国际实验病理学杂志。 2023年2月; 104(1): 33–42.
的静音 RhoC公司 诱导巨噬细胞 M1级 极化抑制结肠癌的迁移和侵袭 PTEN公司 / 狐狸1 通路 , 1 , 1 和 1 杨斌(Bin Yang)
1 胃肠病学系, 哈里森国际和平医院, 衡水 中国
田志英
1 胃肠病学系, 哈里森国际和平医院, 衡水 中国
1 胃肠病学系, 哈里森国际和平医院, 衡水 中国
通讯作者。 2022年7月11日收到; 2022年9月1日修订; 2022年10月18日验收。
版权 ©2022国际实验病理学杂志(CIJEP)公司。
摘要 Ras同源家族成员C(RhoC)是多种人类癌症中的一个癌基因,然而其涉及巨噬细胞极化的调控机制很少被研究。 本研究旨在探讨RhoC在结肠癌中的调节作用以及涉及巨噬细胞极化的潜在分子机制。 我们通过定量实时聚合酶链反应(qRT-PCR)和western blot检测RhoC的表达,并通过MTT、伤口愈合和transwell分析分析CC细胞中RhoC敲除的生物学功能。 通过qRT-PCR和western blot检测巨噬细胞极化相关标记、迁移相关基因、磷酸酶和张力蛋白同源物(PTEN)和叉头盒O(FOXO)。 采用异种移植瘤小鼠模型评估RhoC在体内的作用。 RhoC在CC细胞中高度表达。 RhoC的敲除降低了CC细胞的活性、侵袭和迁移能力。 RhoC敲除促进M1极化,抑制M2极化,降低与迁移相关的基因水平(基质金属蛋白酶-2和基质金属蛋白酶-9)。 在异种移植模型中,RhoC沉默抑制肿瘤生长和与迁移相关的基因表达。 此外,RhoC沉默促进PTEN/FOXO1表达,PTEN抑制剂(SF1670)逆转了RhoC静默的抑制作用。 我们证明,RhoC的沉默通过调节PTEN/FOXO1通路抑制M2巨噬细胞极化,从而减少CC细胞的侵袭和迁移以及肿瘤的生长。
关键词: 结肠癌、FOXO1、巨噬细胞极化、PTEN、RhoC
1.简介 结肠癌是世界上发病率最高的恶性肿瘤之一。
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一般认为CC是由生活方式、基因突变、环境和遗传因素等多种因素引起的。
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目前CC的治疗方法包括化疗、放射治疗、手术、免疫疗法和靶向治疗。
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三
此外,15%–25%的CC患者被诊断为转移,转移患者的5年生存率约为10%。
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因此,有必要探索抑制CC发展的分子机制,并为提高CC的存活率提供新的策略。
Ras同源家族成员C(RhoC)是Rho GTPase家族的成员。 最近,RhoC在各种肿瘤中表达上调,可能与肿瘤进展和转移有关。 例如胃癌(GC)、乳腺癌(BC)和口腔鳞癌(OSCC)。
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例如,RhoC的沉默抑制了GC细胞的增殖、迁移和侵袭,并导致异种移植小鼠模型中GC肿瘤生长的显著抑制。
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Gao等人。
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据报道,RhoC降低显著抑制OSCC细胞的侵袭和迁移能力。 此外,研究表明,RhoC的高表达与CC的不良预后相关。
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虽然发现上调RhoC可以促进CC细胞的侵袭和迁移,而抑制RhoC则表现出相反的效果,
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RhoC调节CC迁移和侵袭的确切机制尚不清楚。
据报道,肿瘤相关巨噬细胞(TAM)影响CC的多方面,如肿瘤血管生成和转移。
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TAM主要表现为两种不同作用的表型。 M1型具有抗炎和抗肿瘤作用,其特点是诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和环氧合酶-2(COX2)的高表达,而M2型则具有抗炎和促肿瘤作用,并高水平表达CD206、精氨酸酶(Arg‐1) 白细胞介素-10(IL-10)。
