《Biochemical Pharmacology》：Carnosol targets KAT2B/H3K18la axis to regulate histone lactylation and inhibit proliferation of lung cancer cells
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刘敏福|侯书婉|杜倩倩|余慧明|万乐瑶|查帅|陈琳|李安正|吴佳琴|郭耀|范峰|徐康|王春丽中国湖北中医药大学实验室医学学院，武汉430065摘要由于复杂的代谢重编程和表观遗传异常，肺癌在治疗上面临巨大挑战。本研究旨在探讨肉桂醇对肺癌的抑制作用，并阐明其背后的分子机制。我们采用了
刘敏福|侯书婉|杜倩倩|余慧明|万乐瑶|查帅|陈琳|李安正|吴佳琴|郭耀|范峰|徐康|王春丽
中国湖北中医药大学实验室医学学院，武汉430065
摘要
由于复杂的代谢重编程和表观遗传异常，肺癌在治疗上面临巨大挑战。本研究旨在探讨肉桂醇对肺癌的抑制作用，并阐明其背后的分子机制。我们采用了多种实验方法，包括细胞计数Kit-8检测、集落形成试验、流式细胞术、RNA测序、代谢物提取后进行气相色谱-质谱分析以及Western blot分析，系统评估了肉桂醇在体外对肺细胞的效应。通过肿瘤异种移植模型验证了肉桂醇在体内的抗肺癌效果。研究结果表明，肉桂醇能以剂量依赖的方式显著抑制肺癌细胞的存活能力，并通过下调Cyclin E1和CDK2的表达诱导G1期细胞周期停滞。此外，肉桂醇还能通过调节糖酵解途径改变细胞代谢，从而降低组蛋白H3的乳酰化水平。免疫沉淀实验进一步证实，肉桂醇通过影响KAT2B的表达，选择性地降低组蛋白H3K18位的乳酰化程度，进而调控肺癌细胞的增殖。总之，肉桂醇通过靶向KAT2B-H3K18la轴展现出良好的抗肿瘤作用，为其作为肺癌治疗的新疗法提供了可能。
引言
肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，对公共健康构成严重威胁。根据世界卫生组织国际癌症研究机构2024年发布的最新数据，2022年全球新增肺癌病例248万例，死亡病例180万例，位居各类癌症之首[1]。在众多风险因素中，吸烟被认为是最主要的原因，与超过80%的肺癌死亡病例相关[2]。尽管近几十年来诊断和治疗技术不断进步，包括手术切除、放疗以及化疗药物的优化，但大多数患者还是在疾病晚期才被确诊，这使得他们的五年生存率一直不高。目前，以靶向治疗和免疫检查点抑制剂为代表的精准医疗策略，已经为部分患者提高了生存率和生活质量[3]。然而，靶向药物容易产生耐药性，而免疫疗法的响应率较低，这些依然是该领域面临的重大难题。因此，探索肺癌的新的分子机制并开发更有效的治疗策略至关重要。
来自植物、动物和微生物来源的天然化合物，因其化学多样性高、生物活性广，且能够调控多个靶点，而被视为极具潜力的治疗候选物[4]、[5]。越来越多的证据表明，这类化合物具有强大的抗肿瘤作用，其作用机制包括诱导细胞凋亡和自噬、抑制肿瘤转移以及调节肿瘤微环境等。肉桂醇是一种存在于鼠尾草属和迷迭香属植物中的酚类二萜，具有很强的抗氧化、抗炎和抗癌特性[6]。临床前研究已证实肉桂醇对胃癌、乳腺癌和结肠癌具有治疗效果。从机制上看，肉桂醇可通过产生活性氧、诱导p53表达、激活caspase酶并抑制STAT3通路，在HCT116细胞中诱导细胞凋亡[7]；它还能在乳腺癌细胞中引发p38介导的内质网应激和自噬反应，并在前列腺癌模型中诱导G2/M期细胞周期停滞[8]、[9]。不过，肉桂醇在肺癌中的具体抗肿瘤机制，尤其是其选择性细胞毒性及潜在的表观遗传调控作用，目前仍不清楚。
