FSHW：通过Wnt/β-连锁蛋白信号途径的抗结肠癌活性

Introduction

结肠癌是消化道高发的恶性肿瘤，常发生在直肠和乙状结肠的交界处，其发病率在全球恶性肿瘤中排名第三。结肠癌呈现出家族性和遗传性特征，有报道称其发病机制与高脂肪和低纤维饮食有关。由于预后不佳，结肠癌总是转移到肝脏、肾脏或其他器官，并最终导致死亡。

根据以前的结论，通过与卷曲蛋白和低密度脂蛋白受体相关蛋白5/6（LRP5/6）结合，Wnt蛋白从破坏复合物中解离，从而抑制了β-连锁蛋白的磷酸化，阻止其被蛋白酶体降解。游离的β-连锁蛋白进入细胞核并与转移因子T细胞因子（TCF）/淋巴增强因子（LEF）结合，从而启动癌症相关靶基因的表达。在80%的结肠癌患者中可以观察到β-连锁蛋白的核积聚，这可能是一个治疗目标。

迄今为止，临床上常见的结肠癌治疗方法仍然是手术、化疗和免疫治疗，这些治疗方法费用昂贵且容易复发。因此，5-氟尿嘧啶、卡培他滨、奥沙利铂（OXA）和伊立替康（IRI）是结肠癌治疗的常用药物。然而，这些方法存在耐受性差、非特异性和不良反应，如恶心、呕吐、腹泻、中性粒细胞减少等缺点。开发结肠癌治疗的替代药物是值得期待的。

天然产品因其巨大的资源和低毒性而成为研究热点。作为天然植物中最重要的成分之一，多糖显示了包括抗肿瘤和免疫调节在内的多种作用。研究证实，从鸡枞菌中获得的多糖通过调节核因子-κB（NF-κB）显示出抗糖尿病肾病的活性，从牛樟芝中获得的多糖通过氧化应激改善环磷酰胺（CTX）诱导的小鼠免疫抑制，从虎掌菌中获得的多糖增强骨髓的造血功能。根据以往的研究，从黄芩、菠菜和山药中获得的多糖已被证实具有抗癌作用，特别是对结肠癌。榆耳（Gloeostereum incarnatum）是一种药食同源的珍贵真菌，据报道它具有保护腹泻、调节胃肠道和抗痢疾等多种药理功效。从榆耳纯化的多糖（GIPS）已被成功证实具有增强免疫、抗炎和抗菌活性。在先前的研究中，发现GIPS在CTX诱导的免疫抑制小鼠中具有免疫调节活性。到目前为止，还没有研究系统地报道从消化道原位结肠癌小鼠模型中获得的多糖的抗结肠癌作用。

吉林农业大学的Jiawei He、Shuyan Liu，吉林大学的Di Wang等 在本研究调查了GIPS在ApcMinC/Gpt小鼠中的抗结肠癌作用，ApcMinC/Gpt小鼠携带腺瘤性息肉病（APC）基因的错义突变，自发出现数百个息肉，模仿小鼠结肠癌的发展。本研究证实，GIPS通过调控Wnt信号通路对结肠癌的发生和发展显示出抑制作用。

Results

GIPS对结肠癌的保护

使用 Apc MinC/ Gpt小鼠成功证实了GIPS对结肠癌的保护作用，与媒介组处理的小鼠相比，其显示了对肿瘤生长的抑制作用，包括减少肿瘤的数量和抑制肿瘤的大小（图1A）。由于肿瘤的特殊位置，它们的体积未能被测量。GIPS未能影响结肠癌小鼠的体重（图1C）。

图1 GIPS给药8周后抑制了患有结肠癌的ApcMinC/Gpt小鼠的肿瘤生长

根据H&E染色，在媒介组处理的小鼠结肠组织中观察到明显的炎症细胞浸润，在GIPS给药后，这些炎症细胞被强烈抑制（图2A）。此外，GIPS抑制了肿瘤的生长，这表现在结肠组织的肿瘤比媒介组处理的小鼠面积更小（图2A）。GIPS给药8周后未能影响结肠癌小鼠的肝脏、脾脏和肾脏的结构（图2B）。

图2 H&E染色分析结肠和器官的组织病理学检查

GIPS在抗结肠癌过程中的抗炎作用

本研究使用抗体阵列检测了308种细胞因子。与对照组相比，30 mg/kg的GIPS显著调节了89种因子的水平（变化超过1.5倍，占总检测细胞因子的28.9%）（图3）。对变化明显的细胞因子进一步通过KEGG途径进行分析，表明GIPS在ApcMinC/Gpt小鼠抗结肠癌期间调节了炎症相关途径，特别是Wnt信号传导（图3）。

