结肠癌是人类消化系统中很常见的一种恶性肿瘤,其发病率与地区的经济发展程度以及人们的饮食习惯有密切的关系,并且半数以上的病人在确诊为结肠癌时已经出现了远处的转移灶。因此除手术治疗外,寻找更有效的化疗药物防止其复发和转移是结肠癌治疗中的首要任务。在现代科学研究中,许多天然中草药已经成为临床药物的补充和替代,或作为保健品及营养品,用来减轻癌症治疗中化疗药物对患者产生的毒副作用。而且许多天然中草药提取物能够诱导细胞衰老、凋亡或通过激活补体介导的细胞凋亡途径。因此,从天然中草药中筛选新型候选药物已经成为药物发现的重要途径。姜黄素是从天然植物姜黄(Curcuma longa L.)的根茎中分离并提取获得的一种亲脂性酚类化合物。姜黄素具有抗炎、抗氧化、抗癌等多种生物学效应,且具有较高的安全性,因此引起了研究者们的广泛关注。其中,尤为突出的是姜黄素的抗肿瘤特性,姜黄素的抗肿瘤机制已经成为很多科研工作者研究的重点。另一种天然中草药提取物-紫草素(Shikonin)是从传统中药紫草中分离出的主要活性成分,属萘醌类化合物,同样具有多种生物学活性,也具有抗炎及抗肿瘤的作用。这两种中草药提取物的抗肿瘤作用机制尚不完全明确,有待进一步的研究和发掘。自噬也称为II型程序性细胞死亡,是细胞自我降解的一种方式,既可以分解细胞里的大分子,进而产生在分解和合成代谢过程中所必需的中间物质;还可以通过降解正常的蛋白来重组新的细胞。此外,细胞自噬可以阻止细胞内出现染色体异常,从而维持基因组的稳定性。肿瘤细胞的自噬发挥着双重作用。Hippo/YAP信号通路在进化上是高度保守的。很多研究表明Hippo信号通路对于肿瘤的发生、发展以及转移起到很重要的作用,Hippo信号通路中非常重要的转录共激活因子就是YAP(Yes-associated protein)。Hippo信号通路通过一系列的激酶激活过程会导致YAP在细胞质中磷酸化继而被降解;而非磷酸化的YAP则进入细胞核参与转录因子的激活过程。同时,YAP还参与肿瘤细胞的上皮间质转化、迁移、侵袭以及化疗耐药等肿瘤生物学行为。有研究显示,YAP参与诱导细胞自噬的发生以及肿瘤的发展,但其诱导细胞发生自噬的机制并不明确。而寻找靶向Hippo/YAP信号通路进而发挥抑癌作用的新型药物是肿瘤治疗新策略。本课题分为两个部分,第一部分是研究姜黄素诱导结肠癌细胞自噬和对YAP的靶向作用以及相关的分子机制。在体外实验中发现,姜黄素不仅可以诱导人结肠癌细胞HCT116和SW620发生自噬,还能显著降低结肠癌细胞HCT116和SW620中YAP的表达。当在结肠癌细胞HCT116和SW620中提高YAP的表达后,发现过表达YAP能促进结肠癌细胞的增殖以及抑制细胞发生自噬。即使如此,在过表达YAP的结肠癌稳定细胞系中加入姜黄素后,姜黄素能逆转YAP对细胞的增殖和自噬的影响。同时,实验发现姜黄素是通过上调LATS1的表达来激活Hippo信号通路,从而降低细胞中YAP及其下游靶基因的表达。当在结肠癌细胞HCT116和SW620中敲低YAP的表达后,会显著增强姜黄素对细胞增殖的抑制以及对细胞自噬的诱导作用。据此推测,姜黄素可能通过靶向YAP并调控相应的细胞信号通路来激活结肠癌细胞的自噬从而抑制细胞增殖。通过对分子机制的研究,发现姜黄素通过下调YAP后抑制IGF1/PI3K/Akt/mTOR信号通路活性来诱导结肠癌细胞的自噬。在进一步的裸鼠体内实验中发现,敲低YAP表达会抑制肿瘤在裸鼠体内的生长,并且姜黄素在体内也能下调YAP表达,并通过调控mTOR信号通路诱导肿瘤细胞发生自噬从而抑制肿瘤的生长。在第二部分中,研究的主要内容是另一种天然中草药提取物-紫草素在体外对结肠癌细胞自噬的影响以及对细胞中YAP的调控。研究发现紫草素会诱导人结肠癌细胞HCT116和SW620发生自噬从而抑制增殖。进一步发现,紫草素下调结肠癌细胞中YAP及其下游靶基因的蛋白表达。在此后的分子机制的研究中,发现紫草素通过上调LATS1后激活Hippo信号通路来下调YAP的表达,并通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路活性来诱导结肠癌细胞发生自噬。综上所述,YAP可能在天然中草药提取物姜黄素和紫草素的抗结肠癌中发挥着重要的作用,并且YAP可能是结肠癌的一种潜在的诊断标志物。