阿帕替尼通过VEGF、PI3K/Akt和Ki-67/CD31介导的机制抑制小细胞肺癌的生长

Apatinib inhibits the growth of small cell lung cancer via a mechanism mediated by VEGF, PI3K/Akt and Ki-67/CD31.

作者信息Ning Zhong, Wei Zhuang, Qian Huang, Qiang Wang, Wenjian Jin
PMID34590406
发布时间2021-11
DOI10.1111/jcmm.16926

实验完整度

包含体外细胞增殖实验、体内异种移植瘤模型,以及免疫组化、免疫荧光和HE染色等验证,但机制验证主要依赖表达检测,缺乏Western blot对磷酸化蛋白的验证。

主要模型

NCI-H345细胞 小鼠异种移植瘤模型

重点核对

NCI-H345细胞高表达VEGF、VEGFR2和pVEGFR2 rhVEGF处理浓度30 ng/ml,时间60 min 阿帕替尼处理浓度250 nM,时间60 min 体内给药剂量50 mg/kg,每日灌胃 小鼠模型:8只雄性裸鼠,4周龄,体重16-20g

摘要

本研究旨在探讨阿帕替尼对广泛期小细胞肺癌(SCLC)的抗肿瘤作用并阐明相关机制。选择NCI‐H345细胞作为模型细胞,因其高表达血管内皮生长因子(VEGF)、VEGF受体2(VEGFR2)和磷酸化VEGFR2(pVEGFR2)。细胞暴露于重组人VEGF(rhVEGF)和阿帕替尼。然后将细胞分为八组,即对照组、rhVEGF组、阿帕替尼组、rhVEGF+阿帕替尼组、无血清培养基(SM)组、SM+rhVEGF组、SM+阿帕替尼组和SM+rhVEGF+阿帕替尼组。与对照组相比,阿帕替尼组、SM组、SM+阿帕替尼组和SM+rhVEGF+阿帕替尼组的体外细胞增殖受到抑制,尤其是SM+阿帕替尼组。使用小鼠异种移植瘤模型研究了阿帕替尼对体内肿瘤生长的影响。与对照组相比,阿帕替尼治疗组在第34天和第37天的肿瘤尺寸减小。免疫组织化学和免疫荧光染色显示,与对照组相比,阿帕替尼治疗组肿瘤细胞中的VEGF、pVEGFR2、PI3K、AKT、p‐ERK1/2、Ki‐67和CD31下调。苏木精和伊红染色显示,阿帕替尼在体内促进了SCLC细胞的坏死。总之,阿帕替尼通过下调VEGF、pVEGFR2、p‐PI3K、p‐AKT、p‐ERK1/2、Ki‐67和CD31的表达抑制SCLC细胞的生长。

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
阿帕替尼对广泛期小细胞肺癌是否具有抗肿瘤作用及其可能机制是什么?
核心机制
阿帕替尼通过下调VEGF、pVEGFR2、p-PI3K、p-AKT、p-ERK1/2、Ki-67和CD31的表达,抑制PI3K/AKT信号通路和肿瘤血管生成,从而抑制SCLC肿瘤生长。
主要证据
体外CCK-8实验显示阿帕替尼抑制NCI-H345细胞增殖,尤其在无血清条件下;体内异种移植瘤模型中阿帕替尼减小肿瘤体积;免疫组化和免疫荧光显示肿瘤组织中相关蛋白表达下调,HE染色显示肿瘤坏死。
研究意义
研究表明阿帕替尼可能作为广泛期小细胞肺癌的治疗药物,具有进一步研究的潜在价值,并可能有助于发现新的治疗靶点和诊断标志物。

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

细胞系筛选与rhVEGF处理

选择高表达VEGF、VEGFR2和pVEGFR2的细胞系,并确定rhVEGF最佳处理时间。

通过Western blot检测NCI-H345和NCI-H446细胞中VEGF、VEGFR2和pVEGFR2表达水平,选择NCI-H345细胞。随后用30 ng/ml rhVEGF处理NCI-H345细胞0、30、60、120分钟,Western blot检测VEGFR2和pVEGFR2表达,确定60分钟为最佳时间。

