肥胖和代谢综合征相关巨噬细胞通过IL6/JAK/STAT通路促进三阴性乳腺癌PD-L1表达,且可被替米沙坦逆转

Obesity and metabolic syndrome related macrophage promotes PD-L1 expression in TNBC through IL6/JAK/STAT pathway and can be reversed by telmisartan.

作者信息Ying Wang, Xin Zhang, Xin Xie, Wei Chen, Min Li, Dongmei Diao, Chengxue Dang
PMID33218268
发布时间2020-12-01
DOI10.1080/15384047.2020.1838032

实验完整度

包含生信分析、细胞系实验、原代巨噬细胞和动物模型(Wistar大鼠)等多个独立证据层级,并进行机制验证(siRNA干扰、信号通路检测)和药物干预验证。

主要模型

MDA-MB-231三阴性乳腺癌细胞系 THP-1单核细胞系极化M1巨噬细胞 Wistar大鼠肥胖/MetS模型来源的腹膜巨噬细胞

重点核对

巨噬细胞极化条件:PMA、LPS、IFN-γ、IL-6处理浓度及时间 共培养体系:MDA-MB-231与巨噬细胞共培养48小时 IL6/JAK/STAT通路验证:siRNA干扰JAK1、JAK2、STAT1、STAT3 替米沙坦处理浓度:10 μM,处理时间24小时 患者分组:正常体重、超重、肥胖,各20例,共60例(最终57例)

摘要

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤。其发病与肥胖和代谢综合征(MetS)相关,这两者在全球范围内高度流行,并已被确定为乳腺癌(包括三阴性乳腺癌(TNBC))的不良预后因素,而TNBC对化疗、放疗和内分泌治疗的反应较差。程序性死亡配体1(PD-L1)是促进肿瘤逃逸和进展的免疫检查点配体之一。肥胖/MetS可导致全身性炎症和免疫紊乱,然而,肥胖/MetS是否以及如何影响乳腺癌中PD-L1的表达尚未阐明。在本研究中,我们通过在线数据库或细胞系检测了乳腺癌中PD-L1的表达谱。我们发现乳腺癌组织中的PD-L1 mRNA水平高于正常乳腺组织,但DNA拷贝数无差异,且TNBC中的PD-L1表达高于其他亚型。此外,我们发现TNBC中PD-L1的表达与患者的代谢并发症呈正相关。接下来,发现肥胖/MetS相关的M1巨噬细胞可促进与极化巨噬细胞(来源于单核细胞样细胞系THP-1或Wistar大鼠模型)共培养的乳腺癌细胞中PD-L1的表达。IL6/JAK/STAT通路被进一步确定参与该过程。此外,我们发现替米沙坦(一种血管紧张素II受体阻滞剂(ARBs))可通过其选择性过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPARG)激活和NFKB p65抑制,从而下调M1巨噬细胞的IL6分泌,恢复由肥胖/MetS促进的PD-L1表达,并可能影响巨噬细胞极化。

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
肥胖和代谢综合征(MetS)是否以及如何影响三阴性乳腺癌(TNBC)中PD-L1的表达?
核心机制
肥胖/MetS相关M1巨噬细胞分泌IL6,通过激活JAK/STAT通路(JAK1/JAK2和STAT1/STAT3)促进TNBC细胞PD-L1表达;替米沙坦通过激活PPARG并抑制NFKB p65,下调M1巨噬细胞IL6分泌,从而逆转PD-L1表达。
主要证据
基于TCGA数据库生信分析、临床样本IHC检测、体外共培养实验(THP-1和Wistar大鼠来源巨噬细胞)、Western blot、qPCR和ELISA验证,并通过siRNA干扰和抑制剂处理证实信号通路。
研究意义
揭示了肥胖/MetS与TNBC PD-L1表达的相关性,提示替米沙坦可能作为辅助免疫治疗的潜在药物。

