用白细胞介素-6预处理人脐带间充质干细胞可消除其对胃癌细胞的促生长作用

Pre-treatment of human umbilical cord-derived mesenchymal stem cells with interleukin-6 abolishes their growth-promoting effect on gastric cancer cells.

作者信息Mei Wang, Jie Cai, Feng Huang, Mengchu Zhu, Qiang Zhang, Tingting Yang, Xu Zhang, Hui Qian, Wenrong Xu
PMID25483835
发布时间2015-02
DOI10.3892/ijmm.2014.2019

实验完整度

包含体外共培养模型、体内裸鼠移植瘤模型,并通过Western blot、RT-qPCR、Luminex、免疫组化等验证功能与机制。

主要模型

hUC-MSCs MNNG转化的GES-1胃上皮细胞 SGC-7901胃癌细胞 BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型

重点核对

IL-6预处理浓度:50 ng/ml IL-6预处理时间:48小时 共培养时间:48小时 动物模型:SGC-7901细胞与MSCs共注射入BALB/c裸鼠皮下 检测指标:PCNA表达、TUNEL凋亡

摘要

炎症微环境有助于癌症的发生和发展。间充质干细胞(MSCs)作为重要的基质细胞,可能被炎症微环境“教育”以支持胃癌的发展。细胞因子是癌症相关炎症的关键组成部分。白细胞介素(IL)-6作为一种炎性细胞因子,在癌症中具有多种作用。然而,MSCs是否能被IL-6“教育”以支持胃癌仍不清楚。在本研究中,我们关注了经IL-6预处理的人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)在胃癌中的表型和功能。我们发现,经IL-6预处理的hUC-MSCs中α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的蛋白水平上调,而磷酸化核因子(NF)-κB的蛋白水平下调,如蛋白质印迹分析所示。经IL-6处理后,hUC-MSCs中促肿瘤细胞因子的水平显著降低,包括趋化因子(C-C基序)配体5(CCL5)、血小板衍生生长因子-BB(PDGF-BB)、单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)和肿瘤坏死因子α(TNFα),如RT-qPCR所示。在体外实验中,我们将MSCs与N-甲基-N'-硝基-N-亚硝基胍(MNNG)转化的GES-1胃上皮细胞或SGC-7901胃癌细胞共培养。Transwell和集落形成实验显示,hUC-MSCs显著促进了胃细胞迁移和增殖。然而,经IL-6处理后,hUC-MSCs对胃上皮细胞和胃癌细胞没有促生长作用。在体内实验中,我们将MSCs和SGC-7901细胞共同移植到裸鼠中,以建立胃癌裸鼠模型。hUC-MSCs通过促进细胞增殖和抑制细胞凋亡显著促进胃肿瘤的生长。相反,用IL-6预处理赋予hUC-MSCs抑制细胞增殖和显著诱导细胞凋亡的能力。总之,我们的研究结果表明,用IL-6预处理显著消除了hUC-MSCs促进胃上皮细胞增殖和迁移的能力,并为炎性细胞因子IL-6对MSCs促肿瘤能力及其在胃癌中的作用提供了新的见解。

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
研究IL-6是否能“教育”人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)支持胃癌的发展。
核心机制
IL-6预处理通过降低hUC-MSCs中磷酸化NF-κB水平,下调促肿瘤细胞因子CCL5、PDGF-BB、MCP-1和TNFα的分泌,从而消除其促胃癌作用。
主要证据
体外共培养实验显示IL-6预处理后hUC-MSCs不再促进MNNG转化的GES-1细胞和SGC-7901细胞的迁移与增殖;体内裸鼠移植瘤实验显示IL-6预处理的hUC-MSCs不能促进肿瘤生长,反而增加凋亡。
研究意义
研究为炎性细胞因子IL-6在MSCs促肿瘤能力中的作用及胃癌发生提供了新见解,提示NF-κB失活可能阻断MSCs向肿瘤支持细胞的转化。

