肝细胞癌中SDHA缺乏通过琥珀酸诱导的M2巨噬细胞极化促进肿瘤进展

SDHA Deficiency in Hepatocellular Carcinoma Promotes Tumor Progression through Succinate-Induced M2 Macrophage Polarization.

作者信息Xinyang Li, Luyuan Ma, Chuan Shen, Ruolan Gu, Shilong Dong, Mingjie Liu, Ying Xiao, Wenpeng Liu, Yuexia Liu, Caiyan Zhao
PMID41613800
期刊Oncol Res
发布时间2026-01-19
DOI10.32604/or.2025.073179

实验完整度

包含生物信息学分析、临床样本验证、体外细胞共培养及功能实验、体内皮下瘤模型等多层次验证,并涉及机制研究。

主要模型

HCC细胞系(Hep3B、MHCC97H等) THP-1来源的巨噬细胞(THP-1(Mφ)) 皮下移植瘤小鼠模型(C57BL/6J小鼠) HCC临床组织样本和血清样本

重点核对

HCC患者中M2巨噬细胞浸润与预后的关系 SDHA敲低或过表达对M2巨噬细胞极化的影响 琥珀酸处理及GPR91/STAT3通路抑制对M2极化的影响 SDHA表达与M2巨噬细胞浸润的负相关性 血清琥珀酸作为HCC诊断标志物的效能

摘要

背景:肝细胞癌(HCC)是一种侵袭性强且致命的恶性肿瘤。代谢重编程动态重塑肿瘤微环境(TME)并驱动HCC进展。本研究探讨了代谢重编程重塑HCC中TME的机制。方法:对HCC患者转录组数据进行生物信息学分析,以识别差异表达基因和免疫浸润状态。通过免疫组织化学分析确定琥珀酸脱氢酶复合物亚基A(SDHA)表达与M2巨噬细胞浸润之间的相关性。使用SDHA敲低或过表达的HCC细胞进行体外实验,包括共培养、流式细胞术和酶联免疫吸附测定。使用蛋白质印迹实验、功能实验和皮下肿瘤模型小鼠来阐明琥珀酸介导的HCC细胞与巨噬细胞在TME中相互作用的分子机制。结果:M2巨噬细胞浸润增加与HCC患者预后较差相关。SDHA在HCC肿瘤组织中下调,并与M2巨噬细胞浸润呈负相关。SDHA敲低促进M2巨噬细胞极化,而SDHA过表达逆转了这种效应。机制上,HCC细胞中SDHA缺乏诱导琥珀酸积累,通过激活G蛋白偶联受体91(GPR91)/信号转导与转录激活因子3(STAT3)通路促进M2巨噬细胞极化。同时,琥珀酸刺激增强了M2巨噬细胞中的线粒体氧化磷酸化,从而促进HCC进展。HCC患者血清琥珀酸水平升高。受试者工作特征曲线分析表明,血清琥珀酸是HCC的有希望的诊断标志物(曲线下面积=0.815)。结论:SDHA缺乏导致琥珀酸积累,通过GPR91/STAT3通路促进M2巨噬细胞极化,从而促进HCC进展。基于这些发现,血清琥珀酸可能成为HCC的有希望的诊断生物标志物。

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
HCC中代谢重编程如何通过琥珀酸影响肿瘤微环境中M2巨噬细胞极化及肿瘤进展?
核心机制
SDHA缺乏导致琥珀酸积累,通过激活GPR91/STAT3信号通路促进M2巨噬细胞极化,进而促进HCC进展。
主要证据
基于TCGA和GEO数据集的生物信息学分析,发现SDHA下调与M2巨噬细胞浸润负相关;体外共培养实验证明SDHA敲低促进M2极化,过表达抑制;琥珀酸处理诱导M2极化,GPR91抑制剂和STAT3抑制剂阻断此效应;体内实验证实琥珀酸促进肿瘤生长,GPR91抑制剂抑制此效应。
研究意义
血清琥珀酸可能成为HCC的非侵入性诊断或预后生物标志物,SDHA和GPR91可能成为HCC的潜在治疗靶点。

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

生物信息学分析及临床样本验证

识别与M2巨噬细胞浸润相关的关键代谢基因,并验证其表达和临床意义

利用TCGA和GEO数据集,通过CIBERSORT评估免疫浸润,识别差异表达基因,并进行功能富集和PPI网络分析,最终确定SDHA为关键基因;随后在临床样本中通过qRT-PCR和IHC验证SDHA表达及其与M2巨噬细胞浸润的相关性。

2

体外细胞实验验证SDHA对M2极化的影响

验证SDHA表达变化对巨噬细胞M2极化的直接作用

在Hep3B细胞中敲低SDHA,在MHCC97H中过表达SDHA,收集条件培养基处理THP-1来源的巨噬细胞,检测M2标志物表达及CD206+细胞比例。

3

琥珀酸对M2极化的影响及受体机制验证

明确琥珀酸是否可以诱导M2极化,并验证GPR91受体的作用

用琥珀酸(1.5 mM)处理THP-1(Mφ)细胞,检测M2标志物、细胞因子分泌及CD206表达;用GPR91抑制剂NF-56-EJ40预处理后观察对琥珀酸效应的阻断作用。

