由于临床耐药性，胃癌的预后仍然很差。迫切需要新的药物。据报道，Shikonin(SHK)是一种天然萘醌，其在抗肿瘤治疗中触发细胞死亡并克服耐药性。在这项研究中，我们调查了SHK治疗胃癌的有效性和分子机制。在体外，SHK抑制增殖并触发胃癌细胞的细胞死亡，但对胃上皮细胞产生较小的损害。
SHK诱导细胞内活性氧(ROS)的产生，使线粒体膜电位(MMP)去极化并最终触发线粒体介导的细胞凋亡。我们确认SHK诱导胃癌细胞的凋亡不仅以释放细胞色素C并触发半胱氨酸蛋白酶级联，而且以调节凋亡诱导因子和核酸内切酶G的核易位的半胱氨酸蛋白酶非依赖性方式的半胱氨酸蛋白酶依赖性方式。此外，我们表明SHK增强5-氟尿嘧啶和奥沙利铂在体外和体内的化疗敏感性。总之，我们的数据显示SHK可能是胃癌临床治疗中的新型治疗剂。
胃癌是从胃内膜的上皮细胞发展而来的恶性肿瘤。在过去50年中，由于幽门螺杆菌感染的流行和新鲜食物的更好获得，胃癌的发病率和死亡率下降1，然而低收入和中等收入国家的比率仍然很高2。它在肿瘤发病率中排名第五，在全球癌症死亡率中排名第三。虽然手术是胃癌的主要治疗方法，但化疗仍然有重要作用，因为许多患者在诊断时有局部或远处传播4,5,6。氟尿嘧啶或其类似物，铂或其衍生物和紫杉醇被认为是胃癌的一线治疗7。多药耐药性(MDR)是化疗失败的主要原因之一8。因此，寻找有效的化学敏感药物和克服MDR是一个迫在眉睫的问题。
Shikonin(SHK)是一种从草本植物百合红霉菌根源获得的萘醌，在古代中国已经使用了数千年，因为它在治疗烧伤，皮肤病和喉咙痛方面具有抗炎和抗微生物活性9,10。最近，已经证明SHK具有显着的抗肿瘤活性，例如诱导肝细胞癌中的凋亡，抑制黑素瘤增殖和杀死白血病细胞11,12,13。
SHK还对MDR细胞系具有细胞毒性作用并增强化学治疗的敏感性。它增强顺铂诱导的结肠癌细胞凋亡，协同杀伤胶质母细胞瘤细胞与厄洛替尼联合，并诱导三阴性乳腺细胞中的细胞周期阻滞14,15,16,17。此外，SHK通过诱导受体相互作用蛋白1(RIPK1)-依赖性坏死具有抗肿瘤作用。
SHK的抗肿瘤能力在胃癌研究中获得越来越多的关注。例如，SHK通过线粒体介导的途径诱导人胃癌细胞HGC-27中的凋亡，并通过早期生长反应1(Egr1)介导的p21基因表达引起人胃癌(AGS)中的细胞周期停滞21。然而，关于SHK对胃癌的影响的研究是不充分的，并且其对胃癌的精确抗癌机制在其可以应用于临床环境之前有必要进一步研究。
细胞凋亡是一种高度调节和控制的过程，通过诱导手指和脚趾的分离来控制胚胎发育，并去除感染的细胞以维持内部环境稳定性22,23。过度凋亡引起自身免疫性疾病和不足的凋亡导致肿瘤发生中不受控制的细胞增殖24,25。细胞凋亡可通过两种途径启动：外源性细胞死亡途径和内源性细胞死亡途径26,27。这两个途径通过激活胱天蛋白酶级联诱导细胞死亡28。许多化疗药物通过诱导凋亡实现抗肿瘤效果，但耐药性通常发生于胱天蛋白酶逃逸29。最近，研究人员发现细胞可以通过凋亡诱导因子(AIF)和内切核酸酶G(内切酶G)从线粒体转移到细胞核而死亡并显示凋亡形态而不具有胱天蛋白酶活化30,31。这揭示了克服对胱天蛋白酶依赖性凋亡不敏感的肿瘤的耐药性的新光。因此，诱导活性细胞凋亡在肿瘤治疗中显示出巨大的价值。
活性氧(ROS)是作为细胞代谢的天然副产物形成的含氧反应性化合物。
ROS是维持细胞内稳态的双刃剑，其不仅诱导抗微生物防御而且损伤细胞组分33,34。细胞内ROS的积累是大多数化学治疗和放射性治疗剂杀死癌细胞的机制35。
SHK诱导ROS的产生并诱导结肠和肝细胞癌中的凋亡14,36。在胃癌研究中，SHK通过产生ROS37时间依赖性地诱导胃癌细胞的坏死或凋亡。
在本研究中，我们检测了SHK对胃癌体外和体内的抗肿瘤作用。结果表明，SHK诱导细胞内ROS的产生，使线粒体膜电位(MMP)去极化，从线粒体释放细胞色素C并最终通过胱天蛋白酶级联诱导凋亡。另一方面，SHK通过AIF和EndoG的核易位诱导caspase非依赖性细胞凋亡，这在我们的研究中首次报道。此外，SHK增强胃癌细胞的体外和体内的化疗敏感性。这些结果表明，SHK是胃癌中的新型凋亡诱导剂，并且是用作耐药性胃癌患者的化学敏化剂的有希望的候选物。
