目的:研究Cu@Fe_3O_4 NPs对人结直肠癌HCT-116细胞抑制作用;基于PI3K-AKT-m TOR通路,揭示Cu@Fe_3O_4NPs诱导HCT-116细胞自噬的可能机制。方法:利用CCK8法检测Cu@Fe_3O_4 NPs对人结直肠癌HCT-116细胞、人正常肝细胞LABT-199溶解度O-2细胞、肾细胞HK-2细胞和脐静脉内皮细胞HUVEC细胞活力的影响,初步评价Cu@Fe_3O_4NPs对HCT-116细胞的体外抑制作用;利用HCT-116细胞异种移植瘤裸鼠模型,通过肿瘤生长曲线和抗肿瘤药物评价标准,明确Cu@Fe_3O_4NPs对结直肠癌异种移植瘤的影响。利用2’,7’-二氯荧光素二乙酸酯(DCFH-DA)荧光探针及抗氧化剂铁抑素-1(Ferrostatin-1,Fer-1),研究Cu@Fe_3O_4NPs对HCT-116细胞活性氧(Reactive oxygen species,ROS)生成的影响;利用单丹磺酰尸胺(Monodansylcadavrine,MDC)染色法、自噬诱导剂姜黄素(Curcumin)和自噬抑制剂3-甲基腺嘌呤(3-Methyladenine,3-MA),研究Cu@Fe_3O_4NPs对HCT-116细胞自噬的影响;利用PCR和Western blot技术,检测HCT-116细胞中磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphatidylinositide 3-kinases,PI3K)、蛋白激酶B(Protein kinase B,AKT/PKB)、哺乳动物雷帕霉素靶点(Mammalian target of rapamycin,m TOR)和自噬标志基因蛋白微管相关蛋白1轻链3(Microtubule-associated protein1 light chain 3,LC3)的表达情况,检测肿瘤组织中PI3K、AKT、m TOR及其磷酸化蛋白和自噬标志蛋白的表达情况,明确Cu@Fe_3O_4NPs抑制人结直肠癌HCT-116异种移植瘤的可能机制。结果:Cu@Fe_3O_4NPs在体内外实验中均能抑制HCT-116细胞生长。Cu@Fe_3O_4NPs能够抑制体外培养人结直肠癌HCT-116细胞的增殖,其24 h、48 h和72 h的细胞半数抑制率(Half maximal inhibitory concentration,IC_(50))值分别为1.268μM、0.837μM和0.247μM,95%可信区间(95%Confidence interval,95%CI)分别为(1.137-1.417)μM、(0.777-0.914)μM和(0.208-0.293)μM;Cu@Fe_3O_4NPs对HCT-116细胞增殖的抑制具有时间-效应依赖性和剂量-效应依赖性。在整体水平实验中,与阴性对照组相比,2 mg/kg、4 mg/kg和6 mg/kg Cu@Fe_3O_4NPs组均能够有效抑制HCT-116移植瘤的生长;4 mg/kg Cu@Fe_3O_4NPs对移植瘤生长的抑制作用与阳性药顺铂相似。在Cu@Fe_3O_4NPs抑制gut microbiota and metabolitesHCT-116的机制研究中,0.5μM和1μM Cu@Fe_3O_4NP能够有效抑制HCT-116细胞,且对正常细胞未见明显的细胞毒性。因此,选用该剂量、48 h时间点开展机制研究。0.5μM和1μM Cu@Fe_3O_4NPs能够诱导HCT-116细胞生成ROS:ROS峰值持续时间为加入Cu@Fe_3O_4NPs后的第3-6h,在第6-12h缓慢下降,持续至第48h。抗氧化剂Fer-1能够补偿Cu@Fe_3O_4NPs对HCT-116细胞增殖的抑制作用,提示细胞死亡可能与ROS引起的氧化应激性损伤有关。Cu@Fe_3O_4NPs可诱导体外培养HCT-116细胞自噬,自噬性死亡具有剂量依赖性。3-MA是以PI3K为靶点的自噬抑制剂,可补偿由Cu@Fe_3O_4NPs导致的细胞自噬,提示PI3K可能是Cu@Fe_3O_4NPs通过抑制HCT-116细胞的潜在靶点。PCR和Western blot结果显示:与对照组相比,Cu@Fe_3O_4NPs可以下调PI3K、AKT、m TOR基因的表达、下调PI3K、AKT、m TOR及其磷酸化蛋白的表达、上调自噬标志基因和蛋白LC3Ⅰ、LC3Ⅱ的表达,3-MA可上调自噬标志蛋白LC3Ⅱ的表达3-Methyladenine核磁,提示Cu@Fe_3O_4NPs抑制PI3K-AKT-m TOR通路可能是其诱导HCT-116细胞自噬的重要途径。结论:Cu@Fe_3O_4NPs通过生成ROS,抑制PI3K及其下游AKT-m TOR通路,继而诱发细胞自噬性死亡,抑制结直肠癌生长。本研究首次明确了Cu@Fe_3O_4NPs对人结直肠癌的抑制作用及可能机制,为Cu@Fe_3O_4NPs用于结直肠癌治疗提供了理论依据和实验基础。