Integrin-Rac signalling for mammary epithelial stem cell self-renewal

doi:10.1186/s13058-018-1048-1

.2018年10月22日；20(1):128.

doi:10.1186/s13058-018-1048-1。

乳腺上皮干细胞自我更新的整合素-Rac信号

萨菲亚·奥拉比¹, 艾哈迈特·乌卡尔¹, 基思·布伦南¹, 查尔斯·斯特雷利²

附属机构

¹英国曼彻斯特M13 9PT曼彻斯特大学生物、医学和健康学院威康细胞基质研究中心和曼彻斯特乳房中心。
²英国曼彻斯特M13 9PT曼彻斯特大学生物、医学和健康学院威康细胞基质研究中心和曼彻斯特乳房中心。cstreuli@manchester.ac.uk。

PMID： 30348189
预防性维修识别码：项目经理6198444
内政部： 10.1186/s13058-018-1048-1

乳腺上皮干细胞自我更新的整合素-Rac信号

萨菲亚·奥拉比等。乳腺癌研究. 2018.

.2018年10月22日；20(1):128.

doi:10.1186/s13058-018-1048-1。

作者

萨菲亚·奥拉比¹, 艾哈迈特·乌卡尔¹, 基思·布伦南¹, 查尔斯·斯特雷利²

附属机构

¹英国曼彻斯特大学生物、医学与健康学院威康细胞基质研究中心和曼彻斯特乳腺中心，M13 9PT。
²英国曼彻斯特M13 9PT曼彻斯特大学生物、医学和健康学院威康细胞基质研究中心和曼彻斯特乳房中心。cstreuli@manchester.ac.uk。

PMID： 30348189
预防性维修识别码：项目经理6198444
内政部： 10.1186/s13058-018-1048-1

摘要

背景：干细胞是所有乳腺上皮的前体，包括导管上皮、肺泡上皮和肌上皮细胞。体内乳腺上皮细胞位于组织环境中，并通过整合素等受体与环境相互作用。细胞外基质受体协调重要的细胞信号转导平台，其中整合素是主要的架构师。我们之前已经证明，整合素是乳腺上皮发育和功能所必需的，包括生存、细胞周期和极性，以及乳腺特异性基因的表达。在本研究中，我们观察了整合素在乳腺上皮干细胞自我更新中的作用。

方法：我们使用从转基因小鼠中分离出的原代小鼠乳腺上皮细胞进行体外干细胞检测。这涉及到3D类器官分析，为区分干细胞或管腔祖细胞驱动的类器官分别作为固体或中空结构提供了机会。

结果：我们证明整合素对乳腺上皮干细胞的维持和自我更新至关重要。此外，整合素激活干细胞中的Rac1信号通路，从而刺激Wnt通路，导致Axin2和Lef1等β-catenin靶基因的表达。

结论：整合素/Rac信号在规定乳腺上皮干细胞自我更新所需的典型Wnt通路的激活方面发挥作用。

关键词：乳腺上皮细胞；Rac1；干细胞；Wnt；β1-整合素。

PubMed免责声明

利益冲突声明

道德审批

根据英国内政部的动物研究指南，老鼠被安置在曼彻斯特大学并进行饲养。动物根据内政部项目许可证40/3155进行繁殖，并经曼彻斯特大学伦理审查程序批准。实验是根据1986年《动物（科学程序）法案》中关于动物捕杀的第1节进行的。

出版同意书

资助者在研究设计、数据收集和分析、决定出版或编写手稿方面没有任何作用。

竞争性利益

作者声明，他们没有相互竞争的利益。

出版商备注

Springer Nature在公布的地图和机构关联中的管辖权主张方面保持中立。

数字

图1
β1-整合素的丢失导致器官样祖细胞和管腔祖细胞数量减少。一从β1整合素中分离出原代乳腺上皮细胞（MEC）^传真;CreESR小鼠，在没有或存在4-羟基三苯氧胺（4-OHT）的情况下培养为单细胞形成类有机物。用qRT-PCR定量基因表达水平。b条β1-整合素的免疫荧光染色^传真细胞在没有或存在4-OHT的胶原涂层盖玻片上培养3天，然后用β1-整合素抗体和4′，6-二氨基-2-苯基吲哚抗体进行染色作为副染色。比例尺 = 50微米。**c（c）**培养第10天类器官培养物的代表性图像。在不存在4-OHT的情况下形成的球体；然而，经4-OHT处理的培养物中没有球体，导致β1-整合素的基因缺失。比例尺 = 500微米。d日β1-整合素内器官形成细胞的百分比^外汇带有或不带有4-OHT的电池(n个 = 4). 误差线 = SEM（学生的t吨成对样本测试）。**e（电子）**对基底细胞、总管腔细胞、管腔前体细胞和分化管腔细胞群进行CD45、CD31、上皮细胞黏附分子（EpCAM）、α6-整合素（CD49f）和α2-整合酶（CD49b）染色。荧光激活细胞分类图显示β1-整合素缺失MEC（经4-OHT治疗）中基底和管腔祖细胞数量减少。**（f）**β1-整合素的细胞类型定量^{外汇/外汇}无4-OHT或有4-OHT时的MEC(n个 = 3). 基底和管腔祖细胞数量显著减少，分化管腔细胞数量增加。误差线 = SEM（学生的t吨成对样本的测试）。*=第页< 0.05，**=p< 0.01，***=p< 0.001

