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目的:甲状腺癌为头颈部常见的恶性肿瘤,占头颈部恶性肿瘤的5.11%。研究表明,甲状腺癌包括甲状腺乳头状癌（thyroid papillary carcinoma,PTC）,甲状腺滤泡癌（thyroid follicular carcinoma,FTC）,低分化甲状腺癌（poorly differentiated thyroid carcinoma,PDTC）,未分化甲状腺癌（undifferentiated thyroid carcinoma,ATC）等。约95%甲状腺癌来源于甲状腺滤泡上皮细胞,其中甲状腺乳头状癌（PTC）是甲状腺癌中最为常见的,约占所有类型甲状腺癌的70%一80%。相关调查显示甲状腺癌的发病率在近几年以平均每年近4%的速度增长。国内外研究表明新发甲状腺癌病例大多为PTC,这亦导致了甲状腺癌患病率显著增长。研究表明,虽甲状腺癌早期手术及放化疗治疗效果较好,但部分PTC患者术后颈部淋巴结转移率高达5.4%一13%,预后不良。所以,我们应对甲状腺乳头癌的发病机制等进行更深入的研究,积极研发抗甲状腺乳头状癌的药物也是医药界的一项迫切使命。小白菊内酯（Parthenolide,PTL）是植物药甘菊的主要有效成分,属于倍半萜内酯化合物,传统上主要用来治疗偏头痛、发热、类风湿性关节炎等。近来随着研究的深入,人们发现小白菊内酯亦有抗肿瘤活性,其可抑制Nuclear Factor-Kappa B（NF-kB）信号通路,抑制STATs活性,介导氧化应激及抑制线粒体活性,阻滞细胞周期,抑制细胞增殖等多种途径对肝癌、卵巢癌、乳腺癌等发挥抗癌的作用,在新型抗肿瘤药物研发中受到了人们越来越多的关注。但小白菊内酯是否可用于甲状腺癌的抗癌治疗,如其治疗有效,其作用机制如何均未完全阐明。本研究拟对小白菊内酯抗甲状腺癌细胞的作用及作用机制进行进一步研究。研究方法:本实验首先在RPMI-1640培养基上培养人甲状腺乳头状癌细胞（TPC-1）,将不同浓度的小白菊内酯（0、4、6、8、10、12μM）加入培养基继续培养24h,48h。应用MTS法检测并计算出最大半数抑制率IC50的值。用不同浓度的小白菊内酯（0、4、8、10、12μM）处理TPC-1细胞,应用Hoechst33258染色,Annexin V-FIC/PI双染色法检测TPC-1细胞的凋亡。采用JC-1检测线粒体膜电位（MMP）的变化。应用DCFH-D荧光探针流式细胞术检测细胞活性氧（ROS）。通过Western blotting检测细胞凋亡的相关蛋白Bcl2,Bax的表达等,以上实验用以验证小白菊内酯可诱导甲状腺乳头状癌凋亡。进一步我们应用代谢组学技术同时采用多元统计方法找出小白菊内酯作用甲状腺乳头状癌TPC-1细胞后其内源性代谢差异物质,找出小白菊内酯抗甲状腺癌的潜在生物标志物,同时本实验检测了与细胞代谢,氧化应激有关的Nrf2-HO-1通路,采用ELISA法检测了氧化应激相关指标SOD、MDA及GSH,采用Western blotting检测通路相关蛋白Nrf2、HO-1和NQO1,从而进一步阐释了小白菊内酯抗甲状腺癌细胞的作用机制。结果:第一部分:（1）MTS检测结果示应用不同浓度（0、4、6、8、10、12μM）的PTL作用TPC-1细胞24 h及48 h后随着小白菊内酯浓度的增加,TPC-1细胞的细胞活力逐渐下降。