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

hUC-MSCs的分离与培养

获取并验证hUC-MSCs的基本特性,确保实验细胞质量。

从人脐带分离hUC-MSCs,进行形态观察、表面抗原检测、成骨和成脂分化能力评估。

2

IL-6预处理hUC-MSCs

模拟炎症因子IL-6对MSCs的“教育”作用。

将hUC-MSCs与50 ng/ml人重组IL-6孵育48小时,获得IL-6预处理的hUC-MSCs。

3

检测hUC-MSCs的表型和细胞因子分泌

分析IL-6预处理对hUC-MSCs表型和炎症因子分泌的影响。

通过Western blot检测STAT3、NF-κB和α-SMA蛋白表达;通过RT-qPCR检测MCP-1、CCL5、IL-6和IL-8 mRNA水平;通过Luminex检测上清中多种细胞因子水平。

4

体外共培养实验

评估IL-6预处理对hUC-MSCs促进胃上皮细胞和胃癌细胞功能的影响。

将MNNG转化的GES-1细胞或SGC-7901细胞与hUC-MSCs或IL-6-hUC-MSCs共培养48小时,然后进行Transwell迁移和集落形成实验。

5

体内移植瘤实验

验证IL-6预处理对hUC-MSCs促肿瘤生长作用的影响。

将SGC-7901细胞单独或与hUC-MSCs或IL-6-hUC-MSCs共同注射到裸鼠皮下,4周后取出肿瘤并称重。

6

肿瘤组织学分析

分析肿瘤组织中细胞增殖和凋亡情况。

对肿瘤组织进行H&E染色、PCNA免疫组化和TUNEL凋亡检测。

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Life Technologies--
胎牛血清Life Technologies--
人重组白细胞介素-6R&D Systems--
6孔板Corning--
TRIzol试剂Life Technologies--
RevertAid第一链cDNA合成试剂盒Fermentas--
SYBR-Green I实时PCR试剂盒Vazyme Biotech--
Bio-Rad荧光热循环仪Bio-Rad Laboratories--
引物Invitrogen--
人细胞因子和趋化因子磁珠面板试剂盒Merck MilliporeHCYTOMAG-60K
Luminex 200系统Merck Millipore--
磷酸化STAT3抗体Signalway Antibody11045
STAT3抗体Signalway Antibody23220
磷酸化NF-κB抗体Signalway Antibody11014
NF-κB抗体Signalway Antibody21012
α-SMA抗体Bioworld TechnologyBS7000
二抗Signalway Antibody13012-2
HRP底物Millipore--
Transwell板(0.4μm孔径)Corning--
Transwell板(8μm孔径)Corning--
显微镜OlympusSN:9G15626
PCNA一抗Bioworld TechnologyBS6438
Cy3标记的抗兔二抗Sigma-AldrichC2306
DAPI----
Nikon Eclipse Ti-S显微镜Nikon--
BALB/c裸鼠SLAC Laboratory Animal Center--
柠檬酸盐缓冲液----
牛血清白蛋白Boster Bioengineering--
PCNA一抗Bioworld Technology--
TUNEL检测试剂盒Boster Bioengineering--

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
hUC-MSCs培养与鉴定
hUC-MSCs表面抗原表达、成骨/成脂分化能力
阅读提示:见Materials and methods 中“hUC-MSC isolation and culture”
IL-6预处理
IL-6浓度50 ng/ml,处理时间48小时
阅读提示:见Materials and methods 中“Pre-treatment of hUC-MSCs with IL-6”
体外共培养
共培养时间48小时,Transwell孔径0.4μm,细胞密度各1×10^5细胞/孔
阅读提示:见Materials and methods 中“Co-culture model”
体内移植瘤
注射细胞类型及数量、小鼠品系BALB/c裸鼠、观察周期4周
阅读提示:见Materials and methods 中“Animal model”
统计设计
所有实验至少3次重复,数据以±SE表示,使用one-way ANOVA或独立样本t检验
阅读提示:见Materials and methods 中“Statistical analysis”