图2
Rac1，而不是整合素连接激酶（ILK），参与了乳腺类器官的形成。一从ILK中分离出原代乳腺上皮细胞（MEC）^传真;CreESR小鼠，在没有或存在4-羟基三苯氧胺（4-OHT）的有机介质中培养为单细胞。用qRT-PCR定量基因表达水平。b条ILK基因缺失对培养10天后的固体或中空类器官形成没有显著影响(n个 = 2）。误差线 = SEM（学生的t吨成对样本测试）。有机物的代表性图像显示在右侧。**c（c）**从Rac1中分离出主要MEC^传真;CreESR小鼠，在没有或存在4-OHT的有机介质中培养为单细胞。用qRT-PCR定量基因表达水平。d日Rac1基因缺失可减少培养10天后固体而非中空的类器官形成(n个 = 2）。误差线 = SEM（学生的t吨成对样本测试）。有机物的代表性图像显示在右侧。**e（电子）**EHT1864治疗可降低MECs中Rac1的活性。用0、10或20 nM EHT1864培养ICR小鼠的初级MEC，并测量Rac1活性水平。**（f）**使用EHT1864抑制Rac1活性可减少固体有机物的形成(n个 = 3). 误差线 = SEM（学生的t吨成对样本的测试）。有机物的代表性图像显示在右侧。克Rac1拯救由β1整合素敲除引起的受损固体有机物形成，具有代表性的对照培养图像、sh-β1和sh-β + Rac1.比例尺 = 500微米。小时固体和中空类器官的定量研究表明，Rac1的表达可以挽救固体而非中空类器官β1-整合素功能丧失表型(n个 = 4). 误差线 = SEM（通过单向分析确定的统计显著性*=p< 0.05，**=p< 0.01，****=p< 0.0001方差）

图3
β1-整合素和Rac1参与Wnt和Notch信号传导。一对照细胞和β1-整合素敲除细胞中Slug、MEF2、p63和Twist信使RNA的表达水平(n个 = 3). 误差线 = SEM（通过单向方差分析确定的统计显著性）。b条管腔前体转录因子RNAs、SOX9、Elf5和SOX10在对照细胞和β1-整合素敲除细胞中的表达。**c（c）**β1-整合素调节Wnt靶基因的表达，轴2和*勒夫1*.d日Rac1调节Wnt靶基因的表达，轴2和*勒夫1*.e（电子）活性Rac1拯救sh-β1-整合素细胞中下调的Axin 2水平。**（f）**活性Rac1拯救sh-β1-整合素细胞中下调的Lef1水平。克β1-整合素在乳腺上皮细胞（MEC）Notch信号传导中的作用。分析原代MEC中RNA的Notch靶基因Hes1、Hes5、Hey1和Hey2在β1整合素敲除细胞中的表达，并与对照组（β1整合素^{外汇/外汇}-4-OHT）。小时Rac1中的Notch靶基因表达^传真带有或不带有4-OHT的电池。*=第页< 0.05，**=p< 0.01

图4
Wnt调节剂存在下的有机物形成。一从未经或经4-OHT处理的β1-integrin-flox小鼠分离的细胞与100 ng/ml Wnt3a或50 nM糖原合成酶激酶3抑制剂（GSK3i）孵育，在类有机物培养基中静置10天以形成固体和中空类有机物，并测定固体类有机物形成细胞的百分比。误差条代表SEM(n个 = 2).纳秒不重要。b条实验中形成的中空类器官的定量显示在(一).c（c）整合素-Rac信号在治疗对照组、整合素缺失细胞或也表达活性-Rac的细胞并用Wnt3a或GSK3i治疗后固体MEC类有机物形成中的作用(n个 = 3). 误差线 = SEM（通过单向方差分析确定的统计显著性）。d日整合素Rac信号在中空MEC类有机物形成中的作用。**e（电子）**用EHT1864抑制Rac1可防止固体有机物的形成。**（f）**EHT在中空类有机物形成中的作用。*=第页< 0.05，**=p< 0.01，***=p< 0.001

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