Chinese Medicine：结直肠癌肝转移的革新突破！澳洲茄边碱抑制铁死亡和消除癌症干细胞

据数据统计，结直肠癌在全球范围内发病率高居第三，仅次于肺癌和乳腺癌。更为严峻的是，其肝转移率极高，初诊患者中约15-25%伴有肝转移，疾病后期高达50-70%患者发展为肝转移，极大影响患者生存（5年生存率仅约11%）。虽然针对原发病灶的内镜治疗、手术及放疗取得进展，肝转移治疗效果仍然有限，亟需新药物和新靶点的开发。

传统中药，龙葵（Solanum nigrum L.）应用广泛，具清热解毒、活血消肿功效。龙葵主要活性成分之一澳洲茄边碱（SM）在肝癌、胰腺癌等多种肿瘤中显示出抗癌活性，但其对结直肠癌肝转移的具体功效及分子机制尚不明确。

肿瘤肝转移过程复杂，包括原发肿瘤细胞的侵袭、血管内循环中形成循环肿瘤细胞(CTCs)、癌症干细胞（CSCs）样细胞的存活和在肝脏定植增长。癌症干细胞因具备强大的自我更新和耐药能力，已被证实是肿瘤转移和复发的关键。近年来，铁死亡（ferroptosis）作为一种铁依赖性的非凋亡程序性细胞死亡，激活可有效清除肿瘤细胞，成为抗肿瘤的新兴机制。Nrf2信号通路是调控抗氧化和细胞稳态的关键，其异常表达在肿瘤发展中起双重作用。

近日，Chinese Medicine杂志在线发表了刘胜岚等人团队的最新研究，深入探讨了植物天然产物SM对结直肠癌（CRC）肝转移的抑制作用及其作用机制。结直肠癌作为全球常见恶性肿瘤，肝转移导致其治疗极具挑战性。该研究结合细胞实验、小鼠体内模型及患者来源异种移植物（PDX）模型，从铁死亡到癌症干细胞调控，系统揭示SM的抗肿瘤活性及机制，为CRC肝转移患者带来潜在新型治疗策略。

本文采用多种人结直肠癌细胞系（HCT116、HCT8、COLO205、SW620）及正常人结肠上皮细胞（HCoEpiC）进行体外实验，应用CCK-8细胞活力检测、克隆形成、迁移与侵袭迁徙实验、PI染色细胞存活分析、肿瘤球形成及ALDH流式细胞术测定癌症干细胞特性。

动物实验方面，构建小鼠同种移植肿瘤模型、患者来源异种移植物（PDX）和肝转移模型，评估SM对肿瘤生长和肝转移的影响。

分子机制通过RNA测序（RNA-seq）、基因富集分析（GSEA）、RT-qPCR、ChIP-qPCR和Western blot检测Nrf2、GPX4、GSS和β-catenin表达，及相关调控实验进行验证。

主要研究结果

1. SM显著抑制结直肠癌细胞的增殖与存活，兼具较低的正常细胞毒性

• CCK-8实验显示，SM明显降低CRC细胞活力（IC50 约6.8~13.5 μM），对正常结肠上皮细胞（HCoEpiC）细胞毒性较低（IC50 >20 μM）。
• 软琼脂克隆形成实验及三维肿瘤球培养均显示SM剂量依赖性抑制CRC细胞的克隆形成能力和肿瘤球存活。

SM抑制CRC细胞活力与克隆形成

2. SM有效抑制CRC细胞的迁移和侵袭，减缓肝转移小鼠模型中肿瘤负荷

• 转移侵袭Transwell实验显示，SM剂量依赖性抑制CRC细胞的迁移与侵袭能力。
• 采用MC38-Luc小鼠细胞系注射肝转移模型，SM显著降低鼠体及肝脏肿瘤负荷，减少肝脏表面转移结节数量，无明显全身毒性。

