Tumor cell invasion of collagen matrices requires coordinate lipid agonist-induced G-protein and membrane-type matrix metalloproteinase-1-dependent signaling

doi:10.1186/1476-4598-5-69

.2006年12月8日5:69。

doi:10.1186/1476-4598-5-69。

肿瘤细胞侵袭胶原基质需要协调脂质激动剂诱导的G蛋白和膜型基质金属蛋白酶-1依赖的信号

凯文·费舍尔¹, 安德烈亚·波普, Wonshill Koh公司, 尼古拉斯·安提斯, 布赖恩·桑德斯, 乔治·E·戴维斯

附属公司

PMID： 17156449
预防性维修识别码： PMC1762019
内政部： 10.1186/1476-4598-5-69

肿瘤细胞侵袭胶原基质需要协调脂质激动剂诱导的G蛋白和膜型基质金属蛋白酶-1依赖的信号

凯文·费舍尔等。摩尔癌症. 2006.

.2006年12月8日5:69。

doi:10.1186/1476-4598-5-69。

作者

凯文·费舍尔¹, 安德烈亚·波普, Wonshill Koh公司, 尼古拉斯·安提斯, 布赖恩·桑德斯, 乔治·E·戴维斯

附属

¹德克萨斯州农工大学系统健康科学中心病理学和实验医学系，美国德克萨斯州大学城，邮编77843。kefgfd@mizzou.edu

PMID： 17156449
预防性维修识别码： PMC1762019
内政部： 10.1186/1476-4598-5-69

摘要

背景：溶血磷脂酸（LPA）和1-磷酸鞘氨醇（S1P）是与肿瘤扩散有关的生物活性脂质信号分子。膜型基质金属蛋白酶1（MT1-MMP）是一种被认为通过细胞外基质降解参与肿瘤侵袭的膜栓化胶原酶。在本研究中，我们研究了LPA和S1P调节肿瘤细胞二维（2D）迁移和三维（3D）胶原基质侵袭的分子需求，尤其评估了MT1-MMP在这一过程中的作用。

结果：在Boyden小室实验中，LPA刺激而S1P抑制大多数肿瘤细胞株的迁移。相反，HT1080纤维肉瘤细胞在两种脂质的作用下迁移。HT1080细胞也显著侵入3D胶原基质（48小时内约700微米），以应对任何一种脂质。靶向LPA1和Rac1或S1P1、Rac1和Cdc42的siRNA分别特异性抑制LPA或S1P诱导的HT1080侵袭。对LPA诱导的HT1080在2D基质和3D基质上运动的分析表明，合成MMP抑制剂显著缩短了距离（约125微米vs.约45微米）和侵入速度（约0.09微米/min vs.约0.03微米/min）只有当细胞在3D矩阵中导航时，才表明MMPs在侵袭中的作用。此外，金属蛋白酶组织抑制剂（TIMPs）-2、-3和-4，而非TIMP-1，阻止了脂质激动剂诱导的侵袭，表明膜型（MT）-MMPs发挥作用。此外，MT1-MMP在几种肿瘤细胞系中的表达与LPA诱导的侵袭直接相关。HEK293既不表达MT1-MMP，也不在LPA存在下侵袭，用MT1-MMPcDNA转染，随后对LPA进行侵袭。当HT1080细胞接种在胶原基质之上或内部时，靶向MT1-MMP的siRNA，而不是其他MMP，抑制了脂质激动剂诱导的侵袭，从而在这个过程中确立了MT1-MMPs的必要作用。

结论：LPA是MT1-MMP依赖性肿瘤细胞侵袭3D胶原基质的基本调节因子。相反，S1P在大多数情况下似乎起到抑制性刺激的作用，而只刺激选择的肿瘤细胞株。MT1-MMP仅在肿瘤细胞通过3D屏障时需要，而在细胞在2D底物上迁移时不需要。我们证明，肿瘤细胞需要LPA/S1P受体和Rho-GTPase的协同调节才能迁移，此外，在肿瘤进展过程中需要MT1-MMP才能侵入胶原基质。

