番茄红素联合辣椒素类糖苷通过诱导凋亡、抑制增殖及调节氧化应激发挥抗急性髓系白血病（AML）作用：基于HL-60细胞与苯诱导大鼠模型的研究

《Journal of Biochemical and Molecular Toxicology》：Ameliorative Effect of Lycopene and Capsaicinoid Glucoside in Acute Myeloid Leukemia

急性髓系白血病（AML）是一种血液系统恶性肿瘤，治疗效果有限，尤其在老年和化疗耐药患者中。尽管阿糖胞苷（cytarabine）和柔红霉素（daunorubicin）是常规治疗，但在部分人群中其5年生存率低于15%。尽管如此，具有抗白血病特性的天然生物活性物质可能是一种可行的治疗策略。本研究考察番茄红素（Lyc）和辣椒素类糖苷（CG）单用及联用作为可能辅助或替代治疗的抗白血病潜力。本研究采用体外（HL-60细胞系）和体内（苯诱导白血病大鼠模型）方法。体外采用MTT法（MTT assay）、台盼蓝（Trypan blue）、结晶紫染色和流式细胞术（Annexin-V/PI）评估细胞毒性、凋亡和增殖。体内试验评估血液学参数（白细胞（WBC）、红细胞（RBC）、中性粒细胞（neutrophils））、氧化应激指标（超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽（GSH））、定量聚合酶链反应（qPCR）和酶联免疫吸附试验（ELISA）检测抗凋亡/增殖标志物（B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）、核因子κB（NF-κB）、Ki-67、增殖细胞核抗原（PCNA））。为验证形态学改变，进行血涂片分析。Lyc和CG在体外显示剂量依赖性细胞毒性，Lyc+CG协同显示最低细胞毒性，IC₅₀值为21.35。Lyc+CG组合显示协同效应，显著降低细胞活力并增加凋亡（早期凋亡40.59%，晚期凋亡18.72%）。体外和体内研究表明，Lyc+CG降低增殖和抗凋亡效应，恢复SOD和GSH水平，并使血液学参数正常化（p < 0.001）。Lyc+CG组血涂片显示更多凋亡小体和更少原始细胞。通过在细胞系（HL-60）和动物模型（苯诱导大鼠白血病）中诱导凋亡、降低氧化应激和阻止增殖，Lyc和CG组合表现出强抗白血病作用。这些结果鼓励进一步研究Lyc+CG作为可能的AML治疗策略。为完全阐明其治疗潜力，未来研究应集中于临床试验和分子机制见解。

研究背景：急性髓系白血病（AML）是损害造血干细胞机制的血液系统恶性肿瘤，以异常细胞增殖和分化并形成髓系细胞为特征。自20世纪70年代以来，“3+7方案”（3天柔红霉素加7天阿糖胞苷）是AML标准治疗，但老年及化疗耐药患者5年生存率仍低于15%，因此需要探索新的治疗药物，尤其是天然植物化学物。番茄红素（Lyc）是存在于番茄、西瓜等红色果实中的红色类胡萝卜素，具有抗氧化、抗炎和促凋亡等作用；辣椒素类糖苷（CG）是辣椒素类的糖基化衍生物，具有更好的溶解性和耐受性，并报道有抗氧化、抗炎、神经病理性疼痛、糖尿病神经病变、心血管保护和抗癌等生物活性。基于此，研究人员评估Lyc和CG单用及联用对AML的协同和个体抗白血病活性。

研究人员开展的研究及结论意义：本研究在HL-60细胞系和苯诱导白血病大鼠模型中评价Lyc与CG的抗白血病作用。研究结果显示，Lyc+CG可显著降低细胞活力、降低氧化应激和增殖，并增加凋亡和细胞死亡。该研究提示Lyc+CG具有作为AML膳食或治疗干预的潜力，为天然多靶点辅助治疗提供了实验依据。