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然而,目前尚不清楚RhoC是否通过促进M2巨噬细胞极化来调节CC进程。 因此,RhoC在CC巨噬细胞极化中的作用和机制有待进一步研究。
磷酸酶和张力蛋白同源物(PTEN)是一种肿瘤抑制基因,PTEN的功能丧失发生在多种类型的癌症中,如CC、胶质母细胞瘤和乳腺癌。
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例如,据报道PTEN参与胶质瘤的侵袭和迁移。 此外,Liang等人。
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有报道称,PTEN表达的挽救有助于减少CC中的肿瘤增殖和增加凋亡。叉头盒O(FOXO)是一种作用于PTEN下游的转录因子。
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FOXO的抑制涉及多种细胞功能,如细胞代谢、细胞存活和细胞周期进展。
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研究表明,PTEN通过FOXO因子调节卵母细胞的过早激活和肿瘤细胞的生长。
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然而,关于RhoC和PTEN/FOXO1通路在CC进展中的关系的研究很少。
在本研究中,我们研究了RhoC对CC的作用以及RhoC与CC中巨噬细胞极化的相互作用。RhoC沉默通过降低细胞活力、抑制侵袭和迁移以及通过PTEN/FOXO信号通路促进M1极化来抑制CC肿瘤的生长和迁移。
2.材料和方法 2.1. 细胞培养 人CC细胞系(RKO、HCT‐8和SW480)、正常结肠NCM460细胞和单核细胞系THP‐1来自中国科学院细胞库,并在含有10%FBS、1%链霉素/青霉素的RPMI 1640(Invitrogen)中培养,37°C,5%CO 2 湿度为95%。
2.2. 转染 靶向RhoC(sh-RhoC)和阴性对照(sh-NC)的shRNA来自GenePharma。 根据制造商的说明,在37°C下使用脂质体3000试剂(Invitrogen)将SW4800和HCT‐8细胞转染sh‐RhoC或sh‐NC细胞48小时。 随后,转染细胞被用于下一个实验。
2.3. 巨噬细胞极化 THP‐1与佛波醇12‐肉豆蔻酸13‐醋酸盐(PMA,200 nM)(Sigma‐Aldrich)孵育24 h,并分化为巨噬细胞。 转染的CC细胞在无血清培养基中培养24小时后收集上清液,并在1500℃离心20分钟 克 用CC细胞的条件培养基处理24小时后,巨噬细胞转化为TAM。 非接触式transwell系统(孔径0.4 m,剑桥科宁)用于共同培养TAM和CC细胞。 在顶部培养箱培养的TAM与底部培养箱中的可比CC细胞沟通48小时,然后移除CC细胞并进行进一步分析。
2.4. 蛋白质印迹分析 使用细胞裂解缓冲液(Sigma‐Aldrich)提取蛋白质。 样品通过10%SDS‐PAGE溶解,然后转移到PVDF膜上。 将膜用5%脱脂乳在25°C下封闭1小时,并与抗RhoC(1:1000,ab180785,Abcam)、MMP‐2(1:1000,ab92536,Abcam)、PTEN(1:1000,ab267787,Abcam)、FOXO1(1:1000,ab179450,Abcam)、对FOXO1(1:1000,ab131339,Abcam)、MMP‐9(1:1000,ab76003,Abcam)的一级抗体一起孵育 和β-actin(1:1000,ab8227,Abcam)在4°C下过夜。 随后,在25°C下清洗膜并用HRP偶联二级抗体(1:5000)孵育1小时。 使用增强化学发光western印迹检测试剂盒(Sigma‐Aldrich)分析印迹。 β-actin被用作蛋白质负荷控制。
2.5. 定量实时 聚合酶链反应 ( qRT‐聚合酶链式反应 ) 使用TRIzol试剂(Sigma‐Aldrich)提取SW480和HCT‐8细胞中的总RNA。 根据制造商的说明,使用逆转录酶试剂盒进行逆转录,使用SYBR®Green Master Mix试剂盒(Thermo Fisher Scientific)进行qRT‐PCR,并通过Mastercycler ep realplex检测系统(Eppendorf)进行分析。 使用2 -ΔΔCt 方法。 引物序列如表所示 .
