Hydrogen inhibits endometrial cancer growth via a ROS/NLRP3/caspase-1/GSDMD-mediated pyroptotic pathway

氫通過 ROS NLRP3 caspase-1 GSDMD 介導(dǎo)的焦亡途徑抑制子宮內(nèi)膜癌生長

來源：Yang et al. BMC Cancer (2020) 20:28

 

1. 論文摘要核心內(nèi)容

 

本研究首次證實 氫氣（H?）通過激活ROS/NLRP3/caspase-1/GSDMD通路誘導(dǎo)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞焦亡（pyroptosis），從而抑制腫瘤生長：

 

分子機制：氫氣顯著上調(diào)細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）水平，激活NLRP3炎癥小體，促進caspase-1切割GSDMD蛋白，形成細(xì)胞膜孔洞，導(dǎo)致細(xì)胞焦亡（圖3-6）。

 

 

 

 

體外驗證：氫氣處理增加PI/TUNEL陽性細(xì)胞（圖5）、LDH釋放（圖6d-f）及IL-1β分泌（圖6g-i），而敲低GSDMD后焦亡被抑制（圖6）。

 

體內(nèi)效果：飲用富氫水（HRW）的小鼠腫瘤體積和重量顯著減小（圖7a-c），腫瘤組織NLRP3/caspase-1/GSDMD表達(dá)升高（圖8）。

 

 

 

核心結(jié)論：氫氣通過誘導(dǎo)焦亡抑制子宮內(nèi)膜癌生長，為臨床治療提供新策略。

 

2. 研究目的

 

1.驗證氫氣能否激活 焦亡通路（NLRP3/caspase-1/GSDMD）抑制子宮內(nèi)膜癌。

2.闡明氫氣誘導(dǎo)焦亡的 分子機制（ROS依賴性）。

3.評估富氫水在 動物模型 中的抗腫瘤效果。

 

3. 研究思路

 

1.臨床樣本分析：

 

免疫組化（IHC）檢測人子宮內(nèi)膜癌組織中NLRP3、caspase-1、GSDMD表達(dá)（圖2）。

 

2.體外機制驗證：

 

氫氣處理：Western blot分析焦亡蛋白表達(dá)（圖3）；DCFH-DA/MitoSOX檢測ROS（圖4b-d）。

 

功能實驗：PI/TUNEL染色（圖5）、LDH/IL-1β釋放（圖6）、GSDMD敲低（圖6a-c）。

3.體內(nèi)療效評估：

 

構(gòu)建人源腫瘤異種移植（PDX）小鼠模型，富氫水干預(yù)（圖7）。

 

活體成像監(jiān)測腫瘤生長（圖7d-e），IHC分析腫瘤組織焦亡蛋白（圖8）。

 

4. 關(guān)鍵數(shù)據(jù)及研究意義

(1) 焦亡蛋白在子宮內(nèi)膜癌中高表達(dá)（圖2, 表1）

 

 

數(shù)據(jù)：

 

IHC顯示86.7%癌組織高表達(dá)NLRP3/GSDMD，80%高表達(dá)caspase-1（vs. 正常組織）。

 

意義：首次證實子宮內(nèi)膜癌存在焦亡現(xiàn)象，為靶向治療提供依據(jù)。

 

(2) 氫氣激活ROS-焦亡通路（圖3-4）

 

 

數(shù)據(jù)：

 

Western blot：氫氣處理上調(diào)NLRP3、ASC、caspase-1、GSDMDNterm（圖3a-c）。

 

ROS檢測：氫氣顯著增加細(xì)胞內(nèi)ROS（DCFH-DA）和線粒體ROS（MitoSOX）（圖4b-d）。

 

意義：揭示氫氣通過ROS-NLRP3軸觸發(fā)焦亡的核心機制。

 

(3) 焦亡表型驗證（圖5-6）

 

 

數(shù)據(jù)：

 

PI/TUNEL陽性細(xì)胞增加（圖5a-e），LDH/IL-1β釋放升高（圖6d-i）。

 

GSDMD敲低后焦亡被抑制（圖6f,i）。

 

意義：明確GSDMD是焦亡執(zhí)行者，氫氣通過其介導(dǎo)細(xì)胞裂解。

 

(4) 體內(nèi)抗腫瘤效果（圖7-8）

 

 

數(shù)據(jù)：

 

富氫水組小鼠腫瘤體積減小（圖7a-b），活體成像顯示輻射強度（ROI）降低（圖7d-e）。

 

腫瘤組織NLRP3/caspase-1/GSDMD表達(dá)增強（圖8）。

 

意義：富氫水通過焦亡通路抑制腫瘤生長，具臨床轉(zhuǎn)化潛力。

 

5. 結(jié)論

 

1.氫氣誘導(dǎo)焦亡：通過ROS/NLRP3/caspase-1/GSDMD通路觸發(fā)子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞焦亡。

2.體內(nèi)有效性：富氫水顯著抑制小鼠移植瘤生長，伴隨焦亡蛋白表達(dá)升高。

3.治療潛力：氫氣為子宮內(nèi)膜癌提供了一種安全、新型的治療策略。

 

6. 丹麥Unisense電極的核心價值

(1) 技術(shù)應(yīng)用背景

 

 

精確控氫：使用Unisense H?微傳感器（檢測限0.3 μM）實時監(jiān)測溶解氫濃度（方法部分）。

 

關(guān)鍵作用：確保體外實驗中氫氣處理濃度準(zhǔn)確（H-CM中溶解氫濃度0.7 mM），為機制研究提供 可重復(fù)的氫氣暴露條件。

 

(2) 科學(xué)意義

 

 

排除濃度偏差：Unisense數(shù)據(jù)證實氫氣處理濃度的一致性（圖未直接展示，但為所有體外實驗基礎(chǔ)），避免因濃度波動導(dǎo)致的結(jié)論偏差。

 

支持機制可靠性：精確的氫氣濃度控制是ROS累積（圖4）和焦亡激活（圖5-6）的前提，保障后續(xù)分子機制數(shù)據(jù)的可信度。

 

(3) 研究啟示

 

 

技術(shù)必要性：在氫氣醫(yī)學(xué)研究中，Unisense電極的 高靈敏度 與 實時監(jiān)測能力 是連接氣體處理與細(xì)胞響應(yīng)的關(guān)鍵工具。

 

標(biāo)準(zhǔn)化價值：為氫氣治療研究設(shè)立濃度控制金標(biāo)準(zhǔn)，推動結(jié)果跨平臺可比性。

 

總結(jié)

 

本研究通過 Unisense電極的精準(zhǔn)氫濃度監(jiān)測，結(jié)合多尺度實驗，首次揭示氫氣通過激活焦亡通路抑制子宮內(nèi)膜癌的機制。其技術(shù)貢獻在于：

 

1.機制可信度保障：Unisense確保氫氣處理濃度精確可控，為ROS-焦亡通路激活提供基礎(chǔ)。

2.轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)意義：富氫水在動物模型中的有效性（圖7）為臨床氫氣治療子宮內(nèi)膜癌奠定實驗基礎(chǔ)。

3.方法論示范：Unisense在氣體治療研究中的成功應(yīng)用，為類似研究提供技術(shù)范本。

 

這一工作不僅拓展了氫氣抗癌的機制認(rèn)知，也為子宮內(nèi)膜癌治療提供了新思路。