A375黑色素瘤衍生的乳酸通过TCA循环和TGF-β信号诱导巨噬细胞M2极化,从而控制A375黑色素瘤表型

A375 melanoma-derived lactate controls A375 melanoma phenotypes by inducing macrophage M2 polarization via TCA cycle and TGF-β signaling.

作者信息Qifei Wang, Yurui Shi, Zelian Qin, Mengli Xu, Jingyi Wang, Yuhao Lu, Zhenmin Zhao, Hongsen Bi
PMID39995996
期刊PeerJ
发布时间2025-02-21
DOI10.7717/peerj.18887

实验完整度

包含细胞实验(A375、PIG1、PBMCs)、条件培养基处理、流式、ELISA、代谢分析(ECAR/OCR)、Western blot、功能实验(增殖、迁移、侵袭)及机制验证(TCA、TGF-β)。

主要模型

A375黑色素瘤细胞系 PIG1人黑色素细胞系 人外周血单个核细胞(PBMCs)

重点核对

A375和PIG1细胞培养于含10% FBS的DMEM,37°C,5% CO2,使用10-50代 PBMCs分离使用密度梯度离心,CD14微磁珠分选 条件培养基制备:A375或PIG1以2,000,000细胞/6 cm皿培养48小时,收集上清与RPMI培养基1:1混合培养PBMCs 48小时,再收集巨噬细胞条件培养基 乳酸处理浓度及AZD3965浓度基于CD206表达优化,A375-CM中乳酸浓度高于PIG1-CM 2-DG(1 mM)和AA5(1 μM)分别抑制糖酵解和TCA循环,处理PBMCs 48小时

摘要

摘要:引言:巨噬细胞表型与皮肤黑色素瘤的进展和预后有关。然而,A375黑色素瘤中的Warburg效应与巨噬细胞极化之间的关联及其潜在机制仍鲜有报道。目的:本研究旨在探讨A375黑色素瘤衍生的乳酸对巨噬细胞极化、黑色素瘤表型反应及其潜在机制的影响。方法:采用流式细胞术评估M1和M2标志物的表达、细胞周期和凋亡。用酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒测定转化生长因子β(TGF-β)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)的水平。分别采用CCK8和transwell实验评估增殖和侵袭。使用XF96细胞外通量分析仪分析细胞外酸化率(ECAR)和耗氧率(OCR)。蛋白表达通过Western blotting测定。结果:我们的结果显示,黑色素瘤A375条件培养基(A375-CM)诱导外周血单个核细胞(PBMCs)向抗炎M2巨噬细胞极化。M2标志物CD206和ARG1表达增加,TGF-β分泌也增加。相反,M1标志物CD68表达下降。此外,缺氧促进了A375-CM诱导的巨噬细胞M2极化。PIG1条件培养基(PIG1-CM)中乳酸水平升高诱导M2极化,而乳酸转运抑制剂AZD3965在A375-CM培养的PBMCs中抑制了这种效应。此外,黑色素瘤衍生的乳酸通过三羧酸(TCA)循环而非糖酵解调节M1/M2极化。重要的是,极化的巨噬细胞通过TCA循环和TGF-β改变了黑色素瘤的表型,包括增殖、克隆形成、细胞周期、凋亡、迁移和侵袭。结论:我们的数据共同表明,黑色素瘤衍生的乳酸促进M2巨噬细胞极化,随后通过TCA循环和TGF-β信号导致黑色素瘤表型的改变。关键词:乳酸,巨噬细胞,黑色素瘤,M2极化,TCA循环,TGF-β

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
A375黑色素瘤衍生的乳酸如何影响巨噬细胞极化,以及极化的巨噬细胞如何改变黑色素瘤表型,其潜在机制是什么?
核心机制
黑色素瘤衍生的乳酸通过TCA循环而非糖酵解诱导巨噬细胞M2极化,极化的M2巨噬细胞通过TCA循环增强和TGF-β分泌促进黑色素瘤增殖、克隆形成、细胞周期进展、迁移和侵袭,并抑制凋亡。
主要证据
流式细胞术显示A375-CM处理PBMCs后M2标志物CD206和ARG1表达升高,M1标志物CD68降低;ELISA显示TGF-β分泌增加。MCT1抑制剂AZD3965阻断乳酸转运后M2极化减弱。TCA循环抑制剂AA5处理巨噬细胞后M2标志物和TGF-β降低,M1标志物升高;糖酵解抑制剂2-DG无此效果。功能实验显示A375-M-CM促进A375增殖、克隆形成、迁移和侵袭,抑制凋亡;去除TGF-β或抑制TCA循环后效果逆转。
研究意义
本研究从Warburg效应和免疫机制的角度为黑色素瘤的发病机制提供了新的见解。