随着高通量测序技术的快速发展，人们发现了许多表观遗传修饰方式。组蛋白乳酰化是指细胞代谢产物乳酸与组蛋白上的赖氨酸残基发生共价结合的现象[10]、[11]。这种修饰会改变染色质结构，影响转录因子的结合，进而调控基因启动子的可及性，最终影响基因表达[10]。越来越多的证据表明，组蛋白乳酰化在癌症发展中起着至关重要的多重作用。例如，在葡萄膜黑色素瘤中，乳酸会通过增加组蛋白H3K18的乳酰化水平来促进肿瘤进展[12]；在胰腺导管腺癌中，糖酵解过程与H3K18乳酰化以及TTK/BUB1B蛋白之间的正反馈循环会加剧胰腺导管腺癌的功能异常[13]；而在肝癌中，乳酰化直接调控肝癌干细胞的恶性生物学行为[14]、[15]。因此，研究肉桂醇与组蛋白乳酰化之间的关系，或许能为肺癌的治疗提供新的思路。
在本研究中，我们系统评估了肉桂醇在体外和体内对肺癌的治疗效果，并阐明了其背后的分子机制。研究发现，肉桂醇能够显著抑制肺癌细胞的增殖、迁移和侵袭能力。转录组测序结果显示，肉桂醇处理会影响细胞周期的进程；流式细胞术和Western blot分析则表明，肉桂醇会诱导细胞进入G1期周期停滞，同时减少处于S期的细胞数量。基于GC–MS的代谢组学分析进一步显示，肉桂醇降低了细胞内的乳酸水平——乳酸是组蛋白乳酰化的关键底物——从而将代谢重编程与表观遗传改变联系起来。从机制层面来看，肉桂醇通过调节糖酵解途径，降低了乳酸的产生量和H3K18乳酰化水平，同时还抑制了组蛋白乙酰转移酶KAT2B的表达。此外，我们还将肉桂醇与临床上常用的化疗药物顺铂进行了比较，以评估其抗肿瘤效果。本研究旨在阐明肉桂醇对肺癌细胞的抑制作用及其潜在的分子机制，为肺癌治疗提供新的策略。
章节节选
细胞培养与处理
人类肺上皮细胞（BEAS-2B）和人类肺癌细胞系（H1299和PC-9）均购自中国上海的ATCC细胞库。H1299和PC-9细胞在T25培养瓶中培养，培养基为含10%胎牛血清（FBS，来自中国武汉Procell生命科技有限公司）和1%青霉素-链霉素的Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM，编号PM150411，同上）。细胞培养过程如下
肉桂醇抑制肺癌细胞的增殖与恶性行为
为了评估肉桂醇对细胞存活率的影响，我们将H1299和PC-9肺癌细胞以及BEAS-2B正常肺上皮细胞分别用不同浓度的肉桂醇（DMSO溶剂，浓度为0、1、5、10、20、30、40、50和100μM）处理24小时，随后使用CCK-8试剂检测细胞存活率。实验结果表明，肉桂醇能以剂量依赖的方式显著抑制H1299和PC-9细胞的增殖（见图1A、B），而对正常肺上皮细胞则没有明显的毒性作用（
讨论
肺癌是全球发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，因此优化治疗策略和开发新药物一直是癌症研究的重要方向。虽然靶向治疗和免疫疗法为一些晚期患者带来了希望，但药物耐药性和低响应率仍然是亟待解决的临床问题[16]、[17]、[18]。由于种种优势，天然化合物逐渐成为抗肿瘤药物研发的重要来源
作者贡献声明
刘敏福：论文撰写——初稿撰写、项目管理、方法设计、实验实施、数据整理。侯书婉：论文撰写——初稿撰写、方法设计、数据分析。杜倩倩：方法设计、实验实施、数据分析。余慧明：方法设计、实验实施、数据分析。万乐瑶：结果可视化、结果验证、实验实施。查帅：论文撰写——审阅与编辑、实验指导、资金筹集。陈琳：论文撰写——审阅与编辑、实验指导、资金筹集。李安正：
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了以下机构的支持：中国国家自然科学基金（项目编号82505085、12404453）、中国博士后科学基金会（项目编号2024M750855）、湖北省中医药创新团队项目（项目编号ZY2025J002、ZY2025J001），以及中国湖北省自然科学基金（项目编号2025AFD483）。
伦理审批与知情同意
本研究的动物实验已经过中国湖北中医药大学医学伦理委员会的审核批准。所有实验均在符合伦理要求的条件下进行