2

体外细胞增殖实验

评估阿帕替尼对NCI-H345细胞增殖的影响,并确定最佳处理浓度和时间。

用不同浓度阿帕替尼(50、100、150、200、250 nM)处理NCI-H345细胞24、48、72小时,CCK-8检测细胞活力。随后用250 nM阿帕替尼处理60分钟,分为八组,比较不同处理组合的细胞增殖。

3

体内异种移植瘤模型

评估阿帕替尼在体内对肿瘤生长的影响。

将NCI-H345细胞皮下注射至裸鼠右侧腋窝,建立异种移植瘤模型。随机分两组,阿帕替尼组每日灌胃50 mg/kg,对照组给予等体积生理盐水。测量肿瘤大小,第37天处死,取肿瘤组织。

4

肿瘤组织蛋白表达检测

检测阿帕替尼对肿瘤组织中VEGF、pVEGFR2、PI3K/Akt通路及增殖、血管生成相关蛋白表达的影响。

对肿瘤组织进行免疫组化染色检测VEGF、pVEGFR2、PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、ERK1/2、p-ERK1/2和Ki-67;免疫荧光检测CD31表达。

5

组织坏死评估

评估阿帕替尼对肿瘤组织坏死的影响。

对肿瘤组织进行HE染色,观察坏死区域。

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
RPMI-1640培养基KeyGen Biotech--
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
二甲基亚砜----
重组人VEGFSino Biological10542-H08H
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜EMD Millipore--
牛血清白蛋白Beyotime--
抗VEGF抗体Abcamab32151
抗VEGFR2抗体Abcamab11939
抗pVEGFR2抗体Biossbs-2674R
抗GAPDH抗体ZSGB-BioTA-08
过氧化物酶标记二抗ZSGB-BioZB-2305, ZB-2301
SuperSignal West Pico化学发光底物Thermo Fisher Scientific--
ChemiDoc XRS+凝胶成像系统Bio-Rad Laboratories--
Quantity One软件Bio-Rad Laboratories--
CCK-8试剂盒----
酶标仪RaytoRT-6100
抗PI3K抗体ABclonal TechnologyAF5315
抗p-PI3K抗体ABclonal TechnologyAP0854
抗AKT抗体Abcamab8805
抗p-AKT抗体Biossbs-2720R
抗ERK1/2抗体Cell Signaling4370
抗p-ERK1/2抗体Biossbs-3016R
抗Ki-67抗体KeyGen BiotechKG22487-4
抗CD31抗体Abcamab32457
Alexa Fluor 647偶联的山羊抗兔IgGBeyotimeA0468
DAPI----
Triton X-100----
ImageJ软件National Institutes of Health--
光学显微镜OlympusCX41, CKX53
水合氯醛----

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
细胞筛选与处理
NCI-H345细胞高表达VEGF、VEGFR2和pVEGFR2;rhVEGF处理浓度30 ng/ml,时间60 min
阅读提示:Materials and Methods: 2.2 Cell screening and rhVEGF treatment; Results: 3.1
体外增殖实验
阿帕替尼浓度250 nM,处理时间60 min;细胞密度10,000 cells/well;CCK-8孵育2小时
阅读提示:Materials and Methods: 2.4 Cell proliferation in vitro; Results: 3.2
体内动物模型
小鼠数量8只,雄性,4周龄,体重16-20g;细胞注射量1×10^7 cells;给药剂量50 mg/kg,每日灌胃;实验周期37天
阅读提示:Materials and Methods: 2.1 and 2.5; Results: 3.3
组织蛋白表达检测
一抗稀释比例:VEGF 1:1000, pVEGFR2 1:1000, PI3K 1:1000, p-PI3K 1:1000, AKT 1:1000, p-AKT 1:1000, ERK1/2 1:1000, p-ERK1/2 1:1000, Ki-67 1:1000, CD31 1:200;二抗1:2500
阅读提示:Materials and Methods: 2.6 Immunohistochemical analysis, 2.7 Immunofluorescence analysis; Results: 3.4 and 3.5
组织坏死评估
HE染色步骤
阅读提示:Materials and Methods: 2.8 Hematoxylin and eosin staining; Results: 3.6