【悼严凯泰_食道癌1】牛樟芝增强食道癌细胞的放射敏感性与调节DNA修复 The medicinal fungus Antrodia cinnamomea regulates DNA repair and enhances the radiosensitivity of human esophageal cancer cells

癌症治疗–食道癌1 (Esophageal Cancer Therapy)

  • 放射疗法是现行常见的癌症治疗方法。如能使癌细胞对放射线敏感度提升,即可降低放疗时的放射线强度,降低对正常细胞的伤害。
  • 研究发现牛樟芝(NiuChangChih, Antrodia cinnamomea)可增加两种食道癌细胞(CE81T 与VGH和BE3)对放射治疗的敏感性,能提升放疗效果,促成癌细胞凋亡(存活率37%)与减缓肿瘤成长。
  • 牛樟芝能增强G2/M期的细胞周期停滞,延迟γ-H2AX的消除,上调p21表现,并减弱辐射造成的ATM与checkpoint 2激酶的磷酸化,让癌细胞的修复受到阻断。

论文发表在国际期刊: Onco Targets and Therapy (肿瘤标靶与治疗期刊)

裕隆集团董事长严凯泰3日因食道癌病逝台北荣总,享年54岁,令人不胜唏嘘…
在家庭最需要他的时后辞世,尤其令人心痛~
对裕隆集团与所有人而言,也痛失一位少康中兴、勇于追梦、形象正面的优质CEO
加上前一日艺人安迪也同样因食道癌病逝
让大家惊觉食道癌竟是【无声杀手】!
学院为此特别整理此篇与食道癌有关的牛樟芝研究

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食道癌(esophageal cancer)有着高死亡率,平均5年生存率不超过25。局部晚期食道癌以目前的治疗方法通常难以治疗,且难以预测。现行的放化疗(CCRT: Concurrent chemoradiotherapy)是癌症晚期,面对不可切除或不能手术时的标准治疗方法。尽管有各种治疗方法,包括手术,CCRT和化疗方案,但食道癌的预后很差,存活率的中位数为29个月,3年存活率为44.7%,5年存活率为36.8%。针对食道癌,顺铂(Cisplatin)是最常用于CCRT的主要化疗药物,也有充分的临床资料佐证,然而,在肾毒性抗药性仍有疑虑。因此,食道癌患者迫切需要新型和有效的化合物,以期能控制或改善局部和远端肿瘤的发展。

放射疗法是现行常见的癌症治疗方法之一,放射疗法是以高剂量的放射线将癌细胞杀死,不可避免的却会伤害到邻近的正常细胞,产生副作用。如果能使癌细胞对放射线敏感度提升,就可以降低放射疗法时所需的放射线强度,降低对正常细胞的伤害。

牛樟芝(NiuChangChih, Antrodia cinnamomea)已被证实可对抗癌症且有很多研究都试着从牛樟芝的成分中找出抗癌的活性化合物。本研究针对牛樟芝是否可增加食道癌细胞对放射治疗的敏感性进行研究,以期能让放疗效果提升,促成癌细胞凋亡与减缓肿瘤成長。研究由台湾台北荣民医院、阳明大学、长庚大学与中国医药大学共同研究,并获国际癌症治疗期刊选用(Onco Targets and Therapy)。

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1.摘要

本研究针对研究牛樟芝AC-MFB (Antrodia cinnamomea mycelial fermentation broth)是否可增加食道癌细胞对放射治疗的敏感性。本研究针对CE81T / VGH和BE3两种食道癌细胞进行研究。

在癌细胞聚落结构分析中(colony formation assay)发现,经牛樟芝AC-MFB 预处理,会让放射照射后的食道癌细胞的存活率下降,增敏物增强率为1.91%,存活率为37%。 DNA直方图研究显示,经牛樟芝AC-MFB 预处理,能增强G2 / M期的细胞周期停滞,此阶段对放射敏感性最高。免疫萤光试验和蛋白质印迹试验中显示出,牛樟芝AC-MFB延迟γ-H2AX的消除,上调p21表现,并减弱辐射造成的ATM与checkpoint 2激酶的磷酸化,让癌细胞的修复受到阻断

在动物实验中(BALB/c mice) 发现,食用牛樟芝AC-MFB并搭配放射治疗产生了增效作用,能对CE81T/VGH食道癌细胞的肿瘤造成生长延迟。这些数据表明,在对抗食管癌的治疗中,牛樟芝可以增强放射治疗的效果。

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2.研究結果

2.1牛樟芝对食道癌细胞活性与放射敏感性的效果

两种食道癌细胞(CE81T/VGH与BE3)经使用不同浓度牛樟芝(0.1-5 mg/mL),与不同时间作用(24,48或72小时);发现牛樟芝在抑制食道癌细胞活性上与牛樟芝浓度呈现正相关(浓度越高,抑癌效果越好)。CE81T/VGH 与 BE3食道癌细胞的IC50数值分别是1.0与1.1 mg/mL (下图A与B)。

CE81T/VGH和BE3食道癌细胞,经不同放射剂量后(放射剂量0-6 Gy),使癌细胞存活率减少23%和25%。使用0.5 mg/mL牛樟芝后,再经放射照射后的CE81T/ VGH肿瘤细胞,存活率显著的减少 (下图C与D)。

2.2牛樟芝对食道癌细胞(CE81T/VGH)在细胞周期分布的作用

使用DNA柱状分析法,在细胞周期分布上,评估牛樟芝是否影响食道癌细胞的放射敏感性,使用0.5或1.0 mg/mL浓度牛樟芝AC-MFB,经24小时,发现与未使用牛樟芝组相较,牛樟芝组在G0/G1阶段癌细胞比例是下降的。在S阶段,癌细胞比例有轻微增加(下图)。

