重慶市中醫院《民族藥理學》揭示：改良半夏瀉心湯通過抑制CHD6-TMEM65軸促進結腸癌細胞線粒體分裂

【寫在前面】：本期推薦的是由重慶市中醫院等研究團隊合作近期發表于Journal of Ethnopharmacology(IF5.4）的一篇文章，揭示改良半夏瀉心湯通過抑制CHD6-TMEM65軸促進結腸癌細胞線粒體分裂。

【期刊簡介】

【題目及作者信息】

背景：半夏瀉心湯（BXD）及其改良方是用于治療胃腸道疾病的傳統復方制劑。越來越多的證據表明，改良半夏瀉心湯（mBXD）具有顯著的抗癌特性；然而，其調節線粒體動力學以抑制結腸癌的機制尚不清楚。

目的： 探討mBXD通過調節線粒體融合-分裂動力學抑制結腸癌的機制。

方法：采用超高效液相色譜-串聯質譜法分析mBXD的化學成分。建立CT26皮下結腸癌模型并給予mBXD治療。制備mBXD含藥血清，作用于HCT116和CT26細胞。評估腫瘤體積、小動物活體成像和組織病理學特征。通過線粒體超微結構分析、JC-1檢測、ATP濃度和ROS水平評估，研究mBXD對線粒體的影響。采用蛋白質印跡法和qPCR檢測與CHD6-TMEM65軸及線粒體動力學相關分子的表達。

結果：mBXD的主要成分為黃酮類和生物堿。這些化合物顯著抑制腫瘤生長，較高濃度的mBXD含藥血清可降低HCT116和CT26細胞的存活、侵襲和遷移能力。此外，mBXD顯著促進癌細胞線粒體分裂，降低ATP水平，并誘導ROS積累。它顯著上調DRP1表達，同時抑制CHD6和TMEM65，但對OPA1無顯著影響。

結論：mBXD的化學成分主要為黃酮類和生物堿。這些成分顯著抑制CT26結腸癌荷瘤小鼠皮下腫瘤的生長，并抑制HCT116和CT26細胞的活力、侵襲和遷移能力。其潛在機制可能涉及通過抑制CHD6-TMEM65軸促進癌細胞線粒體分裂，最終導致細胞凋亡。盡管如此，本研究存在一定局限性。mBXD誘導線粒體分裂和抑制CHD6-TMEM65軸的確切機制有待未來研究進一步探討。

圖文摘要

【前言】

結腸癌是癌癥相關死亡的第二大原因，仍然是全球主要的健康負擔。癌細胞通過增強有氧糖酵解和減少線粒體氧化磷酸化獲得生長和增殖優勢——這種現象被稱為Warburg效應，是惡性細胞的一個決定性特征。研究表明，這種代謝特征受控制線粒體融合和分裂的基因調控，這些動力學的異常與癌細胞分裂、遷移、干性維持和分化密切相關。線粒體融合和分裂的動態調控由幾種線粒體相關蛋白介導。融合過程主要受OPA1調控，它通過維持緊密堆積的線粒體嵴，促進呼吸鏈復合物的組裝和穩定性，從而支持ATP的生物合成。相反，線粒體分裂通過DRP1的活性發生，該活性由AMPK介導的磷酸化誘導。當細胞ATP水平下降時，AMPK被激活，從而抑制線粒體呼吸，促進分裂，并增加活性氧的積累。研究表明，增強的線粒體分裂會損害氧化磷酸化并減少ATP合成。在這種情況下，糖酵解作為一種補償性代謝途徑，以滿足快速增殖癌細胞的高能量需求。然而，過度的線粒體分裂對結腸癌細胞的存活產生不利影響。分裂的過度激活會導致受損線粒體的通透性轉換孔開放，促使細胞色素c釋放到細胞質和細胞核中，從而啟動線粒體凋亡途徑。相反，增強的線粒體融合可提高氧化磷酸化和ATP合成。在營養缺乏期間，拉長且融合的線粒體結構可保護細胞器免受自噬溶酶體的降解，從而最大化能量產生以維持癌細胞代謝。此外，適度的融合有助于修復受損的線粒體和維持線粒體DNA完整性。因此，線粒體融合-分裂動力學的失衡可能對結腸癌產生促進和抑制雙重作用，代表了一個潛在有效的治療靶點。因此，調節這一過程的天然產物已成為當前研究的主要焦點。

