這篇論文研究了綠原酸（Chlorogenic Acid）作為一種雙光子熒光探針，在缺氧條件下調節腫瘤細胞糖酵解的特性。

研究背景

1、癌癥的標志性特征之一是高水平的穩態線粒體活性氧（ROS）和糖酵解。

2、研究腫瘤能量代謝與線粒體ROS調節之間的相互作用對于開發新的抗癌策略非常重要，但傳統的生化方法難以捕捉到癌細胞代謝激活過程中瞬時的亞細胞ROS變化。

3、現有的研究主要集中在通過轉錄或蛋白質表達水平分析來研究癌細胞中的能量代謝和ROS穩態，但這些方法無法實時、直接地觀察活細胞和體內組織中的ROS變化。

研究方法

1、光物理性質評估：綠原酸在體外對超氧陰離子（O?•-）表現出熒光開啟響應。通過紫外-可見光譜和熒光光譜實驗，研究了綠原酸在不同濃度O?•-下的光物理性質。綠原酸在330 nm處有最大吸收峰，加入O?•-后移至410 nm，熒光強度在480 nm處線性增強。

2、細胞成像實驗：使用A375黑色素瘤細胞，預先用2-甲氧基雌二醇（2-ME）處理以誘導氧化應激，綠原酸在活細胞中特異性地積累在線粒體中，并對O?•-表現出熒光增強響應。通過共聚焦顯微鏡觀察，綠原酸的熒光與MitoTracker Green高度共定位，皮爾遜共定位系數為0.79。

3、細胞活力和集落形成實驗：在常氧（20% O?）和缺氧（1% O?）條件下，評估不同濃度綠原酸對A375黑色素瘤細胞活力的影響。綠原酸在缺氧條件下表現出顯著的抗癌活性，而在常氧條件下則無顯著影響。集落形成實驗進一步驗證了綠原酸在缺氧條件下的抗癌活性。

4、西方印跡分析：在體內和體外實驗中，綠原酸處理顯著降低了腫瘤組織中AMPKα的磷酸化水平。

實驗設計

1、細胞實驗：A375黑色素瘤細胞在不同氧濃度下培養，評估綠原酸對其糖酵解表型的影響。使用MTT法測定細胞活力，集落形成實驗驗證綠原酸的抗癌活性。

2、動物實驗：建立A375黑色素瘤細胞的異種移植模型，評估綠原酸在體內的抗癌效果。小鼠分為對照組和不同劑量的綠原酸處理組，監測腫瘤體積和體重變化。

3、生物能量測量：使用Seahorse XF分析儀測定細胞外酸化率（ECAR）、氧消耗率（OCR）和ATP生成，評估綠原酸對癌細胞能量代謝的影響。

結果與分析

1、綠原酸在缺氧條件下顯著抑制了腫瘤細胞的糖酵解表型，降低了AMPK的激活，使代謝從糖酵解轉向氧化磷酸化（OXPHOS），從而抑制了腫瘤細胞的增殖。

2、在體內實驗中，綠原酸有效抑制了腫瘤生長，且對體重無明顯影響。綠原酸處理組的腫瘤組織中AMPKα磷酸化水平顯著降低。

3、生物能量測量結果顯示，綠原酸處理組在缺氧條件下的ECAR和ATP生成顯著降低，而OCR顯著增加。

總體結論

1、綠原酸作為一種基于咖啡酸的雙光子熒光探針，可以實時、靈敏地檢測活細胞和組織中的線粒體O?•-水平。

2、綠原酸通過降低細胞內ROS水平，調節代謝，抑制腫瘤細胞在缺氧條件下的增殖。

3、這些發現為癌癥能量代謝中的線粒體O?•-作用提供了新的見解，并有助于開發新的抗癌策略。

這篇論文展示了綠原酸作為雙光子熒光探針在癌癥研究和治療中的潛力，并為未來的研究提供了方向。

文獻鏈接