未经放射照射条件下,在G2/M阶段,未使用牛樟组食道癌细胞比例显著维持在25.3%至25.3%;相较之下牛樟芝组(1.0 mg / mL),癌细胞比例分别为24.9%至19.3%。(见上图浅蓝底色数值)

经放射照射(IR)后,在G2/M阶段,未使用牛樟芝组食道癌细胞比例会快速增加,在24小时增加到34.6%;但随后会显著的减少,在48小时为15.1% ,在72小时为11.3%,代表DNA受损伤,并引发后续的DNA修复。 (见上图粉红底色数值)

经放射照射(IR)后,在G2/M阶段,相较之下牛樟芝组(1.0 mg / mL) 能维持G2/M癌细胞的比例,在24小时为25.9%,在48小时为25.2%,在72小时为15.5%。 (上图粉红底色数值)

上述研究中发现,癌细胞经放射照射后,牛樟芝AC-MFB可透过影响DNA损伤修复来阻断癌细胞周期的恢复。

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2.2牛樟芝造成食道癌细胞(CE81T/VGH)凋亡

根据DNA直方图的变化,放射照射对食道癌细胞(CE-81T/ VGH) 造成中度有丝分裂停滞(下图箭头所指),且牛樟芝(AC-MFB)进一步增强有丝分裂停滞细胞的积累 (下图A-D)。图A为控制组,图B为牛樟芝组,图C为放射照射组,图D为牛樟芝搭配放射组。

在流式细胞分析中显示,单独使用牛樟芝下,浓度增加可增加癌细胞凋亡率,牛樟芝浓度0.5 mg/mL时,凋亡率从2.00 %到9.18 %;牛樟芝浓度1.0 mg/mL时凋亡率从2.00 % 到 12.34 %(下图E)。放射照射搭配牛樟芝更能显著提升癌细胞凋亡率,放射照射搭配牛樟芝浓度0.5 mg/mL,凋亡率从2.64% 提升到10.11%;照射搭配牛樟芝浓度1.0 mg/mL,凋亡率从2.64% 提升到37.37%

2.4牛樟芝调控癌细胞损伤修复机制

当细胞被放射照射后会造成双股DNA损坏时,ATM (ataxia-telangiectasia mutated) 与ATR (ataxia-telangiectasia and Rad3-related)就会被启动,进而活化(磷酸化) BRCA1,DNA受损处会有γ-H2AX和BRCA1聚集,γ-H2AX会产生一连串的讯号传递吸引细胞中的DNA修复蛋白前来,修复损坏的DNA。 γ-H2AX是DNA双链断裂的指标。

牛樟芝可延迟因放射(IT)造成γ-H2AX表现停止的现象。如下图免疫萤光法中所示。

西方墨点分析法也显示牛樟芝(AC-MFB)能显著的增加γ-H2AX表现,尤其是单独使用牛樟芝 (P=0.013,1小时)。也观察到放射照射(IR)搭配牛樟芝(AC-MFB)有增效的作用 (分别是P=0.013与P=0.008,6小时后)(下图)。
放射照射(IR)造成ATM磷酸化表现 (P=0.018,1小时后),搭配牛樟芝则显著降低ATM磷酸化(P=0.006,6小时后)。放射照射(IR)会增加Chk2 (checkpoint kinase 2)磷酸化,而牛樟芝(AC-MFB)降低Chk2磷酸化,等于降低DNA受损修复能力。

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2.5动物实验中牛樟芝抑制食道癌肿瘤成长

在动物实验中(BALB/c mice),免疫缺陷鼠植入食道癌细胞(CE81T/VGH),在口服喂食100μL牛樟芝(1.0 mg / mL),经34天配合放射治疗发挥了增效作用,能使肿瘤生长延迟。

实验中,同样以肿瘤体积增加5倍,控制组需15.2天。单独使用AC-MFB治疗,肿瘤生长可延迟19.0天;单独使用放射治疗,肿瘤生长可延迟19.6天;协同治疗(放疗+牛樟芝)则可延迟到22.5天(图6A)。在白血球数量与体重上则无显著差异(图6B, 6C)。

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牛樟芝功效 (pharmacological effects of Antrodia cinnamomea)

保护肝脏(hepato-protective)、解酒(anti-hangover)、抗癌(anti-cancer)、抗过敏(anti-allergenic)、增强免疫力(strengthen immune system)、降高血压(antihypertensive)、降高脂血(antihyperlipemic)、降血糖(anti-diabetic)、免疫调节(immunomodulatory)、抗氧化(anti-oxidant)、抗发炎(anti-inflammatory)、神经保护(neuro-protective)、心血管保护(cardio- protective)作用

牛樟芝的主要成份 (bioactive components of Antrodia cinnamomea)

三萜类(Triterpenoids)、多醣体(Polysaccharides)、腺苷(Adenosine)、超氧歧化酶(SOD)、麦角固醇(Ergosterol)、羊毛固醇(Lanosterol)、免疫蛋白(Immunity Protein)、维生素( Vitamins)、核酸(Nucleic Acid)、胺基酸(Amino Acid)、苯类(benzenoids)、苯醌衍生物(benzoquinone derivates )、马来酸(Maleic acid)琥珀酸(Succinic acid)、凝集素(Lectin )、木质素(Lignin)、血压稳定物质(Antrodia acid)、矿物质(钙、磷、铁、锗等)

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