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

测定最佳缺氧条件

确定对A375增殖促进且对PBMCs活力影响最小的缺氧浓度。

将A375细胞在不同氧浓度(1%、2%、3%、4%、5%、21%)下培养48小时,用CCK-8检测增殖;同时评估A375和PBMCs的活力。

2

验证A375-CM诱导巨噬细胞M2极化

检查黑色素瘤条件培养基对巨噬细胞极化的影响。

PBMCs与PIG1-CM或A375-CM共培养48小时,流式检测M1/M2标志物(CD68、CD206、ARG1),ELISA检测TNF-α和TGF-β分泌。

3

检测乳酸在M2极化中的作用

确定A375衍生的乳酸是否介导巨噬细胞M2极化。

比较PIG1和A375条件培养基中乳酸水平,用乳酸试剂盒测定。用MCT1抑制剂AZD3965阻断乳酸转运,或用乳酸处理PBMCs,观察M1/M2标志物变化。

4

探究TCA循环和糖酵解在乳酸诱导M2极化中的作用

明确乳酸诱导M2极化依赖的代谢途径。

用2-DG抑制糖酵解、AA5抑制TCA循环处理PBMCs(经PMA诱导为M0巨噬细胞),检测M1/M2标志物和细胞因子分泌。

5

评估M2巨噬细胞对A375表型的影响

检测极化巨噬细胞对黑色素瘤细胞功能的影响。

收集M2巨噬细胞条件培养基(A375-M-CM)培养A375细胞,检测增殖(CCK8)、克隆形成、细胞周期、凋亡、迁移和侵袭。

6

验证TCA循环和TGF-β在巨噬细胞介导的A375表型改变中的作用

确定TCA循环和TGF-β是否是巨噬细胞影响黑色素瘤表型的关键介质。

用AA5处理极化巨噬细胞以抑制TCA循环,或用TGF-β中和抗体清除A375-M-CM中的TGF-β,然后用条件培养基培养A375,检测上述表型。

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HyClone--
胎牛血清HyClone--
青霉素/链霉素HyClone--
人外周血淋巴细胞分离液DAKEWE7111011
CD14微磁珠----
台盼蓝溶液Solarbio--
RIPA裂解液Solarbio--
磷酸酶和蛋白酶抑制剂混合物Solarbio--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime--
PVDF膜Millipore--
抗HIF1α抗体CST--
抗β-actin抗体CST--
人Fc受体阻断溶液Biolegend422301
Cyto-Fast固定/破膜液Biolegend426803
Brilliant Violet 421标记抗人CD206抗体Biolegend321126
PE标记抗人CD68抗体Biolegend333808
PerCP/Cyanine5.5标记抗人ARG1抗体Biolegend369710
流式细胞仪BD--
XF96细胞外通量分析仪Seahorse Bioscience--
TNF-α ELISA试剂盒CUSABIOZ10020761
TGF-β ELISA试剂盒CUSABIOZ09020760
CCK8试剂盒DOJINDOCK04
结晶紫SolarbioG1063
Transwell小室Corning3422
基质胶BD356234
Annexin V-PE/PI凋亡试剂盒KeyGENKGA1030
AZD3965SelleckS7339
乳酸SelleckE4473
2-脱氧-D-葡萄糖SelleckS4701
Atpenin A5Abcamab144194
低氧培养箱Thermo Fisher Scientific--
A375细胞系ProcellCL-0014
ECL发光系统Amersham Pharmacia Biotech--

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
A375和PIG1细胞培养条件:DMEM、10% FBS、1%青霉素/链霉素,37°C,5% CO2,使用10-50代
阅读提示:Methods: Cell lines and cell cultures
PBMC分离
PBMCs分离方法:密度梯度离心,使用人外周血淋巴细胞分离液,离心800 g 30分钟,250 g 10分钟;CD14微磁珠分选
阅读提示:Methods: PBMCs separation
条件培养基制备
A375或PIG1以2,000,000细胞/6 cm皿接种,培养48小时收集上清;与RPMI培养基1:1混合培养PBMCs 48小时,再收集巨噬细胞条件培养基
阅读提示:Methods: Conditioned medium preparation
乳酸处理和MCT1抑制
乳酸和AZD3965浓度;乳酸转运抑制效果
阅读提示:Results: M2 polarization of macrophage induced by A375-CM is regulated by lactate; Figure 3 legend
代谢抑制实验
2-DG浓度(1 mM)和AA5浓度(1 μM)用于抑制糖酵解和TCA循环
阅读提示:Methods: ECAR and OCR analysis; Results: TCA cycle instead of glycolysis is in involved in macrophage M2 polarization induced by lactate; Figure 4 legend