重楼地上部分通过MAPK-线粒体动力学交互信号通路抗大肠肿瘤的物质基础及作用机制研究

Colorectal cancer (CRC) is one of the major global health problems and its incidence is increasing rapidly in China. Managing this epidemic is a huge challenge for us. New therapeutic strategies are urgently needed to relieve the colorectal cancer burden both in China and elsewhere. The cross-talk between MAPK and Mitochondrial Dynamics via Ras-ERK-DRP1 signaling has become a new sight for the research in CRC. Rhizoma Paridis, a heat-clearing and detoxifying drug, has a long history of clinical application and reliable therapeutic efficacy on CRC. The increasing demand of Rhizoma Paridis generated large amounts of discarding stems and leaves (the aerial parts of Rhizoma Paridis).Our preliminary works also revealed the extract of the aerial parts of Rhizoma Paridis could significantly improve CRC in mice by targeting ERK and DRP1.Therefore, in present reseach, we will investigate the bioacitve compounds in the aerial parts of Rhizoma Paridis by high throughput MTT-QPCR-LC/MS screening. Meanwhile, their absorption, distribution, metabolism and elimination will be investigated by microdialysis. Furthermore, we will focus on the effects of its bioactive compounds on the regulation of the cross-talk between MAPK and Mitochondrial Dynamics via Ras-ERK-DRP1 signaling. The work will lay a solid foundation to clarify the bioactive compounds of the aerial parts of Rhizoma Paridis and its therapeutic mechanisms.

大肠癌为全球常见恶性肿瘤之一，寻找新的靶标及活性物质迫在眉睫。基于Ras-ERK-DRP1的MAPK-线粒体动力学信号通路的发现，为大肠肿瘤的防治提供了新的靶标。重楼为清热解毒类中药，临床上治疗大肠癌疗效显著，其传统药用部位为根茎，地上部位均被废弃，由于其用量大而生长周期长，新的资源开发势在必行。本课题组前期研究发现，重楼地上部分提取物及活性单体能通过Ras-ERK-DRP1信号通路抑制大肠肿瘤发生。基于此，本项目将利用MTT-QPCR-LC/MS等多维、高通量检测方法筛选活性化合物；利用微透析-液质联用（MD-LC/MS）多靶器官实时动态取样技术进行活性成分的体内处置研究，阐明其体内代谢途径及代谢规律；对高活性组分或单体，深入开展基于Ras-ERK-DRP1的MAPK-线粒体动力学相关的抗大肠肿瘤机制研究。本项目将为重楼地上部分资源的开发及药效物质基础的阐明提供重要的科学依据。

重楼为清热解毒类中药，临床上治疗大肠癌疗效显著。其传统药用部位为根茎，地上部位均被废弃。由于其用量大而生长周期长，新的资源开发势在必行。本项目结合现代化学，代谢组学及药理学等多学科手段，研究重楼地上部位的化学成分，并在整体动物模型、细胞水平、分子水平阐明重楼地上部位皂苷抗结肠癌的物质基础及作用机制，为重楼地上部位的资源利用奠定基础。.① 重楼地上部位的化学成分研究.滇重楼地上部位90%乙醇提取物进行了系统的化学成分研究，从中分离鉴定得到30个化合物；建立重楼地上部位中皂苷的富集方法，得到了最优工艺；利用UPLC-QTOF-MS技术分别对滇重楼和华重楼地上部位和根茎中的皂苷类化学成分进行表征，共鉴定得到102个化合物，结合多元统计方法筛选得到两个种的差异化合物有35种；采用UHPLC-qMS法对重楼的化学成分进行谱效关联分析，得到其抗肿瘤、抗炎、止血的活性成分；基于谱效筛选所得的活性成分，进一步采用UHPLC-qMS法对重楼叶中的活性成分进行定量。.② 重楼地上部位活性成分改善“炎-癌”的代谢组学研究；.利用基于UPLC-QTOF-MS/MS的代谢组学技术研究重楼皂苷II（PSII）抗肠炎相关性大肠癌的的作用机制。结果显示PSII可以改善肠组织炎症和缓解大肠上皮细胞的不典型增生；鉴定了正常组与模型组中的24个生物标志物；10个潜在生物标志物在PSII干预下发生显著回调，提示PSII可能通过调控氨基酸代谢、脂质代谢、脂肪酸代谢和不饱和脂肪酸的生物合成等代谢途径来发挥抗大肠癌的作用。.③ 重楼地上部位活性成分改善“炎-癌”的体内外机制研究；.滇重楼地上部位总皂苷和其主要成分PSII能显著抑制AOM/DSS小鼠中肿瘤的发生；我们采用TNF-α刺激结肠癌细胞，发现PSII可通过调控NF-κB通路和HK2的表达抑制TNF-α诱导的大肠癌细胞的迁移和侵袭；PSII能抑制HCT116和HT29大肠癌细胞的增殖、促进其凋亡。其机制可能是通过抑制ERK依赖性的Drp1的磷酸化和随后的线粒体分裂，继而阻断NF-κB通路的激活，下调NF-κB调控的下游增殖相关靶标基因CyclinD1和c-Myc的表达；最后，我们在大肠癌裸鼠皮下移植瘤模型中证实了PSII对ERK–DRP1–NF-κB信号的调控作用。