表1 基因 向前(5′‐3′) 反向(5′‐3′) RhoC公司 GGAGGTCTACGTCCCTACTGT公司 CGCAGTCGATAGTCTTCC公司 iNOS系统 GGGCAGCCTGGAGACCTT公司 TGAAGCGTTTCGGGATCTG 肿瘤坏死因子-α TAGCCAGGAGGAACAGA公司 TTTTCTGGAGGAGATGTGG公司 COX2型 ACACACTCTATCACTGGCACC公司 TTCAGGGCGAGCGTTTGC公司 CD206型 AAGGCGGTGACCTCACAAG公司 AAAGTCCAATTCGATGGTG公司 参数‐1 AACGGGAGGTAACCATAAGC公司 GCGCATTCACTAGTAGT标签 IL‐10公司 CCTCGTGGAGCTCAGTTTTC公司 GAGCACGTCAGGTACATTTCAATT公司 β-肌动蛋白 tgttaccaactgggaccaca公司 GGGGTTTGAAGGTCTCAAA公司
2.6. 3‐[4,5‐二甲基‐2‐噻唑基]‐2,5 二苯基-2H ‐溴化四唑( MTT公司 )化验,化验 使用MTT试剂盒(Sigma‐Aldrich)测量SW4800和HCT‐8细胞的活性。 将细胞在37°C的96孔板中培养24 h,并向孔中添加20μl MTT(2.5 mg/ml),并保持4-6 h。 然后,用微孔板阅读器(Labcompare)测量吸光度(450 nm),并在0、24、48和72 h时记录。
2.7. 伤口愈合试验 细胞在6孔板无血清培养基中培养24小时。 移液管尖端用于刮除细胞并创建间隙。 24小时后,将死亡细胞洗掉,并立即拍摄显微照片。
2.8. Transwell分析 通过transwell(8μm孔,Corning公司)分析SW4800和HCT‐8细胞的侵袭。 用1μg/μl Matrigel(BD Biosciences)预涂上层培养箱5小时,添加细胞(5×10 4 细胞)并在37°C下培养过夜。 下室含有含有10%FBS的培养基。下室中的细胞用4%多聚甲醛固定30分钟,用0.1%结晶紫在25°C下染色10分钟。 光镜下计数侵袭细胞。
2.9. 动物 本研究使用30只BALB/c雄性裸鼠(5周,18-20g,上海斯莱克实验动物有限公司)。 这项研究是按照美国国立卫生研究院的实验动物护理和使用指南进行的,并得到哈里森国际和平医院伦理委员会的批准。 将小鼠随机分为三组( n个 =10),皮下注射HCT‐8细胞(40μl,0.5×10 6 细胞)转染sh-RhoC和sh-NC。 他们在28天后被安乐死。 每7天测量肿瘤重量,并使用公式(长×宽 2 )/2.
2.10. 统计分析 统计数据以平均值±SD表示。两组比较由Student’s t吨 通过Tukey的事后检验,使用双向方差分析和多组比较进行分析,通过使用Prism 7.0软件(GraphPad)的两两事后检验,采用单向方差分析。 第页 < . 05被认为是显著的。
3.结果 3.1. RhoC公司 在 科科斯群岛 细胞 在NCM460、SW480、HCT‐8和RKO细胞中检测到RhoC表达。 Western blot显示,与NCM460细胞相比,RhoC在RKO、SW480和HCT‐8细胞中高度表达(图 , 第页 < . 01). 由于RhoC的表达水平相对较高,因此选择SW480和HCT‐8细胞进行后续实验。
CC细胞中RhoC上调。 western blot检测不同细胞中RhoC的表达** 第页 < . 01与NCM460电池。
3.2. RhoC公司 沉默抑制细胞活力、迁移和侵袭 通过在SW480和HCT-8细胞中转染shRNA‐RhoC来研究RhoC对CC细胞的影响。 RhoC沉默后,RhoC的表达降低(图 , 第页 < .01). RhoC沉默降低了SW480和HCT‐8细胞的活性(图 , 第页 < .01). 此外,RhoC的敲除抑制了SW480和HCT‐8细胞的迁移和侵袭(图 , 第页 < . 01). 此外,western blot分析表明,SW480和HCT-8细胞中RhoC沉默降低了与迁移相关的基因水平(MPP-2和MPP-9)(图 , 第页 < . 01). 数据表明,RhoC沉默降低了细胞活力,抑制了CC细胞的迁移和侵袭,从而有助于抑制CC的进展。
RhoC沉默抑制细胞活力、迁移和侵袭。 (A) ●●●●。 通过RT-qPCR检测不同组中RhoC的表达。 (B) ●●●●。 MTT法测定细胞活力。 (C) ●●●●。 进行伤口愈合试验以检测迁移。 (D) ●●●●。 采用Transwell分析检测侵袭。 (E) ●●●●。 western blot检测迁移相关基因(MMP-2和MMP-9)的水平** 第页 < . 01与sh‐NC。
