辣椒素capsaicin抑制人類大腸癌細胞株Colo 205增生並誘發細胞凋亡之機轉

近年來在台灣癌症十大死因中，結腸直腸癌一直高居第三位。辣椒素(Capsaicin )，為辣椒(Hot Pepper)中主要產生辛辣的成分，許多相關研究指出capsaicin具有抗致癌、抗突變及化學防治(chemoprotective)的活性，能引發多種癌症細胞，如:胃癌細胞、前列腺癌細胞及乳癌細胞的凋亡，並具有抑制血管新生的能力。目前一些研究已證明Capsaicin可使癌細胞內產生大量ROS、並使Ca2+由內質網釋放出來，引發癌細胞內凋亡機制啟動。但以Capsaicin用於人類大腸癌研究卻很少。所以在此次實驗中，我們利用capsaicin 與人類大腸癌細胞（Colo 205 cell）作用，藉以探討capsaicin對於人類大腸癌細胞Colo 205所導致的細胞凋亡（Apoptosis）、細胞週期停滯（Cell cycle arrest）之機制、細胞內蛋白表現、Ca2+的變化)，用以評估capsaicin對於大腸癌的抗癌成效。
將Colo 205細胞以Capsaicin作用後，利用流式細胞儀分析細胞的存活率及細胞內粒線體膜電位(Δ )、Ca2+濃度與ROS變化。Real-Time PCR技術偵測引發細胞凋亡的基因表現。最後以Western Blot方法觀察能引發或抑制細胞凋亡的蛋白質之相關性及表現程度。結果發現，作用後Colo 205細胞內p53大量表現，並誘使p21進一步抑制G1時期的蛋白激酶複合物活性，造成細胞停滯於G0/G1時期(G0/G1 arrest)。同時也觀察到，在150 μM Capsaicin作用24小時能誘發細胞凋亡之內、外在路徑，造成細胞凋亡。其中細胞內Caspase-8、-9及-3的mRNA表現上升，而Caspase-8、-9及-3蛋白質也被活化。
在外在路徑方面，細胞中Fas、FADD蛋白表現增加，造成Caspase-8及-3被活化。內在路徑方面發現，細胞內的ROS、Ca2+產生增加，進而使粒線體上抗凋亡Bcl-2家族蛋白表現下降，無法繼續抑制促凋亡Bcl-2 家族蛋白之活性，最後造成粒線體膜電位改變，Cytochrome c釋放出粒線體，活化Caspase-9及-3，造成細胞凋亡。此外，實驗中觀察到AIF蛋白表現增加，可推測除了Caspase-dependent凋亡路徑活化外，caspase-independent凋亡路徑亦被活化。
目前知道有一群統稱為IAPs (inhibitor of apoptosis proteins) 的蛋白，可以藉由和caspase 結合抑制caspase 活性，進而阻止細胞凋亡。但在實驗中，我們觀察到細胞內xIAPs蛋白表現下降，造成caspase 活性無法被抑制，進而使細胞走向細胞凋亡。
綜合以上結果，Capsaicin可使Colo 205細胞生長停滯於G0/G1時期，並同時啟動多條細胞凋亡路徑，造成細胞凋亡。證明其具有抗腫瘤功效，是一種具開發潛力的抗癌藥物。