赤桉叶提取物通过调节线粒体能量代谢增强沙利度胺在急性髓系白血病细胞中的疗效

《BMC Complementary Medicine and Therapies》：Eucalyptus camaldulensis leaf extract enhances thalidomide efficacy in acute myeloid leukemia cells through modulation of mitochondrial energetics

　　

背景：急性髓系白血病（AML）是一种侵袭性血液系统恶性肿瘤，具有高复发率和不良预后。作为治疗抵抗主要驱动因素的白血病干细胞（LSC）主要依赖线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）存活。靶向线粒体代谢代表一种有前景的治疗策略。本研究探讨了赤桉（Eucalyptus camaldulensis Dehnh.）叶提取物单独及与沙利度胺联用对AML细胞中线粒体能量代谢的影响。方法：采用人AML Kasumi-1细胞系进行体外研究。细胞分为对照组、沙利度胺处理组、赤桉提取物处理组及联合处理组。乙醇提取物经GC–MS和HPLC表征。细胞活力通过WST-1法评估并计算IC50值。CD34、MFN1、MFN2、OPA1和IL-6的基因表达经qRT-PCR定量。ATP水平经ELISA测定。线粒体长度经透射电子显微镜评估。结果：赤桉提取物单独及与沙利度胺联用均以浓度依赖性方式显著降低Kasumi-1细胞活力。联合处理显示相加细胞毒效应（CI=1）。沙利度胺、提取物、联合处理的IC50分别为197.80 μg/mL、30.26 μg/mL和28.26 μg/mL。沙利度胺单独或联合显著下调IL-6表达，而沙利度胺升高MFN1表达。提取物显著下调IL-6与线粒体融合基因并降低CD34表达。提取物处理降低ATP水平并缩短线粒体长度（p<0.05）。结论：赤桉提取物破坏AML细胞中线粒体能量代谢与LSC相关通路。其与沙利度胺联用显示相加活性，可能代表克服AML中代谢驱动治疗抵抗的互补策略。

研究背景与立项依据

急性髓系白血病（AML）是成人最常见急性白血病，约占急性白血病病例80%，尽管治疗策略进步，仍因原发与获得性耐药导致高复发率与不良预后。白血病干细胞（LSC）是AML治疗抵抗与复发的核心驱动因素，不同于正常造血干细胞（HSC）主要依赖糖酵解，LSC特征性依赖线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）供能，该代谢重编程增强ATP生成，支持ABC转运蛋白介导的药物外排，促进化疗抵抗。线粒体动力学（融合蛋白MFN1、MFN2、OPA1调控）对维持呼吸效率至关重要，融合增强已被认定为AML治疗脆弱点；CD34作为LSC常用标志物，高表达关联不良预后。免疫调节药物（IMiD）沙利度胺可抑制IL-6等炎性因子，但其对AML线粒体代谢影响未明。天然产物赤桉（Eucalyptus camaldulensis Dehnh.）叶具抗炎抗氧化活性，但其调节AML线粒体OXPHOS的潜力尚未阐明。鉴于靶向OXPHOS根除LSC的迫切需求，研究人员开展本研究，探明赤桉叶提取物单用及联用沙利度胺对AML细胞线粒体能量代谢与LSC通路的效应。论文发表于《BMC Complementary Medicine and Therapies》。

主要关键技术方法

研究人员采用人AML Kasumi-1细胞系（ATCC来源）设对照、沙利度胺、赤桉乙醇提取物、联合四组开展体外实验；赤桉叶采自埃及伊斯梅利亚公共园林，经植物学鉴定留档（标本号4117）。提取物经GC–MS与HPLC表征化学成分；细胞活力用WST-1法测48小时并处理计算IC₅₀，药物交互用Chou–Talalay法（CI判定）；基因表达用qRT-PCR测CD34、MFN1、MFN2、OPA1、IL-6（GAPDH内参）；ATP用ELISA定量；线粒体形态用透射电子显微镜（TEM）测20个线粒体长度取均数；统计用SPSS 20 Shapiro–Wilk正态性检验与学生t检验（n=3，p≤0.05显著）。

