β-榄香烯通过调控YAP-CDK6信号促进胶质瘤细胞衰老

β-elemene promotes the senescence of glioma cells through regulating YAP-CDK6 signaling.

作者信息Danlu Yang, Xingxing Xu, Xin Wang, Wenjin Feng, Xiya Shen, Jingjing Zhang, Huitao Liu, Changnan Xie, Qian Wu, Xuemeng Miao, Yifan Guo, Hao Cai, Lihao Wu, Shuxian Zhou, Xinfei Yao, Ying Wang, Tian Xie, Zhihui Huang
PMID33575077
发布时间2021-02
DOI--

实验完整度

包含细胞实验(C6、DBTRG、U87)和体内异种移植模型,进行功能验证(SA-β-Gal、CCK-8、Western blot)和机制验证(过表达YAP/CDK6回补实验)。

主要模型

C6大鼠胶质瘤细胞系 DBTRG-05MG人胶质瘤细胞系 U87MG人胶质瘤细胞系 C6细胞皮下异种移植裸鼠模型

重点核对

β-榄香烯浓度:10 μg/mL(低浓度,诱导衰老)和100 mg/kg/d(体内) 处理时间:2天(细胞),23天(体内) 细胞系:C6、DBTRG-05MG、U87MG 转染质粒:YAP-Flag(Addgene 66853)和pcDNA3.1-CDK6(Addgene 75170) 体内模型:BALB/c裸鼠皮下接种3×10^6 C6细胞

摘要

胶质瘤是目前最常见且恶性程度最高的原发性颅内肿瘤,具有高度异质性和高死亡率。β-榄香烯是一种从中药温郁金中提取的生物活性化合物,已有报道称其可降低化疗药物的耐药性并诱导肿瘤细胞凋亡。然而,β-榄香烯在胶质瘤衰老中的作用及机制仍不清楚。在本研究中,我们发现低浓度β-榄香烯(10 μg/mL)可诱导胶质瘤细胞衰老,包括细胞增殖减少、肥大形态、衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)活性增加、p16、p53和NF-κB等衰老相关基因上调,以及Lamin B1下调。然而,高浓度β-榄香烯可诱导胶质瘤细胞凋亡。β-榄香烯处理导致胶质瘤细胞中Yes相关蛋白(YAP)表达显著下调,YAP是多种癌症中的关键转录共激活因子。此外,已知的YAP下游靶点细胞周期蛋白依赖性激酶6(CDK6)在β-榄香烯处理的胶质瘤细胞中表达降低。YAP和CDK6的过表达显著挽救了β-榄香烯诱导的胶质瘤细胞衰老。最后,在胶质瘤异种移植模型中,β-榄香烯处理也通过失活YAP-CDK6通路诱导胶质瘤细胞衰老,这可能抑制胶质瘤生长。综上所述,这些结果揭示了β-榄香烯在体外和体内通过YAP-CDK6信号通路促进胶质瘤细胞衰老的新作用,这将增强我们对胶质瘤细胞衰老的理解,并为胶质瘤的治疗提供新的策略。

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
β-榄香烯是否诱导胶质瘤细胞衰老,其潜在机制是什么?
核心机制
β-榄香烯通过失活YAP-CDK6信号通路诱导胶质瘤细胞衰老。
主要证据
在C6和DBTRG细胞中,10 μg/mL β-榄香烯处理2天诱导衰老表型(SA-β-Gal阳性、p16/p21/p53上调、Lamin B1下调),并降低YAP和CDK6表达;过表达YAP或CDK6可挽救衰老表型;体内异种移植模型中,β-榄香烯抑制肿瘤生长并诱导衰老。
研究意义
揭示β-榄香烯在胶质瘤细胞衰老中的新作用,为胶质瘤治疗提供新策略。

