重庆市中医院《民族药理学》揭示：改良半夏泻心汤通过抑制CHD6-TMEM65轴促进结肠癌细胞线粒体分裂

【写在前面】：本期推荐的是由重庆市中医院等研究团队合作近期发表于Journal of Ethnopharmacology(IF5.4）的一篇文章，揭示改良半夏泻心汤通过抑制CHD6-TMEM65轴促进结肠癌细胞线粒体分裂。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

背景：半夏泻心汤（BXD）及其改良方是用于治疗胃肠道疾病的传统复方制剂。越来越多的证据表明，改良半夏泻心汤（mBXD）具有显著的抗癌特性；然而，其调节线粒体动力学以抑制结肠癌的机制尚不清楚。

目的： 探讨mBXD通过调节线粒体融合-分裂动力学抑制结肠癌的机制。

方法：采用超高效液相色谱-串联质谱法分析mBXD的化学成分。建立CT26皮下结肠癌模型并给予mBXD治疗。制备mBXD含药血清，作用于HCT116和CT26细胞。评估肿瘤体积、小动物活体成像和组织病理学特征。通过线粒体超微结构分析、JC-1检测、ATP浓度和ROS水平评估，研究mBXD对线粒体的影响。采用蛋白质印迹法和qPCR检测与CHD6-TMEM65轴及线粒体动力学相关分子的表达。

结果：mBXD的主要成分为黄酮类和生物碱。这些化合物显著抑制肿瘤生长，较高浓度的mBXD含药血清可降低HCT116和CT26细胞的存活、侵袭和迁移能力。此外，mBXD显著促进癌细胞线粒体分裂，降低ATP水平，并诱导ROS积累。它显著上调DRP1表达，同时抑制CHD6和TMEM65，但对OPA1无显著影响。

结论：mBXD的化学成分主要为黄酮类和生物碱。这些成分显著抑制CT26结肠癌荷瘤小鼠皮下肿瘤的生长，并抑制HCT116和CT26细胞的活力、侵袭和迁移能力。其潜在机制可能涉及通过抑制CHD6-TMEM65轴促进癌细胞线粒体分裂，最终导致细胞凋亡。尽管如此，本研究存在一定局限性。mBXD诱导线粒体分裂和抑制CHD6-TMEM65轴的确切机制有待未来研究进一步探讨。

图文摘要

【前言】

结肠癌是癌症相关死亡的第二大原因，仍然是全球主要的健康负担。癌细胞通过增强有氧糖酵解和减少线粒体氧化磷酸化获得生长和增殖优势——这种现象被称为Warburg效应，是恶性细胞的一个决定性特征。研究表明，这种代谢特征受控制线粒体融合和分裂的基因调控，这些动力学的异常与癌细胞分裂、迁移、干性维持和分化密切相关。线粒体融合和分裂的动态调控由几种线粒体相关蛋白介导。融合过程主要受OPA1调控，它通过维持紧密堆积的线粒体嵴，促进呼吸链复合物的组装和稳定性，从而支持ATP的生物合成。相反，线粒体分裂通过DRP1的活性发生，该活性由AMPK介导的磷酸化诱导。当细胞ATP水平下降时，AMPK被激活，从而抑制线粒体呼吸，促进分裂，并增加活性氧的积累。研究表明，增强的线粒体分裂会损害氧化磷酸化并减少ATP合成。在这种情况下，糖酵解作为一种补偿性代谢途径，以满足快速增殖癌细胞的高能量需求。然而，过度的线粒体分裂对结肠癌细胞的存活产生不利影响。分裂的过度激活会导致受损线粒体的通透性转换孔开放，促使细胞色素c释放到细胞质和细胞核中，从而启动线粒体凋亡途径。相反，增强的线粒体融合可提高氧化磷酸化和ATP合成。在营养缺乏期间，拉长且融合的线粒体结构可保护细胞器免受自噬溶酶体的降解，从而最大化能量产生以维持癌细胞代谢。此外，适度的融合有助于修复受损的线粒体和维持线粒体DNA完整性。因此，线粒体融合-分裂动力学的失衡可能对结肠癌产生促进和抑制双重作用，代表了一个潜在有效的治疗靶点。因此，调节这一过程的天然产物已成为当前研究的主要焦点。

