Nutrients：姜黄素通过双重细胞死亡通路发挥抗骨肉瘤作用
2026年7月21日
骨肉瘤是儿童和青少年最常见的原发性恶性骨肿瘤，转移性或复发性患者的 5 年生存率仍不足 30%，化疗耐药是导致临床治疗失败的核心原因。传统抗癌策略主要依赖诱导肿瘤细胞凋亡，但骨肉瘤细胞常通过 BCL-2 过表达、CASPASE-3 突变、TP53 失活等方式失活凋亡机制，产生顽固耐药性。焦亡作为一种不依赖核心凋亡组件的程序性细胞死亡方式，其激活依赖 NLRP3 炎症小体、CASPASE-1 和 GSDMD 蛋白，不仅能直接杀伤肿瘤细胞，还能释放促炎细胞因子重塑肿瘤免疫微环境，有望绕过凋亡抵抗为骨肉瘤治疗提供新路径。姜黄素是从姜黄根茎中提取的天然多酚类化合物，已被证实具有广谱抗癌活性，但其能否诱导骨肉瘤细胞焦亡此前几乎未被探索。我国研究团队针对这一空白展开系统研究，采用人骨肉瘤 U2OS（野生型 TP53）和 MG63（p53 缺失型）细胞系为实验对象，使用纯度≥99.85% 的姜黄素以 20、40μmol/L 浓度处理细胞 24 小时，通过多维度实验验证其抗骨肉瘤效应及分子机制。研究首先通过 CCK-8 法证实，姜黄素以剂量和时间依赖性方式显著抑制两种细胞的增殖，10~40μmol/L 浓度范围内细胞活力随浓度升高和处理时间延长显著下降，与对照组相比差异具有高度统计学意义（p<0.01），据此确定 20 和 40μmol/L 为后续机制研究的核心浓度。为明确细胞死亡类型，研究人员通过扫描电镜观察细胞超微结构，发现姜黄素处理后细胞出现典型焦亡特征：20μmol/L 浓度下细胞膜完整性受损并形成膜孔，40μmol/L 浓度下则出现严重细胞肿胀、膜破裂和内容物释放。同时，细胞上清液中乳酸脱氢酶（LDH）释放量显著增加，IL-1β 和 IL-18 分泌水平呈剂量依赖性升高，这两项指标是区分焦亡与凋亡的核心功能学标志，进一步证实姜黄素可诱导骨肉瘤细胞发生焦亡。 图：扫描电镜下细胞的形态变化（放大倍数 3k×，比例尺 = 10 µm）机制研究揭示，姜黄素首先诱导线粒体膜去极化和细胞内活性氧（ROS）大量积累，进而激活 ROS/NLRP3/CASPASE-1/GSDMD 焦亡轴，显著上调 NLRP3 炎症小体、活化型 CASPASE-1 和焦亡执行蛋白 GSDMD-N 的表达。与此同时，姜黄素显著抑制 PI3K/AKT 信号通路的活化，表现为 PI3K 蛋白表达下调和磷酸化 AKT 水平降低，而总 AKT 表达无明显变化。研究还发现，姜黄素同时激活了内源性凋亡通路，上调促凋亡蛋白 Bax、下调抗凋亡蛋白 Bcl-2，并促进 CASPASE-3 活化。泛半胱天冬酶抑制剂 Z-VAD-FMK 可部分逆转姜黄素诱导的细胞毒性，证实半胱天冬酶依赖的细胞死亡在其抗癌效应中发挥重要作用。总之，该研究首次证实姜黄素可同时诱导骨肉瘤细胞发生凋亡和焦亡，其中焦亡效应通过 ROS/NLRP3/CASPASE-1/GSDMD 轴介导，并伴随 PI3K/AKT 通路抑制。这一发现为克服骨肉瘤凋亡抵抗提供了全新思路，提示多通路联合靶向可能成为未来骨肉瘤治疗的重要方向。不过，目前研究仅局限于体外细胞实验，尚未在免疫功能正常的动物模型中验证疗效，也未评估姜黄素对正常成骨细胞的毒性，其能否通过诱导免疫原性细胞死亡将骨肉瘤这一免疫 “冷” 肿瘤转化为 “热” 肿瘤，仍需进一步体内研究证实。