4

STAT3信号通路在琥珀酸诱导M2极化中的作用

验证STAT3是否为琥珀酸诱导M2极化的下游信号分子

使用STAT3抑制剂Stattic单独或与GPR91抑制剂联合处理,检测M2标志物及p-STAT3蛋白水平。

5

体内实验验证琥珀酸促进肿瘤生长

在体内验证琥珀酸对HCC肿瘤生长的影响及GPR91在其中的作用

将Hepa1-6细胞皮下接种至C57BL/6J小鼠,待肿瘤体积约100 mm³后分为对照组、琥珀酸组和琥珀酸+GPR91抑制剂组,腹腔注射给药,监测肿瘤生长。

6

血清琥珀酸的诊断价值评估

评估血清琥珀酸作为HCC诊断生物标志物的潜力

检测健康对照和HCC患者血清琥珀酸水平,并进行ROC曲线分析。

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
THLE-2细胞PricellaCL-0833
MHCC97H细胞ServicebioSTCC10113P
Hep3B细胞ServicebioSTCC10103P
HepG2细胞ServicebioSTCC10114P
HuH7细胞ServicebioSTCC10102P
HCC-LM3细胞ServicebioSTCC10111P
Hepa1-6细胞ServicebioSTCC20016P
THP-1细胞PricellaCL-0233
DMEM培养基GibcoC11995500BT
胎牛血清CellboxAUS-01S
青霉素-链霉素PricellaPB180120
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778030
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668030
TRIzol试剂Invitrogen15596018
NanoDrop分光光度计InvitrogenNDL-PLUS-PR-CN
逆转录试剂盒Yeasen11120ES60
SYBR Green预混液Yeasen11202ES08
ABI 7500实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific4351105
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯MCEHY-18739
琥珀酸MCEHY-N0420
NF-56-EJ40MCEHY-130246
StatticMCEHY-13818
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
硝酸纤维素膜Pall66485
脱脂奶粉SolarbioLP0033B
吐温20SolarbioT1085
抗SDHA抗体AbmartT56752
抗CD206抗体HUABIOET1702-04
抗p-STAT3抗体ImmunowayYP0251
抗STAT3抗体AbmartT55292
抗TOMM20抗体WanleibioWL0362
抗NDUFB8抗体HUABIOET7108-25
抗ATP5A1抗体HUABIOET1703-53
抗UQCRC1抗体WanleibioWLR114
抗COX IV抗体WanleibioWL02203
β-肌动蛋白抗体AbmartP60035M
HRP标记二抗(小鼠)AbmartM21001
HRP标记二抗(兔)AbmartM21002
增强化学发光试剂SevenSW134
荧光/化学发光成像系统JiaPeng TechnologyJP-K600
过氧化氢ZSGB-BIOPV-9000
抗SDHA抗体AbmartT56752
抗CD163抗体Abcamab182422
PV-9000两步法免疫组化检测试剂盒ZSGB-BIO--
DAB显色液ZSGB-BIOZLI-9017
显微镜ZEISSAxioscope 5
MTTMCEHY-15924
二甲基亚砜MCEHY-Y0320C
酶标仪JiaPeng Technologykeebio-MR100
生理盐水SolarbioIN9000
琥珀酸检测试剂盒MBBiologyMB-00547A
TNF-α ELISA试剂盒Invitrogen88-7346-88
TGF-β ELISA试剂盒Invitrogen88-8350-88
山羊血清SolarbioSL038
抗CD206抗体HUABIOET1702-04
抗CD68抗体HUABIOHA601115
二抗(小鼠)ReportS7001
二抗(兔)ReportS6002
含DAPI封片剂ServicebioG1407
FITC标记CD206抗体InvitrogenMA5-16870
CytoFLEX LX流式细胞仪Beckman Coulter--
mtDNA提取试剂盒ServicebioG3633
DCFH-DA溶液BeyotimeS0033
JC-1工作液BeyotimeC2006
BCA蛋白定量试剂盒ReportRW0201
SOD检测试剂盒BeyotimeS0101S
ATP检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA095-1-1
CCK-8试剂盒BeyotimeC0038
结晶紫SolarbioG1062
Matrigel Transwell小室Corning354480
显微镜LeicaDMIL LED
GPR91抑制剂(化合物4c)MCEHY-126217

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
细胞系名称、培养基(DMEM含10% FBS和1%青霉素-链霉素)、温度37°C、5% CO2
阅读提示:参见Materials and Methods 2.4 Cell Culture
细胞转染
siRNA序列、转染试剂(Lipofectamine RNAiMAX或Lipofectamine 2000)、转染效率验证
阅读提示:参见Materials and Methods 2.5 Cell Transfections
巨噬细胞极化
PMA浓度(100 ng/mL)、分化时间、琥珀酸浓度(1.5 mM)、处理时间(48小时)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.7 Macrophage Polarization
信号通路抑制实验
GPR91抑制剂NF-56-EJ40浓度(4 μM)、STAT3抑制剂Stattic浓度(5 μM)、预处理时间(6小时)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.7 Macrophage Polarization及Figure 5和6的图注
体内动物实验
小鼠品系(C57BL/6J雄性,6周龄)、细胞接种量(5×10^6)、分组(PBS对照组、琥珀酸组100 mg/kg、琥珀酸+抑制剂组100 mg/kg琥珀酸+100 mg/kg compound 4c)、给药途径(腹腔注射,每周两次)、治疗周期(4周)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.16 Mouse Models
临床样本检测
血清样本量(54例HCC、18例健康对照)、组织样本量(52对配对组织、17对新鲜组织)
阅读提示:参见Materials and Methods 2.3 Clinical HCC Samples