SM减缓CRC肝转移，抑制细胞迁移与侵袭

3. SM抑制肿瘤体积增长与细胞增殖能力，PDX模型验证其体内疗效

小鼠异种移植及人源PDX模型中，SM系统给药显著降低肿瘤体积及重量，减小Ki-67阳性肿瘤细胞数量，提示抑制细胞增殖。

SM抑制CRC异种移植及PDX肿瘤生长

4. SM诱导CRC细胞铁死亡，表现出铁死亡标志物表达变化

• PI染色流式检测提示SM诱导细胞死亡。
• RNA测序分析显示SM处理显著下调GPX4、GSS和NFE2L2（编码Nrf2），基因集富集分析（GSEA）揭示下调基因显著丰富于铁死亡通路。
• SM处理显著增加脂质过氧化物积累（C11-BODIPY染色流式测定），铁死亡抑制剂ferrostatin-1可逆转该积累及细胞死亡，联合使用凋亡抑制剂Z-VAD-FMK进一步拮抗SM致死效应，提示铁死亡为主要细胞死亡方式。

5. SM通过转录抑制Nrf2及其下游抗氧化酶GPX4和GSS诱导铁死亡

• SM显著降低CRC细胞内Nrf2、GPX4、GSS mRNA与蛋白水平（RT-qPCR，Western blot）。
• ChIP-qPCR实验证明Nrf2直接结合GPX4和GSS启动子区域，SM减少Nrf2对该区域的结合。
• Nrf2过表达缓解SM降低GPX4、GSS表达，抑制脂质ROS生成及细胞死亡。
• TCGA数据库分析显示高Nrf2、GPX4和GSS表达与CRC患者预后不良相关。

6. SM显著抑制CRC癌症干细胞特性，降低干细胞相关蛋白β-catenin表达

• GSEA显示SM下调基因显著富集于干细胞特征通路。
• SM减低CSC功能体征：降低肿瘤球形成能力、减少ALDH+干细胞比例及体内肿瘤起始能力。
• β-catenin及其靶基因c-Myc、Cyclin D1蛋白表达显著下调，Oct4、Nanog等未见明显变化。
• RT-qPCR及蛋白稳定性实验显示SM降低β-catenin转录水平并促进其蛋白降解。

7. β-catenin是SM消除CSC特性及抑制肝转移的关键靶点

• β-catenin过表达逆转SM抑制ALDH+干细胞比例和肿瘤球形成能力。
• 反之，β-catenin敲低增强SM抑制CSC表型效应。
• β-catenin促进CRC细胞迁移和侵袭，过表达抵消SM抑制迁移/侵袭作用，敲低加剧SM抑制效应。
• 小鼠肝转移模型中，β-catenin过表达显著增强肝脏转移灶生长，部分抵消SM的抗转移活性。

图: β-catenin介导SM消除CSC效应

讨论

本研究揭示SM以多靶点方式强效抑制结直肠癌肝转移，主要机制包括诱导铁死亡和消除癌症干细胞。首先，SM通过下调Nrf2及其抗氧化下游关键酶GPX4和GSS，导致癌细胞铁死亡增强，损害其增殖与存活能力。铁死亡作为一种高选择性细胞死亡模式，在恶性肿瘤治疗中日益受到关注。这里SM诱导铁死亡的发现为其临床应用提供了合理机制支持。

其次，SM消除CSC及相关表型，抑制了CSC关键调控因子β-catenin表达，降低其转录及促进蛋白降解，进而削弱了CSC自我更新、迁移、侵袭能力和肝转移潜力。β-catenin信号是Wnt途径核心，其异常激活与肿瘤转移高度相关。SM通过双重机制靶向该路，从根基上抑制转移。

值得注意的是，SM对正常结肠上皮细胞毒性较低，且体内实验显示较好的安全性，提示具备进一步临床转化潜力。且与其类似活性成分溶马索宁同科植物产物的铁死亡诱导效应相辅相成，为中药抗癌提供科学依据。

原始出处

Liu S, Wu J, Huang H, et al. Effects of solamargine in hepatic metastasis of colorectal cancer: induction of ferroptosis and elimination of cancer stem cells. Chinese Medicine. 2025;20:110. https://doi.org/10.1186/s13020-025-01171-5