3.3. RhoC公司 沉默抑制 平方米 两极分化和促进 M1级 极化 人类蛋白质图谱( https://www.proteinalas.org/ )用于预测RhoC表达,将其与CC组织中不同单细胞类型簇中的已知细胞类型标记物联系起来。 如图所示 ,CD163(M2巨噬细胞标志物)的表达上调。 因此,在与TAM共同培养的CC细胞中,研究了RhoC沉默对巨噬细胞极化的作用。 M2标记物(CD206、Arg‐1和IL‐10)水平降低(图 , 第页 < . 01),而M1标记物(iNOS、TNF‐α和COX2)在接受来自sh‐RhoC转染CC细胞的CM处理的巨噬细胞中表现出较高的表达(图 , 第页 < . 01). 数据表明,抑制RhoC促进M1巨噬细胞极化,抑制M2巨噬细胞极化。
RhoC沉默抑制M2极化并促进M1极化。 (A) ●●●●。 数据来自人类蛋白质图谱。 (B、C)。 通过RT-qPCR测定M2标记物(CD206、Arg‐1和IL‐10)的水平。 (D‐E)。 采用RT-qPCR检测M1标记物(iNOS、COX2和TNF-α)水平** 第页 < . 01与sh‐NC。
3.4. RhoC公司 沉默抑制细胞活性、迁移和侵袭 PTEN公司 / FOXO1系列 通路 Western blotting显示RhoC沉默上调HCT‐8细胞中PTEN和p‐FOXO的表达(图 , 第页 < .01). 为了阐明CC中RhoC的机制,用PTEN抑制剂(SF1670,2μM)处理HCT‐8细胞。 数据表明,与sh-RhoC组相比,SF1670提高了HCT-8细胞的存活率,促进了迁移和侵袭,并增加了迁移相关基因(MPP-2和MPP-9)的表达(图 , 第页 <.01),表明SF1670逆转了RhoC沉默对CC细胞的抑制作用。
RhoC沉默通过PTEN/FOXO1途径抑制细胞活性、迁移和侵袭。 (A) ●●●●。 western blot检测PTEN/FOXO1的表达。 (B) ●●●●。 MTT法检测不同组的细胞活力。 (C–D)。 采用创面愈合实验和穿孔实验检测各组动物的迁移和侵袭。 (E) 。 western blot检测不同组中与迁移相关的基因(MMP-2和MMP-9)水平* 第页 < . 05, ** 第页 < . 01与sh‐NC。 #
第页 < . 05, ##
第页 < . 01与sh‐RhoC‐1。
3.5. SF1670系列 反转的效果 RhoC公司 巨噬细胞极化沉默 此外,还探讨了RhoC沉默是否通过调节PTEN/FOXO抑制M2巨噬细胞极化。 数据表明,SF1670逆转了RhoC沉默对M2标记(CD206、Arg‐1和IL‐10)和M1标记(iNOS、TNF‐α和COX2)表达的影响(图 , 第页 < .01). 数据表明,sh-RhoC通过上调PTEN和FOXO的表达抑制巨噬细胞极化。
SF1670逆转RhoC沉默对巨噬细胞极化的影响。 (A、B)。 通过RT-qPCR检测不同组M2标记(CD206、Arg‐1和IL‐10)和M1标记(iNOS、COX2和TNF‐α)的表达** 第页 < . 01与sh‐NC。 #
第页 < . 05, ##
第页 < . 01与sh‐RhoC‐1。
3.6. RhoC公司 沉默抑制肿瘤生长和迁移 此外,进一步分析了RhoC在异种移植瘤模型中的作用。 我们的结果表明,RhoC沉默抑制了肿瘤的体积和重量(图 , 第页 < . 01). 一直以来,RhoC沉默显著降低了与迁移相关的基因水平(MPP-2和MPP-9)(图 , 第页 < .01). 体内试验表明,RhoC促进肿瘤生长,而RhoC沉默有助于抑制肿瘤生长。
RhoC沉默抑制肿瘤生长和迁移。 (A–C)不同组的肿瘤体积和重量。 (D) 通过蛋白质印迹测定与迁移相关的基因的表达** 第页 < . 01与sh‐NC。
4.讨论 结肠癌是导致癌症相关死亡的主要原因之一,其侵袭和转移严重影响CC患者的预后。
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目前,CC发生发展的分子机制尚未完全阐明。 在我们的研究中,我们发现RhoC通过靶向PTEN/FOXO通路调节细胞活性、侵袭、迁移和巨噬细胞极化,与CC进展密切相关。
Rho GTPases可以调节细胞骨架,影响细胞的迁移、极性和分裂,在细胞迁移和侵袭中起关键作用,其中包括高度同源的RhoA、RhoB和RhoC。
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近年来,RhoC在各种癌症中的作用已被广泛研究。
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研究表明,RhoC的异常激活在多种肿瘤细胞生物学功能中起着关键作用,如细胞分化、凋亡、增殖、侵袭和转移能力。
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Xie等人。
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有报道称,RhoC增强了肝细胞癌的细胞增殖并抑制了凋亡率。 Kaushal等人。
