Cistanche Tubulosa는 1차 및 전이성 인간 결장암 세포의 반응성 산소 종 매개 세포자멸사를 유도합니다
Mar 04, 2022
아프난 살레 알-멘할리, 사피아 알리 자밀라, 아이샤 A. 라티프, 모하메드 A. 엘라에스, 모하메드 알사이라피, 모라나 자간자크
Anti Doping Lab Qatar, 독성 및 다목적, 도하, 카타르.
Anti Doping Lab Qatar, 생명 과학 연구, 카타르 도하.
연락하다:joanna.jia@wecistanche.com
요약
결장암은 전 세계적으로 세 번째로 흔한 암입니다. 기존 치료법은 중등도의 효능과 심각한 부작용을 나타내므로 보다 안전한 대안이 시급합니다. 본 연구에서는,시스탄체세뇨관, 현지 이름 Thanoon은 전통 의학에서 알려진 높은 치료 잠재력과 중동 지역의 풍부한 풍부함 때문에 잠재적인 식물 치료 전략으로 간주되었습니다. 생체 활성 화합물은 분말에서 추출되었습니다.시스탄체세뇨관4가지 결장에 대한 항암 특성 테스트암원발성 종양에서 유래된 2개(CaCo2 및 HCT116) 및 전이성 부위에서 유래된 2개(LoVo 및 SW620)를 포함하는 세포주. 의 효과시스탄체세뇨관세포 사멸 및 세포 산화 환원 항상성의 유도에 대해서도 조사되었습니다.시스탄체세뇨관1 mg/mL의 조 추출물로 72시간 처리했을 때 시험된 모든 암세포주의 증식에 대한 농도 및 시간 의존적 억제를 60% 이상 나타냈습니다. 증식 억제는 세포자살 유도, 세포 내 활성 산소 종 생성 및 미토콘드리아 과산화물로 표시되었습니다. 이 데이터는 Cistanche tubulosa가 부가적인 항결장암 치료에 대한 유망한 후보임을 시사합니다. 이것은 결장암 세포에 대한 Cistanche tubulosa의 항암 생체 활성을 보여주는 첫 번째 연구입니다.

약어:
7-AAD, 7-아미노-악티노마이신 D;
CTE,시스탄체세뇨관 추출물;
EMEM, Eagle의 최소 필수 배지;
FBS, 태아 소 혈청; DCF, 2,{1}}디클로로플루오레세인;
DCFH-DA, 2,{2}}디클로로디히드로플루오레세인 디아세테이트;
DMEM, Dulbecco's Modified Eagle's 배지;
DMSO, 디메틸설폭사이드; MTT, 3-[4,5-디메틸티아졸-2-일]-2,5-디페닐테트라졸륨;
PE, 피코에리트린; RFU, 상대 형광 단위;
ROS, 활성산소종
소개
결장직장암은 전 세계적으로 가장 흔한 암 중 하나이며(Brenner et al., 2014), 현대인의 식단과 생활방식, 감소된 신체 활동으로 인해 발병률이 2035년에 약 240만 건으로 계속 증가하고 있습니다. 현재의 노력은 현재 유행하는 결장직장암을 퇴치하는 데 충분하지 않으므로 식물치료제(Phytotherapeutics)와 같은 보다 안전한 대체 중재와 함께 생활 방식의 변화를 포함하여 효과적인 예방 및 치료를 위한 새로운 접근 방식이 필요합니다(Weidner et al., 2015). 질병을 치료하기 위해 약용 식물을 사용하는 식물 요법은 고대 인류 역사에서 피할 수 없는 부분이었습니다. 약용 식물은 전통 의학에서 사용되는 항암제의 60% 이상을 차지하는 암의 대체 치료 소스로 오랫동안 활용되어 왔습니다(Balunas and Kinghorn, 2005; Saibu et al., 2015). 가장 잘 알려진 예로는 Catharanthus roseus G. Don의 추출물이 있습니다. (Apocynaceae), Taxus baccata L. (Taxaceae) 및 Camptotheca acuminate Decne (Nyssaceae) (Cragg and Newman, 2005; da Rocha et al., 2001). 여러 허브 추출물과 식물 화학 물질은 활성 산소종(ROS) 생성 유도 및 Melissa officinalis 추출물의 경우와 같이 암세포의 관련 세포 사멸로 인해 대장암에서 항종양 효과를 나타내는 것으로 나타났습니다(Weidner et al., 2015).

