天津中医药  2026, Vol. 43 Issue (5): 613-619

文章信息

张海波, 葛雷, 陈昆, 等.
ZHANG Haibo, GE Lei, CHEN Kun, et al.
鸦胆子苦素D调控AMPK/ULK1通路对膀胱癌细胞糖酵解的影响
Effects of Bruceine D regulating the AMPK/ULK1 pathway on glycolysis in bladder cancer cells
天津中医药, 2026, 43(5): 613-619
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2026, 43(5): 613-619
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2026.05.10

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收稿日期: 2026-02-25
鸦胆子苦素D调控AMPK/ULK1通路对膀胱癌细胞糖酵解的影响
张海波 , 葛雷 , 陈昆 , 张森 , 钱小磊 , 单中杰     
郑州人民医院泌尿外科,郑州 450003
摘要:[目的] 探讨鸦胆子苦素D调控AMP活化蛋白激酶(AMPK)/Unc-51样自噬激活激酶1(ULK1)通路对膀胱癌细胞糖酵解的影响。[方法] T24细胞随机分为膀胱癌组,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组,AMPK激活剂(AICAR)组,鸦胆子苦素D高浓度+AMPK抑制剂(Compound C)组。克隆形成实验、CCK-8法检测细胞增殖;流式细胞术检测细胞凋亡;试剂盒检测乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量;单丹磺酰戊二胺(MDC)染色检测细胞自噬小体相对含量;实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测细胞中增殖细胞核抗原(PCNA)、活化的半胱天冬酶-3(Cleaved Caspase-3)、丙酮酸激酶M2型(PKM2)、己糖激酶2(HK2)mRNA水平;蛋白免疫印迹(Western blot)法检测细胞Beclin1、微管相关蛋白1轻链3(LC3)-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达。构建T24细胞裸鼠移植瘤模型,观察鸦胆子苦素D对移植瘤生长的影响,Western blot检测瘤组织AMPK/ULK1通路蛋白表达。[结果] 与膀胱癌组比较,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组、AICAR组T24细胞克隆形成数、OD450值、乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量减少,PCNA、PKM2、HK2 mRNA水平降低,Cleaved Caspase-3 mRNA水平升高,细胞凋亡率、自噬小体相对含量及Beclin1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达增加(P < 0.05);与鸦胆子苦素D高浓度组比较,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组T24细胞克隆形成数、OD450值、乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量增加,PCNA、PKM2、HK2 mRNA水平升高,Cleaved Caspase-3 mRNA水平降低,细胞凋亡率、自噬小体相对含量及Beclin1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达降低(P < 0.05)。与对照组比较,鸦胆子苦素D组瘤组织质量、体积降低,p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达升高(P < 0.05)。[结论] 鸦胆子苦素D可能通过激活AMPK/ULK1通路抑制T24细胞增殖、糖酵解及裸鼠移植瘤的生长,诱导细胞自噬及凋亡。
关键词鸦胆子苦素D    膀胱癌    增殖    糖酵解    自噬    凋亡    

膀胱癌是一种常见的泌尿系统恶性肿瘤,属中医“尿血”“癃闭”“淋证”范畴,其核心病机多责于湿热下注、瘀毒互结,治疗当以清热祛湿、化瘀解毒为主[1]。目前,吉西他滨和顺铂是临床上常用于治疗膀胱癌的化疗药物[2],但其毒副作用和获得性耐药会降低疗效,甚至可能导致治疗失败[3]。因此,开发疗效确切、毒性更低的新型药物以改善预后迫在眉睫。鸦胆子苦素D提取自鸦胆子,性味苦寒,归大肠、肝经,能清热解毒、蚀疮杀虫,其药性恰与膀胱癌“湿热瘀毒”的核心病机契合[4]。膀胱癌进展的关键特征涉及肿瘤细胞的异常增殖并伴随糖酵解增强[5],既往研究显示,能量代谢的核心调控因子AMP活化蛋白激酶(AMPK)可通过调控Unc-51样自噬激活激酶1(ULK1)介导自噬起始,进而影响肿瘤细胞增殖[6-7],有研究表明,鸦胆子苦素D可抑制结肠癌细胞增殖并诱导其凋亡[8]。鸦胆子苦素D是否通过调控该通路影响膀胱癌细胞增殖、凋亡、自噬及糖酵解等过程仍不清楚。本研究拟探讨鸦胆子苦素D对人膀胱癌T24细胞的作用及相关分子机制,以期为膀胱癌治疗提供新的理论依据。