关键技术方法（不超过250字）：体外使用HL-60细胞系（ATCC CCL-240），来源于The University of Lahore的UIMLT细胞培养实验室，采用低代次细胞；体内使用雄性Sprague-Dawley大鼠（150–200 g，7–9周），购自The University of Lahore动物房，伦理批准号UOL/DERC/03/07/9627。体外以MTT法、台盼蓝、结晶紫染色、流式细胞术（Annexin-V/PI）及ELISA检测细胞毒性、凋亡和增殖标志物。体内以苯诱导白血病大鼠模型，设六组（n = 8），包括阴性对照、阳性对照、甲氨蝶呤（methotrexate）VC、Lyc、CG及Lyc+CG；检测血液学参数、SOD/GSH、qPCR和ELISA，并进行外周血涂片分析；采用GraphPad Prism 10进行ANOVA及Tukey事后检验。

研究结果：
4.1 番茄红素与辣椒素类糖苷呈剂量依赖性细胞毒性：MTT法处理HL-60细胞48 h，Lyc、CG及Lyc+CG均降低细胞活力，IC₅₀分别为43.01 μM、31.52 μM和21.35 μM，提示Lyc+CG联用具有更强抗白血病作用。
4.2 Lyc和CG处理降低HL-60细胞活力：台盼蓝显示Lyc、CG组死细胞比例显著增加（p < 0.01），Lyc+CG组最高（p < 0.001）；结晶紫显示Lyc+CG组活细胞吸光度显著降低（p < 0.001），与VC组可比。
4.3 Lyc和CG在白血病细胞系中的凋亡潜力：流式Annexin V-FITC/PI显示Lyc+CG组早期凋亡40.59%、晚期凋亡18.72%；ELISA显示治疗组Annexin-V蛋白显著升高（p < 0.001），支持其抗白血病潜力。
4.4 Lyc和CG增加HL-60细胞裂解物凋亡并降低增殖：ELISA显示Lyc+CG显著降低NF-κB和Bcl-2水平，并降低Ki-67和PCNA水平（p < 0.001），提示强促凋亡、抗生存和抗增殖效应。
4.5 苯诱导白血病体内血液学参数评估：苯诱导使WBC和中性粒细胞升高、RBC降低；Lyc+CG显著降低WBC、降低中性粒细胞并升高RBC（p < 0.001），接近阴性对照和VC组。
4.6 Lyc和CG调节氧化应激：苯诱导降低SOD和GSH活性；Lyc、CG及Lyc+CG治疗后两者活性显著增加，提示联合补充可降低氧化应激。
4.7 Lyc和CG在苯诱导白血病大鼠模型中的抗增殖作用：ELISA和qPCR显示阳性对照组Ki-67和PCNA蛋白及mRNA水平最高，Lyc+CG组降低最显著（p < 0.001），与体外结果一致。
4.8 Lyc和CG在苯诱导白血病大鼠模型中的凋亡活性：ELISA和qPCR显示Lyc+CG协同显著降低Bcl-2和NF-κB蛋白及mRNA表达（p < 0.001）。
4.9 显微镜血涂片分析评估Lyc和GC（原文如此）的抗白血病和凋亡潜力：血涂片显示阳性对照组异常原始细胞和Auer小体增多；Lyc+CG组凋亡小体增加、胞质颗粒化和核浓缩，Auer小体减少，提示抗白血病和促凋亡形态学证据。

讨论部分总结：讨论指出，白血病细胞耐药仍是有效治疗的主要障碍；Lyc+CG在体外和体内均显示协同抗白血病能力。Lyc可调节PI3K/AKT/mTOR、NF-κB和Wnt/β-catenin等通路，并通过Nrf2途径增加SOD和GSH表达；CG可抑制NF-κB，下调Bcl-2和COX-2并上调p53和caspase-3。讨论还指出，Lyc+CG可能通过平衡氧化应激、诱导凋亡和抑制增殖发挥作用；体内血液学指标恢复、血涂片形态改善以及Ki-67和PCNA降低支持其抗白血病活性，并提示细胞周期阻滞。

研究结论翻译：本研究表明，在AML体外和体内模型中，1.49 μM Lyc和1.64 μM CG，尤其联合时，具有强抗白血病作用。该组合通过下调Ki-67和PCNA抑制增殖，同时诱导凋亡，表现为Annexin-V表达升高和流式细胞术数据。此外，Lyc+CG通过提高GSH和SOD水平降低氧化应激，可能通过抑制NF-κB和激活Nrf2。这些结果证明Lyc+CG作为天然多靶点辅助治疗AML的治疗潜力。然而，仍需进一步研究阐明潜在分子机制并开展临床试验。