CXCL2介导的肿瘤细胞与巨噬细胞间的串扰在具核梭杆菌促进口腔鳞状细胞癌进展中的作用

The role of CXCL2-mediated crosstalk between tumor cells and macrophages in Fusobacterium nucleatum-promoted oral squamous cell carcinoma progression.

作者信息Fujiao Nie, Jie Zhang, Haoyang Tian, Jingjing Zhao, Pizhang Gong, Huiru Wang, Suli Wang, Pishan Yang, Chengzhe Yang
PMID38637499
发布时间2024-04-18
DOI10.1038/s41419-024-06640-7

实验完整度

包含临床样本分析、体外共培养模型、细胞功能验证、机制验证(NF-κB通路)及小鼠体内模型,多层级证据支持。

主要模型

cal27人舌鳞状细胞癌细胞系 THP-1人单核细胞系(PMA诱导分化为巨噬细胞) SCC7小鼠头颈鳞状细胞癌细胞系 RAW264.7小鼠巨噬细胞系 C3H小鼠SCC7皮下移植瘤模型

重点核对

Fn感染复数(MOI):cal27和SCC7为100,THP-1为20,RAW264.7为10 条件培养基制备:无血清培养基中加或不加Fn孵育48小时 巨噬细胞极化检测:CD86(M1)和CD206(M2) SB225002给药剂量:10 mg/kg腹腔注射,每2天一次 小鼠模型:5周龄雄性C3H小鼠,皮下注射10^6 SCC7细胞,第19天处死

摘要

口腔微生物群的失调与慢性炎症和致癌相关。具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum,Fn)是口腔微生物群的重要组成部分,能够扰乱免疫系统并形成炎性微环境,从而促进口腔鳞状细胞癌(OSCC)的发生和发展。然而,其潜在机制仍不清楚。在本研究中,我们探讨了Fn对OSCC细胞的影响以及OSCC细胞与巨噬细胞之间的串扰。16S rDNA测序和荧光原位杂交证实,与癌旁组织相比,临床OSCC组织中Fn显著富集。条件培养基共培养模型验证了Fn和巨噬细胞通过促进OSCC细胞增殖、迁移和侵袭而表现出促肿瘤特性。此外,Fn和OSCC细胞能够招募巨噬细胞并促进其M2极化。Fn进一步增强了OSCC细胞与巨噬细胞之间的这种串扰,从而放大了它们之间的正反馈环路。CXCL2在Fn刺激下的产生是一个重要的介质。在OSCC细胞中抑制CXCL2减弱了Fn对OSCC细胞增殖、迁移、巨噬细胞招募和M2极化的促进作用。相反,在巨噬细胞中敲低CXCL2逆转了Fn诱导的巨噬细胞对OSCC细胞高侵袭性表型的反馈效应。在机制上,Fn激活了OSCC细胞和巨噬细胞中的NF-κB通路,导致CXCL2表达上调。此外,C3H小鼠的SCC7皮下荷瘤模型也证实了Fn通过促进细胞增殖、激活NF-κB信号、上调CXCL2表达和诱导M2巨噬细胞浸润来增强肿瘤进展。然而,这些效应被CXCL2-CXCR2抑制剂SB225002逆转。总之,本研究表明Fn通过促进肿瘤细胞增殖、巨噬细胞招募和M2极化来促进OSCC进展。同时,CXCL2介导的OSCC细胞与巨噬细胞间增强的串扰在Fn的促癌效应中起着至关重要的作用。

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
具核梭杆菌(Fn)如何通过调节肿瘤细胞与巨噬细胞之间的串扰来促进口腔鳞状细胞癌(OSCC)的进展?
核心机制
Fn通过激活NF-κB信号通路上调OSCC细胞和巨噬细胞中CXCL2的表达,增强肿瘤细胞与巨噬细胞间的双向串扰,形成正反馈环路,促进肿瘤增殖、迁移、巨噬细胞招募及M2极化。
主要证据
临床样本中Fn富集与M2巨噬细胞浸润增加;体外共培养显示Fn和巨噬细胞促进OSCC细胞增殖迁移,CXCL2敲低或SB225002抑制这些效应;小鼠模型中Fn增强肿瘤生长和M2极化,SB225002逆转。
研究意义
本研究揭示了Fn促进OSCC进展的新机制,为OSCC提供了潜在的新型预测生物标志物和可行的治疗靶点。

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

临床样本中Fn和巨噬细胞的富集分析

验证Fn和M2巨噬细胞在OSCC组织中的富集情况

通过16S rDNA测序、荧光原位杂交(FISH)和免疫荧光(IF)检测临床OSCC组织和癌旁组织中Fn和巨噬细胞标志物。

2

Fn和巨噬细胞对OSCC细胞功能的影响

评估Fn和巨噬细胞条件培养基对OSCC细胞增殖、迁移和侵袭的影响

用Fn感染和条件培养基处理cal27和SCC7细胞,通过EdU、CCK8、集落形成、划痕和Transwell实验检测增殖和迁移能力,并通过qRT-PCR、Western blot和IF检测相关标志物表达。