PubMed免责声明

数字

图1
**LPA刺激和S1P抑制大多数肿瘤细胞系的迁移**在8μm聚碳酸酯明胶涂层膜和20μg/ml纤维连接蛋白上进行肿瘤细胞迁移分析。将LPA和/或S1P（1μM）添加到下室中，并允许细胞迁移4小时。取下膜，染色，并用Scion定量迁移细胞^®软件和Microsoft Excel^®数据表示为迁移细胞的平均数×10^三（±S.D.），并表示四次重复实验的结果。

图2
**LPA和S1P调节肿瘤细胞对三维胶原基质的侵袭**（A）HT1080、A2058、SKOV3或HEK293细胞在无血清条件下，在单独或不单独存在LPA（1μM）、单独S1P（1μM）或LPA和S1P（各1μM。48小时后，对培养物进行固定、染色并获取图像，以证明LPA和S1P对肿瘤细胞侵袭的影响。箭头表示肿瘤细胞单层在侵袭开始时的位置。放大倍数=20×。比例尺=50μm。插图（面板A）=侵入HT1080电池的更高功率放大倍数。（B） A组肿瘤侵袭的定量。数据表示为每个HPF（20×）（±S.D.）的平均侵袭细胞数，最少20个字段。

图3
**HT1080侵袭的时间分析：LPA和S1P诱导约700μm的3D胶原基质侵袭**（A）将HT1080细胞接种到3.75 mg/ml胶原凝胶（置于玻璃管中）上（详见方法），并在DMEM、LPA、S1P、LPA和S1P（各1μM）或LPA（1μM）+GM6001（5μM）存在下侵入48小时。每隔10分钟拍摄一次代表性区域的数字图像。使用变形^®，获得了三口井在每个时间点的侵入距离测量值（n=15）。放大倍数=10×。比例尺=200μm。（B）绘制A组数据与时间的关系图，并使用线性回归法计算侵袭率（见表1）。数据表示为来自三次重复实验的每个时间点的平均侵入距离（n=3口井，±S.D.）。

图4
**液化石油气₁和S1P₁调节HT1080对3D胶原基质的侵袭，分别应对LPA和S1P**（A）HT1080细胞可以在LPA或S1P（1μM）存在或不存在100 ng/μl百日咳毒素（PTX）的情况下侵入。如图2所示，对细胞进行固定、染色和定量。（B）用靶向指示基因的siRNA转染HT1080细胞，并允许其在LPA或S1P（1μM）存在的情况下入侵。数据以每HPF（20×）（±S.D.）的入侵细胞平均数报告，至少来自20个字段。使用t检验确定平均值的统计显著性，其中*=p<0.01相对于每种脂质的荧光素酶（Luc）对照。（C）实时定量PCR（RTQ-PCR）值*液化石油气*₁和*第1阶段*₁mRNA标准化*18秒*RNA用于说明指定siRNA的选择性靶向。

图5
**Rac1和Cdc42是LPA和S1P诱导的HT1080侵袭3D胶原基质的下游效应器**（A）用靶向所示基因的siRNA转染HT1080细胞，并允许其在LPA或S1P（1μM）存在下侵入。数据表示为每个HPF（20×）（±S.D.）的平均入侵细胞数，最少20个字段。使用t检验确定平均值的统计显著性，其中*=p<0.01相对于每种脂质的荧光素酶（Luc）对照。LMNA=层粘连蛋白A/C。（B）siRNA转染HT1080细胞裂解物制备用于Western blot分析。检测裂解液中的Lamin A/C、RhoA、Rac1和Cdc42，以证明siRNA特异性，并检测肌动蛋白作为负荷对照。