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发现RhoC的上调与增强癌细胞在BC细胞中的侵袭、迁移和转移有关。 此外,RhoC在人类GC组织中的表达升高,敲除RhoC可显著抑制GC细胞的迁移和侵袭,减少小鼠GC肿瘤的发展和肺转移。 与之前的研究一致,我们的研究还表明,在CC细胞中RhoC表达上调,RhoC敲除抑制了体外CC细胞的存活、迁移和侵袭,并降低了体内肿瘤的体积和重量。 一直以来,CC组织中RhoC mRNA表达上调,RhoC过度表达刺激细胞侵袭和迁移。
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HomeoboxD10可以下调RhoC,增强CC细胞凋亡,抑制增殖、迁移和侵袭。
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肿瘤相关巨噬细胞是先天免疫系统的重要组成部分,在各种因素的刺激下分化为不同的表型,从而在生理和病理过程中发挥不同的调节作用。
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Lee等人。
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有报道称,抑制M2巨噬细胞极化可能在CC中发挥抗肿瘤作用。帕西林的减少通过抑制M2细胞的极化来降低CC中的细胞增殖和侵袭,从而阻止肿瘤进展。
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此外,M2巨噬细胞产生的可溶性因子可导致肿瘤细胞扩散,从而促进CC的转移。
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因此,我们推测RhoC可以通过调节巨噬细胞极化来调节CC的发育。 在本研究中,RhoC的敲除降低了M2标记的表达,同时促进了M1标记的表示。 总之,我们认为RhoC的沉默通过抑制M2巨噬细胞极化来减缓CC的进展。 如果是这样,那么通过RhoC靶向巨噬细胞极化可能是CC治疗的潜在策略。
磷脂酶和张力蛋白同系物已被证明调节细胞内信号通路,这些信号通路在肿瘤细胞增殖、细胞周期进展和侵袭性中非常重要。 PTEN上调可减少转移,同时促进胶质瘤细胞凋亡
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PTEN的抑制促进了CC的增殖和转移。
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FOXO通路是细胞生存、凋亡、增殖和细胞周期的重要调节器。
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FOXO功能障碍与肿瘤进展和肿瘤发生有关。
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前列腺癌中FOXO通路的上调可抑制细胞增殖、侵袭并延缓体内肿瘤的进展,
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FOXO1降解可能促进CC中的细胞增殖。
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此外,据报道,FOXO1参与了PMA诱导的白血病细胞巨噬细胞分化。
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长非编码RNA ANCR可以通过抑制FOXO1的表达来抑制巨噬细胞M1极化,从而促进胃癌的侵袭和迁移。
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在这项研究中,我们发现RhoC的敲低增加了PTEN和FOXO1的表达。 此外,反馈实验表明,SF1670逆转了RhoC沉默对CC细胞活力、侵袭、迁移和M2极化的抑制作用。 PTEN上调可以调节CC细胞的侵袭,
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PTEN表达下调导致M2巨噬细胞极化。
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总之,我们研究了RhoC在CC细胞和小鼠模型中的生物学功能和潜在机制。 结果表明,RhoC的沉默通过调节PTEN/FOXO的表达,抑制细胞存活、迁移、侵袭和M2极化,并抑制体内肿瘤生长。 这些发现表明,RhoC可能被用作CC的一个有希望的治疗靶点,为未来的CC治疗提供了新的选择。
融资信息 本研究得到河北省医学科学研究项目“窄带技术观察结肠息肉癌变特征及其与Rhoc蛋白表达的相关性”(No.20191759)的资助。
笔记
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