시스탄체데스티콜라는 억제 효과가 있습니다.셀세포자멸사
식물치료제 후보 중,시스탄체아프리카, 아시아 및 지중해 지역의 건조 및 반건조 지역에 널리 분포하는 Orobanchaceae 기생 사막 식물인 tubulosa(Jiang et al., 2009)는 귀중한 의약 특성을 갖는 것으로 나타났습니다.시스탄체tubulosa는 전통 의학에서 광범위하게 사용되어 왔으며 신장 결핍증, 병적인 백반증, 과민증, 여성 불임 및 노인성 변비에 치료 효과가 있는 것으로 제안되었습니다(Jiang et al., 2009). Cistanche Tubulosa는 혈관 이완제(Yoshikawa et al., 2006), 간 보호(Morikawa et al., 2010), 항고혈당 및 고지혈증 효과(Xiong et al., 2013)를 포함하여 지난 10년 동안 집중적으로 연구되었습니다. Cistanche Tubulosawas는 또한 면역 체계의 강력한 강화제, 뼈 형성 촉진제, 노화 방지 및 피로 방지제로 제안됩니다(Xu et al., 2014). 또한, Cistanche tubulosa 추출물은 알츠하이머병 모델에서 아밀로이드 침착을 차단하는 것으로 나타났습니다(Wu et al., 2015). 다양한 치료 용도에도 불구하고 Cistanche Tubulosa의 잠재적 항암제로서의 효과는 아직 연구되지 않았습니다.
현재 연구에서 우리는 항암 효과를 조사했습니다.시스탄체2개의 원발성 및 2개의 전이성 결장암 세포주에 대한 세뇨관과 이 효과의 기저에 깔린 잠재적 메커니즘.
재료 및 방법
식물 추출물의 수집 및 준비
샘플시스탄체tubulosa는 2014년에 카타르의 사막 지역에서 채집되었으며 식물의 진위는 herpetologist에 의해 확인되었습니다. 바우처 샘플은 ADLQ의 독성 및 다목적 부서에 보관됩니다. 햇볕에 말린 식물 샘플을 Retsch Knife Mill Grindomix GM300을 사용하여 미세한 분말로 분쇄했습니다. 20g의 분말을 200mL의 초순수로 밤새 200시에 회전식 진탕기에서 37도에서 추출했습니다. 원유시스탄체튜불로사 추출물(CTE)을 8000rpm에서 3{6}}분 동안 원심분리하여 불용성 화합물을 펠렛화하고, 상청액을 수집하고, Labconco Freezone 6 플러스 동결 건조기를 사용하여 동결 건조했습니다. 건조 추출물을 Dulbecco's Modified Eagle's Medium(DMEM, SIGMA, Germany)에서 20mg/mL 농도로 재구성하고 0.{7}마이크론 멤브레인 필터를 통해 멸균 여과했습니다.
세포주 및 세포 유지
인간 결장암 세포주 CaCo2, SW620 및 LoVo는 Cell Lines Service(CLS, Eppelheim, Germany)에서 얻은 반면 HCT 116 세포주는 카타르 대학의 생물 및 환경 과학부에서 기증한 것입니다. CaCo2 및 HCT11은 대장암의 원발성 부위에서 유래한 반면 SW620 및 LoVo는 전이 부위에서 유래하였다. SW620, HCT116 및 LoVo 세포는 DME 배지에서 배양 및 유지되었고 CaCo2 세포는 Eagle's Minimum Essential Medium(EMEM, SIGMA, Germany)에서 유지되었다. 세포는 5% 이산화탄소를 함유하는 가습 분위기에서 10% 소태아혈청(FBS, SIGMA, 독일) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신(SIGMA, 독일)이 보충된 각각의 배지에서 37도에서 단층으로 배양되었다.
세포 생존력 분석
{{0}}[4,5-디메틸티아졸-2-일]-2,{5}}디페닐테트라졸륨(MTT) 분석을 사용하여 다음의 세포독성 활성을 평가했습니다. CTE는 앞서 설명한 것과 유사합니다(Jaganjac et al., 2{16}}1{18}}). 웰 플레이트에서 배양된 CaCo2, HCT116, SW62{29}} 및 LoVo 세포의 파종 밀도는 웰당 104세포였습니다. 세포를 처리 24시간 전에 10% FBS가 보충된 각각의 배지에 플레이팅하였다. 24시간 후, 배지를 제거하고 세포를 5% CO2를 포함하는 가습 분위기에서 37도에서 24, 48 및 72시간 동안 0, 0.25, 0.5, 1 및 2 mg/mL의 CTE로 처리했습니다. CTE 처리 후, 배지를 제거하고 40 μL의 MTT 용액(0.5 mg/mL)을 각 웰에 첨가하였다.