图6
**使用改良Boyden腔的HT1080细胞运动不需要基质金属蛋白酶**将HT1080细胞接种到涂有I型胶原（1 mg/ml）的多孔（8μm）聚碳酸酯膜上，并在1μm LPA或S1P存在或不存在合成MMP抑制剂（5μm GM6001、5μm TAPI-0或5μm TOPI-1）的情况下迁移4小时。取下膜，染色，并用Scion定量迁移细胞^®软件和Microsoft Excel^®数据表示为迁移细胞的平均数×10^三（±S.D.），并表示四次重复实验的结果。

图7
**脂质激动剂诱导HT1080细胞在2D胶原基质和3D胶原基质上运动的时程评估**将Nuc-GFP HT1080细胞接种在涂有50μg/ml胶原蛋白或嵌入3.75 mg/ml I型胶原蛋白基质的2D塑料皿中，并使用变形蛋白分析其运动性^®软件。每15分钟采集一次数字荧光图像，并按顺序排列。单个细胞在培养皿顶部（2D）或3.75 mg/ml胶原蛋白基质（嵌入3D）中每隔6小时移动一次，持续24小时。跟踪（由变形生成^®)蓝线显示了这些细胞在24小时内的连续运动。（注：变形^®在难以看到的黑色背景上创建黄色线条。因此，图像被反转，使黄线变蓝，黑底变白。）蓝色（黄色）圆圈表示单元格的当前位置，黑色（白色）圆圈指示上一个位置。随后的跟踪被转换为灰度。放大倍数=20倍。比例尺=50μm。

图8
**脂质激动剂诱导的肿瘤细胞运动需要3D胶原基质中的基质金属蛋白酶，而不是2D胶原基质上的基质金属酶**.变形金刚生成的五个单个细胞轨迹^®（灰度）在含有或不含有5μM GM6001的指定脂质的情况下（距离和速度计算见表2）。放大倍数=20×。比例尺=100μm。

图9
**肿瘤细胞侵袭3D胶原基质需要MT-MMP**如图2所示，在1μM LPA和合成MMP抑制剂GM6001（5μM）或TIMP-1、-2、-3或-4（5μg/ml）的存在下，诱导HT1080细胞侵袭3D胶原凝胶（3.75 mg/ml）。箭头表示肿瘤细胞单层在侵袭开始时的位置。放大倍数=20×。比例尺=50μm。（B）从A组定量HT1080侵袭。数据表示为每HPF（20×）（±S.D.）侵袭细胞的平均数，最少20个字段。

**图10**
**转染MT1-MMP cDNA的HEK293细胞侵入3D胶原凝胶以响应LPA**制备肿瘤细胞裂解物用于Western blot分析。检测裂解液中的MT1-MMP，以评估四种肿瘤细胞系中的蛋白表达。检测裂解液中的肌动蛋白作为负荷控制。（B）将pAdTrack-CMV质粒或编码MT1-MMP、MT2-MMP或MT3-MMP cDNA的质粒作为对照转染HEK293细胞，然后放置在侵袭试验中。允许细胞在存在或不存在1μM LPA的情况下侵入2.0 mg/ml胶原蛋白凝胶。数据表示为每个HPF（20×）（±S.D.）的平均入侵细胞数，最少20个字段。（C）用编码指定基因的cDNA转染HEK293细胞的裂解液进行Western blot分析，并检测GFP、MT1-MMP、MT2-MMP、MT3-MMP或肌动蛋白作为负荷对照。TRK=pAdTrack-CMV，MT1=MT1-MMP，MT2=MT2-MMP，MT 3=MT3-MMP。

**图11**
**靶向MT1-MMP的siRNA降低明胶酶谱上的蛋白质水平和MMP-2活性**（A）制备侵袭HT1080细胞裂解物进行Western blot分析，并检测MT1-MMP和Lamin A/C，以证明siRNA的效率和特异性。肌动蛋白被用作加载控制。（B）入侵48小时后，从siRNA处理的HT1080细胞中收集条件培养基，并进行明胶酶谱分析。箭头表示MMP-9前体，以及MMP-2的前体和活性形式。