近年來，應用中醫藥在包括結腸癌在內的惡性腫瘤防治方面取得了顯著進展。本研究主要關注經典方劑半夏瀉心湯的改良方。該復方由八味草藥組成：半夏、黃芩、黃連、生姜、吳茱萸、人參、肉桂和茯苓。半夏瀉心湯是用于治療胃腸道疾病的經典中藥方劑。傳統上，它用于調和肝脾、平調寒熱、消痞散結。半夏瀉心湯體現了攻補兼施的治療原則；既能化痰散結，又能調理肝脾，從而促進癌腫消散。臨床研究報告稱，mBXD顆粒劑聯合化療和靶向治療可延長晚期結直腸癌患者的生存期，并減輕化療引起的惡心嘔吐。現代藥理學研究表明，BXD誘導鐵蛋白吞噬抑制裸鼠皮下腫瘤的生長，調節STAT3信號傳導和腸道微生物群以抑制結腸炎相關癌癥的進展，并調節MGMT表達以影響胃癌細胞的化學敏感性。此外，半夏及其提取物已被證明可通過多種機制抑制癌細胞，包括誘導線粒體凋亡、增強ROS積累和激活免疫反應。

初步的網絡藥理學分析表明，mBXD的活性成分，包括黃芩素、黃芩苷、小檗堿、β-谷甾醇和漢黃芩素，可能通過誘導氧化應激和干擾DNA結合轉錄因子的活性來抑制結腸癌生長。涉及的潛在通路包括EGFR-GSK3β信號級聯和BCL2/Bax介導的線粒體凋亡途徑。通過超高效液相色譜-串聯質譜的進一步表征，鑒定出黃酮類和生物堿——特別是小檗堿、黃芩素和黃芩苷——是mBXD的主要化學成分，從而證實了其公認的抗癌物質基礎。有趣的是，最近的研究揭示，在結腸癌中，CHD6（染色質域解旋酶DNA結合蛋白家族成員）通過EGFR-GSK3β和Wnt/β-catenin信號通路的雙重調控，促進跨膜蛋白65的過表達。該過程導致結腸癌細胞中線粒體過度融合和ATP過量產生，導致其持續增殖。機制上，EGFR激活后，GSK3β活性被抑制，使CHD6逃避FBXW7介導的泛素化和降解，從而保持其結構穩定性和生物學功能。同時，在Wnt/β-catenin信號刺激下，β-catenin/TCF4直接結合CHD6啟動子，增強CHD6轉錄并上調TMEM65表達，最終導致癌細胞線粒體異常融合和不受控制的增殖。CHD蛋白家族已被證明與多種癌癥的發生發展密切相關。TMEM65是一種定位于線粒體內膜的跨膜蛋白，調節線粒體融合和Ca2+外排，從而促進腫瘤生長、轉移和耐藥。最近的證據部分支持了網絡藥理學的預測，表明氧化應激損傷、EGFR-GSK3β信號以及BCL2/Bax介導的線粒體凋亡途徑可能是mBXD抑制結腸癌的潛在靶點或機制。然而，mBXD與CHD6或TMEM65之間的確切關系尚不清楚。為驗證這一假設，進行了初步探索性實驗，結果顯示與人結直腸癌組織相比，CHD6和TMEM65-尤其是TMEM65-的mRNA相對表達水平顯著高于癌旁正常組織（P < 0.05）。這一觀察結果表明CHD6和TMEM65在腸道腫瘤進展中發揮關鍵作用，因此促使作者進一步研究mBXD通過EGFR-GSK3β信號通路和CHD6-TMEM65軸對結腸癌細胞線粒體融合-分裂動力學的影響。

【結果部分】

1. mBXD的化學成分顯示潛在的抗腫瘤活性。

2.mBXD有效抑制皮下腫瘤的生長。

3.含mBXD藥物的血清抑制結腸癌細胞的活力、遷移和侵襲。

4.mBXD可誘導結腸癌細胞線粒體損傷并促進線粒體分裂。

5.mBXD可能破壞結腸癌細胞的線粒體代謝。

6.mBXD含藥血清促進結腸癌細胞中ROS積聚。

7.mBXD含藥血清降低結腸癌細胞線粒體膜電位并誘導細胞凋亡。

8.mBXD可能通過抑制CHD6-TMEM65軸來調節結腸癌細胞中的線粒體融合-分裂動力學。

【結論與討論】

綜上所述，本研究表明改良半夏瀉心湯的化學成分以黃酮類和生物堿為主，包括黃芩素、黃芩苷、小檗堿和漢黃芩素。改良半夏瀉心湯對結腸癌皮下腫瘤的生長具有顯著的抑制作用。此外，較高濃度的含藥血清能抑制結腸癌細胞的活力、侵襲和遷移，同時促進線粒體分裂，降低線粒體膜電位和ATP水平，并增加細胞內ROS積累。在分子水平上，改良半夏瀉心湯可能通過抑制CHD6-TMEM65軸，誘導結腸癌細胞線粒體分裂并觸發細胞凋亡。盡管如此，本研究的機制探索仍有限，改良半夏瀉心湯誘導的線粒體分裂與CHD6-TMEM65抑制之間的確切關系有待未來研究進一步闡明。

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