【Nature子刊】南京中医药大学狄留庆团队：乌头属抑制非小细胞肺癌生长的机制

2024年9月11日，南京中医药大学药学院狄留庆团队在期刊《Communications Biology》上发表了题为“Alkaloids of Aconiti Lateralis Radix Praeparata inhibit growth of non-small cell lung cancer by regulating PI3K/Akt-mTOR signaling and glycolysis”的研究论文。多组学研究结合分子生物学分析表明，FZA可能通过PI3K/Akt-mTOR通路，调节糖酵解治疗NSCLC。该研究为附子的抗癌研究奠定了基础，为其临床应用，提供了可能的科学依据。

https://www.nature.com/articles/s42003-024-06801-6#Sec11

研究介绍

 01 

肺癌是全球最常见的癌症，死亡率高。非小细胞肺癌（NSCLC）约占肺癌的85%，由于其高复发率和转移率，治愈率和生存率仍然很低。现有的NSCLC临床治疗，主要包括手术、放疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗。然而，手术和放疗用于晚期NSCLC癌症患者。化疗和放疗通常伴有副作用，例如，疲劳、恶心和胃肠道反应。此外，分子靶向治疗容易产生耐药性。中医（TCM）可以改善患者的生活质量，缓解症状，并具有良好的安全性。

乌头 Lateralis Radix Praeparata（中文为附子）是乌头 carmichaelii Debx 的加工子或侧根。最早在《神农本草经》中记载，附子有治瘤的功效。附子在临床实践中，经常用于治疗肺癌、胃癌和其他恶性肿瘤。著名的附子配方，包括西尼汤、麻黄夫子西心汤、神福注射液和复方三生注射液，在抗癌治疗中发挥出色的治疗效果。现代研究表明，附子中的成分，如乌头碱，表现出抗癌功能。

这项研究首先从附子中提取和纯化附子生物碱（FZA）和附子多糖（FZP）。采用异种移植小鼠模型评价附子 、 FZA和FZP的抗NSCLC效果。之后，采用UPLC-Q-TOF-MS，分析有效馏分的化学成分。此外，应用基于TMT的蛋白质组学、非靶向代谢组学和网络药理学，来研究抗NSCLC的活性成分和分子机制。最后，通过检测试剂盒、气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析和western blotting实验，验证了相关机制。

研究进展

 02 

FZA在体内和体外抑制NSCLC生长

与模型组相比，治疗组裸鼠的生长速度减慢。相对于模型组的小鼠，用FZA给药的小鼠，显示出显著较小的肿瘤体积。属于FZA组的小鼠，在实验结束时，表现出最显著的肿瘤重量抑制。FZA的抗肿瘤效果显著，肿瘤抑制率高达70.98%。这些结果表明，FZA具有与阳性对照顺铂组相当的疗效，而FZP表现出相当弱的杀瘤活性。模型组肿瘤切片的H&E染色显示，肿瘤细胞排列致密，形态规则，体积大，核质比值高，分裂少，伴有少量淋巴细胞和中性粒细胞浸润，在FZ、FZA、FZP处理后，可明显缓解。此外，小鼠没有明显的体重减轻，或在FZA给药后，在心脏、脾脏、肺、肝脏或肾脏中，没有观察到任何明显的毒性迹象。这些结果表明，FZA和FZP在小鼠中具有低毒性。

FZA在所有5种测试的NSCLC细胞系中，均显示出显著的杀瘤活性，IC为22.41–139.57μg/mL值。FZA以时间和浓度依赖性方式，显著降低NSCLC细胞活力。研究结果表明，FZA能够在体内和体外抑制NSCLC生长。

FZA在体内和体外抑制NSCLC生长。

FZA通过PI3K/Akt-mTOR通路调节有氧糖酵解

A549和NCI-H1299细胞中乳酸含量降低，培养基PH值升高，表明FZA对NSCLC细胞中乳酸的产生，具有抑制作用。同时，发现FZA处理后，A549和NCI-H1299细胞内葡萄糖含量增加。柠檬酸盐、异柠檬酸盐、α-酮戊二酸盐、琥珀酸盐、富马酸盐和苹果酸盐的含量增加，表明TCA循环有一定的恢复。研究结果表明，FZA处理后，代谢途径从糖酵解转向氧化磷酸化。

FZA剂量依赖性地抑制p-PI3K、p-Akt和p-mTOR的表达，而不影响PI3K、Akt和mTOR的总水平。p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt和p-mTOR/mTOR的比率，随着统计学上的显著性降低而降低。这些观察结果支持FZA可能通过影响PI3K/Akt-mTOR通路，来调节NSCLC细胞的Warburg效应。与对照组相比，FZA组、LY294002组、联合组的细胞活力，分别降至60.8%、65.5%和56.8%。LY294002治疗前2小时的细胞活力，低于FZA治疗组。与FZA组相比，联合组的细胞活力显著降低（p<0.05）。MTT实验显示，PI3K/Akt-mTOR的失活，增强了FZA对A549细胞增殖的抑制作用。与对照组相比，发现FZA和LY294002分别抑制p-PI3K和p-Akt的蛋白表达。然而，FZA对p-PI3K和p-Akt蛋白水平的抑制作用，因添加LY294002而加强。综上所述，FZA可能通过PI3K/Akt-mTOR通路，调节糖酵解来治疗NSCLC。

FZA调节NSCLC细胞中的需氧糖酵解。

研究结论

 03 

FZA中共鉴定出53种生物碱成分，从附子中提取纯化。研究结果表明，FZA通过PI3K/Akt-mTOR信号通路调节糖酵解，在体外和体内抑制NSCLC的生长。因此，这项研究突出了FZA作为NSCLC的潜在疗法，它可能通过调节PI3K/Akt-mTOR信号通路，发挥抗癌作用。

参考资料：

1.Sung, H. et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J. Clin. 71, 209–249 (2021).

2.Singh, T., Fatehi Hassanabad, M. & Fatehi Hassanabad, A. Non-small cell lung cancer: Emerging molecular targeted and immunotherapeutic agents. Biochim Biophys. Acta Rev. Cancer 1876, 188636 (2021).