**图12**
**在3D胶原凝胶中，MT1-MMP是脂质诱导HT1080细胞侵袭所必需的**（A）用对照siRNA（荧光素酶、Lamin A/C或搅乱的MT1-MMP）、靶向可溶性MMP-2或MMP-9的siRNA或靶向MT1-MMPs的siRNA（MT1-C、MT1-SP）转染HT1080细胞。在固定和定量侵袭之前，允许细胞侵入3D胶原凝胶以响应LPA或S1P 48小时，如图所示。2。数据表示为每个HPF（20×）（±S.D.）的平均入侵细胞数，每个条件至少20个字段。使用t检验确定平均值的统计显著性，其中*=p<0.01相对于荧光素酶对照。si=siRNA；Luc=荧光素酶，LMNA=拉明A/C，MT1-C=自定义MT1-MMP，MT1-SP=智能水塘^®MT1-MMP，MT1-sc=置乱的MT1-MMP。（B）如图2所示，对来自面板A的siRNA转染HT1080细胞进行成像，以证明肿瘤细胞侵袭。放大倍数=20×。比例尺=50μm。箭头表示入侵开始时单层的位置。

**图13**
**HT1080侵袭率依赖于MT1-MMP**将转染siRNA靶向荧光素酶（A）、MT1-MMP（自定义）（B）或搅乱的MT1-MMP（C）的HT1080细胞接种到3.75 mg/ml胶原凝胶中的玻璃外壳中（详细信息请参见方法），并在1μM LPA存在下侵入48小时。如图3所示收集数据，并绘制出与时间（D）的关系图。采用线性回归法计算侵袭率（见表1）。数据表示为三次试验每个时间点的平均侵入率（n=3口井，±S.D.）。放大倍数=10倍。比例尺=200μm。虚线表示肿瘤细胞浸润的前方。si=siRNA；Luc=荧光素酶，MT1-C=自定义MT1-MMP，MT1-sc=置乱的MT1-MMP。

**图14**
**当细胞嵌入三维胶原基质中时，肿瘤细胞运动需要MT1-MMP**显示了荧光素酶或自定义MT1-MMP siRNA转染的Nuc-GFP HT1080细胞嵌入三维胶原基质中的典型个体24小时追踪（如图7所示）。每10分钟采集一次图像。放大倍数=20×。比例尺=100μm。

**图15**
**示意图总结了LPA、S1P、RhoGTPases和MT1-MMP在肿瘤迁移和胶原基质侵袭中的作用**LPA刺激肿瘤细胞迁移，而S1P抑制大多数肿瘤类型在2D基质基质上的迁移。脂质诱导的3D胶原基质侵袭，而不是迁移，需要MT1-MMP。MMP抑制剂只能阻断肿瘤细胞对3D基质的侵袭。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

