病具有重要意义。我们前期研究首次发现，3'-去甲基牛蒡子苷元（3'-DMAG）可通过诱导人肝癌细胞HepG2阻滞于G2/M期而抑制细胞增殖，且该作用明显强于其母体化合物牛蒡子苷元。为了系统的解析3'-DMAG调控细胞周期的作用机理，本课题拟通过细胞周期分析、蛋白免疫印迹、小干扰RNA基因沉默等分子营养学的研究手段，在细胞水平上分析3'-DMAG对细胞周期相关信号的调控作用，揭示其诱导HepG2细胞周期阻滞的机制。课题还将进一步在整体动物水平上探讨3'-DMAG对肿瘤组织细胞周期分布的影响并研究其作用机理。项目如能得以实施将会为发挥3'-DMAG以及牛蒡这一药食同源植物的活性作用提供更多的科学依据，也将为通过营养物质调控细胞周期，预防细胞周期相关疾病提供更为丰富的理论参考。

细胞周期的正常运转是保证机体健康的必要因素，全面、系统地研究食源性活性成分调控细胞周期的作用对预防癌症等细胞周期相关疾病具有重要意义。牛蒡子苷元是药食同源植物牛蒡根和牛蒡子中的主要活性成分，牛蒡子苷元经过AUH-JLD56 菌株转化后得到3'-去甲基牛蒡子苷元（3'-DMAG）。虽然牛蒡子苷元在改善记忆力、降血糖、免疫调控、肝脏保护、抗癌、抗炎症、抗病毒、清除自由基和化学防护等诸多方面已经有很多活性研究报道，但是关于3'-DMAG的活性研究甚少。. 本课题分别以肝癌细胞HepG2为模型，比较了3'-DMAG及其母体化合物在抑制肝癌细胞方面的作用，并进一步研究了二者活性差异的原因以及3'-DMAG调节HepG2进入细胞周期阻滞和诱导凋亡的机制，同时在HepG2细胞小鼠肿瘤异位移植模型中验证了3'-DMAG的抗癌作用。. 研究表明， 3'-DMAG可通过诱导人肝癌细胞HepG2阻滞于G2/M期和诱导细胞凋亡而抑制细胞增殖，且该作用明显强于其母体化合物牛蒡子苷元。其中3'-DMAG诱导细胞中ROS的上升水平要强于其母体化合物，3'-DMAG可以通过调节细胞周期相关蛋白Chk2、Cyclin B1等诱导细胞周期阻滞，可以通过抑制抗凋亡蛋白STAT3、Bcl-2、Mcl-1，激活促凋亡蛋白Bim、Bax、Bak等诱导细胞凋亡。进一步动物实验表明，3’-DMAG抑制肿瘤增长率达到40%以上，且所用剂量对小鼠无明显毒性。. 项目阐明了3'-DMAG对肿瘤细胞周期分布的影响，为发挥3'-DMAG以及牛蒡这一药食同源植物的活性作用提供了更多的科学依据，也将为通过营养物质调控细胞周期，预防细胞周期相关疾病提供更为丰富的理论参考。