转化生长因子-β1通路在结直肠癌慢性应激诱导的血管生成中的作用

Role of transforming growth factor-β1 pathway in angiogenesis induced by chronic stress in colorectal cancer.

作者信息Jie Zhang, Yao-Tiao Deng, Jie Liu, Lu Gan, Yu Jiang
PMID38857055
发布时间2024-12-31
DOI10.1080/15384047.2024.2366451

实验完整度

包含体内外实验:荷瘤小鼠慢性束缚应激模型评估肿瘤生长与血管密度,体外细胞实验检测TGF-β1分泌、HIF-1α表达及迁移侵袭,并涉及药物干预,但缺少部分机制验证。

主要模型

HT-29人结直肠腺癌细胞系 SW480人结直肠腺癌细胞系 BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型

重点核对

慢性束缚应激模型:小鼠每日束缚2小时,持续21天 贝伐珠单抗给药剂量:5 mg/kg/100μL,腹腔注射,每周两次 普萘洛尔给药剂量:1μmol/100g/100μL,腹腔注射,每日一次 体外处理:NE、普萘洛尔或Ly2157299各10μM,处理48小时 细胞迁移和侵袭实验:HT-29和SW480细胞,分别孵育12小时和24小时

摘要

背景:慢性应激可诱导应激相关激素;去甲肾上腺素(NE)被认为在癌症中具有最大潜力。NE可刺激缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)的表达,这与血管内皮生长因子(VEGF)分泌和肿瘤血管生成相关。然而,其潜在机制尚不清楚。方法:荷瘤小鼠接受慢性束缚应激,并给予生理盐水、人单克隆VEGF-A中和抗体贝伐珠单抗或β-肾上腺素能受体(β-AR)拮抗剂(普萘洛尔)治疗。同时评估肿瘤生长和血管密度。人结直肠腺癌细胞在体外用NE、普萘洛尔或转化生长因子-β(TGF-β)受体I型激酶抑制剂(Ly2157299)处理。使用ELISA定量小鼠血清和细胞培养上清液中的TGF-β1。使用实时PCR和western blotting检测HIF-1α的表达。检测细胞迁移和侵袭。结果:慢性束缚应激减弱了贝伐珠单抗的疗效,并在结直肠肿瘤模型中促进肿瘤生长和血管生成。普萘洛尔阻断了该效应,并抑制了由慢性束缚应激或NE引起的TGF-β1升高。NE上调HIF-1α表达,普萘洛尔或Ly2157299可逆转该效应。普萘洛尔和Ly2157299阻断了NE刺激的癌细胞迁移和侵袭。结论:我们的结果证明了NE对肿瘤血管生成的作用以及TGF-β1信号在此过程中的关键作用。此外,β-AR/TGF-β1信号/HIF-1α/VEGF是一个潜在的信号通路。该研究还表明,心理应激可能是一个削弱抗血管生成治疗疗效的危险因素。

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
慢性应激是否通过TGF-β1通路影响结直肠癌血管生成及贝伐珠单抗疗效,其潜在机制是什么?
核心机制
去甲肾上腺素通过β-AR激活TGF-β1信号,进而上调HIF-1α表达,促进VEGF分泌,从而刺激肿瘤血管生成并削弱抗血管生成治疗疗效。
主要证据
体内实验显示慢性束缚应激促进肿瘤生长和血管生成,并削弱贝伐珠单抗疗效,普萘洛尔可逆转;体外实验显示NE上调TGF-β1分泌和HIF-1α表达,并促进细胞迁移侵袭,普萘洛尔或Ly2157299可阻断这些效应。
研究意义
本研究首次探讨慢性应激对单克隆抗体疗效的影响,提示心理应激可能是削弱抗血管生成治疗疗效的危险因素,并为β-AR/TGF-β1/HIF-1α/VEGF通路作为潜在治疗靶点提供依据。

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

体内肿瘤模型建立与慢性应激处理

验证慢性应激对肿瘤生长和贝伐珠单抗疗效的影响

将HT-29细胞接种于裸鼠右胁部,建立肿瘤模型后,分为六组,分别给予生理盐水、贝伐珠单抗、普萘洛尔及慢性束缚应激,持续21天,测量肿瘤体积和重量。

2

评估肿瘤血管生成

检测慢性应激和药物处理对肿瘤血管密度的影响

取肿瘤组织冰冻切片,CD31免疫组化染色,计算平均血管密度(MVD)。

3

检测TGF-β1分泌

验证慢性应激和NE是否刺激TGF-β1分泌,并检测药物干预效果

收集小鼠血清和细胞培养上清液,用ELISA检测TGF-β1水平。

4

检测TGF-βRI和HIF-1α表达

探究NE对TGF-βRI和HIF-1α表达的影响及药物干预

用RT-PCR和Western blot检测TGF-βRI和HIF-1α的mRNA和蛋白表达。

5

评估细胞迁移和侵袭

检测NE对癌细胞迁移和侵袭能力的影响及药物干预

使用Transwell迁移实验和Matrigel侵袭实验,观察NE、Prop、Ly2157299处理后的细胞迁移和侵袭数量。

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
普萘洛尔Sigma-Aldrich--
2-甲氧雌二醇Enzo--
Ly2157299Selleck--
贝伐珠单抗Roche--
抗人HIF-1α抗体Cell Signaling--
抗人TGF-βRI抗体Cell Signaling--
抗小鼠CD31抗体BD Pharmingen--
抗人GAPDH抗体Boster--
HRP标记的山羊抗兔二抗Boster--
HRP标记的山羊抗兔二抗Boster--
TRIzol试剂Thermo Fisher15596018
One Step SYBR® PrimeScript™ RT-PCR试剂盒TaKaRa--
人TGF-β1 ELISA试剂盒Neobioscience Technology Co., Ltd.--
小鼠TGF-β1 ELISA试剂盒Neobioscience Technology Co., Ltd.--
Matrigel基质胶BD Biosciences--
24孔Transwell小室Corning Costar Corporation--
RPMI1640完全培养基Hyclone--
胎牛血清Hyclone--
OCT包埋剂Sakura Finetek USA--
发光酶标仪PerkinElmer--
CFX 96™实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
C1000™热循环仪Bio-Rad--
硝酸纤维素膜Millipore--
化学发光HRP底物Millipore--
结晶紫Beyotime--

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
体内肿瘤模型
细胞系:HT-29;接种细胞数:2.5×10^6;小鼠品系:BALB/c裸鼠;分组:六组,每组5只;药物剂量:贝伐珠单抗5mg/kg/100μL,普萘洛尔1μmol/100g/100μL;应激:每日2小时,持续21天
阅读提示:Material and methods: Establishment of tumor model and chronic restraint stress model
血管密度评估
CD31抗体稀释度:1:400;切片厚度:5μm;计数视野:五个随机视野(200×)
阅读提示:Material and methods: Immunohistochemistry for CD31
TGF-β1检测
处理时间:48小时;药物浓度:10μM;ELISA试剂盒:人/鼠TGF-β1 ELISA试剂盒
阅读提示:Material and methods: Assessment of TGF-β1
迁移和侵袭实验
细胞密度:迁移实验2.5×10^6/mL,侵袭实验5×10^5/100μL;孵育时间:迁移12小时,侵袭24小时;药物浓度:10μM
阅读提示:Material and methods: Cell migration and invasion assay
分子表达检测
处理时间:48小时;药物浓度:10μM;RT-PCR和Western blot条件详见原文
阅读提示:Material and methods: Real-time quantitative PCR (RT-PCR), Western blot analysis