马缨丹花衍生的氧化锌纳米颗粒诱导人非小细胞肺癌（NCI-H460）细胞中氧化应激相关的凋亡反应

《Molecules》：Oxidative Stress-Associated Apoptotic Responses Induced by Lantana camara L. Flower–Derived Zinc Oxide Nanoparticles in Human Non-Small Cell Lung Cancer (NCI-H460) Cells

　　

肺癌仍然是全球癌症相关死亡的主要原因，凸显了对更安全、更有效治疗策略的需求。在本研究中，研究人员采用马缨丹（Lantana camara L.）花水提物通过绿色生物合成方法合成了氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs），并评估了其对人类非小细胞肺癌（NSCLC）NCI-H460细胞的抗癌潜力。通过紫外-可见光谱（UV-vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能量色散X射线分析（EDX）、X射线衍射（XRD）和粒径分析对生物合成的ZnO NPs进行了表征，确认了纳米晶ZnO的形成。马缨丹花提取物的液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析揭示了多种生物活性植物化学物质的存在，包括酚类化合物、萜类化合物、脂肪酸和生物碱，这些物质可能在绿色合成过程中促进ZnO NPs的还原和稳定。使用MTT法和台盼蓝排斥试验对ZnO NPs进行细胞毒性评估，结果显示细胞活力呈剂量依赖性降低，半数抑制浓度（IC₅₀）为50 μg/mL。机制研究表明，ZnO NPs暴露诱导了显著的氧化应激，表现为一氧化氮（NO）、脂质过氧化（LPO）和活性氧（ROS）水平升高，同时细胞内谷胱甘肽（GSH）耗竭。细胞核DNA断裂、线粒体膜去极化和G0/G1期细胞周期阻滞进一步证实了细胞凋亡。实时定量PCR（qRT-PCR）分析显示，促凋亡基因Bax和p53上调，同时抗凋亡基因Bcl-2下调，表明线粒体依赖性内在凋亡途径被激活。综上所述，这些发现表明，马缨丹花介导的ZnO纳米颗粒在NSCLC细胞中诱导了与氧化应激相关的凋亡反应，突出了其作为进一步抗癌研究的环保纳米平台的潜力。

肺癌是全球癌症相关死亡的主要原因，现有治疗手段（如手术、化疗、放疗及靶向治疗）存在系统性毒性、耐药性和复发等局限性，亟需开发更安全、更有效的替代策略。金属氧化物纳米颗粒因其尺寸小、表面积大及生物相容性而在癌症研究中受到关注，其中绿色合成的氧化锌纳米颗粒（ZnO NPs）因环境友好和低毒性而尤为突出。马缨丹（Lantana camara L.）花富含酚类、黄酮类等生物活性化合物，具有抗氧化和抗癌潜力，但其在纳米颗粒合成中的应用仍有限。本研究利用马缨丹花水提物（LCFAE）通过绿色生物合成方法制备ZnO NPs，并系统评估其对人类非小细胞肺癌（NSCLC）NCI-H460细胞的抗癌活性及机制，旨在为开发环保型纳米抗癌平台提供初步体外证据。论文发表在《Molecules》。

研究人员主要采用以下关键技术方法：（1）绿色合成：以LCFAE为还原剂和稳定剂，与醋酸锌在碱性条件下反应，经离心、洗涤、煅烧（400°C，2 h）获得ZnO NPs；（2）理化表征：利用UV-vis、FTIR、SEM、EDX、XRD、动态光散射（DLS）及HR-TEM分析纳米颗粒的形貌、晶型、元素组成和粒径；（3）体外细胞实验：使用NCI-H460（人非小细胞肺癌细胞）和BEAS-2B（人正常肺上皮细胞）细胞系（购自ATCC，经支原体检测阴性），通过MTT法、台盼蓝排斥试验评估细胞毒性，并运用Hoechst染色、Rhodamine123染色、流式细胞术、qRT-PCR和Western blot检测氧化应激、凋亡及细胞周期相关指标。

