反式肉桂醛通过内质网应激介导的DR5上调增强TRAIL诱导的结直肠癌细胞凋亡

《Scientific Reports》：Trans cinnamaldehyde enhances TRAIL induced apoptosis through ER stress mediated upregulation of DR5 in colorectal cancer cells

本研究针对TRAIL（肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体）在结直肠癌治疗中存在的耐药性难题，探索了天然化合物反式肉桂醛（TCA）的增敏作用。研究人员通过体外和体内实验证实，TCA通过诱导内质网（ER）应激，上调CHOP和死亡受体5（DR5）表达，显著增强TRAIL诱导的caspase依赖性凋亡。该发现为克服TRAIL耐药提供了新型联合治疗策略，具有重要的临床转化价值。

　　

在全球癌症负担日益加重的背景下，结直肠癌（Colorectal Cancer, CRC）作为十大常见恶性肿瘤之一，其治疗面临严峻挑战。尽管靶向药物如贝伐珠单抗（VEGF-A抑制剂）、西妥昔单抗（EGFR抑制剂）和瑞戈非尼（多激酶抑制剂）等已应用于临床，但化疗耐药和严重副作用仍限制其疗效，迫切需要开发更具选择性且耐受性良好的新策略。

TRAIL（TNF-related apoptosis-inducing ligand）因其能够特异性诱导癌细胞凋亡而不损伤正常细胞，成为极具潜力的抗癌候选药物，目前已进入临床II–III期试验。然而，TRAIL的半衰期短以及癌细胞对其凋亡作用的抵抗成为临床应用的主要障碍。耐药机制多样，包括DR4/5下调、抗凋亡蛋白（如c-FLIP、Bcl-2、Bcl-xL）过表达以及促凋亡蛋白（如Bax、Bim、PUMA）表达降低等。因此，寻找有效的TRAIL增敏剂或联合治疗方案至关重要。

反式肉桂醛（Trans-cinnamaldehyde, TCA）是从肉桂树皮中提取的天然活性成分，此前研究已显示其具有抗炎、抗增殖等多种生物活性，并能诱导内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）应激和细胞凋亡，但其在结直肠癌中克服TRAIL耐药的具体机制尚不明确。内质网作为细胞内蛋白质合成、折叠及应激感知的关键细胞器，其稳态失衡可触发未折叠蛋白反应（UPR）。适度ER应激有利于细胞存活，而强烈或持续的ER应激则会启动凋亡程序，其中转录因子CHOP（C/EBP homologous protein）的表达上调与ER应激诱导的凋亡密切相关，并能促进DR5等促凋亡蛋白的表达。

为此，Kim Dae Yeong等研究人员在《Scientific Reports》上发表论文，旨在探究TCA是否可增强结直肠癌细胞对TRAIL诱导凋亡的敏感性，并阐明其背后的分子机制。研究发现，TCA与TRAIL联用可在体外和体内模型中产生显著的协同抗肿瘤效应，尤其对TRAIL耐药的SW620细胞效果突出。机制上，TCA通过激活PERK-eIF2α-CHOP信号通路诱发ER应激，进而上调DR5表达，最终增强TRAIL通过死亡受体途径所介导的caspase依赖性凋亡。该研究不仅为TRAIL联合天然化合物治疗结直肠癌提供了理论依据，也为克服肿瘤耐药开辟了新方向。

在方法学上，作者主要运用了细胞活力检测（Cell Viability Assay）、蛋白质免疫印迹（Western Blot）、流式细胞术（FACS）分析细胞凋亡、siRNA基因敲降、实时定量PCR（qRT-PCR）、免疫荧光染色、以及裸鼠皮下移植瘤模型等关键技术。所有细胞系来源于韩国细胞系库和美国典型培养物保藏中心（ATCC），动物实验遵循ARRIVE指南，并经相关伦理委员会批准。

Synergistic enhancement of cell death by Trans-cinnamaldehyde (TCA) and TRAIL in human colorectal cancer cells

为评估TCA与TRAIL的协同效应，研究团队以不同浓度TCA（0–10 μg/mL）和TRAIL（0–50 ng/mL）处理多种结直肠癌细胞（如HCT116、DLD-1、HT-29、SW620）以及正常结肠细胞（CCD-18Co、FHC）。结果显示，TCA单药对癌细胞和正常细胞的增殖抑制约为10%–20%，而部分细胞系（如HCT116、DLD-1）对TRAIL敏感，HT-29与SW620则表现耐药。通过CompuSyn软件计算联合指数（CI），发现10 μg/mL TCA与10 ng/mL TRAIL联用在SW620细胞中协同效应最强（CI<1），且该组合显著抑制癌细胞增殖，而对正常细胞影响轻微，表明TCA能够有效逆转TRAIL耐药。

Combination of TCA and TRAIL induces apoptosis in colorectal cancer cells

形态学观察显示，TCA与TRAIL联用导致SW620细胞出现明显凋亡形态改变。Western Blot检测发现联合处理显著升高cleaved-PARP、cleaved caspase-3、caspase-8和caspase-9水平；流式细胞术与Caspase-Glo活性实验进一步证实凋亡率提高。使用广谱caspase抑制剂z-VAD-fmk可逆转上述蛋白切割及细胞死亡，TUNEL染色也提示DNA断裂增加，说明该组合诱导的细胞死亡为caspase依赖性凋亡。

Trans-cinnamaldehyde enhances TRAIL-induced apoptosis by upregulating DR5

为阐明TCA增敏机制，研究人员检测了凋亡相关蛋白的表达。结果显示，TCA处理能时间和剂量依赖性地上调DR5的mRNA和蛋白水平，而DR4未见明显变化；免疫荧光染色进一步确认DR5在细胞膜和胞内表达增强。通过siRNA敲降DR5后，TCA对TRAIL的增敏作用显著减弱，表明DR5的上调是TCA增强TRAIL诱导凋亡的关键环节。

Trans-cinnamaldehyde enhances the activation of ER stress in human CRC cells

由于CHOP作为ER应激关键因子可转录调控DR5，团队进一步探索TCA是否通过ER应激途径起作用。Western Blot结果显示，TCA以剂量和时间依赖方式升高p-PERK、p-eIF2α及CHOP蛋白水平；qRT-PCR也检测到CHOP mRNA表达上调。免疫荧光显示CHOP核转位增强。利用siRNA敲低CHOP后，TCA与TRAIL联合诱导的PARP切割和凋亡效应明显减弱，证实ER应激-CHOP-DR5信号轴在TCA增敏中起核心作用。

Combinatorial treatment reduces tumor size in animal studies

在动物实验中，皮下接种SW620细胞的裸鼠经TCA（10 mg/kg）与TRAIL（100 μg/kg）联合治疗后，肿瘤体积和重量均显著小于单药组；TUNEL染色显示联合组肿瘤组织凋亡细胞比例最高；免疫组化（IHC）进一步证实联合处理组DR5与CHOP表达明显上调，且小鼠未出现明显体重下降或全身毒性反应，说明该联合方案在体内有效且安全。

综上所述，本研究系统阐明了TCA通过诱发ER应激、上调CHOP与DR5表达，进而增强TRAIL在结直肠癌细胞中凋亡诱导作用的分子通路。不仅在细胞和动物层面验证了TCA与TRAIL的协同抗肿瘤效果，还突出该联合策略对正常细胞的安全性，为TRAIL耐药性结直肠癌的临床治疗提供了新思路。未来可进一步探索TCA类似物或其他ER应激诱导剂在联合疗法中的潜力，推动其向临床应用转化。