大家好，今天跟大家分享一篇题为L-Carnitine and Acetyl-L-Carnitine Induce Metabolism Alteration and Mitophagy-Related Cell Deathin Colorectal Cancer Cells（L-肉碱和乙酰-L-肉碱诱导结直肠癌癌症细胞代谢改变和线粒体自噬相关细胞死亡）结直肠癌(CRC)是一种恶性肿瘤，其发生发展与代谢重编程和线粒体功能障碍密切相关。营养因素在CRC的预防和管理中发挥重要作用，而肉碱(如L-肉碱和乙酰-L-肉碱)对线粒体功能至关重要。
01
研究背景
结直肠癌 （CRC） 仍然是全球最常见和最致命的恶性肿瘤之一，由代谢重编程和线粒体功能障碍驱动，支持肿瘤生长和进展。多项研究表明，营养是预防和管理结直肠癌的一个促成因素。在这种情况下，肉碱是肉类和牛奶等动物源性食物中丰富的氨基酸衍生物，对线粒体功能至关重要。最近，左旋肉碱和乙酰左旋肉碱因其抗氧化、抗炎和抗肿瘤特性而受到特别关注。然而，迄今为止，尚无关于左旋肉碱和乙酰左旋肉碱在 CRC 中的影响或潜在分子机制的确凿证据。
在这项研究中，我们通过XF HS Seahorse生物分析仪在HCT 116和HT-29 CRC细胞中研究左旋肉碱和乙酰左旋肉碱对线粒体稳态的影响，并通过流式细胞术和蛋白质印迹测定研究细胞死亡途径的影响。结果：数据显示，左旋肉碱和乙酰左旋肉碱降低细胞活力（p < 0.001），调节细胞生物能量，诱导氧化应激（p < 0.001）。这些现象在处理 72 小时后通过 PINK1 和 Parkin 调节促进自噬通量和线粒体自噬过程。值得注意的是，左旋肉碱和乙酰左旋肉碱联合治疗显示出协同作用，增强了单一肉碱对肿瘤细胞生长和代谢功能障碍的影响（p < 0.05）。
此外，暴露于左旋肉碱和乙酰左旋肉碱促进了 CRC 细胞凋亡，表明存在涉及线粒体自噬相关细胞死亡的机制。这些数据与SIRT4表达水平升高（p < 0.01）和AMPK信号传导激活（p < 0.01）相关。结论：总体而言，通过支持营养因子在 CRC 管理中的重要性，结果突出了左旋肉碱和乙酰左旋肉碱是针对 CRC 代谢脆弱性的有希望的药物。
见图一Cnt和C的影响2Cnt 对 CRC 细胞活力的影响。
图一
用不同浓度的 （A-G） Cnt 和 （B-H） C 刺激的 HCT 116 和 HT-29 细胞中评估细胞活力2Cnt （0–10 mM） 持续 24、48 和 72 小时。用 1 mM C 处理 72 小时后测量的细胞活力2HCT116 （C，D） 和 HT-29 细胞 （I，J） 中 Cnt 和 Cnt 浓度的增加 （0–10 mM）。细胞活力的结果报告为对照百分比和光密度 （OD）。在暴露于肉碱的 （E，F） HCT 116 和 （K，L） HT-29 细胞中使用 FACS 进行代表性细胞周期分析。将对照细胞在含有相同体积 HBSS 的培养基和 10 mM Hepes 中生长。数据表示为 n = 4 个独立实验的平均值±标准差。* p < 0.05，表明 0 μg/mL（或对照）和样品处理（Cnt/C2Cnt）。** p < 0.01，表明 0 μg/mL（或对照）和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。• p < 0.001，表明 0 μg/mL（或对照）和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。† p < 0.05，表明 Cnt 和联合治疗之间存在显着差异 （Cnt + C2Cnt）。‡ p < 0.05，表明 C 之间存在显着差异2Cnt 和联合治疗 （Cnt + C2Cnt）。
见图二
Cnt 和 C2Cnt 损害 CRC 细胞代谢并调节 SIRT4 水平。
图二
