通过Nrf2/HO-1/GPX4轴激活线粒体功能障碍诱导铁死亡抑制肝细胞癌的进展

  铁死亡是一种新出现的铁依赖性程序性细胞死亡模式，其特征是脂质过氧化和铁积累，与肝细胞癌（HCC）的进展紧密关联。尽管来源于重楼的重要生物活性成分重楼皂苷I（PPI）对多种恶性肿瘤的影响已经确定，但PPI调节HCC铁死亡的具体作用和潜在的机制途径仍然难以捉摸。

  本研究旨在阐明PPI在HCC中诱导铁死亡和触发线粒体损伤的抗癌特性和潜在机制。

  使用CCK-8测定法评估细胞活力。EdU增殖和集落形成测定用于评估细胞增殖。进行伤口愈合测定以评估细胞迁移。Transwell测定用于评估细胞侵袭。利用FerroOrange荧光探针、丙二醛（MDA）和还原型谷胱甘肽（GSH）检测试剂盒、DCFH-DA荧光探针、蛋白质印迹和透射电子显微镜（TEM）分析来评估铁死亡。采用分子对接、免疫荧光和蛋白质印迹来预测和验证PPI与Nrf2、HO-1、xCT和GPX4的结合和相互作用。使用JC-1和Mito-Tracker绿色荧光探针评估线粒体结构和膜电位变化。构建裸鼠异种移植物模型，通过苏木精和伊红（H&E）、普鲁士蓝反应、免疫荧光染色、免疫组织化学和蛋白质印迹分析，在体内测定PPI对HCC的抑制作用和铁死亡水平。

  PPI通过增加活性氧（ROS）和MDA水平、促进Fe2+积累、消耗GSH以及抑制xCT和GPX4的表达，对HCC细胞的增殖、侵袭和转移表现出剂量依赖性的抑制作用，从而诱导HCC脱铁。PPI诱导铁死亡与PPI与Nrf2、HO-1和GPX4蛋白的结合有关，调节Nrf2/HO-1/GPX4抗氧化轴。PPI还可诱导线粒体结构伤害损坏，降低线粒体膜电位（MMP）。ferrostatin-1（Fer-1）对铁死亡的抑制减轻了PPI诱导的线粒体破坏。在体内，PPI抑制Nrf2/HO-1/GPX4轴诱导的铁死亡，阻碍HCC生长，类似于索拉非尼的作用。

  这些根据结果得出，重楼皂苷I(PPI)干预能够最终靠增强线轴诱导铁死亡来抑制HCC细胞的增殖、侵袭和转移。因此，我们的研究开拓了药效学的前沿，加深了我们对PPI复杂机制的理解。此外，它还产生了一种植根于中医理论的创新治疗策略，从而为解决HCC提供了一条新的治疗途径。

  重楼皂苷I（PPI）是一种来源于重楼的生物活性化合物，具有公认的抗肿瘤药理作用，与植物权威名称Carl Linnaeus有关，属于黑色素科。PPI的化学结构如图1A所示。研究表明，PPI可通过激活AKT/GSK-3β介导的β-连环蛋白泛素-蛋白酶体降解来抑制肝癌干细胞，通过Twist1/VE-钙粘蛋白途径抑制肝癌血管生成拟态的形成，并诱导HCC细胞凋亡，从而在HCC治疗中产生协同抗癌作用。除了已知的抗癌作用外，PPI还因其通过Nrf2/HO-1/GPX4途径减轻线粒体功能障碍的潜在作用而非常关注。Nrf2/HO-1轴因其在对抗氧化应激中的关键作用而被公认，在细胞防御机制中发挥着及其重要的作用。Nrf2的激活以及随后HO-1和GPX4的上调能够大大减少氧化应激，保护线粒体完整性，并可能预防线粒体功能障碍。在各种病理条件下观察到的细胞内过度氧化应激可能会引起脱铁性贫血，这是一种独特的细胞死亡形式。抑制抗氧化途径（如Nrf2/HO-1）的激活可能会引起氧化应激增加，细胞内铁积累增加，并可能诱导脱铁症。有必要注意一下的是，初步的网络药理学和体外实验表明，PPI作为中药古皮消积方的主要活性成分，可以上调线的表达，抑制线，并调节HCC细胞中线粒体融合和裂变介导的能量代谢水平，从而抑制HCC进展。

  3.PPI通过诱导肝细胞癌（HCC）细胞的铁死亡（ferroptosis）来抑制肿瘤细胞的增殖。

  5.PPI诱导的肝细胞癌（HCC）细胞铁死亡与线粒体结构和功能的损伤密切相关。

  6.重楼多酚I（PPI）在体内实验中通过诱导铁死亡（ferroptosis）有效地抑制了肝细胞癌（HCC）肿瘤的生长。

  7.PPI在体内诱导的铁死亡与Nrf2/HO-1/GPX4抗氧化轴的调控密切相关。

  本研究深入探讨了重楼皂苷I（PPI）在抑制肝细胞癌（HCC）进展中的作用及其潜在机制。研究之后发现，PPI能够有效抑制HCC细胞的增殖、迁移和侵袭，并通过诱导铁死亡来抑制肿瘤生长。铁死亡是一种依赖于铁和活性氧种的细胞死亡方式，与HCC的进展紧密关联。研究揭示了PPI通过激活Nrf2/HO-1/GPX4抗氧化轴，调节细胞内氧化应激和铁代谢，从而诱导HCC细胞发生铁死亡。此外，PPI在体内实验中也显示出显著的抗肿瘤效果，其机制与体外实验中观察到的相似，即通过影响Nrf2/HO-1/GPX4轴来促进铁死亡。这些发现为PPI作为HCC治疗的潜在药物提供了新的科学依据，并为开发新的抗癌策略提供了新的思路。

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