血红素氧合酶-1通过减少氧化应激和铁死亡导致鼻咽癌顺铂耐药

Heme oxygenase-1 leads to cisplatin resistance in nasopharyngeal carcinoma by reducing oxidative stress and ferroptosis.

作者信息Zhongqiang Cheng, Lixian Huang, Yanshu Zhang, Kaiyue Yue, Shunmo Jia, Zhijie Fang, Zhiqiang Lin
PMID40790738
发布时间2025-08-11
DOI10.1186/s12935-025-03908-6

实验完整度

包含体外细胞实验、耐药细胞模型、体内异种移植模型及分子机制验证(氧化应激和铁死亡)。

主要模型

HK1和C666-1鼻咽癌细胞系 HK1/R和C666-1/R顺铂耐药细胞系 BALB/c裸鼠异种移植瘤模型

重点核对

CDDP处理浓度5 μM及时间点24/48/72小时 耐药细胞建立:CDDP浓度递增0.1–10 μM Hemin浓度1 μM处理24小时 ZnPP浓度5 μM处理48小时 Erastin浓度10 μM 动物实验:ZnPP 40 mg/kg每日一次、Erastin 10 mg/kg每3天一次、CDDP 4 mg/kg每3天一次

摘要

背景:鼻咽癌(NPC)是一种死亡率高的恶性肿瘤。本研究探讨血红素氧合酶-1(HO-1)在鼻咽癌顺铂(CDDP)耐药中的作用。方法:研究CDDP对两种鼻咽癌细胞系(HK1和C666-1)的时间依赖性效应。通过将亲本细胞暴露于逐渐增加的CDDP浓度建立CDDP耐药细胞。亲本细胞接受HO-1诱导剂Hemin处理,而耐药细胞接受HO-1抑制剂ZnPP处理,以探讨HO-1活性对NPC细胞系CDDP耐药的影响。使用Erastin验证铁死亡对细胞CDDP敏感性的作用。在小鼠异种移植肿瘤模型中进行平行设置以进行体内验证。结果:CDDP在最初48小时内时间依赖性降低NPC细胞的生长和迁移能力,但之后细胞毒性不再显著增强。CDDP处理后细胞中HO-1上调,显示与获得性CDDP耐药相关。诱导亲本细胞中的HO-1活性保护细胞免受氧化损伤、凋亡和铁死亡,而使用ZnPP抑制HO-1活性则恢复了耐药细胞中CDDP的治疗效果。此外,Erastin处理也恢复了CDDP对耐药细胞的细胞毒性。在携带异种移植肿瘤的小鼠中,ZnPP或Erastin处理均减弱了肿瘤的生长和重量。结论:这项工作表明HO-1通过抑制氧化应激和铁死亡与NPC细胞中获得的CDDP耐药相关。

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
HO-1在鼻咽癌顺铂耐药中的作用及其机制是什么?
核心机制
HO-1通过抑制氧化应激和铁死亡促进鼻咽癌细胞获得性顺铂耐药。
主要证据
CDDP处理后HO-1表达上调;HO-1诱导剂Hemin保护亲本细胞免受CDDP诱导的氧化损伤、凋亡和铁死亡,而HO-1抑制剂ZnPP或铁死亡诱导剂Erastin恢复耐药细胞对CDDP的敏感性,并在小鼠异种移植瘤模型中增强CDDP的抗肿瘤效果。
研究意义
靶向HO-1可能增强脂质过氧化和铁死亡之间的相互作用,从而潜在地提高CDDP治疗鼻咽癌的疗效。

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

CDDP时间依赖性效应检测

评估CDDP对鼻咽癌细胞恶性表型的抑制效果及耐药出现的时程

用5 μM CDDP处理HK1和C666-1细胞24、48、72小时,检测细胞活力、集落形成、迁移、侵袭、凋亡及γ-H2AX表达。

2

耐药细胞系建立与HO-1表达验证

建立获得性CDDP耐药细胞系并验证HO-1表达变化

亲本细胞暴露于递增CDDP浓度(0.1–10 μM)建立耐药细胞系HK1/R和C666-1/R,检测IC50、凋亡率及HO-1 mRNA和蛋白水平。

3

HO-1活性调控对CDDP敏感性的影响

验证HO-1活性对鼻咽癌细胞CDDP耐药的功能影响

亲本细胞用Hemin(HO-1诱导剂)处理,耐药细胞用ZnPP(HO-1抑制剂)处理,检测IC50、增殖、迁移、侵袭、凋亡、DNA损伤、ROS、血管生成能力及VEGFA/MMP9水平。

