基于调节脂类代谢探讨矮地茶对前列腺癌的抑制作用

The dysregulation of lipid metabolism is one of the most important characteristics in prostate cancer. The accumulation of neutral lipid significantly facilitates the proliferation and migration of cancer cells. Enhanced de novo synthesis of fatty acid and accumulation of cholesteryl ester induced by PI3K/AKT/mTOR signaling pathway play a pivotal role in neutral lipid accumulation in prostate cancer cells. According to our previous results, the applicant presumed the active ingredient in traditional Chinese medicine Japanese Ardisia Herb may inhibit the proliferation and vitality of prostate cancer cells by attenuating the accumulation of neutral lipid in cancer cells. To verify the hypothesis, The effective compound which inhibits prostate cancer proliferation and lipid accumulation will be screened out from the ethanol extract of Japanese Ardisia Herb. Mouse xenograft model will be established to verify the inhibitory effects of the selected compound on prostate cancer growth and lipid accumulation in vivo. In cultured prostate cancer cells, molecular biological methods and immunohistochemistry assays will be performed to investigate the regulatory effects of the compound on PI3K/AKT/mTOR signaling pathways and the expression of genes related to de novo fatty acid synthesis and cholesteryl ester accumulation. The project will validate the hypothesis that the effective ingredient of Japanese Ardisia Herb can inhibit the growth of prostate cancer by attenuating the accumulation of neutral lipid. The research will further inspirit new ideas to explore effective drugs in prostate cancer treatment through modulating lipid metabolism.

脂代谢异常是前列腺癌的重要特征，中性脂质的累积明显促进前列腺癌细胞的增殖和迁移，PI3K/AKT/mTOR信号通路介导的脂肪酸从头合成和胆固醇酯蓄积是前列腺癌细胞中性脂质累积的主要机制。结合前期工作，申请者提出具有抗癌功效的传统中药矮地茶中的活性成分，可能通过抑制前列腺癌细胞中性脂质的累积抑制癌细胞的增殖和活力。为证实上述假说，本研究拟从矮地茶醇提取物中筛选出抑制癌细胞中性脂质累积和细胞增殖的有效成分；利用裸鼠前列腺癌移植瘤模型验证该有效成分抑制体内前列腺癌生长和中性脂质累积的作用；在体外培养的前列腺癌细胞中，采用分子生物学及免疫组织化学染色等方法分析该有效成分对PI3K/AKT/mTOR通路的调节，及对脂肪酸从头合成和胆固醇酯蓄积相关基因表达的调节，从而明确矮地茶有效成分通过抑制癌细胞中性脂质累积抑制前列腺癌生长的作用和机制，为寻找基于调节脂类代谢治疗前列腺癌的有效药物提供思路。

前列腺癌是常见于中老年男性的恶性肿瘤，脂质代谢紊乱是其重要特征之一。与正常前列腺组织相比，脂肪酸从头合成关键酶的基因在前列腺癌组织中高表达，因此可能作为治疗前列腺癌的靶点。本研究前期通过油红O染色实验发现矮地茶醇提物能够显著降低前列腺癌细胞中性脂质的累积，并抑制前列腺癌细胞的增殖。同时对矮地茶醇提物中的有效成分进行高效液相色谱（HPLC）分析，筛选出7种主要成分。研究中使用每种成分的单体作用于前列腺癌细胞，筛选出表儿茶素没食子酸酯（ECG）能够显著降低前列癌细胞中脂肪酸从头合成关键基因ACC、ACLY和FASN的表达，并降低了前列腺癌细胞PC3及条件培养液中游离脂肪酸的水平，但ECG对前列腺癌细胞的增殖没有调节作用。而愈伤实验和Transwell小室实验证明ECG能够显著抑制前列腺癌细胞的迁移，说明矮地茶醇提物中抑制脂肪酸合成和抑制癌细胞增殖的并非同一成分，ECG可能通过抑制脂肪酸的合成抑制了癌细胞的迁移。分子机制研究表明，ECG能够抑制前列腺癌细胞中PI3K/AKT/mTOR信号通路，同时抑制了脂肪酸合成关键转录因子SREBPs的剪切激活（成熟），进一步用AKT激动剂SC79和mTOR激动剂MHY1485预处理前列腺癌细胞，发现激动剂预处理能够拮抗ECG对ACC、ACLY和FASN的下调作用，同时拮抗ECG对癌细胞迁移的抑制作用，表明ECG通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路抑制了脂肪酸合成，进而抑制癌细胞的迁移。研究中也构建了PC3细胞的皮下移植瘤模型，通过ECG灌胃处理考察ECG对体内移植瘤的干预作用，发现ECG并不能减少移植瘤的体积，但免疫组织化学分析表明，ECG处理能够显著降低移植瘤组织中ACC、ACLY和FASN的表达，油红O染色表明ECG降低了移植瘤组织中的中性脂质累积。同时对肺、肝和肾组织的HE染色也表明，ECG处理显著降低了前列腺癌细胞的肺转移，而在肝和肾组织中没有观察到显著的转移灶。这些结果表明，矮地茶醇提物中的ECG能够在体外和体内抑制前列腺癌细胞脂肪酸的从头合成，进而抑制其迁移能力，为矮地茶在前列腺癌治疗中的应用提供实验依据。