基于3D模型的螺旋藻多糖抗结肠癌效果及作用机制研究.pdf

摘要

螺旋藻是一种常见的微藻，富含多种营养成分，比如蛋白质、多糖、类胡萝卜

素等。目前已有报道显示螺旋藻多糖是一种良好的生物活性物质，具有免疫调节、

抗肿瘤、抗病毒等功能活性。因此，螺旋藻有希望成为新型的特医食品，在食品营

养领域中具有广阔的前景。本研究采用水提醇沉的方法获得螺旋藻多糖（Spirulina

polysaccharide，PSP），以结肠癌细胞系LoVo、HT29、HCT116和3例患者来源的

类器官（Patient-derivedorganoids，PDOs）为实验对象，研究了螺旋藻多糖的抗结

肠癌活性，并以LoVo为研究对象，通过转录组学和代谢组学联合分析探究了螺旋

藻多糖的抗结肠癌活性机制。主要结果如下：

（1）PSP的基本成分分析

本研究通过苯酚硫酸法、考马斯亮蓝法测得PSP的总糖含量和蛋白质含量分别

为43.1%±1.3%、4.6%±0.3%。采用高效阴离子交换色谱（HPAEC-PAD）和傅里

叶变换红外光谱（FT-IR）测定了PSP的单糖组成和官能团。结果显示PSP由鼠李

糖、葡萄糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、盐酸氨基葡萄糖、木糖、岩藻糖、

甘露糖组成，比例分别为69.84%，15.14%，3.26%、3.19%、2.87%、2.25%、1.48%、

0.90%、0.79%。PSP官能团的鉴定结果显示PSP含有多糖的特征峰。

（2）PSP体外抗结肠癌活性

本研究分别测定了PSP对2D和3D培养的结肠癌细胞系LoVo、HT29、HCT116

细胞活力的影响。经分析得，PSP对2D培养的结肠癌细胞LoVo、HT29、HCT116

的IC值分别为0.613mg/mL，0.569mg/mL，4.634mg/mL；对采用Matrigel培养

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和CollagentypeIgel培养的结肠癌细胞LoVo、HT29、HCT116的IC值分别为0.686

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mg/mL，1.692mg/mL，0.550mg/mL和0.194mg/mL，0.065mg/mL，0.221mg/mL。

本研究通过3例PDOs探究了PSP的抗结肠癌活性。经分析得，PSP对PDO1633，

PDO1634，PDO3060的IC值分别为3.807mg/mL，4.742mg/mL，7.788mg/mL，

50

从IC值可知，PDO1633和PDO1634对PSP比PDO3060更加敏感。综合结果来

50

看，PSP具有较好的抗结肠癌活性。

（3）PSP的抗结肠癌活性机制

本研究结合转录组和代谢组分析，分析了PSP的抗结肠癌机制。结果显示，共

筛选到5067个差异表达基因（5067个上调，4395个下调）和119种差异代谢物（15

I

个上调，104个下调）。通过对转录组学和代谢组学联合分析得到在两个组学里均

发生显著富集通路：“甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢（Glycine,serineandthreonine

metabolism）”和“ABC转运体（ABCtransporters）”。经分析，推断PSP通过重

塑丝氨酸代谢和阻碍一碳代谢来阻止肿瘤细胞无节制的增殖从而达到抑制肿瘤发展

的目的。此外，通过抑制ABC转运蛋白的表达，PSP有可能降低肿瘤细胞对化疗药

物的抗性。

（4）PSP对5-fu的增效作用

基于组学分析结果，本研究初步探索了PSP对5-氟尿嘧啶（5-fu）的增效作用。

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分析得，5-fu对PDO1633，PDO1634，PDO3060的IC值分别为4.342×10μM、

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239.300μM、15.650μM，而PSP和5-fu联合组对3例PDO的IC50值分别为5.506×10-5

μM、175.500μM、113.800μM。通过