研究结果

GC–MS与HPLC分析赤桉提取物：GC–MS总离子流图鉴定出反式-13-十八碳烯酸、1,1,7-三甲基-4-亚甲基-十氢-1H-环丙[e]薁-7-醇、十六酸、6-甲基-环癸-5-烯醇等；HPLC定量出9酚酸（没食子酸20.41 mg/g、阿魏酸15.06 mg/g等）、7黄酮（白杨素19.85 mg/g、芦丁14.80 mg/g、山奈酚10.12 mg/g等）、4生物碱（阿托品13.88 μg/g等）、4鞣质（鞣花鞣质19.03 mg/g等）、4萜类（芳樟醇18.02 mg/g等），为活性归属提供化学基础。

赤桉提取物与沙利度胺对Kasumi-1活力影响：浓度依赖降活力，沙利度胺IC₅₀ 197.80 μg/mL，提取物IC₅₀ 30.26 μg/mL，联合IC₅₀ 28.26 μg/mL，CI=1示相加效应非协同拮抗。

IL-6基因表达：沙利度胺、提取物、联合均显著下调IL-6（p=0.006、0.034、0.002），三组间无统计学差，印证二者均抑IL-6生存信号。

MFN1基因表达：沙利度胺与联合上调MFN1（p=0.05、0.003），提取物显著下调（p<0.001），示沙利度胺促融合而提取物破融合。

MFN2与OPA1基因表达：沙利度胺对MFN2、OPA1影响不显著（p=0.068、0.202）；提取物与联合显著下调MFN2（p=0.014、0.011）与OPA1（p=0.016、0.001），提取物抑融合能力强于沙利度胺。

CD34基因表达：沙利度胺下调不显著（p=0.267），提取物与联合显著下调（p=0.035、0.007），示提取物削弱LSC标志物。

ATP水平：对照1893.67 nM，沙利度胺1838.33 nM（降不显著p=0.452），提取物1243.75 nM（p=0.001），联合1537.50 nM（p=0.013）；提取物与联合显著耗竭ATP，沙利度胺对生物能影响弱。

线粒体长度（TEM）：对照912.48 nm，沙利度胺1000.07 nm（略长不显著），提取物515.28 nm（p<0.001），联合570.75 nm（p=0.014）；提取物与联合使线粒体碎裂缩短，与融合基因下调、ATP下降一致。

讨论部分总结

研究人员在讨论中指出，AML中OXPHOS维持LSC存活与耐药，赤桉提取物含多酚、黄酮、生物碱、鞣质、萜类，其中没食子酸、芦丁、山奈酚、阿托品、东莨菪碱、葫芦巴碱等均有报道抗癌活性。活力实验示两者浓度依赖抑增殖，联用CI=1为相加。IL-6下行可能经抑制NF-κB与STAT3（IL-6/STAT3轴控OPA1），从而下调融合基因；提取物降ATP、缩线粒体、降CD34，契合“破OXPHOS→削LSC能量供给与药外排”假说。沙利度胺单用对线粒体生物能及CD34作用有限，却上调MFN1，提示其免疫调节与代谢调节分离。研究局限为单细胞系、缺正常PBMC选择性对照、缺蛋白水平与前氧耗（OCR）直接检测、未评裂变蛋白（如DRP1），未来需多模型、体内、选毒性验证及联用标准方案化疗增敏探索。

结论翻译

据研究人员所知，本研究首次证明赤桉叶提取物单独或与沙利度胺联用，可通过下调IL-6与线粒体融合基因引发线粒体功能障碍、降低OXPHOS活性，从而靶向AML中白血病干细胞相关通路；相比之下沙利度胺单用对线粒体生物能与LSC标志物影响有限。总体而言，赤桉叶提取物对线粒体代谢的扰动强于沙利度胺，或可成为克服AML代谢驱动治疗抵抗的潜在互补治疗策略。