头颈部鳞状细胞癌中Amphiregulin上调血管生成素样蛋白4并通过p38激酶激活细胞增殖和迁移

Angiopoietin-like 4 is upregulated by amphiregulin and activates cell proliferation and migration through p38 kinase in head and neck squamous cell carcinoma

作者信息Ajay Kumar, Emmanuel Asiedu, Eman Hefni, Cheryl Armstrong, Deepak Menon, Tao Ma, Lauren Sands, Eberechi Mbadugha, Akrit Sodhi, Abraham Schneider, Silvia Montaner
PMID38763759
发布时间2024-07
DOI10.1111/jop.13545

实验完整度

文献包含体外细胞模型(正常、异常增生、癌细胞系)、基因敲除/敲低/过表达功能验证及信号通路药理抑制实验,涵盖多个独立证据层级。

主要模型

人正常口腔角质形成细胞(NOK) 人异常增生口腔角质形成细胞(DOK) HNSCC细胞系(CAL27、HN13、HN4、HN6、HN12)

重点核对

ANGPTL4敲除/敲低/过表达对细胞增殖的影响 EGF/AREG处理诱导ANGPTL4表达的剂量和时间 SB203580(p38抑制剂)对细胞增殖和迁移的抑制 ANGPTL4中和抗体对细胞增殖和迁移的影响

摘要

背景:血管生成素样蛋白4(ANGPTL4)是与头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)生长和转移相关的分子标志物,HNSCC是全球最常见的癌症之一。然而,ANGPTL4促进HNSCC肿瘤发生的分子机制尚不清楚。方法:利用HNSCC发展过程中特征明确的细胞系,包括人正常口腔角质形成细胞(NOKs)、异常增生口腔角质形成细胞(DOKs)、口腔白斑细胞(LEUK1)以及HNSCC细胞系HN13、HN6、HN4、HN12和CAL27,我们研究了ANGPTL4诱导的HNSCC肿瘤发生的上游和下游信号通路。结果:我们发现表皮生长因子受体配体EGF和Amphiregulin(AREG)在NOKs和DOKs中导致ANGPTL4上调,并且与HIF-1的激活在此效应中协同作用。有趣的是,AREG和ANGPTL4在DOK和HNSCC细胞系中均增加,且AREG诱导的细胞增殖激活依赖于ANGPTL4。虽然ANGPTL4同时激活p38 MAPK和AKT,但只有p38 MAPK的药理学抑制足以阻止HNSCC细胞增殖和迁移。我们进一步观察到ANGPTL4促进IL-11、IL12、IL1α、VEGF、PDGF和TNFα的分泌,这些细胞因子和趋化因子先前已与HNSCC发病机制相关。结论:我们的结果表明ANGPTL4是AREG的下游效应分子,通过直接激活p38激酶以及旁分泌机制促进HNSCC发展。关键词:血管生成素,表皮生长因子,Amphiregulin,ErbB受体,头颈部鳞状细胞癌,致癌作用

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
AREG和EGFR信号是否调控ANGPTL4表达,以及ANGPTL4是否通过特定的下游信号通路促进HNSCC细胞增殖和迁移?
核心机制
AREG通过EGFR途径上调ANGPTL4,ANGPTL4激活p38 MAPK(而非AKT)促进HNSCC细胞增殖和迁移,同时通过诱导多种细胞因子分泌发挥旁分泌作用。
主要证据
在NOK和DOK中EGF和AREG上调ANGPTL4;ANGPTL4敲除或敲低抑制细胞增殖,过表达促进增殖;p38抑制剂SB203580显著抑制细胞增殖和迁移;细胞因子阵列显示ANGPTL4诱导多种因子分泌。
研究意义
提示ANGPTL4是AREG的下游效应分子,可作为HNSCC治疗的潜在靶点,尤其对EGFR靶向治疗反应不佳的患者。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测ANGPTL4在正常、癌前及癌细胞系中的表达

确定ANGPTL4在HNSCC发展各阶段细胞中的表达水平,评估其在肿瘤发生中的相关性。

通过Western blot分析NOK、LEUK1、DOK及HNSCC细胞系(HN13、HN6、HN4、HN12、CAL27)中ANGPTL4的蛋白表达。

2

验证ANGPTL4对细胞增殖的影响

评估ANGPTL4是否调控HNSCC细胞增殖。

使用CRISPR敲除CAL27和HN13中的ANGPTL4,或siRNA敲低DOK和CAL27中的ANGPTL4,或稳定过表达ANGPTL4(HN4-A4),进行细胞增殖实验。

