activin A幫你挽救癌癥
欄目:最新研究動態 發布時間:2019-10-23
激活素A以自分泌方式促進癌細胞合成和分泌IL-6。 通過抑制激活素A信號傳導,癌細胞中IL-6的產生減少40-50%......

      2019821日發表在J Cachexia Sarcopenia MuscleIF=10.754)上的一篇名為“Autocrine activin A signalling in ovarian cancer cells regulates secretion of interleukin 6, autophagy, and cachexia. ”的研究揭示了激活素A信號卵巢癌細胞中的發生發展中的功能和機制。為我們提供了一種新的研究方向。在本研究中,激活素A以自分泌方式促進癌細胞合成和分泌IL-6。 通過抑制激活素A信號傳導,癌細胞中IL-6的產生減少40-50%。當使用生物,化學和遺傳方法干擾自身痤瘡激活素A時,始終觀察到癌細胞中IL-6分泌顯著降低(P <0.05)。 抑制激活素信號傳導也降低了癌細胞加速非癌細胞自噬的能力(自噬通量減少高達43%,P = 0.0006)。與體外數據一致,抗體激活素受體2抗體在惡病質荷瘤小鼠中的應用使癌細胞衍生的IL-6的血清水平降低62%(從417到159pg / mL,P = 0.03),重要的是,它可逆轉惡病質并抵消所有測量肌肉群的損失(P <0.0005)。
技術路線:

結果:
一 、激活素A促進腫瘤細胞分泌自噬促進因子
      SQSTM1特異性地被自噬靶向,并且其隨時間的依賴性下降(GFP下降/綠色熒光的喪失)是自噬活性的量度并且可以通過流式細胞術檢測。自噬報告細胞對重組激活素A起反應,表現為SMAD3磷酸化增加(圖1A)。激活素A在任何測試濃度下都沒有加速自噬(圖1A),意味著激活素A以與宿主細胞中的自噬無關的方式促成惡病質,或者激活素A仍然可以通過影響其他自噬誘導因子的豐度以間接方式加速體內自噬。TOV21G卵巢癌細胞分泌大量激活素A。激活素A通過1型和2型激活素受體啟動信號傳導,2型受體激活素A可以與ActRIIA和B結合。所有siRNA均有效降低其靶轉錄物水平(圖1B),并維持mRNA水平的降低轉染后至少3天。未觀察到不同siRNA對細胞增殖或存活的影響。通過ELISA測量,INHBA siRNA將TOV21G分泌的激活素A蛋白減少約90%(從平均278至32pg / mL)(圖1C)。轉染后1天已經觀察到大約40%的自噬通量降低,并且這種作用持續至少3天(圖1D)。相比之下,自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤或巴弗洛霉素A1(17h)分別將報告細胞中的自噬通量降低30%和40%(圖S2)。結果表明,盡管激活素A可能不直接激活自噬,以自分泌或旁分泌方式促進其他自噬加速因子從細胞中分泌。