图3 GIPS对ApcMinC/Gpt小鼠结肠组织中308种细胞因子的影响

在功能上，在结肠癌和其他疾病中，白细胞介素是肿瘤微环境中的一类细胞因子，参与维持炎症过程。TNF-α在肿瘤的发病机制中起着促炎细胞因子的作用，而MMPs被证明在肿瘤的进展、侵袭和转移中具有重要作用。在结肠组织中，与对照组相比，GIPS能显著抑制IL-1β（P＜0.001）、IL-6（P＜0.05）、IL-17（P＜0.05）、MMP-2（P＜0.05）和TNF-α（P＜0.05）的水平，并提高IL-15（P＜0.05）和IL-18（P＜0.05）水平。在血清中，与对照组相比，GIPS显著抑制了IL-1β（P＜0.01）、IL-4（P＜0.05）、IL-6（P＜0.001）、IL-22（P＜0.05）和MMP-2（P＜0.05）的水平，并增强了IL-15（P＜0.01）和IL-18（P＜0.001）的水平（图4）。

图4 GIPS对血清和结肠炎性因子的影响

GIPS调节Wnt/β-连锁蛋白信号通路，显示抗结肠癌的作用

Wnt/β-连锁蛋白信号通路在结肠癌中发挥重要的作用，它促进了癌细胞的增殖和对化疗的抵抗。给药8周后，GIPS显著降低了β-连锁蛋白（P＜0.001）、卷曲蛋白-7（P＜0.01）、WNT1（P＜0.001）、LRP5/6（P＜0.001）、MMP-2（P＜0.001）和MMP-9（P＜0.001），提高了DKK1（P＜0.001）和Kremen-2（P＜0.001）的表达水平，并抑制ApcMinC/Gpt小鼠结肠组织中GSK-3β的磷酸化（P＜0.001）（图5）。

图5 Wnt/β-连锁蛋白信号传导与ApcMinC/Gpt小鼠中GIPS介导的抗结肠癌有关

Conclusion

本研究表明，从榆耳纯化的多糖GIPS可以抑制结肠癌的生长，这可能是通过抑制Wnt/ β-连锁蛋白信号通路实现的。

Anti-colon cancer activity of water-soluble polysaccharides extracted from Gloeostereum incarnatum via Wnt/β-catenin signaling pathway

Jiawei Hea,b, Anhui Yanga, Xuyu Zhaoa, Yang Liua, Shuyan Liua,*, Di Wangb,*

a Engineering Research Center of Chinese Ministry of Education for Edible and Medicinal Fungi, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

b School of Life Sciences, Jilin University, Changchun 130012, China

*Corresponding authors.

E-mail address: liusy@jlau.edu.cn

jluwangdi@outlook.com

Abstract

The incidence rate of colon cancer ranks the third among malignant tumors worldwide. Gloeostereum incarnatum (GI), a fungus with homology of medicine and food, has multiple pharmacological activities. It was investigated in this study that the anti-colon cancer effect of polysaccharides purified from GI (GIPS) in ApcMinC/Gpt mice (an in situ colon cancer mouse model). Eight-week administration with GIPS at doses of 30 or 90 mg/kg strongly inhibited tumor growth including the reduction on numbers and the suppression of the size without influencing the animals’ body weight and organ functions. According to the proteomics performing by antibody array, among 308 detected cytokines, GIPS significantly regulated 89 of them. Compared with vehicle-treated mice, GIPS effectively reduced the levels of interleukin (IL)-1β, IL-4, IL-6, IL-17, IL-22, tumor necrosis factor (TNF)-α, matrix metalloproteinase (MMP)-2, and enhanced the levels of IL-15 and IL-18 in serum and/or colon tissues, which suggested its anti-inflammation of GIPS. GIPS suppressed nuclear aggregation of β-catenin, affected the expression of WNT1 and related proteins, thereby regulated the activation of the Wnt signaling. Altogether, GIPS can inhibit the growth of colon cancer, at least partially, via inhibiting the Wnt/β-catenin signaling pathway.

Reference:

HE J W, YANG A H, ZHAO X Y, et al. Anti-colon cancer activity of water-soluble polysaccharides extracted from Gloeostereum incarnatum via Wnt/β-catenin signaling pathway[J]. Food Science and Human Wellness, 2021, 10(4): 460-470. DOI:10.1016/j.fshw.2021.04.008.

翻译/编辑：梁安琪；责编：张睿梅

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