天然色素红木素靶向BAX/BCL-2和Cyclin D1抑制肺腺癌迁移与增殖的机制研究

本研究针对肺癌临床治疗存在的毒副作用和耐药性问题，首次系统探究了天然色素红木素(Bixin)对A549肺腺癌细胞的作用机制。通过MTT、划痕实验、线粒体膜电位检测等技术，发现红木素通过上调BAX、下调BCL-2和Cyclin D1表达，激活caspase 3/7/9介导的线粒体凋亡通路，并阻滞细胞周期于G0/G1期。分子对接证实其与靶蛋白稳定结合，为开发天然抗肺癌药物提供了新思路。

　　

肺癌作为全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，其治疗面临化疗耐药性和严重毒副作用的双重挑战。非小细胞肺癌(NSCLC)占病例的85%，传统铂类化疗方案常伴随骨髓抑制、神经毒性等不良反应。在此背景下，印度Vellore理工学院生物科学与技术学院的Ressin Varghese和Siva Ramamoorthy团队将目光投向天然色素红木素(Bixin)——一种从胭脂树种子中提取的类胡萝卜素衍生物，既往研究已揭示其抗氧化、抗糖尿病等多重功效，但抗肺癌机制尚未阐明。

研究采用MTT法测定细胞活力，划痕实验评估迁移能力，通过DAPI/AO-EB染色观察凋亡形态，结合流式细胞术分析线粒体膜电位(△Ψ_m)和细胞周期。基因表达采用RT-qPCR检测，并运用分子对接和动力学模拟(MDS)验证相互作用。

抑制细胞生长
红木素对A549细胞的IC₅₀为899.24μM，显著高于正常HEK-293细胞(1109.89μM)，显示选择性毒性。1200μM处理48小时导致细胞圆缩脱落。

抑制迁移
400μM红木素即可抑制伤口愈合，1200μM组48小时后伤口面积扩大，伴随细胞形态改变。

诱导凋亡
DAPI染色显示800μM以上浓度引发核固缩和碎片化；AO/EB双染证实晚期凋亡细胞比例随剂量增加。线粒体膜电位检测中，1200μM组荧光细胞比例从96.39%降至43.36%，提示△Ψ_m崩溃。

调控细胞周期
流式结果显示红木素使G0/G1期细胞比例从58.7%(对照)升至72.3%(1200μM)，同时Cyclin D1 mRNA表达近乎消失，证实其通过抑制G1/S转换阻滞周期。

激活凋亡通路
caspase 3/7活性提升150%，caspase 9同步上调。基因分析显示BAX表达显著增加而BCL-2急剧下降，形成促凋亡的BAX/BCL-2比例失衡。

分子互作验证
对接显示红木素与BCL-2(-6.7 kcal/mol)、BAX(-7.0 kcal/mol)和Cyclin D1(-7.1 kcal/mol)稳定结合。100ns分子动力学模拟中，复合物RMSD波动小于0.35nm，关键残基如BCL-2的ARG88形成氢键。

该研究首次系统阐明红木素通过三重机制抗肺癌：1) 激活线粒体凋亡途径，2) 阻滞细胞周期，3) 抑制迁移。其独特之处在于同时靶向BAX/BCL-2和Cyclin D1这两个关键节点，且作为天然化合物具有低正常细胞毒性的优势。尽管需进一步研究其生物利用度和体内毒性，但为开发基于类胡萝卜素的肺癌辅助疗法提供了重要理论依据，尤其对解决化疗耐药问题具有潜在转化价值。论文发表于《Scientific Reports》，为天然产物抗癌研究开辟了新方向。