1 材料与方法 1.1 实验细胞及动物

人膀胱癌细胞系T24细胞购自中国科学院上海细胞库。4周龄雄性BALB/c裸鼠购自江苏集萃药康生物科技股份有限公司常州分公司,生产许可证号:SCXK(苏)2024-0016。所有实验流程均经本院伦理委员会审核并批准(批件号:YX-2024-273-01)。

1.2 主要试剂

鸦胆子苦素D对照品(纯度≥98%,成都德思特生物技术有限公司);AMPK激活剂(AICAR)、AMPK抑制剂(Compound C,美国MCE公司);CCK-8试剂盒(深圳市安培生物科技有限公司);Annexin V-FITC细胞凋亡检测试剂盒(湖北百奥斯生物科技有限公司);乳酸检测试剂盒(上海通善生物技术有限公司);葡萄糖摄取试剂盒、RevertAidTMcDNA合成试剂盒(艾美捷科技有限公司);丙酮酸检测试剂盒(上海源叶生物科技有限公司);单丹磺酰戊二胺(MDC,上海金畔生物科技有限公司);兔源一抗Beclin1、微管相关蛋白1轻链3(LC3)、p-AMPK、AMPK、p-ULK1、ULK1、β-actin及羊抗兔免疫球蛋白(Ig)G二抗(英国Abcam公司)。

1.3 鸦胆子苦素D干预浓度筛选

分别用浓度为0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4 μmol/L鸦胆子苦素D处理T24细胞24 h。随后,加入10 μL CCK-8试剂,孵育2 h。使用酶标仪测定细胞吸光度值并计算细胞活力。

1.4 细胞分组及干预

在含10%胎牛血清的DMEM培养基培养T24细胞,培养条件:37 ℃、5% CO2。待培养至对数生长期,将T24细胞随机分为膀胱癌组、鸦胆子苦素D低浓度组、鸦胆子苦素D中浓度组、鸦胆子苦素D高浓度组、AICAR组、鸦胆子苦素D高浓度+AMPK抑制剂(Compound C)组。膀胱癌组不做其他处理。鸦胆子苦素D低、中、高浓度组:分别给药0.4、0.8、1.6 μmol/L鸦胆子苦素D[9]。AICAR组:给药10 nmol/L AICAR[10]。鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组:给药1.6 μmol/L鸦胆子苦素D联合5 μmol/L Compound C[11]。给药24 h后,进行下游实验,检测指标变化。

1.5 观察指标 1.5.1 克隆形成实验检测T24细胞克隆形成数

将各组T24细胞(800个细胞)接种于6 cm培养皿中,培养10 d。孵育结束后,使用甲醛固定菌落15 min。0.5%结晶紫染色30 min,随后计数细胞克隆形成数。

1.5.2 CCK-8试验检测T24细胞增殖情况

将T24细胞接种于96孔板中(5×103个/孔)。按1.4各分组干预处理后,每孔加入10 μL CCK-8试剂。孵育2 h后,使用多功能酶标仪在450 nm处测量吸光度。

1.5.3 流式细胞术检测T24细胞凋亡率

收集各组T24细胞,磷酸缓冲盐溶液(PBS)洗涤后先加入结合缓冲液重悬细胞,再加入Annexin V-FITC和碘化丙啶避光孵育细胞15 min。以未处理组为对照,流式细胞仪FITC通道检测早期凋亡(Annexin V+/PI-),PI通道检测晚期凋亡(Annexin V+/PI+),FlowJo软件分析细胞凋亡率。

1.5.4 乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量检测

收集各组细胞上清液及细胞,利用乳酸检测试剂盒、葡萄糖摄取试剂盒、丙酮酸检测试剂盒测定细胞上清液中乳酸生成量、葡萄糖摄取量及细胞中丙酮酸生成量。

1.5.5 单丹磺酰尸胺(MDC)染色检测T24细胞自噬小体含量

收集各组细胞,PBS洗涤、重悬细胞后,加入MDC染液避光孵育。经PBS洗涤去除多余染料后,使用中性树胶封片,荧光显微镜下观察染色情况。利用Image J软件定量各组细胞自噬小体相对含量。

