土木香(Inula helenium L.)是菊科旋覆花属植物,据报道土木香中含有40多种不同的成分,其中萜类化合物和菊糖是其最主要的成分。土木香内酯和异土木香内酯是从土木香中提取到的生物活性较强的倍半萜内酯类化合物。木香(Aucklandia lappa)为菊科植物,其根有多种药理功能。木香烃内酯是从木香根的中提取到的倍半萜内酯类化合物。对三种内酯类化合物的研究多集中于抗炎、抗氧化、抗菌以及抗肿瘤活性方面,其中抗肿瘤作用尤为突出。已有研究表明,土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯这三种内酯类化合物对胃癌、肝癌、结肠癌等都具有抑制作用,但对乳腺癌的抑制活性和作用机制研究报道较少。因此本研究以乳腺癌细胞MCF-7作为研究对象,分别探讨土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯三种内酯类化合物抑制乳腺癌细胞的增殖和转移及其可能的作用机制。本研究选用人乳腺癌细胞MCF-7作为研究对象;在显微镜下观察不同浓度的土木香内酯(10μM、20μM、30μM和40μM)、异土木香内酯(100μM、200μM、300μM和400μM)和木香烃内酯(10μM、20μM、30μM和40μM)对细胞形态的影响;采用MTT法检测不同浓度的土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯在不同的处理时间(24 h、48 h)下对乳腺癌MCF-7细胞活性的抑制情况;通过Hoechst33258实验和流式细胞技术实验检测不同浓度的土木香内酯(10μM、20μM和30μM)、异土木香内酯(100μM、200μM和300μM)和木香烃内酯(20μM、30μM和40μM)对乳腺癌MCF-7细胞凋亡的影响;采用划痕实验和集落形成实验检测三种内酯类化合物对乳腺癌MCF-7细胞的迁移以及集落形成能力的影响;采用Western Blot实验方法检测不同浓度的三种内酯类化合物处理细胞后凋亡相关蛋白Bcl-2、Bax、p53、Caspase3、Caspase12和转移相关蛋白MMP2、MMP7、MMP9的表达,同时还对p38 MAPK、NF-κB和Nrf2信号通路中关键蛋白的表达进行检测。研究结果表明:镜下观察经过不同浓度的土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯处理后的细胞形态由菱形变为圆形,且细胞数目明显随药物浓度和处理时间的增加而减少,说明三种内酯类化合物不仅可以改变细胞形态,还可以抑制细胞的增殖;MTT实验结果表明,土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯可以显著的抑制细胞的生存能力和生长活性,并存在时间和剂量依赖性;Hoechst33258实验和流式细胞技术实验结果表明,不同浓度的三种内酯类化合物可以有效的诱导乳腺癌细胞的凋亡;划痕实验结果表明,同对照组细胞相比,经过土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯处理后的乳腺癌细胞的迁移能力明显受到抑制,并且随着药物浓度和处理时间的增加,乳腺癌细胞几乎不发生迁移,说明三种内酯类化合物可以有效抑制其迁移能力;集落形成实验结果表明,土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯处理乳腺癌细胞后,会使集落形成的数目明显减少,说明细胞的集落形成能力受到抑制;Western Blot实验结果表明,土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯可以激活p38 MAPK并诱导其磷酸化,同时上调促凋亡蛋白Bax、抑癌基因p53以及凋亡相关蛋白Caspase-3和Caspase-12剪切体的表达,并下调抑制凋亡蛋白Bcl-2的表达,从而诱导乳腺癌细胞的凋亡;三种内酯类化合物通过p65的核转移,来抑制NF-κB(p65)信号通路的激活,抑制NF-κB(p65)上游信号IκBα发生磷酸化,导致磷酸化水平下降,同时下调NF-κB(p65)诱导的转移相关蛋白的表达,达到抑制癌细胞增殖和转移的作用,从而进一步诱导乳腺癌细胞凋亡;土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯还可以通过激活Nrf2进入细胞核,从而诱导细胞凋亡。以上研究结果证明,土木香内酯、异土木香内酯和木香烃内酯具有抑制乳腺癌细胞的生长、增殖以及转移的作用,说明三种内酯类化合物具有成为抗乳腺癌药物的潜能,并为乳腺癌治疗的临床应用提供了一定的实验依据。