基于多组学分析的穿心莲内酯调控肺腺癌氨基酸代谢与氧化应激的作用机制研究

本研究通过定量蛋白质组学、靶向氨基酸代谢组学、网络药理学及实验验证，首次揭示穿心莲内酯（PTL）通过靶向γ-谷氨酰环化转移酶（GCTG）调控肺腺癌（LUAD）细胞氨基酸代谢重编程和氧化应激平衡的分子机制，为LUAD治疗提供新靶点。

　　

背景

肺腺癌（LUAD）是全球癌症相关死亡的主因之一，传统治疗手段存在毒副作用和预后不佳等问题。穿心莲内酯（PTL）作为中药提取物，具有抗炎、抗氧化及抗肿瘤活性，但其对LUAD代谢调控的作用机制尚不明确。本研究首次从氨基酸代谢与氧化应激角度探索PTL的抗癌机制。

方法

研究采用无标记定量蛋白质组学筛选PTL处理的H1975细胞差异蛋白（157个），结合GO/KEGG分析发现这些蛋白富集于氨基酸代谢和氧化应激通路。靶向代谢组学检测到12种氨基酸水平显著下降。通过网络药理学筛选29个潜在靶点，分子对接与动力学模拟证实PTL与GCTG（GGCT）结合最稳定（结合能-10.5 kcal/mol，形成氢键）。体外实验通过qPCR、Western blot验证GCTG在LUAD组织中高表达且与不良预后相关；体内实验采用裸鼠移植瘤模型，腹腔注射PTL（20 mg/kg）抑制肿瘤生长。

结果

1. 1.

   多组学分析：差异蛋白主要参与谷氨酸代谢（如GCLC、GSS）、氧化还原酶活性等通路；代谢组学显示谷氨酸、色氨酸等12种氨基酸含量降低（P<0.05）。

2. 2.

   靶点验证：GCTG在TCGA数据库和32例临床样本中高表达（P<0.01），且与肿瘤分期正相关。PTL通过直接结合GCTG（Pull-down验证）抑制其蛋白表达。

3. 3.

   功能实验：PTL处理组细胞增殖抑制（克隆形成减少50%）、总氨基酸含量下降40%，同时ROS水平升高2倍，GSH/GSSG和NADPH/NADP比值降低（P<0.01）。过表达GCTG可部分逆转上述效应。

讨论

GCTG作为谷胱甘肽代谢关键酶，其抑制导致LUAD细胞氨基酸供应不足和氧化应激失衡。PTL的"促氧化"特性（与既往非肿瘤研究中的抗氧化作用相反）可能源于肿瘤微环境特异性。研究局限性包括未涉及糖脂代谢联动机制及特定氨基酸的靶向调控细节。

结论

PTL通过靶向GCTG调控LUAD氨基酸代谢重编程和氧化应激，为开发新型代谢干预疗法提供理论依据。未来需深入探索PTL与其他能量代谢通路的交叉作用。