研究结果：
**2.1 LC-MS植物化学分析**：通过LC-MS在正负离子模式下鉴定出马缨丹花提取物含有多种生物活性成分，包括6-姜辣素、α-细辛醚、茉莉酸甲酯、反式-反式-法尼醇、茄碱等，涵盖酚类、萜类、脂肪酸和生物碱，这些成分可能参与纳米颗粒的还原和稳定。
**2.2 表征**：UV-vis光谱在365 nm处出现ZnO特征吸收峰；FTIR显示羟基（3293 cm^-1）、脂肪族（2921 cm^-1）和芳香基团（1599、1261 cm^-1）参与合成，并出现Zn-O伸缩振动峰（891.4 cm^-1）；SEM观察到不规则多边形和聚集结构，EDX证实Zn和O含量分别为74.0%和26.0%；XRD衍射峰对应六方纤锌矿结构，无杂质峰；DLS显示水动力学直径约1.0135 μm，多分散指数（PDI）为20.2%，Zeta电位为-0.0191 V（近中性，稳定性中等）；HR-TEM显示初级颗粒呈球形，平均粒径12.865±4.457 nm，SAED图案证实结晶性。
**2.3 抗增殖性能评估**：MTT法表明，LCFAE-ZnO NPs对NCI-H460细胞呈剂量依赖性抑制，IC₅₀为50 μg/mL（25、50、100 μg/mL用于后续实验），而对正常BEAS-2B细胞在200 μg/mL时抑制约50%，选择性指数（SI）为3.35；台盼蓝排斥试验证实细胞活力随浓度降低；形态学观察显示细胞变圆、脱落和膜起泡。
**2.4 抗氧化酶评估**：与未处理组相比，处理组一氧化氮（NO）释放、脂质过氧化（LPO）和超氧阴离子生成呈剂量依赖性升高，而还原型谷胱甘肽（GSH）水平降低，表明氧化应激诱导。
**2.5 凋亡评估**：Hoechst染色显示核DNA断裂和染色质浓缩；Rhodamine123染色显示线粒体膜电位（MMP）去极化；流式细胞术显示G0/G1期细胞比例增加（100 μg/mL时达69.73%），表明细胞周期阻滞；qRT-PCR显示促凋亡基因Bax和p53上调，抗凋亡基因Bcl-2下调；Western blot进一步证实Bax和p53蛋白表达升高，Bcl-2蛋白表达降低，提示线粒体依赖性内在凋亡途径激活。

讨论部分指出，本研究首次系统评估了马缨丹花介导ZnO NPs对NCI-H460细胞的抗癌机制，包括氧化应激、抗氧化防御、线粒体功能障碍、凋亡和细胞周期调控。研究结果与先前绿色合成ZnO NPs的报道一致，但存在局限性，如未直接表征煅烧后纳米颗粒表面残留的有机成分、未进行定量凋亡检测（如Annexin V-FITC）和体内验证。结论部分（Section 5）翻译如下：在本研究中，研究人员通过马缨丹花水提物绿色生物合成方法成功制备了ZnO NPs。全面的理化表征证实了纳米晶ZnO的形成，表明花中生物分子在纳米颗粒稳定中发挥作用。生物合成的ZnO纳米颗粒对人非小细胞肺癌（NCI-H460）细胞表现出显著的剂量依赖性细胞毒性。机制上，ZnO纳米颗粒暴露诱导了显著的氧化应激，伴随线粒体膜去极化和核DNA损伤，共同提示凋亡途径的激活。流式细胞术分析进一步揭示了G0/G1期细胞周期阻滞，表明癌细胞增殖受到抑制。在分子水平上，Bax、p53基因上调和Bcl-2基因下调提示线粒体功能障碍的参与。Western blot的蛋白水平研究进一步确认了凋亡途径。总之，这些发现为生物合成的ZnO NPs作为肺癌研究潜在候选物的可能性提供了初步证据。然而，仍需进一步的体内验证和详细的机制研究以确定其安全性、药代动力学和转化治疗应用性。