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癌症是严重威胁人类健康的疾病,是人类十大主要的死亡原因之一。寻找特异性强的抗癌靶点,对于治愈癌症有着十分重要的意义。脂肪酸合酶(fattyacidsynthase,EC2.1.3.85,FAS)是体内催化合成长链脂肪酸的关键酶。除了肝脏、脂肪组织以外,在动物大多数正常组织中FAS表达量很低,但是在乳腺癌,卵巢癌,前列腺癌等肿瘤细胞中,FAS有很高的表达量。肿瘤细胞的脂肪酸主要是依赖于细胞内的FAS合成的,以满足肿瘤细胞分裂、增殖过程中细胞膜合成的需要以及能量的提供。而在前脂肪细胞的分化过程中FAS也发挥着重要作用,对FAS的抑制可以有效的降低脂肪细胞内脂滴的积累。可见FAS是治疗肥胖症和癌症的双重靶点。对FAS的抑制可以有效地抑制肿瘤并且降低由肥胖引起肿瘤的风险。
洋葱(AlliumcepaL)是一种具有多种医疗保健功能的食品。在前期工作中我们发现葱属植物提取物对FAS有显著的抑制作用。本文对洋葱粗提物抑制FAS的活性进行了研究,结果发现:洋葱乙酸乙酯提取物(EEO)对于FAS有很强的抑制能力,半抑制浓度(IC50)为2.4±0.3μg/ml,并且可以引起FAS高表达的乳腺癌细胞MDA-MB-231细胞活力的降低,用MTT检测IC50为5.2μg/ml。用Hoechst-33258染色发现细胞膜的通透性发生了明显的改变,细胞核内的颜色随着浓度梯度逐渐加深。并且此种现象伴随着细胞内FAS活力的降低,EEO引起的细胞凋亡可以被25μM和50μM的外源棕榈酸(FAS催化反应的终产物)予以不同程度的补救。这一结果表明EEO作用在肿瘤细胞的FAS上而引起了细胞凋亡。与此同时,在前脂肪细胞3T3-L1的分化过程中加入不同浓度的EEO可以不同程度上有效抑制脂滴的积累,这一现象伴随着前脂肪细胞内的FAS活力的降低。多项研究结果表明,肥胖与肿瘤有着密切的关联,肥胖病人患肿瘤的几率更大。我们的结果提示洋葱对于由肥胖引起的肿瘤可能有预防效果。
沙棘(HippophaerhamnoidesL)是青藏高原特色植物,具有丰富的营养物质和生物活性成分,近些年来发现其具有可降低胆固醇,缓解心绞痛发作,防治冠状动脉粥样硬化性心脏病的作用,而在抗肿瘤的功效上的报道不多。我们的研究发现沙棘籽中的原花青素(SBT)对于脂肪酸合酶FAS具有极强的抑制能力,IC50达到0.087μg/ml,是天然来源的对FAS的高效抑制剂。同时也关注了沙棘提取物对于肿瘤细胞的抑制活性,不同浓度的SBT作用于乳腺癌细胞(MDA-MB-231)的MTT实验发现对乳腺癌细胞也有着较好的抑制活性,IC50为37μg/ml。通过Hoechst33258的染色和流式细胞仪的检测,发现在SBT的作用下乳腺癌肿瘤细胞发生了凋亡现象。在SBT处理后乳腺癌细胞内FAS活性显著降低,结果表明肿瘤细胞内的FAS活性的降低与SBT成浓度依赖性,并且细胞内FAS活性与细胞活力呈正相关。在沙棘提取物处理肿瘤细胞的过程中,外源补加棕榈酸,细胞活力随着外援脂肪酸的量的加入呈现出浓度依赖性的恢复。通过正反两方面的验证,可以确定沙棘提取物对肿瘤细胞内的靶点是细胞内的FAS,随着FAS活力的降低肿瘤细胞活力依次降低。当细胞内FAS活力受到抑制脂肪酸减少时,细胞活力降低发生凋亡现象,脂肪酸的补救使得细胞内脂肪酸含量恢复,细胞活力重新得以恢复。
综上,本项工作获得了新发现的高活性FAS抑制剂:洋葱乙酸乙酯提取物和沙棘原花青素。它们都能通过抑制细胞内FAS的活性而诱导肿瘤细胞的凋亡,而在样品处理后人为加入棕榈酸都能够有效恢复细胞活力。本项工作为以FAS为靶点开发抗癌药物提供了良好的候选药物。