                                                                                            圖1激活了自分泌或旁分泌環的作用,以促進從ToV21G細胞分泌自噬-加速化合物。
二、激活素A對于從癌細胞分泌自噬促進因子IL-6是重要的
      用于KRAS的兩種不同siRNA顯示有效降低了KRAS轉錄物的水平(圖2A),并且伴隨著細胞中IL-6轉錄物水平的明顯降低(圖2B)。轉染后1天CM中的IL-6蛋白從非靶向siRNA轉染細胞的CM中平均23.5ng/mL降低約43%(圖2C)。在TOV21G細胞中進行siRNA介導的INHBA或ACVR2A/ACVR2B的敲低。所有siRNA均導致CM中IL-6水平降低,如通過IL-6ELISA在第1天后測量的轉染并通過bioplex測定確認,該效果在轉染后維持至少3天(圖3A)。激活素A中和抗體使CMs中IL-6的水平降低(圖3B),ActRIIB誘導受體和ALK4/5/7抑制劑使CM中的IL-6水平分別降低(圖3B)。SMAD3 siRNA有效降低了SMAD3轉錄物的水平,并顯著降低了TOV21G細胞中IL-6的分泌(圖3C和3D),顯示涉及ALK4/5/7誘導的SMAD3的經典激活素A信號傳導對誘導的IL-6分泌是重要的。靶向激活素A信號傳導的所有siRNA均導致IL-6的mRNA水平降低,支持自分泌激活素A信號傳導促進IL-6轉錄(圖3E)。ALK4/5/7抑制或siRNA介導的SMAD3敲低降低了IL-6轉錄水平(圖3F和3G)。用重組激活素A處理可以顯著抵消INHBA siRNA對IL-6轉錄物水平的影響(圖3E),證明IL-6轉錄的作用受自分泌激活素A信號傳導的調節。使用siRNA的激活素信號傳導的干擾導致pNF-κB水平的明顯降低(p65),證明NF-κB與p38 MAPK協同誘導IL-6表達(圖3H)。p38 MAPK是激活素A下游的信號傳導介質之一,對激活素A信號傳導的干擾降低了癌細胞中p38的磷酸化水平(圖3I)。這些數據表明p38MAPK和NF-κB在激活素A誘導的IL-6產生中起作用。

                                                                                                   圖2 KRAS影響TOV21G細胞自噬誘導細胞因子IL-6的分泌。

                                                                                                       圖 3 激活素A 影響 TOV21 G 細胞自噬誘導細胞因子 IL-6 的分泌。

三、干擾激活素A信號傳導減少血清中腫瘤衍生的IL-6并逆轉小鼠的惡病質
      攜帶TOV21G腫瘤的小鼠迅速形成惡病質,明顯表現為體重減輕,肌肉(脛骨肌,腓腸肌復合體,股四頭肌和心臟)和白色脂肪組織(圖4A-4I)。CDD866治療明顯逆轉惡病質,小鼠體重增加,心臟和肌肉質量甚至達到超過非荷瘤小鼠的體重和肌肉質量的程度(圖4A-4F)。CDD866治療也導致腫瘤大小減小(圖4G和4H),CDD866處理的小鼠減少了白色脂肪組織的損失,但并不顯著(P = 0.06)(圖4I)。攜帶TOV21G的小鼠具有增加的激活素A的血清水平,并且在CDD866處理后檢測到血清激活素A的額外增加(圖4J)。使用物種特異性ELISA發現攜帶腫瘤的小鼠的血清IL-6水平大量升高,這些血清IL-6來自癌細胞(人類IL-6)(圖4K),宿主來源的鼠IL-6增加(圖4L)。抑制ActRII導致攜帶腫瘤的小鼠血清中癌癥來源的人IL-6顯著減少(圖4K)。盡管血清中小鼠IL-6水平增加,但用ActRII中和抗體治療并未顯著減少IL-6庫(圖4L)。總之,破壞腫瘤中的激活素A信號傳導降低了腫瘤來源的IL-6的全身豐度并且與小鼠惡病質的逆轉一致。

                                                                                                圖4激活素A信號干擾降低血清中腫瘤源性IL-6,逆轉小鼠惡病質。
四、人卵巢腫瘤中INHBA與IL-6基因表達的關系
      發現體外和在TOV21G小鼠惡病質模型中釋放IL-6需要激活素信號傳導。通過使用cBioPortal網站評估來自卵巢癌患者(n = 307)的腫瘤活組織檢查中編碼IL-6和INHBA的轉錄物水平,研究了人卵巢癌患者中激活素A和IL-6之間可能的關聯,結果顯示這些基因的表達之間存在顯著關聯(圖5),表明激活素A還可以調節人腫瘤中IL-6的表達。

                                                                                                             圖 5 人卵巢腫瘤中 IN HBA 與 IL-6 基因表達的關系。

結論:
      該研究證實了激活素A和IL-6信號傳導途徑之間的功能性聯系,并表明干擾激活素A誘導的腫瘤IL-6分泌具有癌癥誘導的惡病質的治療潛力。

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