奎诺维克酸通过调节Ras/MAPK信号通路和干扰素-γ的表达,增强KHYG-1细胞的细胞毒性
《Journal of Cellular and Molecular Medicine》:Quinovic Acid Enhances the Cytotoxicity of KHYG-1 Cells by Modulating the Ras/MAPK Signalling Pathway and Interferon-Gamma Expression
【字体:
大
中
小
】
时间:2025年11月28日
来源:Journal of Cellular and Molecular Medicine 4.2
编辑推荐:
喹诺维辛酸通过激活CREB和STAT4等信号通路增强NK细胞杀伤癌细胞的能力,上调穿孔素、颗粒酶等效应分子表达,并诱导癌细胞凋亡及DNA修复抑制。研究验证了其在不同癌症细胞线中的有效性及通过MAPK和PI3K/AKT通路调控NK细胞活性的机制。
猫爪草提取物中的关键活性成分——喹诺维酸,在免疫调节和抗肿瘤领域展现出重要潜力。该研究系统性地探讨了喹诺维酸增强自然杀伤(NK)细胞活性的分子机制及临床转化价值。通过体外细胞模型和临床样本实验,研究团队揭示了喹诺维酸激活多重信号通路,促进NK细胞对多种癌细胞系产生高效杀伤的生物学过程。
在细胞毒性实验中,采用KHYG-1人NK细胞系与K562人白血病细胞系建立共培养模型。研究发现,喹诺维酸在0-10 μM浓度范围内显著增强NK细胞对靶细胞的杀伤效率,且未对效应细胞本身产生增殖抑制。这种选择性杀伤机制通过双重途径实现:一方面,效应细胞释放的穿孔素、颗粒酶A/B、Fas配体等直接诱导靶细胞凋亡;另一方面,效应细胞分泌的干扰素-γ(IFN-γ)协同激活靶细胞死亡信号通路。
分子机制研究揭示了多维度调控网络。首先,喹诺维酸通过激活cAMP响应元件结合蛋白(CREB)和信号转导及转录激活因子4(STAT4)的磷酸化,增强细胞毒性分子的转录表达。特别值得注意的是,CREB磷酸化水平与颗粒酶B表达量呈显著正相关,而STAT4磷酸化则直接调控IFN-γ的分泌。这种双重调控机制使得喹诺维酸既能通过颗粒酶介导的caspase依赖性凋亡,又能通过干扰素-γ激活Fas/FasL介导的死亡受体通路。
在信号通路层面,研究重点分析了MAPK和PI3K/AKT两大核心通路。MAPK通路中的ERK和P38磷酸化水平显著提升,而JNK通路未观察到明显变化。通过特异性抑制剂阻断ERK和P38通路,发现该通路对颗粒酶B的表达起关键作用。同时,PI3K/AKT通路的激活不仅促进NK细胞增殖,还通过调控NKG2D等激活受体表达,增强对靶细胞的识别能力。
值得注意的是,喹诺维酸对DNA修复通路的抑制具有显著协同效应。研究团队发现,SET复合体(包含SET、APE1和HMGB1蛋白)的活性被有效抑制,导致DNA损伤修复机制受阻。同时,凋亡相关蛋白PARP的切割形式(cleaved PARP)和天冬氨酸蛋白酶(caspase-3/8/9)的激活提示了级联凋亡反应的启动。这种双重作用机制使得喹诺维酸能够针对不同阶段的癌细胞产生协同杀伤效果。
在跨细胞系实验中,研究将模型扩展至FaDu(头颈部鳞状细胞癌)和NPC-039(鼻咽癌)细胞系。通过Transwell共培养模型发现,喹诺维酸处理使靶细胞线粒体膜电位下降幅度达35%-42%,流式细胞术检测显示凋亡率在10 μM浓度下分别达到31.04%和33.77%。特别值得关注的是,该效应不伴随靶细胞自身增殖抑制,表明效应机制具有特异性。
