長(zhǎng)春胺，為小蔓長(zhǎng)春花中提取的一種主要生物堿，以其神經(jīng)保護(hù)作用和改善腦血管血流的作用而聞名。長(zhǎng)春胺被證明通過其對(duì)ATP生成和葡萄糖和氧的利用的影響來增強(qiáng)大腦代謝，給予缺血和缺氧的短期保護(hù)。
在本研究中，作者采用生物信息學(xué)方法篩選天然植物材料，以獲得一種高效的抗癌化合物。所選的天然生物堿長(zhǎng)春胺在肺癌細(xì)胞系中被驗(yàn)證，長(zhǎng)春胺通過激活幾個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促進(jìn)A549細(xì)胞死亡，包括激活caspase-3介導(dǎo)的凋亡。
作者首先預(yù)測(cè)了長(zhǎng)春胺與caspase-3的電子對(duì)接。兩個(gè)氫鍵Lys38: N- UNK1:O24和Tyr41:OH -UNK1: O26的距離分別為2.79769和2.92758 ?，vincamine的O24和O26分別與Lys38和Tyr41氨基酸殘基的一個(gè)氮原子和一個(gè)羥基形成氫鍵。這種相互作用也被兩個(gè)疏水相互作用鍵UNK1 - Lys154和Tyr37 -UNK1所穩(wěn)定。
接下來作者測(cè)定了長(zhǎng)春胺在BEAS-2B、3T3-L1和A549細(xì)胞系中的體外活性。結(jié)果表明，長(zhǎng)春胺可能會(huì)顯著抑制人肺癌細(xì)胞系(A549)的細(xì)胞增殖，但對(duì)小鼠胚胎成纖維細(xì)胞(3T3-L1)沒有顯著的細(xì)胞毒性。
然后，作者用不同劑量的長(zhǎng)春胺和甲氨蝶呤來處理A549細(xì)胞，長(zhǎng)春胺和甲氨蝶呤處理后的細(xì)胞均表現(xiàn)出細(xì)胞腫脹、質(zhì)膜裂解和細(xì)胞器碎裂，表明長(zhǎng)春胺誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性。相反，未處理的對(duì)照細(xì)胞沒有觀察到這種形態(tài)學(xué)變化。
然后作者測(cè)定了長(zhǎng)春胺對(duì)BEAS-2B和3T3-L1細(xì)胞活力的影響，未處理的3T3-L1細(xì)胞與長(zhǎng)春胺處理的(高達(dá)500 μM濃度)細(xì)胞沒有顯著差異。經(jīng)過48小時(shí)的處理后，未處理的BEAS-2B細(xì)胞和長(zhǎng)春胺處理的BEAS-2B細(xì)胞之間沒有產(chǎn)生任何顯著的形態(tài)學(xué)變化。這些結(jié)果表明長(zhǎng)春胺在正常細(xì)胞中使用是相對(duì)安全的。
然后作者利用DAPI染色來觀察長(zhǎng)春胺誘導(dǎo)A549細(xì)胞核的凝聚。長(zhǎng)春胺和陽性對(duì)照甲氨蝶呤誘導(dǎo)A549細(xì)胞的核碎裂。同時(shí)，未處理的A549細(xì)胞顯示完整的細(xì)胞核。隨著濃度的增加，A549細(xì)胞的熒光強(qiáng)度增加。這些結(jié)果提示長(zhǎng)春胺可能以劑量依賴的方式誘導(dǎo)惡性肺癌細(xì)胞凋亡。
接下來作者利用DCFH-DA來測(cè)定長(zhǎng)春胺處理的細(xì)胞中ROS的產(chǎn)生，長(zhǎng)春胺和陽性對(duì)照甲氨蝶呤誘導(dǎo)A549細(xì)胞的ROS水平增加。相比之下，未處理的對(duì)照細(xì)胞的熒光很低。同時(shí)，與對(duì)照組A549細(xì)胞相比，500 μM長(zhǎng)春胺處理后細(xì)胞內(nèi)ROS水平增加了約39.85%。因此，長(zhǎng)春胺誘導(dǎo)A549細(xì)胞中ROS的生成是劑量依賴的。
接下來作者使用不同濃度的長(zhǎng)春胺作用于A549細(xì)胞24 h后，A549細(xì)胞中caspase-3的活化增加，然后作者用caspase抑制劑預(yù)處理A549細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)春胺對(duì)肺癌細(xì)胞的細(xì)胞毒活性明顯降低。然而，用caspase抑制劑預(yù)處理卻沒有降低對(duì)細(xì)胞活力的抑制作用。
最后作者研究了長(zhǎng)春胺對(duì)A549細(xì)胞線粒體膜電位的影響。結(jié)果顯示，長(zhǎng)春胺引起線粒體膜電位的下降，甲氨蝶呤處理也會(huì)導(dǎo)致較熒光減弱，而未處理的A549細(xì)胞顯示強(qiáng)烈的熒光。用不同濃度的長(zhǎng)春胺處理A549細(xì)胞時(shí)，熒光隨濃度的增加而消失。因此，在長(zhǎng)春胺處理的A549細(xì)胞中ΔΨm呈現(xiàn)劑量依賴性的減少。
參考文獻(xiàn)
[1] Vincamine, a safe natural alkaloid, represents a novel anticancer agent. DOI: 10.1016/j.bioorg.2021.104626