کروسین موجب فراپتوز در سرطان معده از طریق مسیر Nrf2/GGTLC2 می‌شود

مقدمه: سرطان معده با بروز بالا و نرخ بقای پایین مشخص می‌شود. کروسین، یک کاروتنوئید طبیعی از زعفران، دارای خواص آنتی‌اکسیدانی، ضد التهابی و ضد تومور است. فراپتوز، یک مرگ سلولی وابسته به آهن که توسط پراکسیداسیون لیپیدی هدایت می‌شود، نقش مهمی در پیشرفت سرطان ایفا می‌کند و یک هدف درمانی بالقوه است. این مطالعه بررسی می‌کند که آیا کروسین با القای فراپتوز، تکثیر سلول‌های سرطان معده را مهار می‌کند و مکانیسم‌های زیربنایی آن را کاوش می‌نماید.

روش‌ها: این مطالعه از مدل‌های in vivo و in vitro برای ارزیابی اثرات کروسین بر تکثیر، آپوپتوز، مهاجرت، تهاجم و فراپتوز سلول‌های سرطان معده استفاده کرد. تجزیه و تحلیل غنی‌سازی مسیر بر روی ژن‌های با بیان متفاوت پس از درمان با کروسین انجام شد. از بردارهای لنتی‌ویروسی برای خاموش کردن و بیان بیش از حد GGTLC2 استفاده شد تا نقش آن در پیشرفت سرطان معده و اثرات درمانی کروسین بررسی شود. پایگاه‌های داده UCSC و JASPAR جایگاه‌های اتصال Nrf2 در پروموتر GGTLC2 را پیش‌بینی کردند. داکینگ مولکولی میل کروسین به Nrf2 و GGTLC2 را ارزیابی کرد. آزمایش‌های ایمونوفلوئورسانس و جداسازی هسته-سیتوزول، بیان و جایگاه‌یابی Nrf2 را تجزیه و تحلیل کردند. ChIP-qPCR نقش تنظیمی Nrf2 بر روی GGTLC2 و اثرات تعدیلی کروسین را تعیین کرد.

نتایج: نتایج نشان داد که کروسین به طور معنی‌داری تکثیر، مهاجرت و تهاجم سلول‌های سرطان معده را مهار کرده و در عین حال آپوپتوز را ترویج می‌دهد. ژن‌های با بیان متفاوت پس از درمان با کروسین عمدتاً در مسیرهای مرتبط با استرس اکسیداتیو و فراپتوز غنی‌سازی شدند. کروسین انکوژن GGTLC2 را کاهش داد و در نتیجه تکثیر، تهاجم و مهاجرت سلول‌های سرطان معده را سرکوب کرد و همزمان آپوپتوز و فراپتوز را تقویت نمود. تجزیه و تحلیل داکینگ مولکولی یک میل اتصال پایدار بین کروسین و GGTLC2 را نشان داد که نشان می‌دهد کروسین ممکن است مستقیماً GGTLC2 را هدف قرار دهد تا بیان آن را تعدیل کند. علاوه بر این، کروسین انتقال Nrf2 از هسته به سیتوزول را تسهیل کرد. نتایج ChIP-qPCR تأیید کرد که Nrf2 مستقیماً به ناحیه پروموتر GGTLC2 متصل می‌شود تا بیان آن را تنظیم کند و کروسین این برهمکنش اتصال را تضعیف کرد.

بحث: در نتیجه، یافته‌های ما نشان می‌دهد که کروسین، به عنوان یک ترکیب طبیعی امیدوارکننده برای درمان سرطان معده، ممکن است از طریق مسیر سیگنالینگ Nrf2/GGTLC2، فراپتوز را در سلول‌های سرطان معده مهار کند و در نتیجه آغاز و پیشرفت تومور را سرکوب نماید. این مطالعه بینش‌های جدیدی در مورد مکانیسم‌های مولکولی زیربنایی اثرات ضد توموری کروسین ارائه می‌دهد و پتانسیل آن را به عنوان یک عامل درمانی برای سرطان معده برجسته می‌سازد.

Introduction: Gastric cancer (GC) is characterized by high incidence and poor survival rates. Crocin, a natural carotenoid from saffron, exhibits antioxidant, anti-inflammatory, and anti-tumor properties. Ferroptosis, an iron-dependent cell death driven by lipid peroxidation, plays a critical role in cancer progression and is a potential therapeutic target. This study investigates whether crocin inhibits GC cell proliferation by inducing ferroptosis and explores its underlying mechanisms.

Methods: This study employed in vivo and in vitro models to assess crocin’s effects on GC cell proliferation, apoptosis, migration, invasion, and ferroptosis. Pathway enrichment analysis was performed on differentially expressed genes post-crocin treatment. Lentiviral vectors were used to knockdown and overexpress GGTLC2, exploring its role in GC progression and crocin’s therapeutic effects. The UCSC and JASPAR databases predicted Nrf2 binding sites in the GGTLC2 promoter. Molecular docking evaluated crocin’s affinity for Nrf2 and GGTLC2. Immunofluorescence and nuclear-cytoplasmic fractionation assays analyzed Nrf2 expression and localization. ChIP-qPCR determined Nrf2’s regulatory role on GGTLC2 and crocin’s modulatory effects.

Results: The results demonstrated that crocin significantly inhibited the proliferation, migration, and invasion of GC cells while promoting apoptosis. Differentially expressed genes following crocin treatment were predominantly enriched in pathways associated with oxidative stress and ferroptosis. Crocin downregulated the oncogene GGTLC2, thereby suppressing GC cell proliferation, invasion, and migration, while simultaneously promoting apoptosis and ferroptosis. Molecular docking analysis revealed a stable binding affinity between crocin and GGTLC2, suggesting that crocin may directly target GGTLC2 to modulate its expression. Additionally, crocin facilitated the translocation of Nrf2 from the nucleus to the cytoplasm. ChIP-qPCR results confirmed that Nrf2 directly binds to the GGTLC2 promoter region to regulate its expression, and crocin attenuated this binding interaction.

Discussion: In conclusion, our findings suggest that crocin, as a promising natural compound for GC therapy, may inhibit ferroptosis in GC cells through the Nrf2/GGTLC2 signaling pathway, thereby suppressing tumor initiation and progression. This study provides novel insights into the molecular mechanisms underlying the anti-tumor effects of crocin and highlights its potential as a therapeutic agent for GC.