肿瘤来源的HMGB1诱导的中性粒细胞衰老通过中性粒细胞胞外诱捕网介导的CD8+ T细胞免疫抑制促进肝细胞癌进展

Neutrophil Senescence Induced by Tumor-Derived HMGB1 Promotes Hepatocellular Carcinoma Progression through Neutrophil Extracellular Trap-Mediated Suppression of CD8+ T Cell Immunity

作者信息Yaqian Duan, Shan Yu, Xuanyi Wang, Rong Wu, Yuqing Zhao, Xuehua Kong, Shiyu Cao, Dan Xiang, Rui Wu, Jingying Zhou, Yang Luo, Liang Duan
PMID42729464
发布时间2026-09-11
DOI10.34133/cancomm.0050

实验完整度

含公共数据集、105例患者队列、体外细胞实验及多种小鼠体内模型,并开展功能与机制验证

主要模型

HCC患者外周血样本(100例)与肿瘤组织(5例) 健康对照外周血中性粒细胞与CD8+ T细胞体外培养体系 二乙基亚硝胺/CCl4诱导C57BL/6小鼠原位HCC模型 Hepa 1-6细胞皮下移植瘤模型与HuH7-LUC尾静脉肺转移模型

重点核对

LPS(10 ng/ml)或GM-CSF(100 ng/ml)诱导中性粒细胞衰老,6 h处理 Transwell间接共培养:中性粒细胞5×10^5/孔,CD8+ T细胞2×10^6/孔,共培养12 h后继续培养48 h NETs纯化后2 μg/ml处理CD8+ T细胞,DNase I 100 IU/ml降解NETs Z-DEVD-FMK(10 μM)抑制caspase-3,检测CD8+ T细胞增殖与活化 体内模型:二乙基亚硝胺25 mg/kg腹腔注射,LPS 1 mg/kg灌胃,anti-CD8α 200 μg/鼠腹腔注射

摘要

背景:免疫细胞是肿瘤微环境的重要组成部分。其中,中性粒细胞因其显著的异质性而受到越来越多的关注。本研究聚焦于衰老中性粒细胞,旨在揭示其对肝细胞癌(HCC)进展的机制贡献并评估其潜在临床重要性。方法:本研究包括对2个公共数据集(GSE149614和GSE189903)以及一个包含105例HCC患者和41例健康对照的临床队列的分析。评估了衰老中性粒细胞和CD8+ T细胞的丰度及其临床相关性,并探索了其潜在临床价值。采用体外细胞实验剖析衰老中性粒细胞抑制CD8+ T细胞的分子机制以及中性粒细胞衰老的进展过程。此外,进行了多种体外和体内实验以评估衰老中性粒细胞在HCC进展中的参与。结果:HCC患者的外周血和肿瘤组织中表现出衰老中性粒细胞的显著积累,其与CD8+ T细胞丰度呈负相关。衰老中性粒细胞通过caspase-3依赖性机制释放过量的中性粒细胞胞外诱捕网(NETs),从而损害CD8+ T细胞增殖和活化。在功能上,这种对CD8+ T细胞活性的抑制促进了HCC细胞的恶性行为,包括增殖增强、凋亡减少和血管生成增加。在体内,衰老中性粒细胞的积累通过CD8+ T细胞功能障碍加速HCC进展,对远处转移影响极小。机制上,HCC细胞来源的高迁移率族蛋白B1(HMGB1)通过激活Toll样受体4(TLR4)信号通路诱导中性粒细胞衰老。临床上,将循环衰老中性粒细胞与甲胎蛋白(AFP)整合显著改善了早期HCC检测,而CD8+ T细胞与衰老中性粒细胞比值显示出强大的恶性风险分层潜力。结论:这些发现确定HCC细胞来源的HMGB1是中性粒细胞衰老的驱动因素,并揭示衰老中性粒细胞通过NET释放诱导CD8+ T细胞功能障碍促进HCC进展。更重要的是,衰老中性粒细胞代表了用于HCC检测和恶性风险评估的稳健无创候选标志物。