3시간 배양 후 MTT 용액을 제거하고 디메틸설폭사이드(DMSO, SIGMA, Germany)에 녹인 formazan 생성물을 마이크로플레이트 리더(Infinite 200 PRO NanoQuant, Tecan Trading AG, Switzerland)로 590 nm에서 흡광도를 측정하였다.
아폽토시스 분석
CaCo2, HCT116, SW62{11}} 및 LoVo 세포의 세포자멸사는 7-아미노-악티노마이신 D(7-AAD)를 필수 염료(Becton 디킨슨 인터내셔널, 벨기에) 제조업체의 지침에 따라. 간단히 말해서, 세포는 CTE(0, 0.5, 또는 1 mg/mL). 24 CTE 배양 후 세포를 수확하고 차가운 인산 완충 식염수로 2회 세척하고 Phycoerythrin(PE) Annexin V 및 7-AAD로 15분 동안 실온에서 어두운 곳에서 염색했습니다. 염색된 세포는 FACS를 사용한 유세포 분석에 의해 1시간 이내에 분석되었습니다. Aria III 유세포 분석기 및 FACSDiva 소프트웨어(Becton Dickinson)는 최소 104개 세포를 사용하여 낮은 유속으로 사용합니다. 6 μM 캄프토테신(SIGMA)으로 4시간 동안 세포를 처리하여 분석에 대한 양성 대조군으로 사용하였다.
세포내 ROS 생산
세포 내 ROS 생성은 2,{1}}디클로로디히드로플루오레세인 디아세테이트(DCFH-DA, SIGMA, Germany)를 사용하여 조사되었습니다. DCFH-DA는 세포내 ROS와 함께 형광성 화합물 2,{5}}디클로로플루오레세인(DCF)으로 산화되는 비형광 프로브입니다(Poljak-Blazi et al., 2{25}}11). DCFH DA 분석은 이전에 설명한 것과 유사하게 수행되었습니다(Cindric et al, 2{26}}13; Poljak-Blazi et al., 2011). 간단히 말해서, 웰 블랙 플레이트에서 배양된 CaCo2, HCT116, SW620 및 LoVo 세포의 파종 밀도는 웰당 104세포였습니다. 세포를 10% FBS가 보충된 각각의 배지에 24시간 동안 플레이팅하였다. 처리 전 세포는 5% CO2/95% 공기에서 30분 동안 37도에서 10μM DCFH-DA와 함께 배양되었습니다. 그런 다음 세포를 세척하고 페놀 레드가 없는 배지에서 0, 0.5 및 1 mg/mL의 CTE로 처리했습니다. 세포 내 ROS 형성은 상단 형광 및 가스 제어 모듈(Infinite 200 PRO, Tecan Trading AG, Switzerland)이 있는 마이크로플레이트 판독기를 사용하여 37도 및 5% CO2에서 25시간 동안 지속적으로 모니터링되었습니다. 형광 강도는 500 nm의 여기 파장 및 529 nm에서 방출 검출로 측정되었습니다. 임의의 단위인 상대 형광 단위(RFU)는 형광 강도에 직접 기초했습니다.
미토콘드리아 과산화물 생성
미토콘드리아에 의한 과산화물 생성을 유도하는 CTE의 능력은 세포 투과성, 미토콘드리아 표적 MitoSOX Red 프로브(Life Technologies) 및 핵 염색용 Hoechst 33342(Life Technologies)를 사용하여 추정되었습니다. CaCo2, HCT116, SW62{14}} 및 LoVo 세포를 24시간 동안 10% FBS가 보충된 각 배지에서 웰당 1{15}4세포의 밀도로 96-웰 플레이트에 접종했습니다. 그런 다음 세포에 4μM의 MitoSOX와 2μM의 Hoechst 33342를 20분 동안 로드하고, 과량의 염료를 세척하고, 웰을 37도 및 5% CO2에서 24시간 동안 0, 0.5 및 1mg/mL의 CTE로 처리했습니다. 형광 강도는 상부 형광(Infinite 200 PRO, Tecan Trading AG, 스위스).
통계 분석
기술 통계는 평균 플러스 /- SD로 표시되었습니다. 그룹 간의 차이의 유의성은 스튜던트 t-검정 및 카이-제곱 검정을 사용하여 평가되었습니다. 2개 이상의 그룹을 비교할 때 적절한 사후 테스트와 함께 단측 ANOVA를 사용했습니다. Mircosoft Windows용 SPSS 11.{5}}1이 사용되었습니다. P가 0.05 미만인 차이는 통계적으로 유의한 것으로 간주되었습니다.