4

氧化应激与铁死亡机制验证

探究HO-1对CDDP诱导的氧化损伤和铁死亡的影响

检测GPX4、ACSL4表达,SOD活性、MDA水平及线粒体功能(MitoTracker染色)。

5

铁死亡诱导剂Erastin对CDDP敏感性的影响

验证诱导铁死亡是否恢复耐药细胞对CDDP的敏感性

耐药细胞用Erastin处理,检测IC50、增殖、迁移、侵袭、凋亡及γ-H2AX表达。

6

体内异种移植瘤模型验证

在体内验证HO-1抑制或铁死亡诱导对CDDP抗肿瘤效果的增强作用

裸鼠皮下注射耐药细胞,给予ZnPP或Erastin联合CDDP处理,测量肿瘤体积和重量,进行IHC(Ki67、Cleaved Caspase-3、4-HNE)和TUNEL凋亡检测,并分析SOD和MDA水平。

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
RPMI-1640培养基文中未明确说明--
胎牛血清文中未明确说明--
顺铂文中未明确说明5702198
氯化血红素Sigma-Aldrich18031-40-8
锌原卟啉MedChemExpressHY-101193
ErastinMedChemExpressHY-15763
TRIzol试剂文中未明确说明--
HiScript II第一链cDNA合成试剂盒南京诺唯赞生物科技股份有限公司R211-01
2x SYBR Green qPCR预混液Selleck ChemicalsB21202
RIPA裂解液上海碧云天生物技术有限公司P1005
聚偏二氟乙烯膜文中未明确说明--
HO-1抗体Cell Signaling Technology#70081
GPX4抗体Abcamab125066
ACSL4抗体Abcamab155282
Vinculin抗体Cell Signaling Technology#13901
山羊抗兔IgG(HRP)Abcamab205718
CCK-8检测试剂盒SolarbioCA1210
Matrigel基质胶文中未明确说明--
人脐静脉内皮细胞ATCCPCS-100-013
Mito-Tracker Red CMXRos碧云天C1049B
γ-H2AX抗体Abcamab81299
山羊抗兔IgG H&LThermo Fisher ScientificA-21245
DAPI文中未明确说明--
BALB/c裸鼠北京维通利华实验动物技术有限公司401
MDA检测试剂盒生工生物工程(上海)股份有限公司D799761
SOD活性检测试剂盒生工生物工程(上海)股份有限公司D799593
人VEGFA ELISA试剂盒伊莱瑞特生物科技股份有限公司E-EL-H0111
人MMP-9 ELISA试剂盒伊莱瑞特生物科技股份有限公司E-EL-H6075
一步法TUNEL凋亡检测试剂盒碧云天C1089
Ki-67抗体Cell Signaling Technology#12202
Cleaved Caspase-3抗体Cell Signaling Technology#9661
4-HNE抗体GeneTexGTX01087
Prism 8.02软件GraphPad--

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
细胞培养与CDDP处理
细胞系(HK1、C666-1)、CDDP浓度5 μM、处理时间24/48/72小时、培养基RPMI-1640含10% FBS、培养条件37℃/5% CO2
阅读提示:Materials and methods: Cells
耐药细胞建立
CDDP浓度递增范围0.1–10 μM、暴露时间未明确说明
阅读提示:Materials and methods: Cells
HO-1诱导与抑制
Hemin浓度1 μM处理24小时、ZnPP浓度5 μM处理48小时、对照组DMSO
阅读提示:Materials and methods: Cells
铁死亡诱导
Erastin浓度10 μM
阅读提示:Materials and methods: Cells
体内异种移植瘤模型
小鼠品系BALB/c裸鼠、细胞注射量2×10^6 cells/鼠、给药方案(ZnPP 40 mg/kg每日一次、Erastin 10 mg/kg每3天一次、CDDP 4 mg/kg每3天一次)、每组6只
阅读提示:Materials and methods: In vivo tumorigenesis assays