3

Fn和OSCC细胞对巨噬细胞招募和极化的影响

研究Fn和OSCC细胞条件培养基对巨噬细胞招募和M2极化的作用

使用Transwell实验检测巨噬细胞迁移,通过qRT-PCR、IF和流式细胞术分析M1/M2标志物表达。

4

CXCL2介导的串扰验证

验证CXCL2是否在Fn增强的肿瘤细胞-巨噬细胞串扰中起关键作用

用siRNA敲低cal27或THP-1细胞中的CXCL2,检测对OSCC细胞增殖、迁移、巨噬细胞招募和极化的影响。

5

NF-κB通路机制研究

阐明Fn上调CXCL2的上游信号通路

Western blot检测NF-κB通路蛋白(p-IKKα/β、p-p65、IκBα),IF检测p65核转位,并使用NF-κB抑制剂Bay11-7082验证对CXCL2表达的影响。

6

体内小鼠模型验证

在体内验证Fn通过CXCL2促进OSCC进展和M2巨噬细胞浸润

C3H小鼠皮下接种SCC7细胞,肿瘤内多点注射Fn,并使用CXCR2抑制剂SB225002。通过肿瘤体积/重量、流式细胞术、IHC和IF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
脑心浸液肉汤----
DMEM培养基Gibco--
RPMI 1640培养基Gibco--
胎牛血清Gibco--
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯MCE--
CCK8试剂盒Dojindo--
活/死细胞染色试剂盒Solaibao--
Cell-Light EdU细胞增殖试剂盒RiboBio--
RNAiso Plus试剂Takara--
PrimeScript RT预混液Takara--
SYBR Premix Ex TaqYeasen--
RIPA裂解缓冲液----
BCA蛋白定量试剂盒Solaibao--
PVDF膜----
MMP9抗体Proteintech10375-2-AP
Vimentin抗体Cohesion BiosciencesCPA2228
CXCL2抗体Abcamab12473
CXCL2抗体Biossbs-1162R
磷酸化NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology3033
NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology8242
磷酸化IκBα抗体Cell Signaling Technology2859
IκB-α抗体Cell Signaling Technology4814
磷酸化IKKα/β抗体Cell Signaling Technology2697
IKKα抗体Cell Signaling Technology11930
IKKβ抗体Cell Signaling Technology8943
GAPDH抗体ProteintechHRP-60004
β-actin抗体Proteintech81115-1-RR
Ki67抗体Proteintech28074-1-AP
CD86抗体Cell Signaling Technology91882
CD86抗体CohesionCQA1883
CD206抗体Abcamab64693
人Fc受体阻断剂Biolegend422301
抗小鼠CD16/32抗体Biolegend156603
固定/破膜缓冲液试剂盒BioLegend426803
APC标记抗人CD86抗体Biolegend374207
FITC标记抗人CD206抗体Biolegend321103
APC标记抗小鼠CD206抗体Biolegend141707
PE标记抗小鼠CD86抗体Biolegend129203
CXCL2 ELISA试剂盒Lianke Biotechnology--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
opti-MEM培养基Gibco--
SB225002----
抗小鼠F4/80抗体Biolegend123107
免疫组织化学试剂盒Zhongshan Golden Bridge Biotechnology--

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
细菌感染
MOI值:cal27和SCC7为100,THP-1为20,RAW264.7为10;E.coli对照MOI 10
阅读提示:Materials and methods: Fn infection and conditional medium collection
条件培养基制备
无血清培养基中加或不加Fn孵育48小时
阅读提示:Materials and methods: Fn infection and conditional medium collection
细胞培养
DMEM含10% FBS和1%青霉素-链霉素;RPMI 1640含10% FBS和0.05 mM β-巯基乙醇
阅读提示:Materials and methods: Bacterial strain and cell culture
巨噬细胞分化
THP-1用PMA 100 ng/ml处理24小时
阅读提示:Materials and methods: Bacterial strain and cell culture
基因沉默
siRNA-CXCL2序列(siRNA-3)使用Lipofectamine 2000转染,转染后48小时
阅读提示:Materials and methods: Cell transfection
NF-κB抑制实验
Bay11-7082预处理60分钟,随后加或不加Fn共培养48小时
阅读提示:Results: Fn regulates CXCL2 through the NF-κB signaling pathway
小鼠模型
5周龄雄性C3H小鼠,皮下注射10^6 SCC7细胞;Fn瘤内注射每3天一次;SB225002剂量10 mg/kg,腹腔注射每2天一次
阅读提示:Materials and methods: OSCC mouse model
统计分析
每个实验重复三次,三次重复;使用t检验或单因素方差分析
阅读提示:Materials and methods: Statistical analysis