海参是传统的药食同源海洋生物，在我国有数千年的药用历史，被誉为海中人参。我国海参种质资源丰富，可食用海参有21种，其中仅仿刺参1种属于温带种，其余均为热带种。然而，针对热带海参活性物质及其作用机制的研究较少。来自广东药科大学原丽红教授和孟民杰教授共同发表在 Nutrients 期刊的文章，旨在对比分析玉足海参 (Holothuria leucospilota，一种热带海参) 蛋白提取物对肿瘤细胞和正常细胞活性的影响，探讨玉足海参的药用价值，为其功能性食品开发和潜在的抗癌药物筛选提供理论基础。
研究背景癌症是全球发生率和死亡率最高的疾病，即使在癌症治疗方面取得重大进展，但仍面临着成本高、疗效待商榷、不良反应重、耐药性等问题。海参及其活性成分具有抗肿瘤、抗炎等功效，是我国传统中药材。当前我国海参的研究及利用主要以温带的仿刺参为主，然而其产量已无法满足快速增长的市场需求。我国有丰富的热带海参种质资源，玉足海参等可食用热带海参的人工养殖技术已经成熟，是推动我国海参产业发展的新生力量。本研究旨在分析玉足海参蛋白提取物对3种癌细胞的抑制活性 (人肝癌细胞HepG2、人肺癌细胞A549、小鼠胰腺癌细胞panc02)，同时以3种正常组织细胞 (人永生化角质形成细胞HaCaT、人支气管上皮样细胞16HBE、小鼠成纤维细胞NTH-3T3) 和临床化疗药物 (EPI) 为对照，初步评价其安全性和靶向性。
展开剩余84%研究内容玉足海参蛋白提取物对细胞增殖活性的影响呈浓度依赖性
玉足海参蛋白抑制HepG2、A549、HaCaT和16HBE细胞活性均呈浓度依赖型，对panc02和NTH-3T3细胞活性呈时间-浓度依赖型。当海参蛋白达到一定浓度 (5~20 μg/mL) 时，能显著抑制细胞活性，抑制效果与阳性药物EPI相似。海参蛋白对6种细胞的半抑制浓度 (IC50) 分别17.175 μg/m L (HepG2)、10.658 μg/mL (A549)、17.481 μg/mL (Panc02)、8.493 μg/mL (NIH-3T3)、9.282 μg/mL (HaCaT)、3.489 μg/mL (16HBE) (见图1)。
图1. H. leucospilota 蛋白对细胞活力的抑制作用。玉足海参蛋白提取物靶向性影响癌细胞的周期分布
玉足海参蛋白仅影响3种癌细胞 (HepG2、A549和Panc02) 的周期分布，对3种正常细胞 (NIH-3T3、HaCaT和16HBE) 的周期无明显影响。而阳性药物EPI对癌细胞和正常细胞周期分布的影响都呈显著性，在HepG2、A549、Panc02和NIH-3T3细胞中，主要阻滞G2/M期，减少G0/G1期和S期的分布；在HaCaT细胞中通过阻滞sub-G1期和减少G0/G1期；在16HBE细胞中，通过增加S期和G2/M期的比例，降低G0/G1期占比。此外，玉足海参蛋白分别阻滞HepG2细胞G0/G1期，降低G2/M期比例；增加A549细胞G0/G1期和减少S期和G2/M期；以及增加Panc02细胞S期和G2/M期，降低G0/G1期比例，说明玉足海参蛋白对癌细胞的抑制机理可能不同于EPI (见图2)。
图2.H.leucospilota 蛋白对细胞周期分布的影响。玉足海参蛋白提取物靶向性诱导癌细胞凋亡
玉足海参蛋白可显著性诱导3种癌细胞 (HepG2、A549和Panc02) 的凋亡，其凋亡率约为40%；而对正常细胞 (NIH-3T3、HaCaT和16HBE) 无影响。相比之下，EPI可显著性诱导癌细胞和正常细胞的凋亡和坏死，其凋亡率均在60%以上 (见图3)。细胞形态学研究与凋亡实验结果一致，凋亡细胞主要表现出明显的亮蓝色、核碎裂、染色质凝结和形成凋亡小体 (见图4)。
图3. H.leucospilota 蛋白处理对细胞凋亡的影响。 图4. H.leucospilota 蛋白处理对细胞形态的影响。玉足海参蛋白显著抑制癌细胞迁移
玉足海参蛋白和阳性药物EPI均能显著抑制6种细胞的迁移能力，其作用优于EPI。海参蛋白或EPI作用下6种细胞的迁移率分别为 (6.22% ± 1.85%-34.86% ± 3.15% (12小时) 和7.04% ± 1.70%-43.26% ± 7.18% (24小时))、(6.35% ± 2.69%-45.99% ± 5.68% (12小时) 和9.08% ± 2.73%-74.52% ± 7.91% (24小时)) (见图5)。
图5. H.leucospilota 蛋白处理对细胞迁移的影响。文章展望本研究表明，玉足海参蛋白提取物对3种癌细胞 (HepG2、A549和Panc02) 呈现靶向抑制作用 (改变周期分布、促进凋亡)，其作用效果接近或优于临床化疗药物EPI。预示着玉足海参蛋白提取物的安全性和有效性更优。本研究为玉足海参抗肿瘤功能性食品开发和潜在抗癌药物靶点筛选提供了理论基础。然而，玉足海参蛋白抗癌作用的分子机理仍有待于进一步研究。
原文信息Ru, R.; Guo, Y.; Mao, J.; Yu, Z.; Huang, W.; Cao, X.; Hu, H.; Meng, M.; Yuan, L. Cancer Cell Inhibiting Sea Cucumber (Holothuria leucospilota) Protein as a Novel Anti-Cancer Drug. Nutrients 2022, 14, 786. https://doi.org/10.3390/nu14040786
Nutrients 期刊介绍期刊主题涵盖常量营养素、微量营养素、生物活性营养素、运动营养、公共卫生和饮食相关疾病等学科领域。
2024 Impact Factor: 5.0 2024 CiteScore: 9.1发布于：北京市