文章题目：The fucoidan delivery system enhanced the anti-cervical cancer effect of caffeic acid

发表期刊：International Journal of Biological Macromolecules

影响因子：7.7

通讯单位：青岛科技大学

        宫颈癌的发生与高危人乳头瘤病毒（HPV）感染密切相关。环状GMP AMP合成酶（cGAS）是一种能感知细胞内病原体并介导下游炎症反应的酶，可以与细胞质DNA结合，产生环状GMP AMP（cGAMP），从而激活干扰素基因刺激因子（STING），引发免疫介质和炎症细胞因子的产生。STING通路的激活可诱导宫颈癌细胞死亡，同时激活免疫系统。褐藻糖胶（Fu）是从海洋褐藻中提取的硫酸化多糖，具有抗肿瘤等多种生物活性，并且在药物输送方面的潜力也不容忽视。咖啡酸（CA）是一种酚类化学物质，存在于咖啡、葡萄等多种物质中。

        作者利用负载咖啡酸的褐藻糖胶基纳米颗粒（Fu/CA NPs）开发了一种给药系统，并探讨了其抗宫颈癌的作用及其内在机制。研究结果表明，Fu/CA NPs能显著增强CA的抗肿瘤活性，对HeLa细胞的增殖、集落形成和迁移有更强的抑制作用。机理研究表明，Fu/CA NPs会导致线粒体损伤，并激活cGAS-STING通路。此外，将Fu/CA NPs与顺铂结合使用，不仅提高了顺铂的抗肿瘤疗效，还降低了顺铂的肾毒性。

        作者采用pH驱动法制备了负载有CA的Fu纳米粒子（Fu/CA NPs）（图 1A）。CA中的羧基和酚羟基可与Fu中的羟基和硫酸基建立多个稳定的氢键。这些氢键主要出现在Fu多糖链的不同位置，有助于CA在Fu链中的稳定（图 1B）。图1C显示了纳米颗粒的粒度分布。TEM（图 1D）结果显示，Fu/CA NPs呈球形，粒径与DLS结果一致。

图1：Fu/CA纳米粒子的制备和表征

        MTT 分析结果显示，Fu对HeLa细胞的增殖具有明显的剂量依赖性抑制作用（图 2G）。此外，MTT结果也显示了游离CA和Fu/CA NPs对HeLa细胞增殖的抑制作用（图 2C）。研究还证实了cGAS抑制剂RU.521在HeLa细胞中的安全性。在62.5 μM浓度下，RU.521有较好的细胞存活率，表明其安全性较高（图 2G）。此外，形态学实验（图 2H）显示，Fu/CA NPs显著诱导HeLa细胞发生形态学变化，包括绒毛凝集和凋亡体的形成。此外，CA和Fu/CA NPs对多种人类癌细胞株具有抗肿瘤作用，包括结直肠腺癌细胞株RKO、人类肺腺癌细胞株A549和肝癌细胞株HepG2（图 2D-F）。

图2：Fu/CA NPs可抑制肿瘤细胞增殖

            作为细胞内的能量工厂，线粒体功能异常会导致一系列信号异常，如诱导细胞凋亡等。DCFH-DA染色结果显示，与对照组相比，Fu/CA NPs处理组的绿色荧光强度显著增加，表明细胞内ROS积累增加（图 3A）。进一步的JC-1结果显示，与对照组相比，虽然游离CA能诱导膜电位损伤，但Fu/CA NPs的效果更为显著（图 3A）。上述结果证实，Fu/CA NPs导致了线粒体膜电位（MMP）的破坏和ROS的积累。此外，Fu/CA NPs也诱导了线粒体ROS（mtROS）的产生（图 3B）。

图3：Fu/CA NPs 可诱导 HeLa 细胞线粒体损伤

        线粒体是细胞内活性氧的主要来源。此外，线粒体在调节细胞凋亡过程中发挥着关键作用。在这一途径中，Bcl-2家族蛋白通过调节膜电位来控制线粒体外膜的通透性。WB结果显示，Fu/CA NPs处理诱导Bcl-2蛋白下调，BAX上调，证明了Fu/CA NPs对线粒体凋亡途径的激活作用（图 4A-D）。Fu/CA NPs激活了双链损伤的γH2AX（图 4A和E）。转录因子p53在DNA损伤修复和细胞凋亡过程中发挥着重要作用。研究结果证实，Fu/CA NPs可激活p53（图 4E）。研究发现，癌细胞中ROS的增加是刺激细胞增殖的信使，也是DNA干扰源（包括线粒体DNA（mtDNA））的内源性来源。作者使用qPCR检测了mtDNA的胞质释放，结果显示游离CA和Fu/CA NPs都能诱导mtDNA的胞质释放，尤其是Fu/CA NPs（图 4F）。

图4：Fu/CA NPs 可诱导 Hela 细胞凋亡

        cGAS作为细胞内DNA受体，可被微生物DNA等外源DNA激活。免疫荧光和WB结果显示，Fu/CA NPs处理可诱导cGAS的活化，而RU.521可抑制cGAS的活化（图 5A和C）。cGAS与细胞质DNA结合并激活后，催化GTP和ATP合成cGAMP，作为第二信使与STING结合并激活STING，从而产生包括γIFN在内的抗炎细胞因子。结果还显示，Fu/CA NPs处理可激活STING，而RU.521也能抑制STING（图 5B和C）。这些结果证明了Fu/CA NPs诱导了cGAS-STING通路的活化，并进一步抑制了肿瘤的增殖。

图5：Fu/CA NPs可激活cGAS-STING通路

        为了验证Fu/CA NPs在体内的抗肿瘤作用，作者通过构建小鼠实体瘤模型，以灌胃形式给予Fu/CA NPs治疗或联合顺铂治疗一周（图6A）。如图6B和D所示，与单纯CA治疗相比，Fu/CA NPs治疗能显著减少肿瘤体积。此外，还验证了顺铂和顺铂联合Fu/CA NPs治疗对肿瘤重量的影响（图 6E）。顺铂是最常见的治疗实体瘤的化疗药物，虽然其疗效显著，但肾毒性往往会导致严重后果，结果表明，顺铂治疗会导致小鼠体重下降，而Fu/CA NPs联合治疗会缓解体重下降的症状（图 6C），不仅提高了顺铂的抗肿瘤疗效，还降低了顺铂的肾毒性。

图6：Fu/CA NPs的体内抗肿瘤活性

        原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.141976

作者：张三

审核：李全才、邵萌

编辑：郭青云

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