1.5.6 实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)检测T24细胞相关蛋白mRNA水平表达

使用TRIzol试剂裂解T24细胞,获取总RNA。RevertAidTM cDNA合成试剂盒反转录合成cDNA。在ABI 7500 Real-Time PCR系统中使用SYBR Green Supermix试剂盒,以cDNA为模板进行qRT-PCR,检测增殖细胞核抗原(PCNA)、活化的半胱天冬酶-3(Cleaved Caspase-3)、丙酮酸激酶M2型(PKM2)、己糖激酶2(HK2)mRNA水平表达。以β-actin为内参进行归一化处理,2-ΔΔCt法计算基因相对表达量。引物序列为PCNA正向:5’-CCTGCTGGGATATTAGCTCCA-3’,反向:5’-GCACAGGTAAGGTTGCTGTTG-3’;Cleaved Caspase-3正向:5’-GAAATTGTGGAATTGATGCGTGA-3’,反向:5′-CTACAACGATCCCCTCTGAAAAA-3’;PKM2正向:5’-GCCGCCTGGACATTGACTC-3’,反向:5’-CCATGAGAGAAATTCAGCCGAG-3’;HK2正向:5’-GAGCCACCACTCACCCTACT-3’,反向:5’-CCAGGCATTCGGCAATGTG-3’;β-actin正向:5’-AGGGAAATCGTGCGTGAC-3’,反向:5’-CGCTCATTGCCGATAGTG -3’。

1.5.7 蛋白免疫印迹(Western blot)法检测T24细胞相关蛋白表达

放射免疫沉淀法(RIPA)缓冲液提取T24细胞总蛋白,二喹啉甲酸(BCA)法定量蛋白浓度。采用10%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳法分离40 μg蛋白,并将其转移至聚偏二氟乙烯膜上。5%脱脂牛奶阻断膜上非特异性结合位点后,加入一抗Beclin1(1∶1 000)、LC3(1∶3 000)、p-AMPK(1∶2 000)、AMPK(1∶4 000)、p-ULK1(1∶1 000)、β-actin(1∶3 000)、ULK1(1∶5 000)孵育过夜。次日,加入二抗(1∶4 000)室温孵育1 h。使用增强型化学发光底物试剂对特定信号进行可视化,Image J软件分析蛋白条带灰度值。

1.5.8 裸鼠膀胱癌移植瘤实验

于BALB/c裸鼠右侧腋下皮下接种6×105个T24细胞。1周后,将裸鼠随机分配至对照组、鸦胆子苦素D组,每组5只。鸦胆子苦素D组每日腹腔注射2.5 mg/kg鸦胆子苦素D,对照组则给予等量生理盐水,每日1次,持续21 d。末次给药24 h后处死裸鼠,完整剥离瘤组织并称质量、测量体积。裂解部分瘤组织获得总蛋白,采用Western blot法检测p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达,以评估鸦胆子苦素D对AMPK/ULK1通路的潜在调控作用。

1.6 统计学方法

使用GraphPad Prism 9进行统计分析。数据以均数±标准差(x±s)表示。多组间比较采用单因素方差分析,并结合SNK-q事后检验。P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 鸦胆子苦素D浓度筛选

在不同浓度鸦胆子苦素D处理下,T24细胞的活力呈剂量依赖性下降,其半数抑制浓度(IC50)约为1.6 μmol/L。基于此结果,本研究后续实验选用0.4、0.8和1.6 μmol/L分别作为处理T24细胞的低、中、高浓度。见表 1

表 1 不同浓度鸦胆子苦素D对T24细胞活力的影响(x±s Tab. 1 Effect of different concentrations of Bruceine D on the viability of T24 cells(x±s)
鸦胆子苦素D浓度(μmol/L) n T24细胞活力(%)
0.0 6 100.00±0.00
0.1 6 98.97±0.12*
0.2 6 93.26±0.43*
0.4 6 82.49±5.15*
0.8 6 65.43±3.87*
1.6 6 48.97±2.59*
3.2 6 32.11±1.96*
6.4 6 13.44±0.78*
注:与0 μmol/L鸦胆子苦素D比较,P < 0.05。
2.2 鸦胆子苦素D对T24细胞增殖的影响

与膀胱癌组比较,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组、AICAR组细胞克隆形成数、OD450值降低(P < 0.05);与鸦胆子苦素D高浓度组比较,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组T24细胞克隆形成数、OD450值升高(P < 0.05)。见图 1表 2

