Chaetoceros socialis乙醇提取物通过调控PI3K/AKT/mTOR通路诱导口腔癌和结直肠癌细胞凋亡的研究

《Phytomedicine Plus》：Chaetoceros socialis Extract Triggers Apoptosis in Oral and Colorectal Cancer Cells Through PI3K/AKT/mTOR Pathway Modulation

本研究针对传统化疗药物毒副作用大、选择性差的问题，探讨了海洋硅藻Chaetoceros socialis乙醇提取物对口腔癌（KB）和结直肠癌（HT-29）细胞的抗癌活性。研究发现该提取物能通过剂量依赖性方式选择性诱导癌细胞凋亡，显著上调Caspase-3、Bax、PTEN等促凋亡基因表达，同时下调Bcl-2、AKT、mTOR等生存通路基因，证实其通过调控PI3K/AKT/mTOR通路发挥抗癌作用，为开发天然抗癌药物提供了新思路。

　　

在全球范围内，癌症依然是导致死亡的主要原因之一，每年有数百万人因此失去生命。尽管诊断和治疗方法取得了显著进步，但传统化疗方案常常伴随着严重的毒副作用，如黏膜炎、肾毒性和神经毒性等，严重影响患者的生活质量。特别是口腔癌和结直肠癌，作为全球最常见和最致命的恶性肿瘤之一，其治疗面临巨大挑战。这些挑战促使研究人员不断寻找具有选择性细胞毒性、能精准靶向癌细胞而对正常组织损伤较小的替代或辅助治疗药物。

在这一背景下，天然生物活性化合物因其结构多样性和多模式作用机制而备受关注。据统计，1981年至2019年间批准的抗癌药物中，约25%直接或间接来源于天然产物。其中，海洋来源的天然化合物，特别是微藻类，因其丰富的生物活性成分而显示出巨大的抗癌潜力。Chaetoceros socialis（社交角毛藻）作为一种海洋硅藻微藻，已被证明具有抗氧化和潜在的抗肿瘤活性。然而，其对口腔癌和结直肠癌的具体作用机制尚不清楚。

为了填补这一研究空白，来自法国索邦大学的研究团队在《Phytomedicine Plus》上发表了一项创新性研究，系统探讨了C. socialis乙醇提取物对口腔鳞状细胞癌（KB）和结直肠癌（HT-29）细胞的抗癌作用及其分子机制。研究人员假设该提取物能够通过调节凋亡相关基因和抑制PI3K/AKT/mTOR信号通路，选择性诱导癌细胞凋亡，同时对正常内皮细胞（HUVEC）保持较低毒性。

关键技术方法

研究人员采用MTT法检测细胞活力，通过 Annexin V-FITC/PI 双染色流式细胞术分析细胞凋亡，并利用实时定量PCR（qPCR）技术检测凋亡和信号通路相关基因的表达水平。研究使用的细胞系包括KB口腔鳞癌、HT-29结直肠癌细胞以及正常人脐静脉内皮细胞（HUVEC），C. socialis样本采集自波斯湾海岸。

研究结果

3.1. 细胞活力测定

研究结果显示，C. socialis提取物以剂量依赖性的方式显著抑制两种癌细胞的活力。在KB细胞中，24小时处理后，5、10、15和20 μg/mL浓度下的细胞活力分别为68.92%、66.51%、50.33%和44.06%。HT-29细胞在6.5、8.5、10.5和12.5 μg/mL浓度下的活力分别为78.08%、70.79%、51.40%和44.48%。值得注意的是，正常HUVEC细胞在所有测试浓度下均保持高活力（20 μg/mL时为89.44%），表明该提取物对癌细胞具有选择性毒性。

3.2. 细胞凋亡测定

流式细胞术分析进一步证实，C. socialis提取物主要通过诱导细胞凋亡发挥抗癌作用。在KB细胞中，经15 μg/mL提取物处理24小时后，早期和晚期凋亡细胞比例显著增加至18.46%和30.22%。HT-29细胞在10.5 μg/mL浓度处理下，早期和晚期凋亡细胞分别达到16.14%和29.02%。两株细胞系中的坏死细胞比例均保持在较低水平，表明凋亡是主要的细胞死亡方式。

3.3. 实时定量PCR结果

基因表达分析揭示了提取物作用的具体分子机制。在HT-29细胞中，促凋亡基因Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9、Bax、P53、P21、FAS和PTEN显著上调，而生存相关基因Bcl-2、AKT和mTOR明显下调。KB细胞中也观察到类似的基因表达变化模式，表明提取物同时激活了内在（线粒体）和外在（死亡受体）凋亡通路，并通过上调PTEN、下调AKT和mTOR有效抑制了PI3K/AKT/mTOR生存信号通路。

研究结论与意义

这项研究首次系统阐述了C. socialis乙醇提取物通过调控PI3K/AKT/mTOR信号通路诱导口腔癌和结直肠癌细胞凋亡的双重机制。研究不仅证实了该提取物对癌细胞的选择性毒性，还深入揭示了其作用的分子靶点，为开发基于海洋微藻的天然抗癌药物提供了坚实的实验依据。

特别值得关注的是，该提取物能够同时激活多条凋亡通路：通过上调Bax/Bcl-2比值促进线粒体途径凋亡，通过增强FAS表达激活死亡受体途径，并通过PTEN介导的AKT/mTOR信号抑制阻断癌细胞的生存通路。这种多靶点作用机制使其在克服肿瘤耐药性方面具有独特优势。

与传统的化疗药物相比，C. socialis提取物展现出良好的安全性特征，对正常内皮细胞几乎无毒性，这为其后续的临床应用奠定了重要基础。研究人员指出，这种选择性毒性可能源于癌细胞与正常细胞在代谢特性、信号通路活化状态等方面的固有差异。

该研究的发现不仅为口腔癌和结直肠癌的治疗提供了新的候选药物，也凸显了海洋微生物资源在药物开发中的巨大潜力。随着对海洋生物活性成分研究的深入，未来可能会有更多类似C. socialis的天然产物被发掘并应用于癌症治疗领域，为改善癌症患者的治疗效果和生活质量提供新的可能性。

然而，研究人员也指出当前研究的局限性，包括缺乏体内实验验证、使用粗提物而非单一成分、以及需要蛋白水平验证等。未来的研究方向应包括活性成分的分离纯化、动物体内药效学评价、以及与其他抗癌药物的联合应用研究，以进一步推动该天然产物向临床应用转化。