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背景:肺癌的发病率和死亡率均居全球恶性肿瘤首位。尽管近年来对于肺癌的早期诊断和联合治疗方面取得了一些进展,但肺癌患者的治疗和预后仍然不尽如人意。化疗是目前肺癌患者的主要治疗手段,但化疗会引起严重的毒副作用和耐药性,最终导致治疗失败。因此,迫切需要找到其他有效的方法作为肺癌的补充疗法。天然产物以其安全性、有效性且价格低廉等优势在抗癌研究中受到广泛关注。白桦茸多糖(IOP)是从白桦茸子实体中提取得到的多糖混合物,是白桦茸的主要活性成分之一。IOP具有多种生物学活性,包括抗肿瘤、抗氧化、抗糖尿病、调节免疫并且低毒或无毒。尽管IOP对人类健康有益并且可以用作治疗人类疾病的替代或补充药物,但其潜在机制所知甚少。目的:探讨IOP的体内外抗肺癌作用及其潜在的分子机制,为IOP的进一步临床应用提供实验依据。方法:(1)使用不同浓度(0,0.1,0.2,0.5,1.0 mg/ml)IOP处理小鼠Lewis肺癌细胞LLC1 0-72 h,采用CCK8法检测IOP对细胞增殖的影响,并计算出IC50;(2)使用不同浓度(0,0.2,0.5,1.0 mg/ml)IOP处理LLC1细胞,采用平板克隆实验检测IOP对细胞克隆形成能力的影响;(3)使用不同浓度(0,0.2,0.5,1.0 mg/ml)IOP处理LLC1细胞24 h,采用流式细胞术检测IOP对细胞凋亡、线粒体膜电位的影响;(4)使用不同浓度(0,0.2,0.5,1.0 mg/ml)IOP处理LLC1细胞、人肺癌细胞A549和A549-LKB1,采用Western blot检测凋亡相关蛋白:Bax、Bcl-2、cleaved Caspase-3、Caspase-3、cleaved PARP、PARP以及p-AMPK-α(Thr172)、AMPK-α、p-ACC(Ser79)、ACC的表达情况;(5)使用AMPK的化学抑制剂Compound C与IOP共同处理LLC1细胞24 h后,采用CCK8法检测细胞增殖情况,Western blot检测Bax、Bcl-2、cleaved Caspase-3、Caspase-3、p-AMPK-α(Thr172)、AMPK-α、p-ACC(Ser79)、ACC的表达情况;(6)使用IOP处理LLC1和A549细胞24 h后,利用ATP检测试剂盒检测IOP对细胞内ATP含量的影响;(7)使用IOP处理LLC1、A549和A549-LKB1细胞24 h后,利用线粒体压力检测试剂盒通过海马能量检测仪检测IOP对细胞有氧氧化和糖酵解的影响;(8)将LLC1细胞注射到C57BL/6J小鼠皮下,建立LLC1荷瘤小鼠模型,24 h后实验组腹腔注射50 mg/kg IOP,对照组给予等体积生理盐水,此后每隔一天给药,期间每三天用游标卡尺测量肿瘤大小并根据公式:Tumor volume(mm~3)=Width(mm~2)×Length(mm)×0.5计算肿瘤体积,用电子天平称量小鼠体重,第14天处死小鼠,取肿瘤并称重,采用TUNEL免疫组织化学检测肿瘤组织凋亡情况,Western Blot检测凋亡相关蛋白表达及AMPK活化情况。结果:(1)IOP能显著抑制LLC1细胞增殖,并呈浓度和时间依赖性;(2)IOP以浓度依赖性方式抑制LLC1细胞克隆形成能力;(3)IOP以浓度依赖性方式激活AMPK诱导LLC1、A549-LKB1细胞凋亡,同时下调Bcl-2,上调Bax蛋白表达,并增强Caspase-3和PARP的切割,而在A549细胞内未观察到此变化;(4)AMPK的化学抑制剂Compound C可以抑制IOP对细胞存活和凋亡的影响;(5)IOP依赖于LKB1/AMPK呈剂量依赖性方式降低细胞线粒体膜电位,同时抑制氧化磷酸化和糖酵解,抑制ATP产生;(6)体内研究结果显示:50 mg/kg IOP可以显著抑制肿瘤生长,激活AMPK,诱导肿瘤组织中的细胞凋亡,同时下调Bcl-2,上调Bax蛋白表达,并增强Caspase-3和PARP的切割。结论:本研究通过体内、体外实验结果表明,IOP通过AMPK触发肺癌细胞凋亡途径,并降低线粒体膜电位,导致ATP产生受到抑制。因此,该项研究将为IOP用于肺癌治疗的替代或补充药物提供坚实的实验基础。