图 1 克隆形成实验检测T24细胞增殖的克隆形成实验 Fig. 1 Colony formation experiment for T24 cell proliferation
表 2 各组细胞克隆形成数、OD450值比较(x±s Tab. 2 Comparison of the clone formations, OD450 values and apoptosis rates of T24 cells in each group(x±s)
组别 n 克隆形成数(个) OD450 凋亡率(%)
膀胱癌组 6 326.68±17.78 1.26±0.13 4.67±0.25
鸦胆子苦素D低浓度组 6 276.65±15.57* 1.02±0.10* 8.95±0.51*
鸦胆子苦素D中浓度组 6 221.44±10.98*# 0.85±0.09*# 13.67±0.78*#
鸦胆子苦素D高浓度组 6 129.67± 7.86*#△ 0.49±0.05*#△ 20.63±1.15*#△
AICAR组 6 121.33± 7.78* 0.43±0.05* 21.45±1.22*
鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组 6 200.68±11.45 0.73±0.08 15.63±0.86
注:与膀胱癌组比较,*P < 0.05;与鸦胆子苦素D低浓度组比较,#P < 0.05;与鸦胆子苦素D中浓度组比较,P < 0.05;与鸦胆子苦素D高浓度组比较,P < 0.05。
2.3 鸦胆子苦素D对T24细胞凋亡的影响

与膀胱癌组比较,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组、AICAR组细胞凋亡率升高(P < 0.05);与鸦胆子苦素D高浓度组比较,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组细胞凋亡率降低(P < 0.05)。见图 2表 2

图 2 流式细胞术检测T24细胞凋亡 Fig. 2 Flow cytometry detection of apoptosis in T24 cells
2.4 鸦胆子苦素D对T24细胞乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量的影响

与膀胱癌组比较,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组、AICAR组细胞乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量降低(P < 0.05);与鸦胆子苦素D高浓度组比较,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组细胞乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量升高(P < 0.05)。见表 3

表 3 各组乳酸生成量、葡萄糖摄取量、丙酮酸生成量、自噬小体相对含量比较(x±s Tab. 3 Comparison of lactic acid production, glucose uptake, amount of pyruvate production and relative content of autophagosomes in each group(x±s)
组别 n 乳酸生成量(μmol/L) 葡萄糖摄取量(μmol/L) 丙酮酸生成量(μmol/mg) 自噬小体相对含量(%)
膀胱癌组 6 21.18±1.09 9.06±0.46 0.65±0.04 41.65±2.34
鸦胆子苦素D低浓度组 6 17.91±0.95* 7.37±0.38* 0.51±0.04* 51.97±2.52*
鸦胆子苦素D中浓度组 6 12.73±0.81*# 5.45±0.29*# 0.40±0.03*# 68.89±3.57*#
鸦胆子苦素D高浓度组 6 5.46±0.31*#△ 2.12±0.13*#△ 0.15±0.01*#△ 90.44±5.16*#△
AICAR组 6 5.26±0.29* 1.98±0.12* 0.11±0.02* 91.23±5.23*
鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组 6 10.62±0.63 3.89±0.20 0.34±0.04 75.67±4.14
注:与膀胱癌组比较,*P < 0.05;与鸦胆子苦素D低浓度组比较,#P < 0.05;与鸦胆子苦素D中浓度组比较,P < 0.05;与鸦胆子苦素D高浓度组比较,P < 0.05。
2.5 鸦胆子苦素D对T24细胞自噬小体形成的影响

与膀胱癌组比较,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组、AICAR组自噬小体相对含量升高(P < 0.05);与鸦胆子苦素D高浓度组比较,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组自噬小体相对含量降低(P < 0.05)。见图 3表 3

图 3 荧光显微镜观察T24细胞自噬小体形成(×400) Fig. 3 Autophagosome formation in T24 cells observed by fluorescence microscopy(×400)
2.6 鸦胆子苦素D对T24细胞PCNA、Cleaved Caspase-3、PKM2、HK2 mRNA的影响

与膀胱癌组比较,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组、AICAR组PCNA、PKM2、HK2 mRNA水平降低,Cleaved Caspase-3 mRNA水平升高(P < 0.05);与鸦胆子苦素D高浓度组比较,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组PCNA、PKM2、HK2 mRNA水平升高,Cleaved Caspase-3 mRNA水平降低(P < 0.05)。见表 4