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

生信分析PD-L1表达谱

比较乳腺癌与正常组织、TNBC与非TNBC的PD-L1 mRNA和DNA拷贝数差异。

使用Oncomine平台分析TCGA乳腺数据集,比较不同亚型乳腺癌中CD274表达;使用UCSC Xena数据库分析PD-L1表达与巨噬细胞相关基因的相关性。

2

临床组织样本IHC检测PD-L1表达

分析TNBC患者中PD-L1表达与BMI及代谢并发症的关系。

收集60例TNBC患者(最终57例)的肿瘤标本,进行免疫组化染色和评分,并统计分析PD-L1表达与临床特征的相关性。

3

体外共培养验证巨噬细胞对PD-L1表达的影响

验证肥胖/MetS相关M1巨噬细胞能否促进乳腺癌细胞PD-L1表达,并检测替米沙坦的作用。

将MDA-MB-231、MCF-7、MCF-10A与不同来源巨噬细胞(THP-1极化的M0/M1、Wistar大鼠来源的NWM/ORM,及替米沙坦预处理组)共培养48小时,通过Western blot和qPCR检测PD-L1表达。

4

鉴定IL6在巨噬细胞促进PD-L1表达中的作用

确定M1巨噬细胞分泌的IL6是否是促进PD-L1表达的关键因子。

通过ELISA检测巨噬细胞培养上清中IL6和TNF-α浓度;用重组IL6、TNF-α处理乳腺癌细胞;建立IL6敲低M1(shIL6)共培养体系并加入IL6抑制剂tocilizumab,检测PD-L1表达变化。

5

验证IL6/JAK/STAT通路机制

探究IL6促进PD-L1表达所依赖的具体信号通路。

Western blot检测共培养后MDA-MB-231中JAK1/2、STAT1/3及磷酸化水平;使用siRNA干扰JAK1、JAK2、STAT1、STAT3表达,观察PD-L1变化;同时利用STRING/CYTOSCAPE分析蛋白互作网络。

6

阐明替米沙坦抑制IL6分泌的分子机制

验证替米沙坦能否通过PPARG和NFKB p65调控M1巨噬细胞IL6分泌。

Western blot和ELISA检测M0/M1巨噬细胞中PPARG、p-NFKB p65表达及IL6分泌,并使用PPARG抑制剂T0070907和NFKB抑制剂JSH-23验证通路。

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
佛波醇-12-肉豆蔻酸酯-13-乙酸酯SolarbioP6741
脂多糖SigmaL4391
干扰素-γPeprotech200–06
白细胞介素-6Peprotech300–01A
替米沙坦SigmaT8949
托珠单抗Selleck ChemicalsA2012
T0070907Selleck ChemicalsS287104
JSH-23Selleck ChemicalsS735101
抗PD-L1抗体Abcamab205921
生物素化兔二抗ZSGB-BioSP-9001
人IL6 ELISA试剂盒NeoBioscienceEHC007
TNF-α ELISA试剂盒NeoBioscienceEHC103a
Prime Script RT试剂TakaraRR036A
SYBR Green PCR试剂TakaraRR820A
IL6 shRNA慢病毒载体GeneChem--
嘌呤霉素Merck--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--

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
细胞培养与极化
细胞系来源、培养基条件(DMEM/L-15/RPMI-1640)、FBS浓度、PMA/LPS/IFN-γ/IL-6处理浓度和时间,以及M0/M1极化判定标准
阅读提示:Materials and methods - Cell lines and treatments
共培养体系
共培养的细胞数量、共培养时间(48小时)、transwell孔径(0.4 μm)
阅读提示:Materials and methods - Coculture systems
临床样本分析
BMI分组标准、代谢并发症定义、PD-L1 IHC评分标准、病理医生盲评
阅读提示:Materials and methods - Patients and samples, Immunohistochemistry and scoring
机制验证
siRNA序列、转染浓度和时间、Western blot检测的蛋白及磷酸化抗体、STAT/JAK干扰效果
阅读提示:Materials and methods - RNA interference; Results - M1 macrophage-derived IL-6 promotes PD-L1 expression through JAK1/STAT1 pathway
药物干预
替米沙坦处理浓度(10 μM)和时间(24小时)、T0070907和JSH-23的浓度及处理时间
阅读提示:Materials and methods - Cell lines and treatments; Results - Telmisartan reduces IL6 secretion by activating PPAR-γ and inhibiting NF-κB in M1 macrophage