시스탄체가지다항암속성 및 개선면역
결과
인간 결장암 세포주의 증식에 대한 CTE의 효과는 그림 1에 나와 있습니다. 테스트된 모든 CTE 농도는 농도 및 시간 의존적 방식으로 CaCo2 세포주에 대한 강력한 억제 효과를 보여주었습니다(그림 1A). 72시간의 CTE 처리는 대조군에 비해 CaCo2 세포의 성장을 60% 이상 억제했습니다(모든 농도에서 p < 0.{17}}5).="" hct116="" 세포="" 성장에="" 대한="" cte="" 처리의="" 상당한="" 영향은="" 두="" 가지="" 가장="" 높은="" 농도(1mg/ml="" 및="" 2mg/ml)에서="" 모든="" 시점에서="" 감지되었으며="" 후자에서는="" 7{19}}%="" 이상="" 감소했습니다.="" 농도(그림="" 1b,="" p="">< 0.05).="" 2개의="" 더="" 낮은="" cte="" 농도(0.25="" 및="" 0.5="" mg/ml)가="" 24시간="" 후="" 세포의="" hct116="" 성장을="" 유의하게=""><0.05), they="" had="" no="" significant="" effect="" following="" 72="" hours="" treatment="" compared="" to="" control="" (p="">{{0}}.{{1{13}}}}5). CTE에 의한 증식의 시간 및 농도 의존적 억제는 LoVo 세포에서 최고 농도에서 6{15}}% 이상 추가로 확인되었습니다(p < 0.{19}}5)(그림="" 1c)="" ,="" 테스트한="" 4가지="" cte="" 농도="" 모두="" 48시간="" 후="" sw62{21}}="" 세포의="" 성장을="" 감소시켰습니다(그림="" 1d,="" p="">< 0.05="" 모두).="" 72시간의="" 처리="" 후="" 동일한="" 효과가="" 두="" 개의="" 가장="" 높은="" 농도에서만="" 관찰되었으며(p="">< 0.05),="" 0.25="" 및="" 0.5="" mg/ml="" 농도는="" 대조군과="" 비교하여="" 유의한="" 효과를="" 나타내지="" 않았습니다(p=""> 0.05). 세포 사멸 유도에 대한 0.5 및 1 mg/mL CTE 처리의 영향은 4개의 모든 세포주에서 추가로 테스트되었습니다(그림 2). 0.5 mg/mL로 24시간 처리한 후 HCT116 및 LoVo에서 초기 세포자멸사에서 증가된 세포 수가 검출되었습니다(p<0.05, figure="" 2b="" and="" 2c)="" and="" in="" all="" cell="" lines="" at="" 1="" mg/ml="">0.05,><0.05). a="" significant="" increase="" in="" necrotic="" or="" late="" apoptotic="" cell="" number="" was="" further="" observed="" in="" caco2="" and="" sw620="" cell="" lines="">0.05).><0.05, figure="" 2a="" and="" 2d).="" the="" ability="" of="" cte="" to="" induce="" intracellular="" ros="" production="" is="" demonstrated="" in="" figure="" 3.="" three="" hours="" following="" cte="" treatment="" there="" was="" a="" strong="" increase="" in="" intracellular="" ros="" production="" in="" all="" cell="" lines="">0.05,><0.05). the="" intracellular="" ros="" production="" increased="" progressively="" throughout="" the="" 25="" hours="" of="" treatment="" in="" a="" time="" and="" concentration-dependent="" manner.="" furthermore,="" staining="" of="" cells="" with="" mitochondria-targeted="" probe="" revealed="" a="" strong="" impact="" of="" cte="" on="" mitochondrial="" superoxide="" production="" in="" a="" concentration-dependent="" manner="" (figure="" 4).="" the="" highest="" increase="" in="" superoxide="" production="" by="" mitochondria="" was="" observed="" in="" hct116="" (69%,="" figure="" 4b)="" and="" lovo="" cells="" (82%,="" figure="" 4c)="" following="" 24="" hours="" of="" treatment="" with="" 1="" mg/ml="" of="">0.05).>





논의
초기 연구에서 여러 가지 의학적 특성이 보고되었지만시스탄체tubulosa, 이것은 악성 세포에서 항증식 효과에 대한 첫 번째 보고입니다. 극성이 높은 용매인 물로 추출한 Cistanchetubulosa 생리활성 화합물은 강력한 항암 생리활성을 보였다. 우리는 이전에 의 효율성을 비교했습니다.시스탄체tubulosa는 메탄올 및 에틸 아세테이트와 같은 다른 용매에 대해 물에 용해되지만 물 추출물은 가장 유망한 항암 활성을 나타냅니다(데이터는 표시되지 않음).