表 4 各组PCNA、Cleaved Caspase-3、PKM2、HK2 mRNA比较(x±s Tab. 4 Comparison of PCNA, Cleaved Caspase-3, PKM2 and HK2 mRNA levels in each group(x±s)
组别 n PCNA Cleaved Caspase-3 PKM2 HK2
膀胱癌组 6 1.00±0.00 1.00±0.00 1.00±0.00 1.00±0.00
鸦胆子苦素D低浓度组 6 0.81±0.09* 1.26±0.11* 0.86±0.09* 0.76±0.08*
鸦胆子苦素D中浓度组 6 0.62±0.07*# 1.59±0.13*# 0.67±0.07*# 0.31±0.04*#
鸦胆子苦素D高浓度组 6 0.30±0.04*#△ 1.95±0.16*#△ 0.39±0.04*#△ 0.13±0.02*#△
AICAR组 6 0.28±0.03* 2.06±0.18* 0.34±0.03* 0.11±0.02*
鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组 6 0.54±0.06 1.64±0.17 0.51±0.06 0.28±0.03
注:与膀胱癌组比较,*P < 0.05;与鸦胆子苦素D低浓度组比较,#P < 0.05;与鸦胆子苦素D中浓度组比较,P < 0.05;与鸦胆子苦素D高浓度组比较,P < 0.05。
2.7 鸦胆子苦素D对T24细胞Beclin1、LC3蛋白及AMPK/ULK1通路蛋白的影响

与膀胱癌组比较,鸦胆子苦素D低、中、高浓度组、AICAR组Beclin1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达升高(P < 0.05);与鸦胆子苦素D高浓度组比较,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组Beclin1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达降低(P < 0.05)。见图 4表 5

注:A,膀胱癌组;B,鸦胆子苦素D低浓度组;C,鸦胆子苦素D中浓度组;D,鸦胆子苦素D高浓度组;E,AICAR组;F,鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组。 图 4 Beclin1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白条带图 Fig. 4 Protein band patterns of Beclin1, LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ, p-AMPK/AMPK, and p-ULK1/ULK1
表 5 各组Beclin1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ、p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达比较(x±s Tab. 5 Comparison of Beclin1, LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ, p-AMPK/AMPK, and p-ULK1/ULK1 expressions in each group(x±s)
组别 n Beclin1 LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ p-AMPK/AMPK p-ULK1/ULK1
膀胱癌组 6 0.86±0.09 0.68±0.07 0.12±0.02 0.28±0.03
鸦胆子苦素D低浓度组 6 1.01±0.12* 0.83±0.09* 0.29±0.03* 0.41±0.05*
鸦胆子苦素D中浓度组 6 1.38±0.13*# 1.12±0.14*# 0.51±0.06*# 0.65±0.07*#
鸦胆子苦素D高浓度组 6 1.85±0.16*#△ 1.57±0.15*#△ 0.83±0.09*#△ 0.90±0.08*#△
AICAR组 6 1.91±0.17* 1.65±0.16* 0.86±0.09* 0.92±0.08*
鸦胆子苦素D高浓度+Compound C组 6 1.46±0.15 1.23±0.11 0.65±0.07 0.73±0.08
注:与膀胱癌组比较,*P < 0.05;与鸦胆子苦素D低浓度组比较,#P < 0.05;与鸦胆子苦素D中浓度组比较,P < 0.05;与鸦胆子苦素D高浓度组比较,P < 0.05。
2.8 鸦胆子苦素D对裸鼠T24细胞移植瘤生长及瘤组织AMPK/ULK1通路蛋白的影响

与对照组比较,鸦胆子苦素D组瘤组织质量、体积均降低,瘤组织p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白升高(P < 0.05)。见图 5图 6表 6

图 5 肿瘤生长情况 Fig. 5 Tumer growth status
图 6 裸鼠瘤组织p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白条带图 Fig. 6 Protein banding patterns of p-AMPK/AMPK and p-ULK1/ULK1 in tumor tissues of nude mice
表 6 各组裸鼠瘤质量、瘤体积及瘤组织p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白比较(x±s Tab. 6 Comparison of tumor mass, tumor volume, and p-AMPK/AMPK and p-ULK1/ULK1 protein levels in tumor tissues of nude mice in each group(x±s)
组别 动物数 瘤质量(g) 瘤体积(mm3 p-AMPK/AMPK p-ULK1/ULK1
对照组 5 0.71±0.08 856.67±46.58 0.36±0.04 0.11±0.02
鸦胆子苦素D组 5 0.21±0.03* 310.15±18.89* 0.87±0.09* 0.54±0.06*
注:与对照组比较,*P < 0.05。
3 讨论