最大半数抑制浓度数值（IC50）分别为24 h的8.42μM和48 h的5.26μM。（2）Hoechst33258染色结果示,将不同浓度的小白菊内酯（4、8、10μM）处理的TPC-1细胞与对照组（0.1%DMSO处理的TPC-1细胞）进行比较,各不同浓度的药物组用Hoechst33258染色后TPC-1细胞均表现出明亮的荧光,并呈现出致密浓染的细胞凋亡的特征,而且随着药物浓度的增加,这种致密浓染现象增多。对照组观察到较少的凋亡细胞与核浓缩。（3）流式细胞仪分析表明,PTL诱导的细胞凋亡明显高于对照组。10μM时PTL 24h诱导的细胞凋亡率为70.37%,而正常细胞较低（3.34%）。（4）不同浓度的PTL作用24 h后,TPC-1细胞内ROS水平较对照组明显升高。与对照组相比,4和10μM时ROS分别提高44.51%和70.44%。（5）用JC-1染色法检测PTL对TPC-1细胞MMP的影响。PTL（4、8、10μM）处理TPC-1细胞可降低MMP水平。与对照相比,红绿荧光减少,膜的损失加重。（6）不同浓度（4、8、10μM）的PTL作用甲状腺癌TPC-1细胞后,与对照组相比,抗凋亡相关指标Bcl-2的表达降低,凋亡相关指标Bax表达增加。提高PTL的浓度,则Bcl-2的表达进一步降低,Bax表达进一步增加。第二部分:以VIP>1.5和P<0.05的代谢产物作为小白菊内酯组与对照组的差异代谢物的寻找标准,通过HMDB和MTEL IN数据库搜索这些差异代谢物并进行结构识别及命名。结果表明共有31种代谢物质出现了代谢紊乱,其中23种代谢物质增加,包括羟戊二酸、烟酰胺、胞苷、5-二磷胆碱、哌啶酸、L-吡戊二酸、N-苯乙酰谷氨酰胺、DL-苏氨酸、γ-硫代甲基-1-谷氨酸等;8种代谢物质降低,包括溶血磷脂酰肌醇、尿嘧啶、α-氨基二酸、乳清酸、3-羟基吡啶酸、Homo-L-精氨酸等。已鉴定的小白菊内酯抗甲状腺癌相关的生物标志物通过KEGG富集通路,共获得8条相关的代谢通路,包括（1）嘧啶代谢,（2）半胱氨酸和甲硫氨酸代谢,（3）谷氨酸,天冬氨酸和谷氨酸代谢,（4）氮代谢,（5）甘油磷脂代谢等。第三部分:（1）.PTL对氧化应激相关指标的影响通过实验发现当应用小白菊内酯处理的TPC-1细胞后,与对照组相比,TPC-1细胞中MDA水平升高,抗氧化酶（GSH和SOD）表达降低。这些变化与小白菊内酯的浓度有关。（2）.小白菊内酯作用TPC-1细胞后Nrf2/HO-1通路的变化我们应用Western blotting检测了Nrf2/HO-1通路的相关蛋白。与对照组相比,随着PTL浓度的增加,Nrf2、HO-I和NQO-1的蛋白表达降低。结论:本研究表明,小白菊内酯能抑制甲状腺癌TPC-1细胞的生长增殖,增加线粒体中ROS的含量,诱导TPC-1细胞凋亡,并呈剂量依赖性。通过细胞代谢组学分析,小白菊内酯能改变TPC-1细胞的氨基酸代谢、胆碱代谢和脂质代谢等,从而影响细胞的能量代谢和细胞的三羧酸循环。同时小白菊内酯通过下调Nrf2、HO-1的表达,降低SOD活性,进一步促进了甲状腺癌TPC-1的氧化应激,诱导了TPC-1细胞凋亡,本研究不仅从代谢组学角度为研究小白菊内酯的抗肿瘤作用提供了新线索,而且说明LC-MS/MS的细胞代谢法可以作为研究中药作用机制的有效分析方法。小白菊内酯作为传统的中药,可通过不同的作用机制及靶点发挥抗肿瘤活性。综上,这些结果表明小白菊内酯可通过增加肿瘤细胞氧化应激活性,改变细胞代谢来促进甲状腺癌细胞凋亡,为甲状腺癌的防治提供了新的干预策略。