A multichannel Ca2+ nanomodulator amplifies exogenous and endogenous calcium overload for efficient antitumor and antimetastasis therapy

内生 兰尼定受体 化学 钙信号传导 一氧化氮 细胞生物学 内质网 生物物理学 信号转导 生物化学 生物 有机化学
作者
Xiaoai Chen,Chang Xu,Peng Zhao,Yu Zhang,Jingzhe Guo,Xiuli Hu,Hui Gao,Chuangnian Zhang,Xiongwei Qu,Jimin Zhang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:463: 142478-142478 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142478
摘要

Calcium overload–based antitumor therapy via disruption of Ca2+ homeostasis has attracted significant attention, although the efficient elevation of calcium overload is extremely challenging. We designed an exogenous and endogenous Ca2+ multichannel nanomodulator (Lipo CaO2–TA–Fe3+/PArg). The material comprises tannic acid (TA) and Fe3+ assembled with calcium peroxide (CaO2) (CaO2–TA–Fe3+) and polyarginine (PArg) incorporated into a pH-responsive liposome. Upon internalization by the tumor cell, lysosomal acidity triggers TA and Fe3+ dissociation, stimulating CaO2 disintegration to self-supply Ca2+ and hydrogen peroxide (H2O2). The dissociated TA reduced Fe3+ to Fe2+, which reacted with H2O2 by the Fenton reaction, yielding self-circulating oxidative hydroxyl radicals (•OH). Most important, •OH oxidizes PArg for sustained nitric oxide (NO) production. The Lipo CaO2–TA–Fe3+/PArg nanomodulator amplified calcium overload via multiple channels: self-supplied exogenous Ca2+, •OH-opened Ca2+ influx channel (TRPA1), and closed outflux pump (PMCA4), and NO opened the ryanodine receptors (RyRs) on endoplasmic reticulum (ER) calcium stores. Amplification of calcium overload activated mitochondrial-mediated apoptosis pathways and resulted in 81.33% tumor inhibition in vivo. It also induced Calpain1 protease-inhibited depolymerization of action cytoskeleton, thereby inhibiting tumor metastasis. This exogenous and endogenous multichannel Ca2+ nanomodulator amplifies calcium overload and holds great promise for efficient ion interference-based antitumor and anti-metastasis therapy.
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