与紫杉醇旗鼓相当的抗肿瘤成分？靶向代谢组学揭示PFKFB3是榄香烯介导的抑制前列腺癌细胞糖酵解的关键靶点

榄香烯是从温郁金中提取，具有良好的抗癌活性的一种成分。现代研究表明，它对肺癌、肝癌、乳腺癌、骨癌、卵巢癌、食道癌、鼻咽癌都具有一定的抗肿瘤活性，然而其在抗前列腺癌的具体作用及其潜在的分子机制很大程度上仍然是未知的。

2023年11月，《Phytomedicine》杂志发表了一篇题为“Targeted metabolomics reveals PFKFB3 as a key target for elemene-mediated inhibition of glycolysis in prostate cancer cells”的文章，该文章的研究团队通过代谢组学对榄香烯的潜在靶点进行分析，试图解构其抗前列腺癌作用及具体机制。 

研究人员为了评价榄香烯对LNCaP和PC3细胞生长的影响，进行了一系列试验摸索：

·MTT实验：榄香烯对细胞增殖的抑制呈明显的剂量依赖性，

·克隆形成实验：经榄香烯处理后，LNCaP和PC3细胞的克隆形成能力都显著降低。

·划痕实验：榄香烯处理24或48h后，细胞迁移受到明显抑制。

·流式细胞术：用特定剂量的榄香烯处理24小时后，G1期细胞数量呈剂量依赖性减少。

·凋亡结果：榄香烯对LNCaP和PC3细胞均表现出诱导凋亡的作用，且这种诱导呈剂量依赖性。

试验结果表明，无论是细胞增殖、克隆能力、细胞迁移等方面，榄香烯对细胞生长均有明确抑制作用。

图片1 榄香烯对人前列腺癌细胞的抗癌作用

榄香烯在体内的抗癌活性

研究人员采用异种移植瘤生长模型评价榄香烯在体内的抗癌活性。分别给予不同剂量的榄香烯(50 mg/kg、100 mg/kg、150 mg/kg)，治疗31天后发现，相较于模型组，榄香烯组对PC3细胞的生长有显著抑制作用。且中剂量和高剂量榄香烯显示出与多西紫杉醇相当的抗癌活性同时，它还不会降低裸鼠体重。随后，研究人员对裸鼠的主要器官进行病理学检查发现，榄香烯给药导致小鼠轻微的肺水肿，而多西紫杉醇治疗则对肺和脾造成损害。这表明榄香烯的抗前列腺癌作用具有较高的“安全系数”。

图片2 榄香烯在异种移植模型中的抗前列腺癌作用

靶向代谢组学发现榄香烯的潜在靶点

为了探究榄香烯抗癌的作用机制，研究人员采用HILIC-MS/MS靶向代谢组学方法进行研究，分别用不同浓度的榄香烯处理PC3细胞5 h，对PC3细胞的代谢谱进行分析，以确定参与糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径和谷氨酰胺分解等关键途径的循环中间产物的变化。同时也利用上游和下游代谢物水平的变化来推测榄香烯发挥其作用的潜在途径。

结果发现，经榄香烯处理后，细胞内葡萄糖水平有所上升，丙酮酸水平则呈现下降趋势，这表明榄香烯可能通过干扰癌细胞摄取葡萄糖或葡萄糖到丙酮酸的糖酵解。进一步分析发现，榄香烯具有调节并影响糖酵解的关键酶的作用，如GLUD1、PFK-1、PGK、AMF、PGAM1、二磷酸果糖酶、GAPDH、PKM2、GLS和G6PD。

图片3 采用HILIC-MS/MS代谢组学方法检测榄香烯处理PC3细胞5h后细胞内中间体浓度的变化

使用β-榄香烯验证潜在靶标：抑制PGAM1和PFKFB3的表达

为深入探究抗癌的潜在机制，研究人员使用榄香烯的主要活性成分β-榄香烯进行后续研究，通过PCR和WB技术发现，β-榄香烯能显著下调糖酵解途径中PGAM1和PFKFB3的表达。

紧接着，研究人员采用免疫荧光染色验证这一观点发现，PFKFB3主要定位于PC3细胞的胞浆、糖酵解部位和胞核。与β-榄香烯共同孵育24 h后，PC3细胞胞浆和胞核中的表达均呈剂量依赖性下调。WB实验同样表明，榄香烯显著下调了PFKFB3的表达。

图片5 榄香烯通过下调PFKFB3的表达来抑制PC3细胞的糖酵解

β-榄香烯通过上调P53和FZR1抑制PFKFB3的表达

为了进一步明确其下调表达的机制，研究通过阅读大量文献发现，PFKFB3可以被P53蛋白、E3泛素连接酶APC/FZR1复合体调控，此外，PFKFB3包含一个DSG盒，有可能作为SCF-β-TrCP的底物。基于此，研究人员检测了β-榄香烯对PC3细胞中P53、FZR1和β-TrCP基因和蛋白表达水平的影响，结果发现，β-榄香烯能使PC3细胞中P53和FZR1mRNA和蛋白表达水平上调。这提示，β-榄香烯通过上调P53和FZR1来抑制PFKFB3的表达。

图片6 β-榄香烯通过上调P53和FZR1抑制PFKFB3的表达

PFKFB3是PC3(前列腺癌细胞)生长的关键

研究人员又对PFKFB3在PC3细胞中的作用进行了研究，构建了siPFKFB3细胞，通过各种细胞功能分析发现，与SINC组相比，siPFKFB3-3组的PC3细胞数量和细胞活力显著减少，这提示，PFKFB3与PC3细胞生长增殖密切相关。

图片7 PFKFB3基因与PCa的发生发展密切相关

综上结果表明，榄香烯通过上调P53和FZR1来抑制PFKFB3的表达，进而抑制糖酵解，从而发挥其抗PCA的作用，这为榄香烯的临床应用又开辟了一条新方向。 

参考文献

Dong XM, Chen L, Wu P, et al. Targeted metabolomics reveals PFKFB3 as a key target for elemene-mediated inhibition of glycolysis in prostate cancer cells. Phytomedicine. Published online November 3, 2023. doi:10.1016/j.phymed.2023.155185.