Phytomedicine：大黄酸靶向HSP70伴侣蛋白增强肝癌对青蒿素衍生物的敏感性

肝癌是一种常见的恶性肿瘤，具有进展快、复发早、预后差等特点。随着医学的进展，靶向治疗和免疫治疗已成为治疗肝癌的新选择，但由于耐药等问题的产生，治疗的总体有效率不高，因此发现新的靶点、筛选新的药物迫在眉睫。

有研究表明，分子量约70kD的热休克蛋白（HSP70）与肝癌的产生、进展以及诊疗密切相关。鉴于HSP70在肿瘤发生发展中的重要作用，靶向HSP70被认为是一种不错的治疗策略。

2024年1月，《Phytomedicine》（IF：7.9）杂志发表了一篇名为“Targeting HSP70 chaperones by rhein sensitizes liver cancer to artemisinin derivatives”的研究性论文，该论文的研究团队明确了大黄酸治疗肝癌的作用靶点，并确定了大黄酸与青蒿素衍生物联用对肝癌细胞的影响，为肝癌的治疗提供了新的思路。

大黄酸与HSC70、GRP78及HSP72均有较高的亲和力

为了筛选大黄酸治疗肝癌的潜在靶点，研究人员将BSA耦联的大黄酸（BSA-Rhein）用琼脂糖凝胶4B的磁珠下拉，经HPLC-MS、GO和KEGG富集分析发现，下拉蛋白多与蛋白质折叠、分类和降解等相关。此外，与BSA对照组相比，BSA-Rhein下拉的蛋白中出现HSC70和GRP78，这提示大黄酸可能与HSC70和GRP78相互作用。

图1 在肝癌细胞中筛选大黄酸的作用靶点

研究人员采用WB技术对BSA-Rhein富集的蛋白进行分析发现，大黄酸可以与HSP72、HSC70、GRP78相互作用，且这种相互作用不受ATP的影响，这提示大黄酸以非ATP竞争性的方式与HSP72、HSC70、GRP78结合。紧接着，研究人员制备了不同大小的GRP78蛋白，以探究大黄酸与GRP78蛋白的结合区域发现，第251-280位氨基酸区域是作用的关键区域。

图2 大黄酸与HSP72、HSC70和GRP78直接结合

研究人员进一步将大黄酸与HSP72、HSC70和GRP78蛋白进行分子对接发现，大黄酸对HSP72、HSC70和GRP78蛋白都具有较好的亲和力。

 图3大黄酸与HSP72、HSC70和GRP78的分子对接

大黄酸能抑制HSP70、HSC70和GRP78的伴侣活性增加抗肿瘤药物敏感性

热休克蛋白等分子伴侣主要负责蛋白质的复性和质量控制，为探究大黄酸是否影响热变性蛋白质的重折叠，研究人员对大黄酸处理后的HepG2细胞中的热变性荧光素酶进行检测发现，热休克可以降低荧光素酶的活性，热休克停止后荧光素酶的活性会逐渐恢复；而大黄素处理后不仅加剧了热休克所引起的荧光素酶失活，还能抑制了热休克停止后荧光素酶活性的恢复。

此外，研究人员又检测HSP72/HSC70/GRP78伴侣系统和大黄酸对盐酸胍变性荧光素酶的影响发现，当盐酸胍使荧光素酶活性降低90%以上时，HSP72/HSC70/GRP78及其共伴侣可以显著恢复盐酸胍变性荧光素酶的活性，而大黄酸则会以剂量依赖的方式抑制其对盐酸胍变性荧光素酶的重新激活。上述结果提示大黄酸可以抑制HSP70、HSC70和GRP78的伴侣活性。进一步实验检测大黄酸对下游蛋白的影响发现，大黄酸可以促进β-连环蛋白和HIF1α的蛋白酶的降解。

图4 大黄酸通过HSP72/HSC70/GRP78抑制变性荧光素酶的重折叠，并诱导β-连环蛋白和HIF1α的降解

有研究表明，热休克蛋白与癌症耐药有关，这提示，大黄酸对热休克蛋白的抑制可能会增加某些抗癌药物的敏感性。而青蒿素衍生物可能诱导与热休克蛋白有关的细胞应激反应，对此，研究人员检测了青蒿琥酯和双氢青蒿素（DHA）对肝癌细胞HSP72、HSC70和GRP78表达的影响发现，青蒿琥酯和DHA都能促进HepG2和Hep3B细胞中GRP78的表达。单独敲除HSP72或HSC70对HepG2和Hep3B细胞的活力没有影响，而同时敲除HSP72和HSC70对细胞活力略有抑制。

此外，青蒿琥酯与HSP70/HSC70/GRP78抑制剂VER-155008联合使用比单独使用更显著地抑制HepG2和Hep3B细胞的生长。这提示，同时抑制HSP72和HSC70可以增强肝癌细胞对青蒿素衍生物的敏感性。

图5 抑制HSP72和HSC70使肝癌细胞对青蒿素衍生物增敏

青蒿素衍生物和大黄酸联合治疗可显著抑制肝癌

在前面的实验中研究人员已经发现大黄酸可以抑制HSP72/HSC70/GRP78，进一步实验发现大黄酸与青蒿琥酯或DHA联合使用时，对HepG2和Hep3B细胞活力的抑制效果更佳。体内实验发现，单独使用30 mg/kg或60 mg/kg青蒿琥酯不能抑制肿瘤生长；然而，联合使用40 mg/kg大黄酸和30 mg/kg青蒿琥酯可显著减轻肿瘤负担；80 mg/kg大黄酸和60 mg/kg青蒿琥酯联合治疗可更大程度地抑制肿瘤生长，并显示出与索拉非尼相似的效果。

图6 大黄酸与青蒿素衍生物联合治疗肝癌

最后，研究人员通过流式细胞术检测发现青蒿琥酯或DHA不诱导HepG2和Hep3B细胞凋亡，而大黄酸适度诱导细胞凋亡，两者联合使用细胞凋亡比例大幅度增加。

图7 大黄酸与青蒿素衍生物协同诱导肝癌细胞凋亡

综上研究表明，大黄酸是一种新型的HSP72/HSC70/GRP78抑制剂，可以抑制Hsp70的伴侣活性。其中，HSP72和HSC70的双重抑制可增强肝癌细胞对青蒿素衍生物的敏感性。这表明青蒿素衍生物和大黄酸联合治疗可显著抑制肝癌，它为肝癌的治疗提供了一条新的思路。

参考文献：

[1] Wang J, Zhang J, Guo Z, et al. Targeting HSP70 chaperones by rhein sensitizes liver cancer to artemisinin derivatives. [J].Phytomedicine. 2024,122:155156.