甘草酸调控[99mTc]Tc-PSMA生物分布与DMBA诱导乳腺癌模型中肿瘤进展的研究

《European Journal of Pharmaceutical Sciences》：Glycyrrhizic acid alters [99mTc]Tc-PSMA biodistribution and tumour progression in a DMBA-induced breast cancer model

　　

甘草酸（Glycyrrhizic acid, GA）降低了MDA-MB-231乳腺癌细胞的活力、迁移和侵袭能力。在无细胞体系中，GA对前列腺特异性膜抗原（PSMA）酶动力学表现出明显的非竞争性抑制模式。GA改变了[99mTc]Tc-PSMA在DMBA诱导乳腺肿瘤模型中的生物分布。在预处理组和后诱导治疗组中，GA显著将[99mTc]Tc-PSMA的肿瘤摄取从95.0分别降低至46.0和15.0 %ID/g。观察到GA相关的肿瘤与非靶组织分布变化，但未见肿瘤与本底比值改善的证据。

研究背景与目的

乳腺癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一，尽管早期诊断和治疗取得进展，转移性疾病仍预后不良。前列腺特异性膜抗原（PSMA）虽主要与前列腺癌相关，但在包括乳腺癌在内的多种实体瘤新生血管中也有表达，使其成为放射性药物成像和分子成像的理想靶点。[^99mTc]Tc-PSMA等放射性示踪剂因其良好的成像特性和可及性而被广泛研究。甘草酸（GA）是一种从甘草根中提取的天然三萜皂苷，已被报道具有抗炎、抗氧化和抗癌特性，但其在调节放射性示踪剂药代动力学和肿瘤靶向方面的潜在作用尚未被探索。因此，本研究旨在探讨GA作为抗癌剂和PSMA靶向放射性示踪剂行为调节剂的双重作用，假设GA改变PSMA功能和肿瘤微环境特征，从而影响[^99mTc]Tc-PSMA的生物分布和摄取。

研究方法与技术

研究人员采用的主要关键技术方法包括：使用MDA-MB-231人乳腺癌细胞系进行体外实验，包括MTT法评估细胞毒性、划痕愈合实验评估迁移、Transwell实验评估侵袭；利用重组人PSMA蛋白进行无细胞酶动力学分析，通过荧光底物检测GA对PSMA活性的影响；在体内实验中，采用雌性Sprague-Dawley大鼠（来自科威特大学医学院动物房）建立DMBA诱导的乳腺肿瘤模型，通过口服灌胃给予GA（50 mg/kg），随后进行SPECT/CT成像和生物分布分析；此外，还采用了RT-PCR和Western blotting分析分子标志物表达，以及TUNEL法和免疫组化染色评估凋亡。

研究结果

3.1 细胞毒性效应：GA以剂量和时间依赖性方式显著降低MDA-MB-231细胞活力，48小时的IC₅₀值为20 μM。

3.2 迁移和侵袭抑制：GA显著抑制细胞迁移和侵袭。划痕愈合实验中，对照组48小时伤口闭合率为88%±3.5%，而GA处理组仅为27%±2.8%（P<0.001）。Transwell实验中，GA使迁移细胞数减少72%（P<0.001），侵袭细胞数减少42%（P<0.005）。

3.3 PSMA抑制动力学：Lineweaver-Burk双倒数图显示所有数据线在负x轴交于一点，表明米氏常数（K_m）不变而最大反应速度（V_max）呈剂量依赖性降低，符合非竞争性抑制模式，抑制常数（K_i）为12.4±1.5 μM。

3.4 DNA损伤和Caspase-3荧光ELISA分析：RT-PCR结果显示，与癌症对照组相比，GA预处理组和后诱导治疗组的Caspase-3、TNF-α和IL-1水平均显著降低（P<0.0001）。

3.5 体内成像：SPECT/CT成像显示，GA处理动物的肿瘤相关[^99mTc]Tc-PSMA摄取显著降低57%（P<0.005）。

3.6 体重增长与肿瘤发展：接受DMBA的大鼠（II、III、IV组）体重较对照组低5.7%-6.5%。

3.7 肿瘤生长、转移抑制和组织学分析：GA治疗使肿瘤生长延缓61%，肿瘤体积从对照组的1.9±0.2 cm³降至0.74±0.08 cm³（P<0.001）。转移灶数量从每只动物9.5±1.2个降至3.2±0.9个（P<0.001）。GA处理肿瘤中TUNEL阳性细胞比例显著升高（32.4%±4.1% vs. 14.7%±3.2%，P<0.001）。

3.8 生物分布与成像：GA改变了[^99mTc]Tc-PSMA在肿瘤和非靶组织中的分布。定量数据显示，肿瘤摄取在对照组为95.0±0.8 %ID/g，GA预处理组降至46.0±0.6 %ID/g，后诱导治疗组降至15.0±0.7 %ID/g。

3.9 [^99mTc]Tc-PSMA的生物分布：GA处理后，肿瘤与本底比值（TBR）分别为：对照组19.0，预处理组15.3，后诱导治疗组15.0，表明TBR并未改善。

3.10 Western blotting：GA处理显著下调了基质金属蛋白酶-9（MMP-9）和血管内皮生长因子（VEGF）的表达，MMP-9相对表达量降低55%±5%，VEGF降低49%±4.7%，同时Caspase-3激活显著减少。

讨论与结论

讨论部分指出，GA处理与乳腺癌细胞生物学行为和[^99mTc]Tc-PSMA生物分布的显著改变相关。GA降低了MDA-MB-231细胞活力并抑制其迁移和侵袭，同时在DMBA诱导的肿瘤模型中与肿瘤进展减缓以及炎症、血管生成和凋亡相关标志物的变化相关联。无细胞PSMA酶动力学显示GA呈现表观非竞争性抑制模式，但未能确定直接的GA-PSMA结合位点。体内肿瘤摄取显著降低，但由于本底活性也相应降低，TBR并未提高。研究人员强调，绝对肿瘤摄取和TBR应同时考虑，单纯依赖视觉对比可能产生误导。研究还发现GA影响了多个非靶组织的示踪剂分布，提示其作用不限于肿瘤区室。讨论部分特别指出，GA引起的肿瘤微环境变化（如VEGF和炎症介质减少）可能间接影响放射性示踪剂的递送和分布。

结论部分翻译：总之，GA处理与DMBA诱导乳腺肿瘤模型中肿瘤生物学改变和[^99mTc]Tc-PSMA生物分布变化相关。GA将肿瘤绝对[^99mTc]Tc-PSMA摄取降低约57%，表明GA暴露可显著改变肿瘤组织中的放射性示踪剂积累。虽然肿瘤与本底对比度可能提供关于相对示踪剂分布的额外信息，但该参数不应被解释为绝对肿瘤靶向增强或治疗性递送增加的证据。无细胞PSMA测定显示了表观非竞争性抑制模式；然而，由于缺乏对DMBA肿瘤中PSMA直接表达和定位的测量，无法将在体生物分布变化具体归因于肿瘤相关PSMA的调节。总体而言，这些发现支持GA处理与[^99mTc]Tc-PSMA生物分布改变之间的关联，而PSMA相关效应与GA诱导的肿瘤生物学和组织分布变化的相对贡献仍有待确定。在进行PSMA靶向放射性核素治疗的任何意义确立之前，需要进行包含直接PSMA表达/定位测量和适当治疗终点的进一步研究。