雷公藤红素通过肠道微生物Bacterioides Fragilis调节的BA/FXR途径抑制肝细胞癌增殖的分子机制研究

Celastrol can inhibit the proliferation of hepatocellular carcinoma (HCC), and has recently become a hot topic in natural medicinal compounds. At present, the molecular mechanisms of CLT inhibiting HCC proliferation mainly focused on CLT directly-acting on liver tissues or cells and regulating related signaling pathways. However, our preliminary data have provided a potential indirect-pathway that CLT could inhibit HCC proliferation through FXR/RXRα interactions mediated by intestinal microorganisms Bacterioides Fragilis (BF)-regulated bile acid (BA) metabolism. To clarify this indirect pathway of CLT, we intend to further investigate the detailed effects of CLT on intestinal BF and liver BA metabolism, to determine the types of active BA regulated by CLT, and to explore how active BA could inhibit HCC cell proliferation through FXR/RXRα interaction, and systematically explain the molecular mechanisms of CLT inhibiting HCC through intestinal flora. This project would provide new ideas for systematically elucidating the molecular mechanisms of the antitumor effects of CLT, and provide theoretical basis for CLT clinical translation.

雷公藤红素（CLT）具有抑制肝细胞癌（HCC）增殖等生物学功能，是近年来天然药用化合物的研究热点。目前，CLT抑制HCC增殖的分子机制研究主要集中在其直接作用于肝脏组织或细胞并对相关信号通路进行调控。然而，本项目前期研究发现CLT还可通过肠道微生物Bacterioides Fragilis（BF）调控的胆汁酸（BA）代谢影响FXR/RXRα相互作用的间接途径抑制HCC增殖。因此，为了明确CLT的这种间接途径，本项目拟通过高通量测序、LC-MS以及分子生物学手段进一步深入研究CLT对肠道BF和肝脏BA代谢的影响，确定CLT调控的活性BA类型，探讨活性BA如何通过FXR/RXRα相互作用抑制HCC细胞增殖，以期系统阐释CLT通过肠道菌群抑制HCC的分子机制。本项目的开展将为全方位阐明CLT的抗肿瘤分子机制提供新的思路，为CLT的临床转化提供理论基础与支撑。

本项目旨在阐明雷公藤红素（CLT）通过肠道微生物Bacterioides Fragilis（BF）调控的胆汁酸（BA）代谢影响FXR/RXRα相互作用抑制肝细胞癌（HCC）增殖的分子机制。研究内容包括构建DEN 原位大鼠HCC模型验证CLT对肠道BF菌和肝脏BA代谢的影响、确定CLT调控的活性BA类型、探讨活性BA对FXR/RXRα相互作用的影响、以及活性BA抑制HCC细胞增殖的分子机制。研究结果显示，CLT处理DEN诱导的原位肝癌模型大鼠可以有效改善大鼠生存率、抑制肝脏组织炎症浸润和肿瘤细胞增殖；CLT治疗过程中模型大鼠肠道微生态结构发生变化，肠道中BF菌丰度下降，肝脏中GUDCA和TUDCA两种胆汁酸含量上升明显，且GUDCA升高最为显著。细胞实验结果显示，GUDCA可以缓解HepG2肝癌细胞增殖、抑制mTOR/S6K1增殖信号通路、诱导mTOR/S6K1信号通路相关的细胞周期G0/G1期阻滞。分子模拟和结合实验结果显示GUDCA可以与核受体FXR结合、影响FXR转录活性并能调控FXR/RXRα的相互作用，FXR上R331氨基酸残基与GUDCA/FXR结合关系密切。FXR 野生型和R331A突变体转染实验结果显示，FXR R331A突变体抑制了GUDCA对肝癌细胞增殖和mTOR/S6K1信号通路的抑制效应。进一步动物实验结果显示，GUDCA与CLT联合处理DEN诱导HCC模型大鼠可以一定程度改善CLT在治疗HCC过程中的毒性效应（提高HCC大鼠生存率、缓解体重减少）。这些研究结果表明雷公藤红素可以通过肠道BF菌-GUDCA-FXR/RXRα-mTOR轴这一间接途径抑制HCC增殖。结合我们前期雷公藤红素研究成果，本项目的开展阐释了 CLT 可以通过FXR、RXRα 和Nur77等多个核受体靶点直接和间接发挥协同功能的分子机制，为多靶点抗肿瘤药物分子设计提供新的策略；本项目的开展也为临床上CLT通过联合用药方式增效、减毒奠定理论基础。