恶性肿瘤是威胁我国人民健康和生命安全的隐形杀手,是造成全球死亡人数最多的高发性疾病之一。因此,有效预防及控制癌症的发生和发展成为了全世界所关注的共同问题。然而传统的治疗手段依然存在许多弊端,如治疗药物毒副作用大,病灶易复发转移,患者预后不良等,所以急需寻找安全有效的癌症治疗药物。鼠尾草属迷迭香植物具有广泛的药用、工业和食用价值,其枝叶中含量极为丰富的鼠尾草酸(CA)是一种重要的酚二萜类天然产物,具备抗氧化、抗肿瘤、抗炎等多种活性功能。为了充分利用迷迭香资源,使其有效成分发挥出最大功效和作用,本文选择对鼠尾草酸体内外抗肝癌活性及相关作用机制进行深入研究。首先,本研究充分利用HepG2和SMMC-7721肝癌细胞模型,分别通过细胞活力检测、细胞增殖抑制实验、细胞内ROS水平检测、线粒体膜电位测量和western blot等一系列体外实验对鼠尾草酸进行了抗肿瘤活性评价及相关凋亡机制分析。实验结果显示,鼠尾草酸作用于肝癌细胞HepG2和SMMC-7721的半抑制浓度分别为43.7和74.8μM(P<0.001),增殖抑制实验结果和MTT实验结果相一致,说明鼠尾草酸能够发挥肿瘤抑制作用。同时鼠尾草酸不仅能诱导G2/M期周期阻滞,增加细胞内caspase-3,-8和-9的酶活力,还将诱发细胞内活性氧积累,改变线粒体膜电位。Western blot分析也显示肝癌细胞中促凋亡蛋白Bax和Bad表达水平升高,而Bcl-2蛋白表达水平降低,表明鼠尾草酸是通过调节凋亡蛋白的表达量来诱导细胞发生凋亡。其次,为了考察ROS在鼠尾草酸诱导细胞凋亡过程中的作用。选择在实验中加入了1 mM活性氧抑制剂NAC预处理细胞30 min,再与60μM CA共孵育24 h后重复上述实验。实验结果表明,与单独的CA处理组相比,NAC预处理组将HepG2和SMMC-7721细胞活力分别提高了81.9%和29.3%(P<0.05),并相应降低了细胞内ROS水平,逆转MMP耗散,以及改变了促凋亡蛋白和对抗凋亡蛋白的表达水平。因此,鼠尾草酸在体外的肿瘤抑制作用与细胞内ROS的累积密切相关。最后,为了进一步探究鼠尾草酸在线粒体凋亡途径中涉及的体内抗肿瘤机制,本实验又建立了HepG2-和SMMC-7721-异种移植肿瘤小鼠模型。经过两周药物治疗后,发现CA给药组和空白组的小鼠体重变化不明显,肝脏病理切片结果中也未出现显著差异,表明其对正常细胞和器官的安全性。与空白组相比,CA给药组肿瘤体积分别减少了88.8%和83.0%(P<0.05)。鼠尾草酸还降低了两种类型肿瘤组织中mTOR和NF-κB的磷酸化作用,且肿瘤组织内线粒体相关蛋白表达水平也与体外实验结果保持一致。研究还发现经鼠尾草酸治疗后能增加肿瘤组织中IL-2的表达水平,说明鼠尾草酸对肿瘤生长的抑制作用可能还与其免疫系统的调节有关,但具体涉及的调控机制还有待大量实验证实。综上所述,鼠尾草酸作为天然活性提取物,表现出良好的抗肝癌作用,是一种极具潜力的肿瘤治疗药物,其作用机制主要是通过ROS介导的细胞内源性线粒体信号通路引发肝癌细胞凋亡,本研究也为鼠尾草酸进一步治疗和预防人类癌症疾病提供了理论依据。