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

确定β-榄香烯诱导胶质瘤细胞衰老的最佳浓度和时间

筛选能诱导衰老而非凋亡的β-榄香烯处理条件。

用不同浓度(10、50、100、200 μg/mL)和时间(1、2天)处理C6细胞,通过CCK-8和SA-β-Gal染色检测细胞活力和衰老。

2

验证衰老标志物和SASP表达变化

确认β-榄香烯诱导的细胞衰老特征。

使用qRT-PCR和Western blot检测p16、p21、p53、Lamin B1、NF-κB等衰老相关基因表达;免疫染色检测PH3和Ki67。

3

排除凋亡干扰

确认低浓度β-榄香烯诱导衰老而不引起凋亡。

通过CCK-8检测细胞活力,Western blot和免疫染色检测cleaved-caspase-3。

4

在其他胶质瘤细胞系中验证

确认β-榄香烯诱导衰老的普遍性。

在DBTRG细胞中检测SA-β-Gal染色、Lamin B1蛋白水平和衰老相关基因表达。

5

机制验证:YAP-CDK6信号通路

验证β-榄香烯是否通过抑制YAP-CDK6通路诱导衰老。

检测YAP、p-YAP、CDK6表达;通过过表达YAP或CDK6进行回补实验,观察衰老表型和Lamin B1、CDK6表达变化。

6

体内验证

验证β-榄香烯在体内是否通过YAP-CDK6通路诱导衰老并抑制肿瘤生长。

将C6细胞皮下接种裸鼠,腹腔注射β-榄香烯,测量肿瘤体积,并检测肿瘤组织的SA-β-Gal、YAP、CDK6、Lamin B1表达。

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
β-榄香烯Dalian Jingang Pharmaceuticals, Ltd.E4418
DMEM/F-12培养基Gibco--
DMEM培养基Gibco--
RPMI-1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
青霉素/链霉素Gibco--
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000-015
YAP-Flag质粒Addgene66853
pcDNA3.1-CDK6质粒Addgene75170
SA-β-Gal染色试剂盒SolarbioG1580
CCK-8细胞计数试剂盒Vazyme BiotechA311-01/02
酶标仪(Varioskan Flash)Thermo Scientific--
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
硝酸纤维素膜Life sciences--
ECL化学发光检测试剂盒Bio-Rad--
抗caspase-3抗体Cell Signaling Technology13008
抗cleaved caspase-3抗体Cell Signaling Technology9579
抗Lamin B1抗体Abcamab16048
抗p53抗体Biossbs-2090R
抗NF-κB抗体Abcamab16502
抗p-YAP抗体Cell Signaling Technology13008
抗YAP抗体Sigma-AldrichWH0010413M1
抗CDK6抗体Cell Signaling Technology3136T
抗β-actin抗体Sigma-AldrichA5316
抗GAPDH抗体Cell Signaling Technology2118
抗Ki67抗体MilliporeAB9260
抗PH3抗体Abcamab14955
抗兔Alexa Fluor488二抗InvitrogenA21206
抗兔Alexa Fluor546二抗InvitrogenA10040
抗鼠Alexa Fluor488二抗InvitrogenA21202
抗鼠Alexa Fluor546二抗InvitrogenA10036
TRIzol试剂Ambion15596026
SuperScript一步法逆转录试剂盒Invitrogen10928-034
iTaq Universal SYBR Green预混液Bio-Rad172-5122
实时荧光定量PCR检测系统Applied Biosystems--
BALB/c裸鼠GemPharmatech Co., Ltd.--

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:C6(大鼠胶质瘤)、DBTRG-05MG(人胶质瘤)、U87MG(人胶质瘤);培养基:C6用DMEM/F-12,U87用DMEM,DBTRG用RPMI-1640;均添加10% FBS和1%青霉素/链霉素;培养条件:37°C,5% CO2。
阅读提示:Materials and methods - Cell culture and transfection
药物处理
β-榄香烯浓度:体外低浓度10 μg/mL,高浓度50、100、200 μg/mL;体内100 mg/kg/d;处理时间:体外2天(低浓度),体内23天;溶剂:乙醇;储存:-4°C。
阅读提示:Materials and methods - Drugs; Results - 第一段
细胞衰老检测
SA-β-Gal染色试剂盒(Solarbio,G1580)使用步骤;阳性细胞比例计算。
阅读提示:Materials and methods - SA-β-Gal staining
转染
质粒:YAP-Flag(Addgene 66853)、pcDNA3.1-CDK6(Addgene 75170);转染试剂:Lipofectamine 3000;用量:2 μg/35-mm dish;转染后48-72小时进行后续实验。
阅读提示:Materials and methods - cDNA constructs, Cell culture and transfection
体内异种移植模型
动物:6周龄BALB/c裸鼠(雄性,约18g);细胞接种:3×10^6 C6细胞皮下注射;给药:腹腔注射100 mg/kg/d β-榄香烯或vehicle;观察时间:23天;肿瘤体积计算公式:V = (长径)^2 × 短径 × 0.5。
阅读提示:Materials and methods - In vivo glioma model and administration of β-elemene