关于槲皮素通过调节USP9X/PIAS4机制影响乳腺癌细胞中铁死亡（ferroptosis）的研究

《Letters in Drug Design & Discovery》：Research on the mechanism by which quercetin affects ferroptosis in breast cancer cells through regulating USP9X/PIAS4

乳腺癌治疗研究：槲皮素通过抑制USP9X/PIAS4轴诱导细胞死亡

　　乳腺癌是一种对女性健康构成重大威胁的恶性肿瘤，其发病率和死亡率在全球范围内持续上升。近年来，随着人口老龄化趋势的加剧以及生活方式和环境因素的变化，乳腺癌的防控面临前所未有的挑战。尽管现有的治疗方法包括手术、放疗、化疗和免疫治疗，但这些方法仍存在诸多问题，如癌细胞的高异质性、对正常组织的严重毒副作用、癌细胞快速产生耐药性以及疾病复发的风险。因此，寻找新的、有效的治疗手段成为乳腺癌研究的重要方向之一。

在这一背景下，天然产物因其独特的生物活性和较低的不良反应，逐渐成为乳腺癌治疗研究的热点。其中，槲皮素作为一种广泛存在于植物中的黄酮类化合物，已显示出显著的抗癌潜力。槲皮素不仅能够抑制癌细胞的增殖，还能诱导其凋亡，并通过多种机制促进氧化应激和铁死亡，从而阻断肿瘤的发展。然而，尽管槲皮素在乳腺癌治疗中展现出良好的前景，其具体的作用机制仍需深入研究。

本研究旨在揭示槲皮素在乳腺癌治疗中的作用机制，并探讨其是否通过调控去泛素化酶USP9X来发挥抗癌效果。USP9X作为一种重要的去泛素化酶，已被证实与乳腺癌的进展密切相关。通过生物信息学分析、分子对接实验、免疫共沉淀（IP）和免疫印迹（IB）等技术，研究发现USP9X在乳腺癌组织中高度表达，并通过去泛素化作用稳定PIAS4蛋白水平，从而促进乳腺癌细胞的恶性发展。同时，槲皮素能够与USP9X发生特异性结合，抑制其去泛素化功能，进而降低PIAS4的稳定性，最终导致乳腺癌细胞凋亡、抑制增殖并诱导氧化应激和铁死亡。

在实验设计方面，本研究首先收集了81例乳腺癌患者的临床样本，包括肿瘤组织及其对应的正常组织。这些样本在液氮中快速冷冻后，保存于-80℃的冰箱中。随后，通过MTT实验筛选出对MCF-7和MDA-MB-231细胞具有50%抑制率的槲皮素浓度，并进一步利用EdU实验和流式细胞术评估其对细胞增殖和凋亡的影响。结果显示，槲皮素在50 μM浓度下显著抑制了乳腺癌细胞的增殖，同时增加了细胞凋亡率、ROS水平、MDA含量以及铁和Fe2?的积累，表明其在诱导氧化应激和铁死亡方面具有重要作用。此外，通过JC-1试剂检测，发现槲皮素还能够改变线粒体膜电位，进一步支持其诱导细胞凋亡和铁死亡的机制。

为了进一步验证槲皮素的作用机制，本研究还进行了USP9X沉默实验。通过使用shRNA技术，将USP9X的表达水平下调后，观察到与槲皮素处理组相似的细胞增殖抑制和凋亡促进效应。同时，分子对接实验显示槲皮素能够与USP9X发生强效结合，说明其可能通过直接作用于USP9X来发挥抗癌作用。此外，通过生物信息学平台的分析，确认了USP9X和PIAS4在乳腺癌组织中的表达水平呈正相关，进一步支持了USP9X对PIAS4的调控作用。

研究还发现，USP9X通过去泛素化作用维持PIAS4蛋白的稳定性，而PIAS4的高表达则与乳腺癌的进展密切相关。当USP9X被沉默时，PIAS4的泛素化水平上升，其蛋白表达下降，这表明USP9X对PIAS4的稳定性具有关键影响。相反，当USP9X被过表达时，PIAS4的表达水平得以恢复，说明USP9X与PIAS4之间存在复杂的调控关系。进一步实验表明，PIAS4的过表达能够逆转USP9X沉默带来的细胞增殖抑制和凋亡促进效应，从而确认了USP9X和PIAS4在乳腺癌进展中的协同作用。

在动物实验中，研究人员构建了乳腺癌异种移植模型，观察槲皮素在体内的抗肿瘤效果。结果显示，与对照组相比，槲皮素处理组的肿瘤体积和重量显著降低，同时肿瘤组织中USP9X和PIAS4的表达水平也明显下降。此外，与肿瘤增殖相关的Ki-67蛋白表达受到抑制，进一步证明了槲皮素在体内的抗癌效果。

综上所述，本研究揭示了槲皮素通过调控USP9X/PIAS4轴，抑制乳腺癌细胞的增殖并促进其凋亡、氧化应激和铁死亡，从而发挥抗癌作用。这一发现不仅为乳腺癌的治疗提供了新的分子靶点，也为开发更安全有效的治疗策略奠定了基础。然而，本研究仍存在一些局限性，例如对特定信号通路和下游效应分子的研究尚不深入，未来需要进一步探讨USP9X介导的PIAS4去泛素化如何具体影响乳腺癌细胞的增殖、凋亡和铁死亡过程。此外，临床试验仍是评估槲皮素在乳腺癌治疗中的实际效果和安全性的重要步骤，因此需要在后续研究中进行更深入的探索。