莫西菌素通过抑制AKT/mTOR信号通路诱导胶质瘤细胞发生细胞静止性自噬性细胞死亡。

Moxidectin induces Cytostatic Autophagic Cell Death of Glioma Cells through inhibiting the AKT/mTOR Signalling Pathway.

作者信息Jingjing Liu, Hongsheng Liang, Saadia Khilji, Haitao Li, Dandan Song, Chen Chen, Xiaoxing Wang, Yiwei Zhang, Ning Zhao, Xina Li, Aili Gao
PMID32913473
期刊J Cancer
发布时间2020-08-03
DOI10.7150/jca.46697

实验完整度

包含体外细胞实验(TEM、GFP-LC3、蛋白印迹、MTT、流式)和体内异种移植瘤模型,并进行了机制(AKT/mTOR通路)及功能验证(自噬抑制)。

主要模型

人胶质瘤U251细胞 大鼠胶质瘤C6细胞 U251细胞异种移植裸鼠模型

重点核对

自噬抑制剂CQ(15 μM)预处理1小时 MOX处理浓度(20 μM)和时间(48小时) 体内给药剂量:MOX(20 mg/kg/天)和CQ(20 mg/kg/天)腹腔注射 细胞接种密度:U251(1×10^4细胞/孔)和C6(2×10^4细胞/孔)

摘要

莫西菌素(MOX)是一种广谱抗寄生虫药,已被认定为潜在的抗胶质瘤药物。本研究的主要目的是探讨MOX在胶质瘤U251和C6细胞中诱导的自噬及其深入的潜在分子机制。此外,还测试了自噬对胶质瘤细胞凋亡的影响。通过透射电子显微镜(TEM)、免疫荧光、蛋白质印迹和免疫组织化学检测自噬。用MTT和集落形成实验检测细胞活力。通过流式细胞术和末端脱氧核苷酸转移酶dUTP缺口末端标记(TUNEL)测量凋亡率。此外,使用3-甲基腺嘌呤(3-MA)和氯喹(CQ)抑制自噬。建立U251衍生异种移植瘤以检测MOX诱导的自噬在体内对胶质瘤的影响。首先,我们的研究发现MOX以剂量依赖性方式刺激胶质瘤细胞自噬。其次,我们发现MOX通过抑制AKT/mTOR信号通路诱导自噬。第三,抑制自噬可减少MOX处理的胶质瘤细胞的凋亡。最后,MOX诱导自噬,且自噬增加了MOX在体内对U251的凋亡效应。总之,我们的数据为MOX可诱导胶质瘤细胞自噬提供了证据,且自噬可通过抑制AKT/mTOR信号通路增强MOX诱导的凋亡。这些发现为MOX的应用和胶质瘤的新型靶向治疗提供了新前景。

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
MOX是否能在胶质瘤细胞中诱导自噬,其潜在分子机制是什么,以及自噬对MOX诱导的凋亡有何影响?
核心机制
MOX通过抑制AKT/mTOR信号通路(降低p-AKT、p-mTOR及其下游p-p70S6K和p-GSK3β水平)诱导自噬,且自噬增强MOX诱导的凋亡。
主要证据
TEM和GFP-LC3实验证实MOX诱导自噬;蛋白质印迹显示LC3-II/LC3-I升高、P62降低,且p-AKT、p-mTOR等下调;自噬抑制(CQ)降低细胞凋亡率(U251中从59.10%降至45.50%;C6中从17.02%降至11.70%);体内异种移植瘤实验显示MOX抑制肿瘤生长且LC3B表达增加。
研究意义
研究为MOX作为胶质瘤治疗药物提供了新前景,并提示调节自噬可能成为治疗胶质瘤的有效策略。