海马分析用 Cnt 和 C 刺激的 （A-C） HCT 116 和 （E-G） HT-29 细胞中测量的耗氧率、糖酵解质子外排率和 ATP 产生率2Cnt单独或组合72小时。用肉碱处理48小时的CRC细胞中（D，H）SIRT4，（I，L）p-AMPK和（J，M）AMPK蛋白水平和（K，N）p-AMPK / AMPK比率的裁剪印迹进行免疫印迹分析。M =分子量标记;泳道1 = Ctr;泳道2 = Cnt;泳道3 = C2Cnt;车道 4 = Cnt + C2数据表示为 n = 3 个实验的平均值±标准差。* p < 0.05，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C ） 之间存在显着差异2Cnt）。** p < 0.01，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。• p < 0.001，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。† p < 0.05，表明 Cnt 和联合治疗之间存在显着差异 （Cnt + C2Cnt）。‡ p < 0.05 表示 C 之间存在显着差异2Cnt 和联合治疗 （Cnt + C2Cnt）。
见图三
Cnt 和 C2Cnt诱导线粒体损伤。
图三
（A-F）线粒体ROS和（G-N）线粒体自噬的代表性荧光图像和FACS分析，以及HCT 116和HT-29细胞中（J，O）PINK1和（K，P）帕金蛋白水平的裁剪印迹的免疫印迹分析，单独或联合用肉碱刺激72小时。结果表示为中值荧光强度 （MFI）。数据表示为 n = 3 个实验的平均值±标准差。比例尺 = 100 μm。M = 分子量标记;车道 1 = 中心;车道 2 = Cnt;车道 3 = C2Cnt;车道 4 = Cnt + C2Cnt.* p < 0.05，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C ） 之间存在显着差异2Cnt）。** p < 0.01，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。• p < 0.001，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。† p < 0.05，表明 Cnt 和联合治疗之间存在显着差异 （Cnt + C2Cnt）。 p < 0.01，表明 Cnt 和联合处理之间存在显着差异 （Cnt + C¶2Cnt）。‡ p < 0.05 表示 C 之间存在显着差异2Cnt 和联合治疗 （Cnt + C2Cnt）。
见图四
Cnt 和 C2Cnt促进自噬通量和细胞死亡。
图四
在用 Cnt 和 C 处理的 （A-D） HCT 116 和 （E-H） HT-29 细胞系中，使用裁剪的 LC3B II/I 比率印迹进行自噬和免疫印迹分析的代表性荧光图像和细胞荧光检测2Cnt 单独或组合 72 小时。（I-L） 膜联蛋白 V-FITC 和 PI 染色的点图和分析。数据表示为 n = 3 个实验的平均值±标准差。Q1 = 坏死细胞;Q2 = 晚期凋亡细胞;Q3 = 早期凋亡细胞;Q4 = 活细胞。M = 分子量标记;车道 1 = 中心;车道 2 = Cnt;车道 3 = C2Cnt;车道 4 = Cnt + C2比例尺 = 100 μm。* p < 0.05，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。** p < 0.01，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。• p < 0.001，表明对照 （Ctr） 和样品处理 （Cnt/C2Cnt）。† p < 0.05，表明 Cnt 和联合治疗之间存在显着差异 （Cnt + C2Cnt）。‡ p < 0.05 表示 C 之间存在显着差异2Cnt 和联合治疗 （Cnt + C2Cnt）。
02
研究结论
总之，我们的研究结果通过展示关于 Cnt 和 C 的潜在抗肿瘤作用的新证据，加强了人们对营养作为 CRC 预防和管理关键因素的日益认识2Cnt，大量存在于牛奶和乳制品中的化合物。这些结果还支持 Cnt + C2Cnt 作为 CRC 预防创新策略的协同组合。通过调节线粒体功能和SIRT4活性靶向CRC细胞的代谢脆弱性，Cnt+C2Cnt 可以为精准肿瘤学的现有方法提供有希望的帮助。
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