Effect and Mechanism of Berberine Hydrochloride Against Lung Cancer Cells <italic style="font-style: italic">in Vitro</italic> Based on Mevalonate Pathway

Yukun ZHENG; Guangzhong WANG; Xiaowei WU; Qipan JIAN; Yuhang SHU; Zhongshi ZHOU

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20221228

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Effect and Mechanism of Berberine Hydrochloride Against Lung Cancer Cells in Vitro Based on Mevalonate Pathway

更新时间：2022-06-09

- Effect and Mechanism of Berberine Hydrochloride Against Lung Cancer Cells in Vitro Based on Mevalonate Pathway
- Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae Vol. 28, Issue 13, Pages: 92-101(2022)
- 作者机构：
  
  1.湖北中医药大学药学院，武汉 430065
  2.湖北省中药炮制工程技术研究中心，武汉 430065
  3.华中科技大学同济医学院附属同济医院，武汉 430030
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221228
  CLC： R22;R242;R2-031;R285.5
- Received：09 January 2022，
  
  Published Online：19 April 2022，
  
  Published：05 July 2022
- 稿件说明：
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郑宇锟,王光忠,吴骁伟等.基于甲羟戊酸途径的盐酸小檗碱体外抗肺癌细胞药效及机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(13):92-101.

ZHENG Yukun,WANG Guangzhong,WU Xiaowei,et al.Effect and Mechanism of Berberine Hydrochloride Against Lung Cancer Cells in Vitro Based on Mevalonate Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(13):92-101.
郑宇锟,王光忠,吴骁伟等.基于甲羟戊酸途径的盐酸小檗碱体外抗肺癌细胞药效及机制[J].中国实验方剂学杂志,2022,28(13):92-101. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221228.

ZHENG Yukun,WANG Guangzhong,WU Xiaowei,et al.Effect and Mechanism of Berberine Hydrochloride Against Lung Cancer Cells in Vitro Based on Mevalonate Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2022,28(13):92-101. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20221228.

摘要

目的

探究盐酸小檗碱（BBH）通过甲羟戊酸（MVA）途径抗肺癌细胞的药效及机制。

方法

以人源肺癌细胞A549与鼠源肺癌细胞LLC作为研究对象，细胞增殖与活性检测（CCK-8）法检测BBH（10、20、30、40、50 μmol·L

-1

）对2种肺癌细胞增殖的抑制作用（48 h）；然后采用细胞划痕实验检测BBH（40 μmol·L

-1

）对A549与LLC细胞迁移能力的影响（24、48 h）；集落形成实验比较BBH（10、20、40 μmol·L

-1

）给药下2种细胞的集落形成能力；试剂盒检测BBH（40 μmol·L

-1

）对A549与LLC细胞中乙酰辅酶A（A-CoA）和总胆固醇（TC）含量的影响；运用AutoDock Vina软件对接BBH与MVA途径调控蛋白固醇调节结合原件蛋白2（SREBP2）；实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-time PCR）检测BBH（40 μmol·L

-1

）对A549与LLC细胞中MVA途径9个相关mRNA［羟甲基戊二酸单酰辅酶A合酶1（HMGCS1）、羟甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMGCR）、甲羟戊酸激酶（MVK）、磷酸甲羟戊酸激酶（PMVK）、5-焦磷酸甲羟戊酸脱羧酶（MVD）、法尼基焦磷酸合酶（FDPS）、角鲨烯单加氧酶（SQLE）、法尼基二磷酸法尼基转移酶1（FDFT1）、异戊二烯基二磷酸合酶1（GGPS1）］表达的影响；蛋白免疫印迹法（Western blot）检测BBH（40 μmol·L

-1

）对2种细胞中MVA途径3个基因（HMGCS1、HMGCR、FDFT1）的关键蛋白表达的影响；使用TCGA数据库分析HMGCS1、HMGCR、FDFT1与SREBP2的转录基因SREBF2在非小细胞肺癌（NSCLC）中的关系。