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

体外检测MOX诱导的自噬

验证MOX是否能在胶质瘤细胞中诱导自噬。

用MOX处理U251和C6细胞,通过TEM观察自噬体结构,通过GFP-LC3转染观察LC3 puncta。

2

检测自噬相关蛋白的剂量依赖性变化

确定MOX对自噬相关蛋白LC3和P62表达的影响是否具有剂量依赖性。

用不同浓度MOX处理细胞,蛋白质印迹检测LC3-II/LC3-I和P62水平;使用自噬抑制剂(3-MA、CQ)验证自噬流的变化。

3

探索AKT/mTOR信号通路机制

研究MOX诱导自噬的分子机制是否涉及AKT/mTOR通路。

用不同浓度MOX处理后,蛋白质印迹检测AKT、p-AKT、mTOR、p-mTOR、p70S6K、p-p70S6K、GSK3β和p-GSK3β的表达水平。

4

验证自噬抑制对MOX诱导凋亡的影响

确定抑制自噬是否影响MOX诱导的胶质瘤细胞凋亡。

用CQ预处理细胞以抑制自噬,然后进行MOX处理,通过MTT、集落形成和流式细胞术检测细胞活力和凋亡率。

5

体内验证MOX诱导自噬及对凋亡的影响

在体内验证MOX能否诱导自噬以及自噬对MOX抗肿瘤效应的影响。

建立U251异种移植瘤模型,分为对照组、CQ组、MOX组和MOX+CQ组,药物治疗后测量肿瘤体积和重量,免疫组化检测LC3B和Ki67,TUNEL检测凋亡。

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。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证细胞功能变化
验证免疫效应

产品清单

实验环节名称品牌货号
Dulbecco最低必需培养基HyClone--
胎牛血清Zhejiang Dayhang biological technology--
青霉素-链霉素溶液Beyotime Biotechnology--
莫西菌素Sigma-Aldrich/Merck KGaA--
3-甲基腺嘌呤Sigma-Aldrich/Merck KGaA--
氯喹Sigma-Aldrich/Merck KGaA--
二甲基亚砜----
RIPA裂解液Beyotime--
BCA蛋白浓度检测试剂盒Beyotime--
PVDF膜Sigma-Aldrich/Merck KGaA--
LC3B一抗CST2775S
P62一抗CST5114T
AKT一抗CST9272S
磷酸化AKT (Ser473)一抗BeyotimeAA329
mTOR一抗CST2972S
磷酸化mTOR (S2448)一抗BosterBM4840
p70S6K一抗Biossbs-6370R
磷酸化p70S6K (Ser417)一抗Biossbs-5668R
GSK3β一抗Biossbs-0023RR
磷酸化GSK3β一抗Biossbs-0028RR
Ki67一抗Biossbs-23103
β-actin一抗Sigma-AldrichA1978
山羊抗兔IgG (H+L)-HRPSunGene GmbHLK2001
山羊抗小鼠IgG (H+L)-HRPOriGene TechnologiesZB-2305
MTT试剂Sigma-Aldrich/Merck KGaA--
结晶紫Sigma--
Annexin V-FITC凋亡检测试剂盒Beyotime Biotechnology--
鞣酸----
环氧树脂Polysciences, Inc.Polybed 812
DAPIInvitrogen--
Lipofectamine 2000Invitrogen--
SDS-PAGE凝胶Bio-Rad--
原位细胞死亡检测试剂盒Roche Diagnostics--
Balb/c裸鼠Beijing vitonlihua experimental animal technology co. Ltd--
JEM-100CX透射电子显微镜Shanghai Yongming Automatic Equipments Co. Ltd.H-7650
倒置荧光显微镜Feica--
酶联免疫吸附测定仪HUADONG-Y--
FACSCalibur流式细胞仪BD Biosciences--

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:U251和C6;培养基:DMEM;血清:FBS;抗生素:青霉素-链霉素;培养条件:37°C、5% CO2
阅读提示:Materials and Methods 中的 'Cell lines and cell culture'
药物处理
MOX浓度(20 μM)、CQ浓度(15 μM)、3-MA浓度(5 μM)、处理时间(48小时)
阅读提示:Materials and Methods 中的 'Reagents and chemicals' 及图2、图4图注
体外自噬检测
MOX浓度(20 μM)、处理时间(48小时)、GFP-LC3转染
阅读提示:Results 中 'MOX stimulated autophagy of glioma cells in vitro' 及图1图注
体外凋亡检测
CQ预处理(15 μM,1小时)、MOX浓度(20 μM)、细胞密度
阅读提示:Results 中 'Inhibition autophagy repressed MOX-induced apoptosis in glioma cells' 及图4图注
动物实验
小鼠品系(Balb/c裸鼠)、性别(雌性)、年龄(5周)、细胞接种数(2.0×10^6)、给药剂量(MOX 20 mg/kg/天,CQ 20 mg/kg/天)、给药方式(腹腔注射)、治疗时间(24天)
阅读提示:Materials and Methods 中的 'Tumor xenograft mouse models'