CD133+胶质母细胞瘤干细胞侵袭特性的调节：MT1-MMP在生物活性溶血磷脂信号中的作用。
Annabi B、Lachambre议员、Plouffe K、Sartelet H、Béliveau R。 Annabi B等人。霉菌致癌。2009年10月；48(10):910-9. doi:10.1002/mc.20541。霉菌致癌。2009. PMID：19326372
MT1-MMP-和Cdc42依赖性信号共同调节三维胶原基质中的细胞侵袭和隧道形成。
Fisher KE、Sacharidou A、Stratman AN、Mayo AM、Fisher SB、Mahan RD、Davis MJ和Davis GE。 Fisher KE等人。细胞科学杂志。2009年12月15日；122（第24部分）：4558-69。doi:10.1242/jcs.050724。Epub 2009年11月24日。细胞科学杂志。2009. PMID：19934222 免费PMC文章。
Rac1介导I型胶原依赖性MMP-2活化。在细胞侵入胶原屏障中的作用。
诸葛毅、徐杰。诸葛Y等。生物化学杂志。2001年5月11日；276(19):16248-56. doi:10.1074/jbc.m010190200。生物化学杂志。2001. PMID：11340084
溶血磷脂、溶血磷脂酸和1-磷酸鞘氨醇作为癌症药物靶点的新含义。
Peyruchaud O。 Peyruchaud O。抗癌药物药物化学。2009年5月；9(4):381-91. doi:10.2174/1871520610909040381。抗癌药物药物化学。2009. PMID：19442039 审查。
三维细胞外基质中控制人类内皮管腔形成和管组装的机制。
Davis GE、Koh W、Stratman AN。 Davis GE等人。今天的出生缺陷研究C胚胎。2007年12月；81(4):270-85. doi:10.1002/bdrc.21007。今天的出生缺陷研究C胚胎。2007 PMID：18228260 审查。

查看所有类似文章

引用人

S1P1苏氨酸236磷酸化介导三阴性乳腺癌的侵袭性和对FTY720的敏感性。
Laroche FJF、Li S、Shen N、Hwang SK、Nguyen G、Yu W、Wong CK、Quinton RJ、Berman JN、Liu CT、Singh A、Ganem NJ、Thiaglingam S、Feng H。 Laroche FJF等人。细胞。2023年3月23日；12(7):980. doi:10.3390/cells12070980。细胞。2023 PMID：37048053 免费PMC文章。
癌症中microRNA与鞘氨醇激酶、鞘氨醇-1磷酸和鞘氨醇1磷酸受体的相互作用。
Xu G，Yang Z，Sun Y，Dong H，Ma J。 Xu G等。 Discov Oncol公司。2021年9月20日；12(1):33. doi:10.1007/s12672-021-00430-9。 Discov Oncol公司。2021 PMID：35201458 免费PMC文章。审查。
外周血生物标志物与缺陷错配修复转移性结直肠癌患者抗PD-1免疫治疗反应的相关性：一项多中心队列研究。
Cheng YK、Chen DW、Chen P、He X、Li PS、Lin ZS、Chen SX、Ye SB、Lan P。 Cheng YK等人。前免疫。2022年2月3日；13:809971. doi:10.3389/fimmu.2022.809971。eCollection 2022年。前免疫。2022 PMID：35185898 免费PMC文章。
2型粘多糖病中的肌张力障碍：一例纵向随访和文献回顾。
Sasaki T、Ogata M、Kajihama A、Nakau K、Okizaki A。 Sasaki T等人。放射性病例报告2021年1月8日；16(3):656-660. doi:10.1016/j.radcr.2021.01.003。eCollection 2021年3月。 2021年放射性病例报告。 PMID：33488893 免费PMC文章。
年轻女性乳腺癌患者的细胞外囊泡通过黏附激酶途径增加非恶性细胞的侵袭：蛋白质组学方法。
Jordan KR、Hall JK、Schedin T、Borakove M、Xian JJ、Dzieciatkowska M、Lyons TR、Schedin P、Hansen KC、Borges VF。 Jordan KR等人。乳腺癌研究2020年11月23日；22(1):128. doi:10.1186/s13058-020-01363-x。 2020年乳腺癌研究。 PMID：33225939 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Stetler-Stevenson WG，Aznavoorian S，Liotta LA。肿瘤细胞在侵袭和转移过程中与细胞外基质的相互作用。细胞生物学年度收益。1993;9:541–573. doi:10.1146/annurev.cb.09.110193.002545。-内政部-公共医学
1. Mignatti P，Rifkin数据库。蛋白酶在肿瘤侵袭中的生物学和生物化学。《生理学评论》1993；73:161–195.-公共医学
1. Friedl P，Wolf K。肿瘤细胞的入侵和迁移：多样性和逃逸机制。Nat Rev癌症。2003;3:362–374. doi:10.1038/nrc1075。-内政部-公共医学
1. Gehlsen KR、Davis GE、Sriramarao P.整合素在具有不同侵袭性和转移性的人类黑色素瘤细胞中的表达。临床实验转移。1992;10:111–120. doi:10.1007/BF00114587。-内政部-公共医学
1. Sabeh F、Ota I、Holmbeck K、Birkedal-Hansen H、Soloway P、Balbin M、Lopez-Otin C、Shapiro S、Inada M、Krane S、Allen E、Chung D、Weiss SJ。通过细胞外基质的肿瘤细胞流量由膜锚定胶原酶MT1-MMP控制。细胞生物学杂志。2004;167:769–781. doi:10.1083/jcb.200408028。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Stetler-Stevenson WG，Aznavoorian S，Liotta LA。肿瘤细胞在侵袭和转移过程中与细胞外基质的相互作用。细胞生物学年度收益。1993;9:541–573. doi:10.1146/annurev.cb.09.110193.002545。-内政部-公共医学

