基于生物信息学探讨口腔鳞状细胞癌炎症-癌变中CD46/TREM1与LC3B/ATG5的相互作用机制

Exploring the interaction mechanisms of CD46/TREM1 and LC3B/ATG5 in the inflammation-cancer transformation of oral squamous cell carcinoma based on bioinformatics.

作者信息Huixian Xie, Yingjie Xu, Beibei Cong, Meihua Gao, Wanchun Wang
PMID41415031
发布时间2025-12-03
DOI10.3389/fmolb.2025.1713632

实验完整度

研究包含4-NQO诱导的动物模型、临床样本分析、IHC、ELISA、转录组测序,并验证了PI3K-AKT-mTOR通路与自噬标志物的关联,多个证据层级支持结论。

主要模型

4-NQO诱导的SD大鼠口腔炎症-癌变模型 临床口腔白斑组织 临床口腔鳞状细胞癌组织 临床癌旁正常黏膜组织

重点核对

4-NQO浓度:0.004%(饮水) LPS浓度:3 mg/mL(局部涂抹,每周3次) 动物分组:7组(NC、INF、INF+LPS、OLK、OLK+LPS、OSCC、OSCC+LPS) 最终动物样本量:每组n=4;临床样本量:20例(OLK 7例、OSCC 7例、NC 6例) IHC评分:H-Score(0-300),由两名盲法观察者独立评估

摘要

目的:探讨CD46/TREM1与LC3B/ATG5在口腔鳞状细胞癌(OSCC)发展中的分子相互作用模式,为阐明炎症-癌变进展机制以及OSCC的早期诊断和治疗提供新靶点。方法:采用4-硝基喹啉-N-氧化物(4-NQO)饮水法和/或脂多糖(LPS)建立口腔炎症-癌变进展动物模型。收集临床口腔白斑(OLK)、OSCC及癌旁正常组织。免疫组织化学检测动物和临床组织中CD46、TREM1、LC3B、ATG5蛋白表达及PI3K-AKT/TNF通路变化。酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清和唾液中炎症细胞因子水平。高通量测序分析关键通路。结果:免疫组织化学显示OSCC组织中CD46/TREM1表达升高,LC3B/ATG5表达降低(P < 0.05)。大鼠血清中IL-6、IL-8和GROα/CXCL1水平随炎症-癌变进展逐渐升高,而唾液中表达在炎症阶段达到峰值。在人唾液和血清中,TNF-α、IL-8和IL-6在健康个体、口腔白斑患者和OSCC患者中呈上升趋势(P < 0.05)。转录组分析显示,从OLK到OSCC的转化过程中,差异表达基因显著增加,主要为下调基因。其中,Col4a6和Csf2基因通过调控PI3K-Akt和TNF通路参与炎症-癌变进展。结论:CD46和TREM1在OSCC中高表达,是OLK向OSCC进展的关键起始因子。生物信息学分析确定了炎症-癌变转化中的关键候选基因(Col4a6、Csf2)和通路(PI3K-Akt、TNF)。PI3K-AKT-mTOR通路的激活与自噬抑制和OSCC恶性进展相关。此外,炎症-癌变转化是OSCC发展的核心机制,肿瘤炎症微环境在OLK向OSCC的进展中充当“促进剂”。本研究为OSCC的分子机制和靶向治疗提供了新见解,具有重要的理论和临床应用价值。

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
CD46/TREM1与LC3B/ATG5在口腔鳞状细胞癌炎症-癌变中的分子相互作用模式及其机制是什么?
核心机制
CD46/TREM1激活PI3K-AKT-mTOR通路,进而抑制自噬(表现为LC3B/ATG5表达降低),促进炎症-癌变进展;TNF通路激活和炎症因子(IL-6、IL-8、TNF-α)升高驱动恶性转化。
主要证据
基于4-NQO诱导的大鼠模型和临床样本的IHC显示,OSCC中CD46/TREM1表达升高、LC3B/ATG5表达降低;ELISA显示炎症因子水平升高;转录组测序揭示PI3K-Akt和TNF通路显著变化;相关性分析表明CD46/TREM1与通路激活正相关,与自噬标志物负相关。
研究意义
本研究为OSCC的分子机制提供新见解,CD46和TREM1可能作为潜在治疗靶点,并为早期诊断和多学科治疗策略提供理论基础。

