抑制安罗替尼诱导的自噬通过ATG5调控上皮间质转化和细胞骨架重排减弱人骨肉瘤细胞的侵袭和迁移

Inhibition of anlotinib-induced autophagy attenuates invasion and migration by regulating epithelial-mesenchymal transition and cytoskeletal rearrangement through ATG5 in human osteosarcoma cells.

作者信息Bingxin Zheng, Xiangchen Sun, Li Zhang, Guojian Qu, Chongmin Ren, Peng Yan, Chuanli Zhou, Bin Yue
PMID38381883
发布时间2024-02-19
DOI10.1590/1414-431X2023e13152

实验完整度

包含体外细胞功能实验(transwell、伤口愈合)、体外机制验证(Western blot、免疫荧光、TEM、GTPase活性)、体内动物模型(尾静脉注射移植瘤)及ATG5敲低/过表达的功能验证。

主要模型

人骨肉瘤细胞系143B 人骨肉瘤细胞系KHOS BALB/c裸鼠尾静脉移植瘤模型

重点核对

安罗替尼处理浓度:0.5、1.0、1.5 µM ATG5 shRNA序列及转染后稳定筛选(2 mg/mL嘌呤霉素) Y-27632处理浓度:10 µM 动物实验中KHOS细胞注射量:3×10^6,给药剂量1 mg/kg/天,持续30天(每组n=4)

摘要

在过去三十年中,骨肉瘤的治愈率一直保持不变,尤其是对于伴有肺转移的患者。因此,迫切需要一种新的有效治疗转移性骨肉瘤的方法。据报道,安罗替尼对晚期骨肉瘤具有抗肿瘤作用。然而,安罗替尼对骨肉瘤自噬的影响以及安罗替尼介导的自噬在肺转移中的机制尚不清楚。通过transwell实验、伤口愈合实验和动物实验研究了安罗替尼治疗对骨肉瘤转移的影响。在安罗替尼处理、ATG5沉默或ATG5过表达后,通过蛋白质印迹法检测相关蛋白。免疫荧光染色和透射电子显微镜用于检测自噬和细胞骨架的改变。安罗替尼抑制了骨肉瘤细胞的迁移和侵袭,但促进了自噬并增加了ATG5的表达。此外,ATG5沉默增强了安罗替尼处理诱导的侵袭和迁移的降低。此外,Y-27632抑制了细胞骨架重排,而ATG5过表达可逆转这种抑制。ATG5过表达增强了上皮间质转化。在机制上,安罗替尼诱导的自噬通过ATG5在体外和体内激活EMT和细胞骨架重排,从而促进迁移和侵袭。我们的结果表明,安罗替尼可诱导骨肉瘤细胞的保护性自噬,抑制安罗替尼诱导的自噬增强了安罗替尼对骨肉瘤转移的抑制作用。因此,联合自噬抑制剂治疗可以提高安罗替尼的治疗效果,这为转移性骨肉瘤的治疗提供了新的方向。

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
安罗替尼诱导的自噬在骨肉瘤细胞迁移和侵袭中的作用及分子机制是什么?
核心机制
安罗替尼诱导的自噬通过ATG5促进上皮间质转化并调控RhoA-ROCK-LIMK2通路介导的细胞骨架重排,从而促进骨肉瘤细胞的迁移和侵袭。
主要证据
体外transwell和伤口愈合实验显示安罗替尼抑制迁移侵袭,ATG5沉默增强这种抑制,ATG5过表达则促进迁移侵袭并逆转Y-27632的作用;体内肺转移模型显示ATG5敲低减少肺转移结节。
研究意义
研究表明抑制安罗替尼诱导的自噬可增强安罗替尼对骨肉瘤转移的抑制,提示联合自噬抑制剂治疗可能提高疗效,为转移性骨肉瘤治疗提供新方向。

