牡荆素通过调控HIF-1α/Bcl-2/caspase-3通路诱导急性白血病凋亡并增强柔红霉素疗效的机制研究

《Scientific Reports》：Vitexin induces apoptosis and enhances daunorubicin efficacy in acute leukemia via modulation of the HIF-1α/Bcl-2/caspase-3 pathway

本研究聚焦急性白血病化疗耐药与不良反应严重的临床难题，探索天然黄酮苷类化合物牡荆素(vitexin)的治疗潜力。研究人员通过体外实验证实，牡荆素能剂量依赖性地抑制白血病细胞增殖，并通过下调HIF-1α和Bcl-2、上调caspase-3表达诱导细胞凋亡。特别值得注意的是，牡荆素与柔红霉素(daunorubicin)联用展现协同作用，在AML原代细胞中显著提升凋亡率至22.15%。该研究首次系统阐明牡荆素通过HIF-1α/Bcl-2/caspase-3通路调控凋亡的分子机制，为天然产物辅助白血病治疗提供新策略。

　　

在对抗急性白血病的战场上，医学界始终面临着一个棘手的难题：传统化疗药物在杀伤癌细胞的同时，往往遭遇耐药性的顽强抵抗，并伴随严重的毒副作用。这种两难境地促使科学家将目光转向天然化合物宝库，期待找到更安全有效的辅助治疗策略。近日发表于《Scientific Reports》的一项突破性研究，揭示了一种来自绿豆等植物的天然黄酮苷——牡荆素(vitexin)，如何在分子水平上精准调控白血病细胞的凋亡机制，甚至能增强常用化疗药物柔红霉素的疗效。

为深入探索这一机制，研究团队构建了多层次实验体系：采用MTT法检测细胞毒性，流式细胞术分析凋亡率，RT-qPCR和Western blot解析基因与蛋白表达，并结合生物信息学预测靶点。特别值得注意的是，研究纳入了30例急性白血病患者的骨髓原代细胞（15例AML和15例ALL），使结论更具临床相关性。

Cytotoxic effect of vitexin on leukemic cell lines

研究发现牡荆素对NB-4(AML)和MOLT-4(ALL)白血病细胞系均产生剂量和时间依赖性抑制作用，48小时IC₅₀分别为901μM和929μM。尤为关键的是，在等效浓度下，牡荆素对正常外周血单核细胞(PBMCs)毒性显著低于白血病细胞，显示其良好的选择性。

Combination drugs investigation

协同指数(CI)分析揭示，牡荆素与柔红霉素在NB-4细胞中呈现协同作用(CI=0.8)，在MOLT-4细胞中为相加作用(CI=1.0)。这种谱系特异性差异为精准用药提供重要线索。

The Effect of Vitexin and Combination Treatment on Inducing Apoptosis

流式细胞术检测显示，牡荆素单药可使NB-4和MOLT-4细胞凋亡率分别达42.82%和40.0%。与柔红霉素联用后，NB-4细胞凋亡率进一步提升至55.00%，显著高于单药效果。

Vitexin and candidate protein interaction using in silico bioinformatic tools

STITCH数据库预测显示，牡荆素与缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)存在强相互作用，提示其可能通过调控HIF-1α下游通路影响细胞凋亡。

The Effect of Vitexin on Target Gene Expression

RT-qPCR结果证实，牡荆素处理48小时后显著下调HIF-1α和Bcl-2基因表达，同时上调caspase-3表达。这种"双重调控"模式为理解其促凋亡机制提供分子依据。

Determination of protein expression by Western blot analysis

Western blot结果与基因水平变化一致：牡荆素显著降低HIF-1α和pro-caspase-3蛋白表达，同时增加cleaved-caspase-3水平，证实caspase通路被激活。

The Effect of Vitexin and Combination Treatment on Inducing Apoptosis in Bone Marrow-derived Leukemic Cells

在临床样本验证中，牡荆素使AML和ALL原代细胞凋亡率分别达19.88%和17.73%。联合用药在AML样本中呈现显著协同效应（凋亡率22.15%），而在ALL样本中仅为相加趋势，再次印证谱系特异性差异。

研究讨论部分指出，虽然牡荆素在体外需较高浓度（微摩尔级）才能发挥效应，但其对正常细胞低毒的特性仍具重要价值。值得注意的是，这种浓度需求与其溶解性和膜渗透性受限有关，与既往研究一致。机制上，研究聚焦HIF-1α/Bcl-2/caspase-3通路，但上游调控机制如PI3K/AKT、MAPK/ERK等通路仍有待探索。

该研究的创新性在于首次系统阐明牡荆素在急性白血病中通过HIF-1α/Bcl-2/caspase-3通路诱导凋亡的机制，并证实其与柔红霉素的协同效应。特别在AML原代细胞中观察到的显著协同作用，为髓系白血病治疗提供新思路。然而作者强调，当前研究仍属机制探索阶段，需更多细胞系模型、体内实验及上游通路研究支持。未来若能与BCL-2抑制剂（如venetoclax）等临床常用药物联用探索，可能产生更大转化价值。这项研究为天然产物辅助白血病治疗奠定了重要理论基础，开辟了药物开发新方向。