3

确定EGF和AREG对ANGPTL4的上调作用

探究EGFR配体(EGF和AREG)是否能上调ANGPTL4表达,并分析其与HIF-1的协同作用。

用EGF或AREG处理NOK和DOK,检测ANGPTL4蛋白水平;并用DMOG(HIF-1α稳定剂)联合处理以观察协同效应。

4

检验AREG/ANGPTL4对细胞增殖和迁移的功能需求

确定AREG/ANGPTL4轴是否在细胞增殖和迁移中起核心作用。

在NOK中敲低ANGPTL4后,用AREG处理,检测增殖和迁移;在CAL27、HN13和HN4-A4细胞中,使用中和抗体分别阻断AREG和ANGPTL4,评估增殖和迁移变化。

5

鉴定ANGPTL4下游信号通路

确定ANGPTL4激活哪些信号通路,并评估其对增殖和迁移的功能贡献。

用重组ANGPTL4处理NOK,检测AKT、p38、ERK和JNK的磷酸化;使用p38抑制剂SB203580和AKT抑制剂MK2206处理细胞,检测增殖和迁移。

6

评估ANGPTL4诱导的细胞因子和生长因子分泌

探究ANGPTL4是否通过旁分泌机制促进肿瘤发生。

使用细胞因子阵列(Proteome Profiler Human XL Cytokine Array)分析ANGPTL4处理NOK后上清液中105种分泌蛋白的表达变化,并通过Western blot验证部分蛋白。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基----
角质形成细胞无血清培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
氢化可的松----
重组人ANGPTL4蛋白R&D Systems--
表皮生长因子R&D Systems--
双调蛋白R&D Systems--
二甲基乙二酰甘氨酸Sigma--
MK2066MedChemExpress--
SB203580Tocris--
Proteome Profiler人XL细胞因子阵列试剂盒R&D Systems--
M-PER哺乳动物蛋白提取试剂----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物----
ANGPTL4抗体Proteintech18374-1-AP
肌动蛋白抗体Proteintech60008
HIF-1α抗体Proteintech20960-1-AP
胱抑素C抗体Proteintech12245-1-AP
VEGFA抗体Proteintech19003-1-AP
骨桥蛋白抗体Rockland100-401-404
AREG抗体R&D SystemsMAB262
GAPDH抗体Cell Signaling Technology5174
磷酸化p38抗体Cell Signaling Technology4631
p38抗体Cell Signaling Technology9212
磷酸化AKT抗体Cell Signaling Technology9275
AKT抗体Cell Signaling Technology9272
磷酸化ERK抗体Cell Signaling Technology4370
ERK抗体Cell Signaling Technology9108
磷酸化JNK抗体Cell Signaling Technology4668
JNK抗体Cell Signaling Technology9252
磷酸化EGFR抗体Cell Signaling Technology4407
EGFR抗体Cell Signaling Technology4267
VEGFC抗体Cell Signaling Technology2445
抗小鼠HRP二抗Bio-Rad1706516
抗兔HRP二抗Bio-Rad1706515
Nucleofector™试剂盒Amaxa Biosystems--
ANGPTL4 siRNAQiagen--
pcDNA3.1-ANGPTL4-mycHis质粒----
BioTek Cytation 5BioTek--
Autoscratch划痕工具BioTek--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系来源及培养条件:NOK和LEUK1用角质形成细胞无血清培养基;DOK用DMEM+10%FBS+0.05%氢化可的松;HNSCC细胞系用DMEM+10%FBS。
阅读提示:Materials and Methods - Cell culture
EGF/AREG处理
EGF浓度(20 ng/ml)和时间(6小时);AREG浓度(20 ng/ml)和时间(5分钟至24小时);DMOG浓度(100 μM)和时间(6小时)- 文中未明确说明DMOG处理时间,但图注为6小时。
阅读提示:Figure 2 legends
ANGPTL4功能实验
CRISPR敲除细胞系(CAL27、HN13);siRNA浓度(100 nM);过表达质粒(pcDNA3.1-ANGPTL4-mycHis);中和抗体浓度(20 μg/ml)。
阅读提示:Materials and Methods - CRISPR-mediated knockout, siRNA, and cDNA expression; Figure 3 legends
信号通路抑制
p38抑制剂SB203580浓度(20 μM);AKT抑制剂MK2206浓度未在文中明确说明,但提及使用。
阅读提示:Materials and Methods - Statistics;Figure 4 legends
细胞因子阵列
ANGPTL4处理浓度(5 μg/ml);处理时间(12小时);细胞因子阵列试剂盒(R&D Systems)及使用说明书。
阅读提示:Materials and Methods - 重组蛋白及试剂;Figure 5 legends