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

细胞培养与药物处理

建立骨肉瘤细胞体外模型,并确定安罗替尼的非毒性处理浓度。

人骨肉瘤细胞系143B和KHOS在含10% FBS的DMEM或RPMI-1640培养基中培养,并用不同浓度安罗替尼处理。

2

细胞活力检测

评估安罗替尼对骨肉瘤细胞活力的影响,以确定后续实验的安全浓度范围。

使用CCK-8试剂盒检测不同浓度安罗替尼处理后的细胞活力。

3

迁移和侵袭功能实验

检测安罗替尼对骨肉瘤细胞迁移和侵袭能力的影响。

通过transwell实验(有/无Matrigel)和伤口愈合实验评估安罗替尼处理后的细胞迁移和侵袭能力。

4

自噬检测

验证安罗替尼是否诱导骨肉瘤细胞自噬并探讨ATG5的作用。

使用透射电镜观察自噬泡、免疫荧光检测LC3-II斑点、Western blot检测自噬相关蛋白(LC3-II、p62、ATG5)。

5

分子机制验证

验证安罗替尼诱导的自噬通过ATG5调控EMT和细胞骨架重排,涉及RhoA-ROCK-LIMK2通路。

通过ATG5敲低/过表达、Western blot检测EMT和细胞骨架相关蛋白、GTPase活性测定RhoA、Y-27632抑制RhoA通路并观察细胞骨架变化。

6

体内肺转移模型

在体内验证安罗替尼诱导自噬对骨肉瘤肺转移的影响。

将KHOS细胞(对照、shATG5或shNC)尾静脉注射入BALB/c裸鼠,一周后给予安罗替尼灌胃,观察肺转移结节数和相关蛋白表达。

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
DMEM培养基NexellYC-2006
RPMI-1640培养基--YC-1002
胎牛血清Gibco--
链霉素Solarbio--
青霉素Solarbio--
ATG5 shRNARiboBio--
嘌呤霉素Solarbio--
细胞计数试剂盒-8Dojindo--
基质胶Corning354480
Transwell小室Corning3422
RIPA裂解液Solarbio--
蛋白酶抑制剂Solarbio--
醋酸铀----
柠檬酸铅----
罗丹明鬼笔环肽Cytoskeleton--
DAPISolarbio--
抗LC3抗体Cell Signaling Technology12741
RhoA活化检测试剂盒CytoskeletonBK036-S
抗ATG5抗体ProteinTech10181-2-AP
抗P62抗体ProteinTech18420-1-AP
抗LC3A/B抗体Cell Signaling Technology12741
抗LC3B抗体Cell Signaling Technology3868
抗MMP-9抗体Cell Signaling Technology13667
抗N-钙粘蛋白抗体Abcamab76011
抗E-钙粘蛋白抗体ProteinTech208704-1-AP
抗波形蛋白抗体Biossbs-0756R
抗LIMK2抗体ProteinTech12350-1-AP
抗Cofilin抗体ProteinTech10960-1-AP
抗LIMK2(磷酸化T505)抗体Abcamab38499
抗Cofilin(磷酸化S3)抗体Abcamab12866
抗GAPDH抗体ShareBioAB0037
抗兔IgG(Hazel)标记抗体ShareBioAB0101
透射电子显微镜HitachiH-600
共聚焦显微镜OlympusFV10i
SPSS v.21.0IBM--

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:143B和KHOS来自ATCC
阅读提示:Material and Methods: Cell lines and reagents
药物处理
安罗替尼浓度:0.5, 1.0, 1.5 µM;最大浓度1.5 µM
阅读提示:Results: 图1A和材料方法
基因敲低
ATG5 shRNA序列及转染方法;嘌呤霉素筛选浓度:2 mg/mL
阅读提示:Material and Methods: RNA interference and ectopic expression
细胞功能实验
transwell小室规格(Matrigel包被及未包被);细胞计数方法;伤口愈合观察时间:0h和24h
阅读提示:Material and Methods: Transwell assays 和 Wound healing assays
体内实验
小鼠品系:BALB/c裸鼠,6周龄,雌性;细胞注射量:3×10^6;给药剂量:1 mg/kg/天,持续30天;每组n=4
阅读提示:Material and Methods: Generation of xenografts