[2] Stetler-Stevenson WG，Aznavoorian S，Liotta LA。肿瘤细胞在侵袭和转移过程中与细胞外基质的相互作用。细胞生物学年度收益。1993;9:541–573. doi:10.1146/annurev.cb.09.110193.002545。-内政部-公共医学

[3] Mignatti P，Rifkin数据库。蛋白酶在肿瘤侵袭中的生物学和生物化学。《生理学评论》1993；73:161–195.-公共医学

[4] Mignatti P，Rifkin数据库。蛋白酶在肿瘤侵袭中的生物学和生物化学。《生理学评论》1993；73:161–195.-公共医学

[5] Friedl P，Wolf K。肿瘤细胞的入侵和迁移：多样性和逃逸机制。Nat Rev癌症。2003;3:362–374. doi:10.1038/nrc1075。-内政部-公共医学

[6] Friedl P，Wolf K。肿瘤细胞的入侵和迁移：多样性和逃逸机制。Nat Rev癌症。2003;3:362–374. doi:10.1038/nrc1075。-内政部-公共医学

[7] Gehlsen KR、Davis GE、Sriramarao P.整合素在具有不同侵袭性和转移性的人类黑色素瘤细胞中的表达。临床实验转移。1992;10:111–120. doi:10.1007/BF00114587。-内政部-公共医学

[8] Gehlsen KR、Davis GE、Sriramarao P.整合素在具有不同侵袭性和转移性的人类黑色素瘤细胞中的表达。临床实验转移。1992;10:111–120. doi:10.1007/BF00114587。-内政部-公共医学

[9] Sabeh F、Ota I、Holmbeck K、Birkedal-Hansen H、Soloway P、Balbin M、Lopez-Otin C、Shapiro S、Inada M、Krane S、Allen E、Chung D、Weiss SJ。通过细胞外基质的肿瘤细胞流量由膜锚定胶原酶MT1-MMP控制。细胞生物学杂志。2004;167:769–781. doi:10.1083/jcb.200408028。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Sabeh F、Ota I、Holmbeck K、Birkedal-Hansen H、Soloway P、Balbin M、Lopez-Otin C、Shapiro S、Inada M、Krane S、Allen E、Chung D、Weiss SJ。通过细胞外基质的肿瘤细胞流量由膜锚定胶原酶MT1-MMP控制。细胞生物学杂志。2004;167:769–781. doi:10.1083/jcb.200408028。-内政部-项目管理咨询公司-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

肿瘤细胞侵袭胶原基质需要协调脂质激动剂诱导的G蛋白和膜型基质金属蛋白酶-1依赖的信号

附属

肿瘤细胞侵袭胶原基质需要协调脂质激动剂诱导的G蛋白和膜型基质金属蛋白酶-1依赖的信号

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

研究材料

其他

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

研究材料

其他