天然产物1-乙酰基-β-咔啉通过调控MEK/ERK通路与诱导G2/M期阻滞抑制皮肤癌的药理学研究

《Molecular Therapy Oncology》：Pharmacological evaluation of 1-acetyl-β-carboline, a naturally occurring compound with anti-skin cancer potential

　　本研究针对皮肤癌防治需求，从益生菌加氏乳杆菌培养物中鉴定出天然小分子1-乙酰基-β-咔啉(ABC)。通过化学合成与系统药理学评价，发现ABC可显著抑制黑色素瘤细胞增殖，诱导G2/M期细胞周期阻滞和caspase-3/7介导的凋亡，并有效抑制TPA诱导的小鼠皮肤增生。该研究揭示了ABC通过调控MEK/ERK信号通路和COX-2表达发挥抗皮肤癌作用，为微生物来源活性分子的肿瘤防治提供了新策略。

　　

在皮肤癌治疗领域，黑色素瘤因其高转移性和易耐药性成为临床难题。虽然传统化疗药物如5-氟尿嘧啶(5-FU)和达卡巴嗪(DTIC)已应用于临床，但耐药性问题日益突出。与此同时，人类微生物组研究揭示了肠道微生物与皮肤健康之间的密切联系——"肠-皮轴"理论表明，微生物代谢产物可能成为新型抗肿瘤药物的来源。

在这项发表于《Molecular Therapy Oncology》的研究中，Munseon Lee等学者从加氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)培养物中发现了一种天然小分子1-乙酰基-β-咔啉(ABC)。研究人员通过 Pictet-Spengler反应结合钯催化氧化成功合成了ABC，并系统评价了其抗皮肤癌活性。研究团队采用液相色谱-质谱联用(LC-MS)和核磁共振(NMR)进行化合物鉴定，通过细胞活力检测(WST-8法)、软琼脂克隆形成实验评估抗增殖效果，利用流式细胞术分析细胞周期和凋亡，蛋白质印迹法检测关键信号蛋白表达，并建立TPA诱导的小鼠皮肤增生模型进行体内验证。

细胞毒性研究

研究首先评估了ABC对正常人真皮成纤维细胞(NHDF)的毒性，发现即使100μM浓度处理48小时，细胞活力仍保持在87%以上，表明ABC对正常细胞毒性较低。相比之下，ABC对SK-MEL-5和SK-MEL-28黑色素瘤细胞表现出显著的剂量和时间依赖性生长抑制作用。

克隆形成抑制

软琼脂实验显示，ABC能有效抑制表皮生长因子(EGF)诱导的JB6细胞转化，在25-100μM浓度范围内使集落形成减少37.8%-75.7%。同时，ABC显著降低黑色素瘤细胞的锚定非依赖性生长能力，SK-MEL-5和SK-MEL-28细胞的集落数量分别减少53.1%和56.4%。

细胞周期阻滞

流式细胞术分析表明，ABC处理导致黑色素瘤细胞G2/M期阻滞。在SK-MEL-5细胞中，100μM ABC使G2/M期细胞比例增加5.4%，SK-MEL-28细胞增加7.2%。机制研究发现ABC上调细胞周期调控蛋白p27的表达，这可能是诱导G2/M期阻滞的关键因素。

细胞凋亡诱导

Annexin V/PI双染实验显示ABC显著促进黑色素瘤细胞凋亡。100μM处理72小时后，SK-MEL-5和SK-MEL-28细胞的总凋亡率分别达到35.4%和29.9%。蛋白质印迹结果进一步证实ABC处理增加了剪切型caspase-3和caspase-7的水平，表明ABC通过激活caspase通路诱导细胞凋亡。

信号通路调控

ABC对MEK/ERK信号通路具有显著抑制作用。100μM ABC处理使SK-MEL-5细胞中磷酸化MEK(p-MEK)和磷酸化ERK(p-ERK)水平分别降至对照组的73.4%和42.3%。同时，ABC还剂量依赖性地降低炎症关键因子环氧化酶-2(COX-2)的表达。

体内抗炎作用

在TPA诱导的小鼠皮肤增生模型中，ABC有效缓解了表皮增厚现象。高剂量ABC(2μmol/只)使TPA引起的表皮厚度增加减少约39.2%。免疫组化分析显示ABC剂量依赖性地抑制TPA诱导的COX-2表达上调，高剂量组COX-2水平降低88.5%。

该研究首次系统揭示了微生物来源的ABC化合物通过多靶点作用机制抑制皮肤癌发生发展。ABC不仅能诱导细胞周期阻滞和凋亡，还可同时抑制MEK/ERK信号通路和COX-2炎症通路，这种多靶点作用特点使其具有优于传统单靶点药物的潜力。值得注意的是，虽然ABC在加氏乳杆菌培养物中被发现，但其浓度(最高约0.7μM)低于体外有效浓度，提示可能需要进一步研究其在生理条件下的生物利用度。这项研究为理解微生物代谢产物的药理作用提供了新视角，也为开发天然来源的抗皮肤癌药物奠定了重要基础。