《Fitoterapia》：Magnolia officinalis Lignans induce apoptosis and epigenetic reprogramming via the miR-148a-3p/DNMT-1/UTF-1 axis in pancreatic cancer cells
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本研究通过体外和计算生物学分析，揭示了厚朴（Magnolia officinalis）在胰腺癌治疗中的多靶点作用机制。其活性成分 honokiol 和 magnolol 通过促进ROS生成、抑制DNMT-1和JAK2/STAT3信号通路，诱导癌细胞凋亡并逆转表观遗传沉默，为开发低毒性辅助疗法提供了理论依据。
Jinwon Choi|Han-Saem Lee|Hyo Jeong Kim|Min Choi|Trina E. Tallei|Chi-Hoon Ahn|Jai-Hyun So|Moon Nyeo Park|Bonglee Kim
韩国庆熙大学韩医学学院，首尔东大门区Hoegidong 1-5，邮编02447，大韩民国
摘要
Magnolia officinalis Rehder et Wilson（MRW）是一种传统的草药，具有公认的抗炎和抗氧化特性，但其作为癌症治疗手段的分子机制尚未完全阐明。本研究旨在通过体外和计算机模拟分析，揭示MRW对胰腺癌的多靶点抗癌潜力。液相色谱-质谱（LC–MS/MS）分析确定了honokiol和magnolol为主要活性成分，这一结果通过保留时间和紫外光谱得到了验证。MRW处理通过促进活性氧（ROS）生成、线粒体膜电位（ΔΨm）去极化和caspase激活，抑制了PANC-1和MIA PaCa-2细胞的存活并诱导其凋亡，同时对正常上皮细胞没有影响。从机制上讲，MRW抑制了DNA甲基转移酶1（DNMT-1）和JAK2/STAT3信号通路，同时恢复了未分化的胚胎细胞转录因子1（UTF-1）和miR-148a-3p的表达，从而逆转了胰腺癌细胞的表观遗传沉默和ROS过度产生。分子对接实验进一步表明，honokiol、magnolol和magnolin与DNMT-1、UTF-1、STAT3、JAK2、IL-6和Survivin具有很强的结合亲和力，在催化口袋内形成了稳定的氢键和π–π堆积相互作用。这些相互作用表明，MRW成分可作为非核苷类DNMT-1抑制剂和ROS–免疫调节剂，破坏致癌反馈回路并重新激活凋亡途径。综上所述，MRW是一种多靶点植物药物，能够整合ROS介导的氧化应激、表观遗传重塑和免疫–凋亡信号通路，具有作为传统胰腺癌治疗低毒性辅助策略的转化潜力。
引言
根据GLOBOCAN的数据，胰腺癌（PC）是全球最具侵袭性的恶性肿瘤之一，2020年导致约50万人死亡[1]。尽管治疗手段有所进步，但其预后仍然很差，五年生存率仅为8%[2]。PC亚型的分类对预后和治疗具有重要意义，但目前尚缺乏可靠的临床前和转化模型来区分这些亚型，因此需要严格验证[3]。最近的多组学方法（包括ChIP-seq、RNA-seq、DNA甲基化、miRNA-seq和SNP分析）表明，表观遗传改变（尤其是DNA甲基化和组蛋白修饰）几乎影响了PC生物学的所有方面[4]，进而影响亚型分类和患者预后[5]。因此，DNA甲基转移酶（DNMTs）已成为可干预的分子靶点，新型非核苷类DNMT1抑制剂已在临床前研究中显示出疗效，并进入了一/二期临床试验[6]。这类药物可能增强化疗和免疫检查点阻断疗法的效果[7]。值得注意的是，低剂量的5-aza-2′-脱氧胞苷（DAC）显示出持久的抗肿瘤效果且没有立即的细胞毒性，这凸显了其作为去甲基化剂的潜力[8]。
信号转导子和转录激活因子3（STAT3）是细胞因子和生长因子转录反应的主要调节因子[9]，在胰腺癌中通过促进凋亡抵抗、异常增殖和分化起关键作用[10]。除了经典的转录活性外，STAT3还通过转移到线粒体并与电子传递链相互作用，参与线粒体呼吸和氧化磷酸化[11,13]。STAT3的治疗抑制已受到广泛关注，有多种抑制剂正处于临床开发阶段[14]。然而，由于肿瘤基因表达的表观遗传改变，经常会出现耐药性[15]，因此需要同时抑制致癌信号通路和表观遗传失调的多靶点策略[16]。
表观遗传机制，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑[17, [18], [19], [20]和miRNA调控[21]，在胰腺肿瘤发生中起着核心作用[22]。多项研究表明，某些miRNA可以区分良性囊性肿瘤（BCT）和胰腺导管腺癌（PDAC）[23]。例如，miR-126通过其3′UTR中的非经典“无种子”位点直接靶向KRAS[24]，而重新表达调控KRAS的miRNA（如let-7家族、miR-96和miR-217）被提出作为PDAC的有希望的治疗策略[25]。