肿瘤的发生与进展伴随着代谢重编程,这一特征为癌细胞持续增殖提供了物质基础[12]。在膀胱癌中,多种代谢通路协同重塑,其中以“有氧糖酵解”较为突出[13]。即便氧气充足,肿瘤细胞仍优先选择糖酵解供能。PKM2与HK2作为糖酵解限速酶,在多种肿瘤中普遍高表达,两者协同加速糖酵解通量,既为快速增殖的肿瘤细胞提供充足ATP,又生成大量合成前体,奠定了肿瘤“Warburg效应”的分子基础[14]。此外,糖酵解过程往往伴随大量丙酮酸及乳酸生成。乳酸的积累不仅指示葡萄糖摄取旺盛,还通过酸化微环境促进侵袭和转移,更为关键的是,乳酸本身作为信号分子,可直接调控肿瘤细胞的代谢、增殖和存活[15]。因此,糖酵解代谢转变引起的乳酸生成量、葡萄糖摄取量及丙酮酸生成量变化,也是衡量肿瘤进展的重要指标之一。本研究发现,低、中、高浓度的鸦胆子苦素D均可减少T24细胞的乳酸生成量,葡萄糖摄取量及丙酮酸生成量,降低PKM2、HK2、PCNA mRNA水平,加快细胞增殖(克隆形成数、OD450值增加),同时提高细胞凋亡率及Cleaved Caspase-3蛋白表达,这表明鸦胆子苦素D能够通过减缓糖酵解抑制T24细胞增殖,并诱导其凋亡。自噬对肿瘤细胞的增殖和凋亡具有重要调控作用,应激条件下,自噬可诱导细胞凋亡、抑制肿瘤生长[16]。最新研究显示,糖酵解生成的ATP可为自噬体形成、延伸及与溶酶体融合等步骤供能,确保自噬高效运转[17]。作为自噬起始的关键调控因子,Beclin1通过介导复合物组装启动自噬体成核;LC3经脂化修饰稳定锚定于延伸的自噬膜上,两者协同调控肿瘤细胞自噬的启动效率与通量水平,其表达及功能状态已成为评估肿瘤恶性程度及预后转归的关键指标[18]。本研究发现,不同浓度的鸦胆子苦素D均可增加T24细胞自噬小体相对含量,升高Beclin1、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ蛋白表达,表明鸦胆子苦素D能够诱导T24细胞自噬。既往研究报道,鸦胆子苦素D可抑制肝癌细胞糖酵解及增殖,诱导宫颈癌细胞凋亡[19]。本研究与上述研究结果一致,证实了鸦胆子苦素D的抗肿瘤特性,提示鸦胆子苦素D可能是治疗膀胱癌的潜在有效药物。此外,在裸鼠移植瘤模型中,鸦胆子苦素D的治疗抑制了肿瘤生长,表现为瘤体质量和体积显著减少,从而在体内水平证实了其抗肿瘤活性。

AMPK/ULK1通路是细胞感知能量状态、启动自噬的核心枢纽,与肿瘤代谢重编程、恶性进展密切相关[20]。研究表明,激活AMPK/ULK1依赖性自噬可抑制结肠癌细胞增殖、诱导肝癌细胞凋亡[21]。本研究中,与膀胱癌组比较,AICAR组p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达升高,细胞增殖及糖酵解减弱,细胞自噬及凋亡能力增强,且AICAR为AMPK激活剂,表明激活AMPK/ULK1通路可抑制膀胱癌细胞恶性进展。此外,不同浓度的鸦胆子苦素D均可上调T24细胞p-AMPK/AMPK、p-ULK1/ULK1蛋白表达,推测鸦胆子苦素D可能通过激活AMPK/ULK1通路抑制T24细胞糖酵解,进而影响细胞自噬、增殖及凋亡。为验证此推测,本研究通过给药AMPK抑制剂—Compound C设置功能回复实验,结果显示,Compound C逆转了高浓度鸦胆子苦素D对T24细胞的抑制作用。体内实验数据与体外研究高度一致:鸦胆子苦素D显著上调了移植瘤中p-AMPK/AMPK和p-ULK1/ULK1的表达水平,从而在体内证实其抗肿瘤效应与激活AMPK/ULK1通路密切相关。

综上所述,鸦胆子苦素D可能通过激活AMPK/ULK1通路抑制T24细胞糖酵解、诱导细胞自噬,最终影响细胞增殖、凋亡进程。然而,必须指出的是,本研究的所有体外实验均仅基于单一人膀胱癌细胞系T24。不同膀胱癌细胞系在遗传背景、突变谱和生物学行为上存在异质性,因此,此发现可能受到细胞类型特异性的干扰,未来研究有必要在其他膀胱癌细胞系(如5637、J82等)及更复杂的临床前模型中进行验证,以进一步增强结论的可靠性。