近年来，应用中医药在包括结肠癌在内的恶性肿瘤防治方面取得了显著进展。本研究主要关注经典方剂半夏泻心汤的改良方。该复方由八味草药组成：半夏、黄芩、黄连、生姜、吴茱萸、人参、肉桂和茯苓。半夏泻心汤是用于治疗胃肠道疾病的经典中药方剂。传统上，它用于调和肝脾、平调寒热、消痞散结。半夏泻心汤体现了攻补兼施的治疗原则；既能化痰散结，又能调理肝脾，从而促进癌肿消散。临床研究报告称，mBXD颗粒剂联合化疗和靶向治疗可延长晚期结直肠癌患者的生存期，并减轻化疗引起的恶心呕吐。现代药理学研究表明，BXD诱导铁蛋白吞噬抑制裸鼠皮下肿瘤的生长，调节STAT3信号传导和肠道微生物群以抑制结肠炎相关癌症的进展，并调节MGMT表达以影响胃癌细胞的化学敏感性。此外，半夏及其提取物已被证明可通过多种机制抑制癌细胞，包括诱导线粒体凋亡、增强ROS积累和激活免疫反应。

初步的网络药理学分析表明，mBXD的活性成分，包括黄芩素、黄芩苷、小檗碱、β-谷甾醇和汉黄芩素，可能通过诱导氧化应激和干扰DNA结合转录因子的活性来抑制结肠癌生长。涉及的潜在通路包括EGFR-GSK3β信号级联和BCL2/Bax介导的线粒体凋亡途径。通过超高效液相色谱-串联质谱的进一步表征，鉴定出黄酮类和生物碱——特别是小檗碱、黄芩素和黄芩苷——是mBXD的主要化学成分，从而证实了其公认的抗癌物质基础。有趣的是，最近的研究揭示，在结肠癌中，CHD6（染色质域解旋酶DNA结合蛋白家族成员）通过EGFR-GSK3β和Wnt/β-catenin信号通路的双重调控，促进跨膜蛋白65的过表达。该过程导致结肠癌细胞中线粒体过度融合和ATP过量产生，导致其持续增殖。机制上，EGFR激活后，GSK3β活性被抑制，使CHD6逃避FBXW7介导的泛素化和降解，从而保持其结构稳定性和生物学功能。同时，在Wnt/β-catenin信号刺激下，β-catenin/TCF4直接结合CHD6启动子，增强CHD6转录并上调TMEM65表达，最终导致癌细胞线粒体异常融合和不受控制的增殖。CHD蛋白家族已被证明与多种癌症的发生发展密切相关。TMEM65是一种定位于线粒体内膜的跨膜蛋白，调节线粒体融合和Ca2+外排，从而促进肿瘤生长、转移和耐药。最近的证据部分支持了网络药理学的预测，表明氧化应激损伤、EGFR-GSK3β信号以及BCL2/Bax介导的线粒体凋亡途径可能是mBXD抑制结肠癌的潜在靶点或机制。然而，mBXD与CHD6或TMEM65之间的确切关系尚不清楚。为验证这一假设，进行了初步探索性实验，结果显示与人结直肠癌组织相比，CHD6和TMEM65-尤其是TMEM65-的mRNA相对表达水平显著高于癌旁正常组织（P < 0.05）。这一观察结果表明CHD6和TMEM65在肠道肿瘤进展中发挥关键作用，因此促使作者进一步研究mBXD通过EGFR-GSK3β信号通路和CHD6-TMEM65轴对结肠癌细胞线粒体融合-分裂动力学的影响。

【结果部分】

1. mBXD的化学成分显示潜在的抗肿瘤活性。

2.mBXD有效抑制皮下肿瘤的生长。

3.含mBXD药物的血清抑制结肠癌细胞的活力、迁移和侵袭。

4.mBXD可诱导结肠癌细胞线粒体损伤并促进线粒体分裂。

5.mBXD可能破坏结肠癌细胞的线粒体代谢。

6.mBXD含药血清促进结肠癌细胞中ROS积聚。

7.mBXD含药血清降低结肠癌细胞线粒体膜电位并诱导细胞凋亡。

8.mBXD可能通过抑制CHD6-TMEM65轴来调节结肠癌细胞中的线粒体融合-分裂动力学。

【结论与讨论】

综上所述，本研究表明改良半夏泻心汤的化学成分以黄酮类和生物碱为主，包括黄芩素、黄芩苷、小檗碱和汉黄芩素。改良半夏泻心汤对结肠癌皮下肿瘤的生长具有显著的抑制作用。此外，较高浓度的含药血清能抑制结肠癌细胞的活力、侵袭和迁移，同时促进线粒体分裂，降低线粒体膜电位和ATP水平，并增加细胞内ROS积累。在分子水平上，改良半夏泻心汤可能通过抑制CHD6-TMEM65轴，诱导结肠癌细胞线粒体分裂并触发细胞凋亡。尽管如此，本研究的机制探索仍有限，改良半夏泻心汤诱导的线粒体分裂与CHD6-TMEM65抑制之间的确切关系有待未来研究进一步阐明。

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