在这些候选分子中，miR-148a-3p因具有明确的肿瘤抑制功能、与DNA甲基转移酶1（DNMT-1）的直接调控作用以及在胰腺癌中频繁下调而被优先研究，这些因素共同揭示了表观遗传失调与肿瘤进展之间的机制联系[26]。
联合治疗方案可能进一步增强去甲基化效果[9]并克服表观遗传驱动的耐药性[15]。由于耐药性（无论是内在的还是后天获得的）持续限制着胰腺癌治疗的持久效果，迫切需要整合传统方法和表观遗传靶向方法的创新策略[27]。
天然产物最近作为胰腺癌管理的辅助策略受到了关注[28]。例如，去除了过敏原的Rhus verniciflua Stokes提取物（aRVS）在晚期胰腺癌患者中耐受性良好，与化疗联合使用时可提高生存率[29]。其他植物化学物质，包括薏苡仁提取物[30]、姜黄素类[31]、槲寄生提取物[32]和韩国红参[33]也显示出不同程度的临床益处[34]。这些发现强调了天然化合物作为辅助或独立治疗的转化潜力[35]。其中，Magnolia officinalis Rehder & E.H. Wilson（MRW）因其多样的药理特性而脱颖而出[36]，尤其是其强大的抗氧化和抗炎作用，这些作用直接关系到胰腺肿瘤微环境的调节。慢性氧化应激和持续性炎症被认为是胰腺肿瘤发生、进展和化疗耐药性的主要驱动因素[37, [38], [39]]。最新证据表明，MRW的主要木脂素（包括honokiol和magnolol）不仅能够缓解这些病理过程，还能直接抑制JAK2/STAT3、NF-κB和DNMT1等致癌和表观遗传调节因子，这些因子在胰腺癌中常常失调。因此，MRW的作用机制超越了单纯的抗氧化或抗炎效果，使其成为一种具有调节肿瘤微环境和靶向信号通路的植物治疗候选物[40]，包括抗氧化、抗炎、抗菌和抗焦虑作用[41]。Honokiol是MRW中的主要木脂素，具有高生物利用度和穿越血脑屏障的能力[42]，进一步增强了其在肿瘤学中的治疗意义[43]。重要的是，世界卫生组织认可了Magnolia officinalis的临床应用[44]，其在传统医学中的长期使用进一步支持了其作为安全替代传统治疗的潜力[45]。
因此，本研究旨在验证MRW在胰腺癌中的抗癌潜力，特别关注其调节与疾病进展相关的DNMT-1和miRNAs的能力。通过结合临床观察和体外及体内机制分析，我们试图阐明MRW的治疗机制，并强调其在基于表观遗传的治疗策略中的转化意义。
试剂
Magnolia officinalis Rehder et Wils.的树皮（木兰科）来自一家认证的草药供应商（NIKOM，韩国庆尚）。原材料的植物学身份由韩国国家中医药发展研究所验证，并将凭证标本（编号MO-2025-01）存放在该研究所的标本馆中。干燥的树皮（500克）用3.5升70%甲醇回流提取两次，每次提取3小时。合并后的提取物经过过滤并在减压条件下浓缩。
木兰树皮提取物中honokiol和magnolol的定量
液相色谱-质谱（LC–MS/MS）和超高效液相色谱-光电二极管阵列（UPLC–PDA）分析证实了MRW中honokiol和magnolol的准确鉴定和可重复定量。这两种化合物分别以9.152分钟（honokiol）和10.024分钟（magnolol）的保留时间被检测到，与参考标准值（分别为9.150分钟和10.022分钟）非常吻合。这种近乎完美的保留时间一致性验证了分析物的化学身份（图1A）。讨论
胰腺癌（PC）仍然是最具侵袭性的恶性肿瘤之一，其特征是诊断晚、治疗选择有限和生存率低。尽管目前FDA批准的方案（包括吉西他滨、纳布帕克利塔克赛尔、FOLFIRINOX和脂质体伊立替康）代表了临床标准，但它们的应用受到高系统毒性、剂量限制的不良反应以及快速出现的耐药性的限制[35],[72],[73],[74]
结论
本研究表明，MRW通过调控ROS介导的凋亡、线粒体功能障碍和miR-148a-3p/DNMT-1/UTF-1轴的表观遗传修饰，在胰腺癌中表现出强大的抗癌活性。通过同时抑制JAK2/STAT3和Survivin–Smac信号通路，MRW作为依赖ROS的凋亡网络调节因子，能够恢复细胞稳态和肿瘤抑制活性。综上所述，这些发现表明MRW是一种有前景的多靶点
CRediT作者贡献声明
Jinwon Choi：撰写原始稿件、软件开发、资金获取、正式分析、概念构思。Han-Saem Lee：撰写原始稿件、方法学设计、正式分析、数据管理。Hyo Jeong Kim：实验研究、数据管理。Min Choi：数据可视化、概念构思。Trina E. Tallei：撰写与编辑、正式分析。Chi-Hoon Ahn：撰写原始稿件、方法学设计。Jai-Hyun So：撰写与编辑、撰写原始稿件。Moon Nyeo Park：撰写与
资助
本研究部分由庆熙大学研究生院的BK21 FOUR项目（GS-1-JX-ON-20230362）资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究的财务利益或个人关系。