参考文献
[1]
ZHUANG J, MO J, HUANG Z, et al. Mechanisms of Xiaozheng Decoction for anti-bladder cancer effects via affecting the GSK3β/β-catenin signaling pathways: A network pharmacology-directed experimental investigation[J]. Chinese Medicine, 2023, 18(1): 104. DOI:10.1186/s13020-023-00818-5
[2]
XIE L, LIANG S, JIWA H, et al. Securinine inhibits the tumor growth of human bladder cancer cells by suppressing Wnt/β-catenin signaling pathway and activating p38 and JNK signaling pathways[J]. Biochemical Pharmacology, 2024, 223: 116125. DOI:10.1016/j.bcp.2024.116125
[3]
YANG K, QI Z X, SUN M X, et al. Hyperoside induces cell cycle arrest and suppresses tumorigenesis in bladder cancer through the interaction of EGFR-Ras and Fas signaling pathways[J]. International Journal of Medical Sciences, 2024, 21(4): 690-702. DOI:10.7150/ijms.90261
[4]
CHEN X, LI H. Bruceine D and narclasine inhibit the proliferation of breast cancer cells and the prediction of potential drug targets[J]. PLoS One, 2024, 19(1): e0297203. DOI:10.1371/journal.pone.0297203
[5]
TANIGUCHI K, MATSUMURA K, Ⅱ H, et al. Depletion of gamma-glutamylcyclotransferase in cancer cells induces autophagy followed by cellular senescence[J]. American Journal of Cancer Research, 2018, 8(4): 650-661.
[6]
WANG R, XU F, YANG Z, et al. The mechanism of PFK-1 in the occurrence and development of bladder cancer by regulating ZEB1 lactylation[J]. BMC Urology, 2024, 24(1): 59. DOI:10.1186/s12894-024-01444-5
[7]
FEI X, LI Z, PAN Z, et al. Avermectin B1 mediates antitumor activity and induces autophagy in osteosarcoma through the AMPK/ULK1 signaling pathway[J]. Cancer Chemotherapy and Pharmacology, 2024, 94(4): 599-613. DOI:10.1007/s00280-024-04695-z
[8]
盛钰翔, 蒋捷, 苑家福, 等. 鸦胆子苦素A抑制Wnt/β-catenin抗结肠癌细胞增殖及转移的作用研究[J]. 南京中医药大学学报, 2025, 41(2): 223-232.
[9]
TANG W, HU Y, TU K, et al. Targeting Trop2 by Bruceine D suppresses breast cancer metastasis by blocking Trop2/β-catenin positive feedback loop[J]. Journal of Advanced Research, 2024, 58: 193-210. DOI:10.1016/j.jare.2023.05.012
[10]
高远, 李艳, 杜洪洋, 等. 鸢尾素通过调节AMPK/mTOR/ULK1通路对OGD/R诱导神经元损伤的影响及机制[J]. 中国老年学杂志, 2025, 45(3): 721-725.
[11]
胡文奕, 张思思, 谢达奇. 冬凌草甲素调节AMPK/mTOR/ULK1信号通路对高糖诱导的心肌细胞自噬的影响[J]. 中国老年学杂志, 2024, 44(13): 3254-3258.
[12]
SHEN D, DENG Z, LIU W, et al. Melatonin inhibits bladder tumorigenesis by suppressing PPARγ/ENO1-mediated glycolysis[J]. Cell Death and Disease, 2023, 14(4): 246.
[13]
TAN M, PAN Q, YU C, et al. PIGT promotes cell growth, glycolysis, and metastasis in bladder cancer by modulating GLUT1 glycosylation and membrane trafficking[J]. Journal of Translational Medicine, 2024, 22(1): 5.
[14]
TIAN Z, DAI Q, LIU B, et al. LncARSR promotes glioma tumor growth by mediating glycolysis through the STAT3/HK2 axis[J]. Cytokine, 2024, 180: 156663. DOI:10.1016/j.cyto.2024.156663
[15]
ZHONG J, XU A, XU P, et al. Circ_0000235 targets MCT4 to promote glycolysis and progression of bladder cancer by sponging miR-330-5p[J]. Cell Death Discovery, 2023, 9(1): 283. DOI:10.1038/s41420-023-01582-z
[16]
ZHAO G, QI J, LI F, et al. TRAF3IP3 induces ER stress-mediated apoptosis with protective autophagy to inhibit lung adenocarcinoma proliferation[J]. Advanced Science, 2025, 12(17): e2411020.
[17]
YAN X, YUAN C, WANG Z, et al. Berberine modulates ovarian cancer autophagy and glycolysis through the LINC01123/P65/MAPK10 signaling axis[J]. Phytomedicine, 2024, 135: 156121.
[18]
SHAO B, BU H, LI G, et al. Autophagy-dependent apoptosis induction by oridonin are mediated by ROS-dependent AMPK-mTOR-ULK1 pathway in colon cancer[J]. American Journal of Cancer Research, 2025, 15(4): 1902-1918.
[19]
