白屈菜红碱通过PINK1-Parkin介导的线粒体自噬抑制食管鳞癌进展的机制研究

《Journal of Translational Medicine》：Chelerythrine inhibits esophageal squamous cell carcinoma progression via PINK1-Parkin-mediated mitophagy

本研究针对食管鳞状细胞癌(ESCC)化疗耐受难题，发现天然化合物白屈菜红碱(CHE)可通过诱导线粒体活性氧(mtROS)升高和线粒体膜电位(MMP)去极化，激活PINK1-Parkin介导的线粒体自噬通路，进而抑制ESCC细胞增殖、迁移并诱导细胞死亡。该研究为ESCC治疗提供了新型候选药物及作用机制参考。

　　

在全球范围内，食管癌是威胁人类健康的重要疾病，其中食管鳞状细胞癌(ESCC)作为主要亚型，其发病率和死亡率分别位居全球第七和第六位。目前手术切除辅以放化疗仍是主要治疗手段，但患者对传统化疗药物耐受性差，治疗效果不尽如人意。因此，开发安全有效的ESCC治疗药物迫在眉睫。

天然产物白屈菜红碱(CHE)是一种从中药植物中提取的苯并菲啶类生物碱，已被证实具有广谱抗肿瘤活性。然而，其对ESCC的作用效果及分子机制尚不明确。厦门大学研究人员在《Journal of Translational Medicine》发表的最新研究中，深入探讨了CHE抑制ESCC的效应及其机制。

研究人员通过化合物库筛选发现CHE能显著抑制ESCC细胞活力。进一步研究显示，CHE以剂量依赖方式抑制ESCC细胞增殖、迁移和侵袭，并诱导细胞凋亡。机制上，RNA测序和蛋白质组学分析表明，CHE影响与泛素介导的蛋白降解、线粒体自噬和线粒体能量代谢相关的多个信号通路。实验证实CHE通过升高线粒体活性氧(mtROS)水平，降低线粒体膜电位(MMP)，进而激活PINK1-Parkin介导的线粒体自噬通路，最终导致细胞死亡。

研究中采用的主要技术方法包括：细胞活力检测(CCK-8法)、转录组测序、TMT标记定量蛋白质组学、蛋白质免疫印迹、免疫荧光、流式细胞术分析线粒体膜电位和细胞凋亡、线粒体活性氧检测、自噬流监测、透射电子显微镜观察超微结构、海马代谢分析仪检测细胞耗氧率，以及裸鼠移植瘤模型和患者来源类器官培养等关键技术。

CHE抑制ESCC细胞恶性生物学行为

研究团队通过600种化合物的药物筛选发现，CHE对KYSE30、KYSE150和KYSE450等ESCC细胞系具有显著抑制作用，IC₅₀值分别为5.616μM、10.80μM和10.76μM。值得注意的是，CHE对正常食管上皮细胞HET-1A的毒性较低，表现出一定的选择性。细胞功能实验表明，CHE剂量依赖性地抑制ESCC细胞集落形成、伤口愈合、迁移和侵袭能力。此外，CHE处理增加了促凋亡蛋白Bax和Cleaved PARP的表达，降低抗凋亡蛋白Bcl-2水平，诱导细胞凋亡。

CHE通过线粒体自噬通路抑制ESCC细胞

转录组分析显示，CHE处理导致1216个基因上调和2181个基因下调。KEGG通路富集分析表明，差异基因显著富集于泛素介导的蛋白水解、线粒体自噬和自噬等通路。蛋白质组学结果进一步证实，CHE处理后201个蛋白上调和131个蛋白下调，其中26.59%的差异蛋白定位于线粒体。这些蛋白参与氧化磷酸化、TCA循环等线粒体能量代谢过程。

CHE诱导线粒体功能障碍

研究发现CHE处理显著提高ESCC细胞中线粒体活性氧(mtROS)水平，而活性氧清除剂NAC可逆转这一效应。JC-1染色显示CHE引起线粒体膜电位(MMP)去极化，类似于线粒体解偶联剂CCCP的效果。透射电镜观察到CHE处理后线粒体出现嵴结构模糊，并形成自噬体和自溶体。

CHE通过PINK1-Parkin通路诱导线粒体自噬

免疫印迹结果显示，CHE处理增加PINK1、Parkin和LC3B-II蛋白水平，降低线粒体内膜蛋白COX IV表达。免疫荧光显示PINK1和Parkin与线粒体共定位增强。此外，CHE促进蛋白质泛素化水平升高。自噬流监测发现，CHE增加自噬体和自溶体形成，而自噬抑制剂3-MA和BafA1可逆转这一效应。

CHE体内抑制ESCC生长

在裸鼠移植瘤模型中，5 mg/kg的CHE处理显著减小肿瘤体积和重量，且未引起明显毒性反应。免疫组化显示肿瘤组织中PINK1和Parkin蛋白表达上调，M2型巨噬细胞标志物CD206比例下降。此外，CHE有效抑制患者来源的ESCC类器官生长，IC₅₀值为7.112μM。

本研究系统阐明了CHE通过激活PINK1-Parkin介导的线粒体自噬通路抑制ESCC的分子机制。CHE诱导线粒体功能障碍，包括mtROS升高、MMP去极化、能量代谢紊乱，进而激活线粒体自噬，最终导致细胞死亡。研究不仅揭示了CHE的抗肿瘤作用机制，也为ESCC治疗提供了新的潜在策略，特别是针对传统化疗药物耐受的患者群体具有重要意义。该研究为天然产物抗肿瘤研究提供了新的思路和方法学参考。