BmK IT2 能抑制神经肿瘤细胞的增殖，同时差异性地调节其迁移和侵袭行为：这与功能性电压门控钙通道（VGSCs）的表达下调及转录重编程有关

《Toxicon》：BmK IT2 suppresses proliferation while differentially modulates migration and invasion of neural tumor cells: association with down-regulation of functional VGSCs and transcriptional reprogramming

　　

石琦静|王继帅|成帅|马青青|陶杰|王洪杰|季永华|谭志勇|周友

河北大学基础医学院，保定071002，中国

摘要

电压门控钠通道（VGSCs）已成为治疗包括神经母细胞瘤和胶质瘤在内的癌症的新靶点。BmK IT2是一种来自Buthus martensii Karsch蝎子的神经毒性多肽，已知可以调节VGSCs。然而，其潜在的抗肿瘤作用及其机制尚未被报道。本研究探讨了重组BmK IT2在小鼠神经母细胞瘤（Neuro-2a）和人胶质瘤（H4）细胞系中的抗肿瘤活性。电生理分析证实了其典型的VGSC调节作用，表现为半激活电压向更负电位的移动，促进通道激活，同时抑制钠电流峰值。BmK IT2在Neuro-2a和H4细胞中均表现出剂量依赖性的抗增殖效应，并以细胞系特异性的方式调节迁移和侵袭行为：在Neuro-2a细胞中促进迁移但抑制侵袭，而在H4细胞中则增强侵袭但不影响迁移。定量转录组学分析显示，BmK IT2诱导了关键通路（如TNF/NF-κB和HIF-1信号通路）的广泛转录重编程。机制上，抗增殖效应与Neuro-2a细胞中VGSC亚基（Scn2a、Scn3a、Scn8a、Scn1b）和鞘脂代谢酶（ASAH1、UGCG）的下调有关。初步的生物安全性评估表明，局部颅内给药BmK IT2未引起显著的全身或组织毒性。这些发现表明，BmK IT2可能通过调节VGSCs和/或转录重编程来影响神经肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭，可作为开发具有多重机制的新抗癌肽的分子模板。

引言

癌症是一组异质性疾病，几乎可以起源于任何器官或组织。全球癌症负担持续增加，给个人、家庭、社区和全球医疗系统带来了巨大的身体、情感和经济压力（“全球癌症负担不断增长，同时服务需求也在增加”，2024年）。在这些恶性肿瘤中，神经肿瘤如神经母细胞瘤（婴儿中最常见的颅外实体瘤）和胶质瘤（中枢神经系统最常见的原发性肿瘤）带来了重大的临床挑战（Sainero-Alcolado等人，2024年；Louis等人，2021年）。这些恶性肿瘤的特点是生长迅速、复发率高，对传统疗法的反应有限（Zafar等人，2021年；Schaff和Mellinghoff，2023年）。因此，发现和开发具有更好疗效和安全性的新治疗药物仍然是肿瘤学研究的紧迫任务（Dong等人，2024年）。

电压门控钠通道（VGSCs）已成为癌症治疗中很有前景的分子靶点。VGSCs由形成孔道的α亚基（Nav1.1–Nav1.9）和辅助β亚基（β1–β4）组成（Catterall，2012年）。虽然传统上认为VGSCs在可兴奋细胞中参与动作电位的产生，但越来越多的证据表明它们与肿瘤发生有关（Vasylyev、Liu和Waxman，2025年；Roger等人，2015年）。特定VGSC亚基的异常表达已在多种癌症中被记录下来，它们通过调节膜电位和钠依赖性钙流入来促进关键的恶性行为（Liu等人，2024b年）。例如，Nav1.5的表达与乳腺癌、结肠癌和肺癌的转移潜能和不良预后相关（Luo等人，2020年；House等人，2010年）。通过抗体中和或siRNA沉默阻断Nav1.5α可以降低乳腺癌细胞的侵袭性和迁移能力（Sharudin等人，2022年；Brackenbury等人，2007年）。同样，Nav1.7在前列腺癌、子宫内膜癌、肺癌、胰腺癌、卵巢癌和胶质母细胞瘤中也有表达（Pukkanasut等人，2024年）。阻断Nav1.7表现出强烈的抗癌效果（Chen等人，2019年；Campbell、Main和Fitzgerald，2013年；Liu等人，2019年）。其他亚型，包括Nav1.2、Nav1.3、Nav1.4、Nav1.6、Nav1.8和β亚基，也与肿瘤进展有关（Liu等人，2024b年）。值得注意的是，在神经母细胞瘤和胶质瘤等神经肿瘤中观察到VGSC亚基（如Nav1.2、Nav1.5、Nav1.6、Nav1.7和β3）的表达失调，这与疾病进展和不良预后相关（Ou等人，2005年；Chiba等人，2022年；Schrey等人，2002年；Sanchez Trivino等人，2024年；Liu等人，2024a年）。这些发现强调了VGSCs作为抗癌治疗的可行靶点，特别是对于神经系统恶性肿瘤。