우리는 1mg/mL 및 2mg/mL에서 CTE가 원발성 및 전이성 결장암 세포주의 성장을 60% 억제하는 능력을 입증했으며, 이는 결장암 치료제로서 Cistanche tubulosa의 잠재적으로 중요한 역할을 보여줍니다. 정상 세포와 비교하여 암세포는 일반적으로 산화 환원 항상성의 장애를 특징으로 하며 현재 항암 요법의 일반적인 전략은 세포 산화 스트레스를 증가시키는 것입니다(Yang et al, 2013). 생리학적으로 낮은 수준의 ROS가 신호 전달 분자로서 중요한 역할을 하지만 과도한 ROS 생성은 암 불안정성과 악성 종양에 기여할 수 있습니다(Liou and Storz, 2010). 역설적이게도, 세포 산화환원 항상성의 불균형은 암세포를 ROS 유도 세포 사멸에 더 취약하게 만듭니다(Jaganjac et al., 2008; Nogueira and Hay, 2013). 이 연구에서 보고된 CTE의 항증식 효과는 세포 사멸에 필수적인 역할을 하는 여러 경로를 표적으로 하는 추출물 내 알려진 화합물과 알려지지 않은 화합물의 다양한 세포외 및 세포 내 메커니즘에 의해 매개될 수 있습니다. 세포 사멸의 다른 모드를 구별하기 위해 관찰된 CTE 유도 세포독성에 대한 잠재적인 메커니즘을 조사했습니다.
우리의 데이터는 CTE가 세포 내 ROS 생산을 증가시키고 결과적으로 ROS에 의한 세포 사멸을 증가시킨다는 것을 나타냅니다. 세포의 산화 환원 상태는 또한 세포 사멸을 조절하는 데 중요한 역할을 하며 미토콘드리아 전자 전달 사슬은 세포 ROS 생성의 주요 부위 중 하나입니다(Trachootham et al., 2008). 또한, 세포 내 ROS는 미토콘드리아 의존 및 독립 경로를 통해 세포 사멸을 유발할 수 있습니다(Sinha et al., 2013). 실제로, 우리의 데이터는 또한 CTE가 원발성 및 전이성 암 세포주 모두에서 세포자살의 일반적인 효과인 포스파티딜세린 외부화를 유도했으며, 이는 CTE에 의한 사망의 기전이 괴사보다는 세포자멸사에 의해 매개됨을 시사합니다. 암세포에서 apoptosis의 활성화는 교정 전략이며 많은 항암제가 암세포에서 apoptotic 효과를 나타낼 수 있습니다.
따라서 암세포에서 세포사멸 촉진 활성을 갖는 화합물 또는 추출물은 항암제 연구에 잠재적으로 유용합니다(Wong, 2011). CTE 유도 세포자멸사 효과가 미토콘드리아 유도 ROS 메커니즘에 의해 매개되는지 여부를 결정하기 위해 CTE 처리 세포에서 미토콘드리아 표적 형광 프로브를 사용하여 과산화물 생성을 측정했습니다. 우리의 데이터는 CTE가 미토콘드리아 과산화물 생성을 자극하여 Cistanche tubulosa 항암 활성이 미토콘드리아 유도 ROS 메커니즘을 통해 적어도 부분적으로 매개된다는 것을 분명히 보여줍니다.

시스탄체가지다항암그리고간보호효과
결론
결론적으로, 우리의 데이터는 사막 식물 Cistanche tubulosa의 물 추출물이 대장암의 예방 및 치료를 위한 다른 기존 치료법과 함께 항암 접근법의 유망한 후보가 될 수 있음을 시사합니다. 우리는 또한 암세포에 대한 식물 추출물의 독성이 세포 내 ROS 생산 증가와 적어도 부분적으로는 미토콘드리아 의존적 세포자멸사에 의해 매개된다는 것을 보여줍니다. 항암 활성을 담당하는 개별 생물학적 활성 성분을 분리하고 특성화하기 위한 추가 연구가 진행 중입니다.
효과적인 화학 예방제로 이 추출물의 잠재적인 사용을 평가하고 분자 수준에서 결장암 세포에 대한 작용 메커니즘을 이해하려면 더 많은 연구가 필요합니다. 암 예방을 위한 Cistanche tubulosa의 관찰된 유익한 건강 효과를 확인하기 위해서는 추가적인 전임상 및 임상 연구가 필요합니다.
감사의 말
재정 지원 및 후원
이 연구는 Anti-Doping Lab Qatar의 지원을 받았습니다.
이해 상충:
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
참조
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