肺癌发病率和死亡率位于世界上各癌症之首,非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）占肺癌总数的80%,存活率很低。化疗、靶向治疗和免疫治疗是晚期肺癌的主要治疗手段,然而这些手段的有效性有限、毒副作用大,这大大降低了病人的生活质量。因此,发展新型高效的、低毒的抗肿瘤药物意义重大。本研究中我们从南极分离的隐球酵母Cryptococcus heimaeyensis S20中提取了胞外多糖,并对它在非小细胞肺癌中的抗肿瘤活性和机制进行了初步研究。隐球酵母属广泛分布在寒冷干旱的环境中,主要靠产生胞外多糖等方式来保护自己。菌株Cryptococcus heimaeyensis S20是从南极洲分离的,到目前为止,其胞外多糖（CHEPS）的结构和相关生物活性还没有被系统研究过。在本研究中,我们发现CHEPS能够有效抑制NSCLC细胞活性,而对正常的人胚肺成纤维细胞WI-38和MRC-5的抑制效果较弱。进一步的研究发现,CHEPS通过上调周期调控蛋白p53和p21的表达以及下调Cyclin B1、CDK1、Cyclin A2和CDK2的表达,有效诱导了NSCLC细胞的S和G2/M期停留。而CHEPS在WI-38细胞中诱导的S和G2/M期停留效果不如在NSCLC细胞中明显。此外,CHEPS不通过细胞凋亡通路来诱导细胞死亡,表现为不能诱导细胞磷脂酰丝氨酸外翻和凋亡标志蛋白Bax的上调以及Caspase 3、PARP等蛋白的剪切。通过EGFP-LC3荧光点聚集实验、LC3转换和周转实验、电镜实验以及对自噬相关基因的m RNA和蛋白水平的检测,我们证实CHEPS可以诱导NSCLC和WI-38细胞自噬潮的发生。细胞自噬早期抑制剂3-MA处理和通过sh RNA干扰自噬基因ATG5的蛋白表达均能部分拯救CHEPS诱导的NSCLC细胞死亡,而3-MA却不能有效回复CHEPS诱导的WI-38细胞的死亡。这些结果表明CHEPS诱导了NSCLC细胞自噬性细胞死亡。虽然CHEPS诱导了WI-38细胞自噬,但自噬并不导致WI-38细胞死亡。PI3K/AKT、AMPK、MAPK是三个调控细胞自噬的重要信号。我们的实验发现,CHEPS不能抑制AKT的磷酸化激活,说明CHEPS不通过PI3K/AKT信号通路诱导自噬发生。CHEPS激活了AMPK信号,但激活的AMPK并不能激发NSCLC细胞自噬和死亡。CHEPS诱导了MAPK通路中的p38、ERK、JNK磷酸化激活,其中p38和ERK有效促进了CHEPS诱导的NSCLC细胞死亡,抑制p38和ERK后部分拯救了CHEPS诱导的NSCLC细胞死亡。CHEPS不能有效激活WI-38细胞中的MAPK信号通路。进一步的实验证明,ERK的磷酸化激活促进了CHEPS诱导的S和G2/M期停留。p38和ERK均能促进CHEPS诱导的NSCLC细胞自噬,它们的抑制剂和RNA干扰实验部分下调了CHEPS诱导的LC3-II蛋白的表达。诱导活性氧（ROS）的积累是一些化疗药物诱导肿瘤细胞死亡的重要分子机制。CHEPS处理可导致NSCLC细胞内ROS的产生,ROS的清除剂NAC能部分抑制CHEPS诱导的NSCLC细胞中p38和ERK的磷酸化水平、细胞自噬和细胞死亡,说明ROS的积累促进了p38和ERK调控的自噬性细胞死亡。ROS对CHEPS诱导的NSCLC细胞中S和G2/M期停留没有影响。CHEPS不能诱导WI-38细胞中ROS的积累。除了体外细胞实验,我们还建立了裸鼠A549肺癌细胞异种移植瘤模型,以研究CHEPS在体内对肺癌细胞的影响。100mg/kg的CHEPS在动物体内能够有效抑制A549移植瘤的生长,同时并不造成裸鼠体重减轻和肝、脾、肺、肾等主要脏器的器官毒性。与体外细胞实验结果一致,在动物体内,CHEPS也诱导了ROS的产生、激活了p38和ERK通路、激发了细胞自噬。我们的研究首次从体内外证明了隐球酵母Cryptococcus heimaeyensis S20胞外多糖CHEPS在非小细胞肺癌中的抗肿瘤活性,并且探讨了潜在的机制。CHEPS通过激活ROS/p38/ERK信号,有效诱导了NSCLC细胞中的S和G2/M期停留和自噬性细胞死亡。CHEPS不管是对体外正常胚肺细胞还是对体内重要脏器的毒性作用都很小或没有,这表明CHEPS作为天然活性多糖在体内抗癌的安全有效性。在治疗非小细胞肺癌方面,CHEPS可能会成为一个新的、有巨大潜力和前景的抗癌候选药物。