BmK IT2是一种从Buthus martensii Karsch蝎子的毒液中分离出的β/β类似神经毒素，已被鉴定为VGSCs的位点4特异性调节剂（Ji等人，1994年；He等人，2011年；Zhou等人，2022年）。尽管它被归类为昆虫选择性毒素，但BmK IT2也对哺乳动物的VGSCs具有活性，它可以影响通道激活并抑制钠电流峰值（Li、Tan和Ji，2000年；Chai等人，2006年；He等人，2011年；Liu、Ye和Ji，2011年）。先前的研究主要集中在它的镇痛和抗癫痫作用上，这些作用与背根神经节和海马神经元的钠电流调节有关（Tan等人，2001年；Bai等人，2007年；Zhao等人，2008年；Qu等人，2026年）。因此，BmK IT2作为VGSC靶向先导物的药理价值不仅在于其毒素来源，还在于其位点4 β-毒素机制、对哺乳动物钠通道的功能活性以及潜在的亚型选择性调节作用。然而，BmK IT2在癌症中的生物学效应仍不清楚。鉴于VGSCs在癌症发病机制中的重要作用，我们假设BmK IT2可能通过调节VGSCs和下游转录变化来影响肿瘤细胞行为。本研究系统地探讨了重组BmK IT2对小鼠神经母细胞瘤Neuro-2a细胞和人胶质瘤H4细胞的生物学影响。我们首先确认了其在Neuro-2a细胞中对VGSCs的药理活性。随后，我们发现BmK IT2抑制了Neuro-2a和H4细胞的活力和增殖。在迁移和侵袭方面，BmK IT2表现出细胞类型依赖性效应：它促进了Neuro-2a细胞的迁移但抑制了H4细胞的迁移，并抑制了Neuro-2a细胞的侵袭同时增强了H4细胞的侵袭。为了探索与这些表型相关的分子变化，我们进行了定量转录组分析，以绘制BmK IT2诱导的全局转录重编程图谱。此外，我们还通过脑室内给药评估了其初步的局部耐受性。我们的发现表明，BmK IT2以与VGSC调节和转录重编程相关的方式影响肿瘤细胞的增殖、迁移和侵袭。

章节片段

细胞系、药物和动物

小鼠神经母细胞瘤Neuro-2a细胞（目录编号C5132）和人胶质瘤H4细胞（目录编号C5069）购自BDBIO（中国百迪生物技术公司）。重组蝎子毒肽BmK IT2是由中国肽业有限公司（上海）使用大肠杆菌表达系统按照制造商的方案合成的。该肽的氨基酸序列如下：DGYIKGKSGCRVACLIGNQGCLKDCRAYGASYGYCWTWGLACWCEGLPDNKTWKSESNTCG，如先前报道（Qu等人，2026年）。

Neuro-2a和H4细胞中VGSC亚基的表达

如图1所示，Neuro-2a细胞表达了多种VGSC α亚基（Nav1.1α、Nav1.2α、Nav1.3α、Nav1.4α、Nav1.6α和Nav1.7α）和两种β亚基（β1和β3）。另一方面，H4细胞表达了Nav1.1α、Nav1.4α、Nav1.5α、Nav1.6α以及所有四种β亚基（β1–β4）。这表明这些细胞中的钠电流可能是由多种亚基协同作用的。

BmK IT2对Neuro-2a细胞中钠电流的调节

为了验证重组BmK IT2肽的药理活性，进行了全细胞

讨论

开发针对神经肿瘤（包括神经母细胞瘤和胶质瘤）的新治疗药物仍然是肿瘤学中的一个关键挑战。最近的证据表明，VGSCs是肿瘤进展的调节因子和潜在的治疗靶点。在本研究中，我们调查了Neuro-2a神经母细胞瘤和H4胶质瘤细胞中VGSC的表达情况以及BmK IT2的生物学效应。我们的结果显示，BmK IT2抑制了这两种细胞系的活力和增殖。

结论

总之，本研究描述了Neuro-2a和H4神经肿瘤细胞中的VGSC表达情况，并证明BmK IT2具有复杂的、依赖情境的生物学效应。BmK IT2抑制了这两种细胞系的活力和增殖，在Neuro-2a细胞中促进了迁移但抑制了侵袭，在H4细胞中增强了侵袭但不一致地影响迁移。这些表型与VGSC的功能调节和转录重塑有关。

CRediT作者贡献声明

王洪杰：监督、项目管理。季永华：监督、资源管理、资金获取。谭志勇：写作——审稿与编辑、监督、项目管理。王继帅：可视化、研究。成帅：写作——初稿、可视化、正式分析、数据管理、概念化。马青青：研究。陶杰：监督。周友：写作——审稿与编辑、写作——初稿、监督、项目

“全球癌症负担不断增长，同时服务需求也在增加”，2024年；Liu等人，2011年。

数据和材料的可用性

本研究使用的数据可应要求向相应作者索取。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

伦理声明

本研究不涉及与人类相关的理论陈述，所有实验动物均符合伦理标准。实验程序已获得河北大学动物护理和使用委员会的批准（批准编号：HBU2026M008）。

作者声明没有利益冲突。

致谢

本工作得到了河北省自然科学基金（C2024201084）的支持。