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

建立炎症-癌变动物模型

模拟口腔慢性炎症至癌症的进展过程,并验证LPS的促进作用。

使用0.004% 4-NQO饮水建立SD大鼠模型,并分组为NC、INF、OLK、OSCC(每组6只),部分组联合LPS局部涂抹(3 mg/mL,每周3次)。定期观察口腔黏膜变化,收集不同阶段组织样本。

2

病理学评估

确认各阶段组织病理特征和肿瘤形成。

对舌组织进行H&E染色,观察正常、炎症、白斑和鳞癌阶段的组织学改变。

3

免疫组化检测蛋白表达

评估CD46、TREM1、LC3B、ATG5及PI3K-AKT/TNF通路蛋白的表达水平。

使用IHC检测各阶段组织中的蛋白表达,并通过H-Score进行半定量分析。

4

ELISA检测炎症因子

测量血清和唾液中炎症因子水平,反映炎症状态。

使用ELISA试剂盒检测大鼠和临床样本中的IL-6、IL-8、TNF-α、GROα/CXCL1水平。

5

转录组测序及生物信息学分析

鉴定炎症-癌变进程中的差异表达基因和关键通路。

对动物和临床组织进行RNA-seq,筛选DEGs并进行GO/KEGG富集分析,识别关键基因和通路。

6

关键通路蛋白验证

验证PI3K-AKT-mTOR和TNF通路在癌变过程中的激活。

使用IHC检测P-PI3K、P-AKT、P-MTOR和TNF-α的表达,并进行相关性分析。

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
脂多糖----
RNA保存液AGAG21015
内源性过氧化物酶阻断剂Zhongshan JinqiaoPV-9001
抗CD46抗体MCEHY-P 80064
抗TREM1抗体Biossbs-10306R
抗LC3B抗体MCEHY-P 80742
抗ATG5抗体ImmunowayYM8340
兔两步法检测试剂盒Zhongshan JinqiaoPV-9001
抗TNF-α抗体MCEHY-P 80914
抗P-PI3K抗体MCEHY-P 80846
抗P-AKT抗体MCEHY-P 80276
抗P-MTOR抗体BOSTERBM4840
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R-0015
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R-0003
IL-8/CXCL1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R-2856
IL-8 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6156
IL-6 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6008
Nanodrop2000----
Agilent 2100系统Agilent--
Illumina NovaSeq 6000Illumina--

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
动物模型建立
4-NQO浓度:0.004%(饮水);LPS浓度:3 mg/mL(局部涂抹);每周3次;动物分组:NC、INF、INF+LPS、OLK、OLK+LPS、OSCC、OSCC+LPS
阅读提示:Methods 2.1
免疫组织化学
一抗浓度:CD46 1:500, TREM1 1:300, LC3B 1:100, ATG5 1:600;二抗检测:PV-9001;DAB显色5分钟;H-Score评分方法
阅读提示:Methods 2.4
ELISA
ELISA试剂盒:IL-6 (E-EL-R-0015, E-EL-H6008), TNF-α (E-EL-H6156), IL-8 (E-EL-R-2856);样本:血清和唾液;波长:450 nm;重复数:三次
阅读提示:Methods 2.5
转录组测序
RNA质量要求:总量≥1 μg,浓度≥35 ng/μL,OD260/280≥1.8,OD260/230≥1.0;测序平台:Illumina NovaSeq 6000;筛选标准:动物 |log2FC|>2, P adj<0.05;临床 |log2FC|>1, P adj<0.05
阅读提示:Methods 2.6和2.7