结果

与空白组比较，BBH组A549与LLC细胞的增殖、迁移与集落形成能力均显著降低（

0.01）；细胞的凋亡率显著升高（

0.01）；分子对接表明BBH与SREBP2具有良好的对接活性；与空白组比较，BBH组MVA途径的代谢产物A-CoA与TC的含量均显著下降（

0.01）；给药BBH后，A549与LLC细胞中MVA途径基因HMGCS1、HMGCR、MVK、PMVK、MVD、FDPS、SQLE、FDFT1、GGPS1 mRNA的表达降低（

0.01），HMGCS1、HMGCR、FDFT1蛋白水平明显下降（

0.05，

0.01）。在NSCLC患者中，HMGCS1、HMGCR、FDFT1与SREBF2呈高度相关（

=0.54、

=0.57、

=0.48）。

结论

BBH可抑制A549与LLC细胞的增殖、迁移与集落形成能力并促进细胞的凋亡，其原因可能与BBH结合SREBP2调控MVA途径有关。

Abstract

Objective

To investigate the efficacy and mechanism of berberine hydrochloride （BBH） against lung cancer cells through the mevalonate （MVA） pathway.

Method

Human lung cancer A549 cells and mouse Lewis lung carcinoma （LLC） cells were used as research subjects. Cell proliferation and cell counting kit-8 （CCK-8） assay were performed to detect the inhibitory effect of BBH （10， 20， 30， 40， 50 μmol·L

-1

） on the proliferation of the two kinds of cells （48 h）. Then cell scratch assay was used to explore the influence of BBH （40 μmol·L

-1

） on the migration of A549 and LLC cells （24， 48 h）， and colony formation assay was conducted to compare the colony formation ability of the cells under different concentrations of BBH （10， 20， 40 μmol·L

-1

）. Moreover， the effects of BBH （40 μmol·L

-1

） on the content of acetyl-coenzyme A （A-CoA） and total cholesterol （TC） in A549 and LLC cells were determined by kit assay. AutoDock Vina was used for the dock of BBH and MVA pathway regulatory protein， sterol regulatory element-binding protein 2 （SREBP2）. Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction （Real-time PCR） was used to observe the effects of BBH （40 μmol·L

-1

） on the mRNA expression of nine genes related to the MVA pathway in A549 and LLC cells： hydroxymethylglutaryl-CoA synthase 1 （HMGCS1）， hydroxymethylglutaryl-CoA Reductase （HMGCR）， mevalonate kinase （MVK）， phosphomevalonate kinase （PMVK）， mevalonate 5-pyrophosphate decarboxylase （MVD）， farnesyl diphosphate synthase （FDPS）， squalene epoxidase （SQLE）， farnesyl-diphosphate farnesyltransferase 1 （FDFT1）， and geranylgeranyl diphosphate synthase 1 （GGPS1）. Western blot was performed to clarify the effects of BBH （40 μmol·L

-1

） on the expression of three key proteins of the MVA pathway： HMGCS1， HMGCR， and FDFT1. The Cancer Genome Atlas （TCGA） database was searched to analyze the relationship between HMGCS1， HMGCR， FDFT1 and transcription gene SREBF2 in non-small cell lung cancer （NSCLC）.

Result

Compared with the conditions in the control group， the proliferation， migration， and colony formation of A549 and LLC cells in the BBH group were decreased （

0.01）， while the cell apoptosis rate was increased （

0.01）. Molecular docking showed that BBH had good binding activity with SREBP2. In addition， the content of A-CoA and TC of the MVA pathway was reduced （

0.01）. BBH down-regulated the mRNA expression of HMGCS1， HMGCR， MVK， PMVK， MVD， FDPS， SQLE， FDFT1， and GGPS1 in A549 and LLC cells （

0.01）， and lowered the levels of HMGCS1， HMGCR， and FDFT1 proteins （

0.05，

0.01）. In NSCLC patients， HMGCS1， HMGCR， and FDFT1 were highly correlated with SREBF2 （

=0.54，

=0.57， and

=0.48）.

Conclusion

BBH can inhibit the proliferation， migration， and colony formation of A549 and LLC cells and promote cell apoptosis， which may be related to the regulation of MVA pathway by BBH binding to SREBP2.

关键词

Keywords

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Effect and Mechanism of Berberine Hydrochloride Against Lung Cancer Cells in Vitro Based on Mevalonate Pathway

DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20221228

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