黄睿. 鸦胆子苦素-D靶向ICAT抑制HIF-1α介导的肝癌细胞葡萄糖代谢作用机制研究[D]. 上海: 上海中医药大学, 2021.
[20]
YAO J, TANG S, SHI C, et al. Isoginkgetin, a potential CDK6 inhibitor, suppresses SLC2A1/GLUT1 enhancer activity to induce AMPK-ULK1-mediated cytotoxic autophagy in hepatocellular carcinoma[J]. Autophagy, 2023, 19(4): 1221-1238.
[21]
WEN Z, QI J, RUAN Q, et al. Formosanin C induces autophagy-mediated cell death in hepatocellular carcinoma through activating DUSP1/AMPK/ULK1/Beclin1 signaling pathway[J]. Phytomedicine, 2025, 138: 156404.
Effects of Bruceine D regulating the AMPK/ULK1 pathway on glycolysis in bladder cancer cells
ZHANG Haibo , GE Lei , CHEN Kun , ZHANG Sen , QIAN Xiaolei , SHAN Zhongjie     
Department of Urology, People's Hospital of Zhengzhou, Zhengzhou 450003, China
Abstract: [Objective] To investigate the effect of Bruceine D regulating the AMP-activated protein kinase(AMPK)/UNC-51-like autophagy-activated kinase 1(ULK1) pathway on glycolysis in bladder cancer cells. [Methods] The T24 cells were randomly divided into bladder cancer group, low-, medium-, and high-concentration Bruceine D groups, AMPK(AICAR activator) group, and high-concentration Bruceine D+AMPK inhibitor(Compound C) group. Cell proliferation was detected by clone formation assay and CCK-8 assay. Cell apoptosis was detected by flow cytometry. Kits were used to measure lactic acid production, glucose intake and amount of pyruvate production. The relative content of autophagosomes in cells was detected by monodansylcadaverine(MDC) staining. The mRNA levels of proliferating cell nuclear antigen(PCNA), Cleaved Caspase-3, pyruvate kinase M2(PKM2), and hexokinase 2(HK2) were measured by qRT-PCR. Western blot was used to examine the proteins of Beclin1, microtubule-associated protein 1 light chain 3(LC3)-Ⅱ/LC3-Ⅰ, p-AMPK/AMPK and p-ULK1/ULK1 in the cells. A nude mouse xenograft model of T24 cells was established to measure the effects of Bruceine D on the growth of xenograft tumors, and protein levels of AMPK/ULK1 pathway in tumor tissues by Western blot. [Results] Compared with the bladder cancer group, the number of T24 cell clone formation, OD450 value, lactic acid production, glucose uptake, amount of pyruvate production in the low-, medium-, and high-concentration Bruceine D groups and the AICAR grou were decreased, the mRNA levels of PCNA, PKM2, and HK2 were reduced, while the Cleaved Caspase-3 mRNA level was raised. The apoptosis rate, the relative content of autophagosomes, and the protein expressions of Beclin1, LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ, p-AMPK/AMPK, and p-ULK1/ULK1 were increased(P < 0.05). Compared with the high concentration Bruceine D group, the number of clone formation, OD450 value, lactic acid production, glucose uptake, amount of pyruvate production in the high concentration Bruceine D+Compound C group were added, PCNA, PKM2 and HK2 mRNA levels were increased, while Cleaved Caspase-3 mRNA level was reduced. The apoptosis rate, the relative content of autophagosomes, and the protein expressions of Beclin1, LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ, p-AMPK/AMPK, and p-ULK1/ULK1 were decreased(P < 0.05). Compared with the control group, the tumor tissue mass and volume in the Bruceine D group were decreased, while the p-AMPK/AMPK and p-ULK1/ULK1 protein levels in the tumor tissue were increased(P < 0.05). [Conclusion] Bruceine D may inhibit the proliferation of T24 cells, glycolysis, and the growth of xenograft tumors in nude mice, as well as induce cell autophagy and apoptosis, by activating the AMPK/ULK1 pathway.
Key words: Bruceine D    bladder cancer    proliferation    glycolysis    autophagy    apoptosis