临床转化方面,研究团队从头颈部鳞癌患者中分离出NK细胞进行实验验证。数据显示,患者来源的NK细胞在喹诺维酸处理后,颗粒酶A/B分泌量增加2.3-3.1倍,IFN-γ水平提升1.8-2.4倍,且细胞毒性活性较健康供体NK细胞增强15%-22%。这种差异可能源于肿瘤微环境对NK细胞功能状态的适应性调节,为个性化治疗提供了新思路。
研究还创新性地引入组蛋白乙酰化标记分析。通过检测H3K9/14乙酰化水平的变化,发现喹诺维酸能增强组蛋白乙酰转移酶活性,这种表观遗传修饰可能通过开放颗粒酶基因启动子区域促进其转录。值得注意的是,当联合使用组蛋白去乙酰化抑制剂(TSA)时,H3K9/14乙酰化水平提升幅度达常规处理的2倍,但未对颗粒酶表达产生叠加效应,提示可能存在独立调控机制。
在安全性评估方面,研究采用WST-8法检测喹诺维酸对KHYG-1细胞的增殖抑制,发现10 μM浓度下细胞存活率仅下降3.2%-5.7%,且未观察到DNA损伤(通过Comet实验验证)。这种低毒高活性的特性与天然产物常见的药代动力学特征相符,为后续临床开发奠定了基础。
机制研究还涉及受体介导的信号转导。通过Western blot检测发现,喹诺维酸显著上调NKG2D、NKp30、NKp44等激活型受体的表达水平,其中NKG2D磷酸化水平增幅达4.7倍。这些受体的激活通过激活Syk激酶和PLC-γ1通路,最终导致MAPK和PI3K/AKT通路的级联放大效应。特别需要指出的是,NKG2D的激活可能通过识别肿瘤表面MICA/MICB分子,形成正反馈调节环路,持续增强NK细胞活性。
在临床前模型验证中,研究团队采用人源化小鼠模型模拟实体瘤微环境。数据显示,经口服给予喹诺维酸(剂量50 mg/kg/d)的小鼠,脾脏NK细胞活性较对照组提升40%-55%,且在荷瘤小鼠模型中,肿瘤体积抑制率达到68%-72%。这种体内外的协同效应验证了研究的可重复性。
研究还首次报道了喹诺维酸对 nk 细胞群分的调控作用。通过流式细胞术分析发现,喹诺维酸处理使CD56+CD57-的"新鲜"NK细胞比例提升18%-25%,而CD56+CD57+记忆性NK细胞比例下降12%-15%。这种细胞群分的动态变化可能解释了其对不同阶段肿瘤细胞的选择性杀伤。
最后,研究团队构建了包含7种关键生物标志物的数学模型,用于预测喹诺维酸的治疗响应。模型显示,当颗粒酶B/穿孔素比值超过阈值(≥2.1)时,治疗有效率可达82%-89%。这一发现为临床分型提供了新的生物标志物体系。
该研究不仅深化了天然产物抗肿瘤的分子机制认知,更为 NK细胞过继疗法提供了新型免疫调节剂。其发现的意义在于:首先,证实了三萜类化合物通过表观遗传调控激活免疫效应细胞的新机制;其次,建立了跨物种(人类细胞系与小鼠模型)的转化研究体系;最后,提出了基于分子分型的精准治疗策略,为克服NK细胞治疗中的疗效异质性提供了解决方案。这些突破性发现为后续开发新型免疫疗法药物奠定了理论基础,同时为天然产物在肿瘤免疫治疗中的应用开辟了新方向。
生物通微信公众号
生物通新浪微博
今日动态 |
人才市场 |
新技术专栏 |
中国科学人 |
云展台 |
BioHot |
云讲堂直播 |
会展中心 |
特价专栏 |
技术快讯 |
免费试用
版权所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
联系信箱:
粤ICP备09063491号