Sci Rep揭秘甘草酸的神奇疗效：甘草酸通过抑制HMGB1减缓结直肠癌进程

结直肠癌（CRC）是全球癌症相关死亡的主要原因之一，其早期症状缺乏，往往导致晚期诊断，增加了治疗难度。尽管手术切除是局部肿瘤患者的首选治疗，但在远处转移的情况下，辅助化疗和放疗仍是主要治疗方式。然而，患者在接受这些治疗后，5年生存率仅约10%，这突显了现有治疗手段的局限性，亟需深入研究以寻找新的治疗靶点。

DNA损伤反应（DDR）在维持基因组稳定性中至关重要，CRC通常由良性病变发展而来，伴随DNA损伤的累积。高迁移率组蛋白1（HMGB1）在DNA修复和肿瘤发生中发挥重要作用，促进非同源末端连接（NHEJ）修复双链断裂。抑制HMGB1可能增强癌细胞对放疗和化疗的敏感性。甘草酸（GL）作为HMGB1的抑制剂，具备抗氧化、抗炎和抗癌等多种效果。近日，滨州医科大学马延超研究团队在Sci Rep发表了题为Glycyrrhizin ameliorates colorectal cancer progression by regulating NHEJ pathway through inhibiting HMGB1-induced DNA damage response的研究论文，发现GL能够通过抑制HMGB1来调节NHEJ通路，从而增强DNA损伤反应，进而有效抑制结直肠癌细胞的增殖，显示出癌症治疗潜力。

GL在体外有效抑制CRC细胞增殖

对HT29和HCT116细胞进行不同浓度的GL处理后，使用CCK-8法评估细胞活力，结果表明GL以剂量依赖方式抑制细胞活力，其半数抑制浓度（IC₅₀）分别为267.3 µM和258.3 µM，最终选择300 µM用于后续实验。克隆形成实验结果显示，GL处理后CRC细胞的克隆数显著减少。流式细胞术分析表明，GL处理显著增加了细胞凋亡比例，并增强了半胱天冬酶-3的活性和蛋白水平。同时，细胞周期分析显示GL处理后CRC细胞S期比例显著上升。Western blotting结果表明，GL诱导了cyclin D1的表达，而对CDK2无明显影响。这些发现表明，GL有效抑制了CRC细胞的增殖。

图1：GL对CRC细胞的影响

GL处理通过抑制NHEJ通路加速DDR

研究发现，GL处理后，γH₂A.x焦点数量在0.25小时至2小时内显著增加，随后逐渐减少，且磷酸化γH₂A.x的蛋白水平显著上升。此外，彗星实验结果显示，GL处理显著阻碍了DNA修复能力，同时8-OHdG的产生也显著增加，这与DNA损伤相关的癌变过程密切相关。实时定量PCR分析显示，GL处理后与NHEJ通路相关的基因Ku70、Ku80和XRCC4的表达显著降低，Western blotting进一步证实了Ku70和LIG4的蛋白水平显著减少。这些结果表明，GL处理通过抑制NHEJ通路加速了CRC细胞的DDR。

图2：GL对CRC细胞DNA损伤的影响

GL有效抑制了CRC进展

将Balb/c小鼠接种CT26异种移植物后，给予15 mg/kg的GL治疗，结果显示，与对照组相比，GL显著抑制了CT26异种移植物的生长，同时对肿瘤重量没有显著影响。免疫组化染色结果表明，GL处理显著减少了肿瘤组织中Ki67阳性细胞的数量。TUNEL实验显示，GL治疗增加了异种移植物组织中的凋亡细胞数量。此外，γH₂A.x焦点形成的免疫组化结果也显示，GL处理明显增强了γH₂A.x焦点的形成。这些数据表明，GL通过激活DNA损伤反应抑制了CRC细胞增殖。

图3：GL抑制了体内CRC细胞增殖

GL通过抑制HMGB1影响CRC细胞增殖

研究显示，GL处理后CRC细胞中的HMGB1蛋白水平显著降低，而HMGB1的过表达则能够逆转GL的抑制效应。在HMGB1过表达的CRC细胞中，GL处理后细胞活力和克隆形成能力明显恢复，同时凋亡细胞比例降低。HMGB1的过表达还减少了GL处理后半胱天冬酶-3的活性及蛋白水平，并降低了S期细胞的比例。此外，HMGB1过表达逆转了GL诱导的cyclin D1蛋白水平上升。这些结果表明，GL通过调节HMGB1的表达来减缓CRC的进展。

图4：GL通过抑制HMGB1影响减轻CRC细胞增殖

GL通过抑制HMGB1调节NHEJ通路而增强DDR

研究发现，在GL处理后，HMGB1的过表达显著降低了CRC细胞中的γH₂A.x焦点形成，并显著提高了磷酸化γH₂A.x的蛋白水平。此外，HMGB1的过表达还减少了CRC细胞中DNA尾部百分比，并降低了8-OHdG的产生。同时，HMGB1过表达逆转了GL处理所导致的Ku70和LIG4蛋白水平下降。这些结果表明，GL通过HMGB1依赖性机制调节NHEJ通路，从而促进DNA损伤反应。

图5：GL通过抑制HMGB1调节NHEJ通路而增强DDR

HMGB1的异常表达与CRC组织样本的总生存率相关

研究分析了80例人类CRC及其匹配的正常邻近组织，结果显示CRC组织中的HMGB1表达显著高于正常组织，并且HMGB1呈现核染色。此外，HMGB1的表达随着肿瘤阶段的增加而上升，临床晚期（III和IV期）的HMGB1水平明显高于早期（I和II期）。Kaplan-Meier分析表明，低HMGB1表达的患者整体生存期显著长于高HMGB1表达的患者。这些结果表明，高HMGB1表达可能是CRC患者不良临床预后的潜在指标。

图6：GL通过HMGB1依赖机制减缓CRC进程

总体而言，本研究探讨了甘草酸（GL）在结直肠癌（CRC）中的作用，发现GL通过抑制高迁移率组蛋白1（HMGB1）来增强DNA损伤反应（DDR），从而抑制CRC细胞增殖。实验表明，GL显著诱导细胞凋亡和阻滞S期细胞周期，增加了γH₂A.x焦点和8-OHdG的形成，增强了DNA损伤反应。HMGB1的过表达逆转了GL引起的细胞凋亡和DNA损伤反应，且在CRC组织中HMGB1的异常表达与肿瘤分期及预后相关。结果表明，GL通过HMGB1依赖机制减缓CRC进程，显示出癌症治疗潜力。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Han, Y., Sheng, W., Liu, X. et al. Glycyrrhizin ameliorates colorectal cancer progression by regulating NHEJ pathway through inhibiting HMGB1-induced DNA damage response. Sci Rep 14, 24948 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-76155-w