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
衰老中性粒细胞在HCC肿瘤微环境中的分布、功能状态及其对CD8+ T细胞免疫和HCC进展的影响与机制是什么。
核心机制
HCC细胞来源的HMGB1通过激活TLR4信号通路诱导中性粒细胞衰老,衰老中性粒细胞通过caspase-3依赖性机制释放过量NETs,抑制CD8+ T细胞增殖与活化,从而促进HCC进展。
主要证据
公共scRNA-seq数据集与临床样本显示衰老中性粒细胞富集且与CD8+ T细胞负相关;体外实验证明衰老中性粒细胞经NETs-caspase-3抑制CD8+ T细胞;体内LPS/ABX及anti-CD8α干预实验证明该效应依赖CD8+ T细胞。
研究意义
研究揭示中性粒细胞衰老的机制,提出潜在免疫治疗靶点,并表明循环衰老中性粒细胞联合AFP可提高HCC诊断,CD8+ T/Aged Neu比值可用于恶性风险评估。

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

公共数据集与临床样本分析

明确衰老中性粒细胞在HCC中的分布及其与CD8+ T细胞的相关性。

分析GSE149614和GSE189903单细胞数据,并通过FCM检测105例HCC患者和41例健康对照外周血及5例患者肿瘤组织。

2

体外诱导中性粒细胞衰老与功能验证

验证LPS/GM-CSF诱导中性粒细胞衰老及其对CD8+ T细胞的抑制作用。

分离健康人外周血中性粒细胞,LPS或GM-CSF处理,通过FCM、IF、SA-β-Gal、Western blot及Transwell共培养检测CD8+ T细胞增殖与活化。

3

NETs释放及对CD8+ T细胞的机制研究

探究衰老中性粒细胞是否通过NETs及caspase-3抑制CD8+ T细胞。

通过RNA-seq、Western blot、ELISA、IF检测NETs形成;使用DNase I、纯化NETs、Z-DEVD-FMK处理CD8+ T细胞,检测增殖、活化及caspase-3活性。

4

体外HCC细胞恶性行为评估

评估衰老中性粒细胞通过CD8+ T细胞对HCC细胞增殖、凋亡、迁移、侵袭和血管生成的影响。

收集CM-CD8+ T、CM-AT、CM-(AT+Neu)、CM-(AT+AN)处理HepG2和HuH7细胞,进行CCK-8、FCM、Annexin V/PI、TUNEL、transwell和HUVEC成管实验。

5

体内HCC进展与CD8+ T细胞依赖性验证

验证衰老中性粒细胞在体内通过CD8+ T细胞促进HCC进展。

建立二乙基亚硝胺/CCl4原位HCC模型和Hepa 1-6皮下移植瘤模型,给予LPS、ABX及anti-CD8α干预,检测肿瘤负荷、免疫浸润及增殖/凋亡/血管生成指标。

6

HMGB1-TLR4轴诱导中性粒细胞衰老的机制验证

验证HCC细胞来源HMGB1通过TLR4诱导中性粒细胞衰老。

中性粒细胞与THLE-2、HepG2或HuH7间接共培养,加入TLR抑制剂、Gly、重组HMGB1、TAK-242,检测衰老标志及CD8+ T细胞功能;体内给予Hmgb1、Gly或TAK-242。

7

临床诊断与风险分层评估

评估循环衰老中性粒细胞及CD8+ T/Aged Neu比值的临床价值。

对100例HCC患者临床特征分层,进行ROC分析比较AFP、衰老中性粒细胞及联合指标的诊断效能。

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
Dulbecco改良Eagle培养基Gibco--
胎牛血清Cellmax--
青霉素/链霉素Beyotime--
人中性粒细胞分离试剂盒SolarbioP9040
脂多糖SigmaL2880
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子Sino Biological10015-HNAH
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯SolarbioIP1010
脱氧核糖核酸酶ISigma-Aldrich--
Dynabeads磁珠Invitrogen11348D
抗CD3/CD28 DynabeadsThermo Fisher11131D
重组IL-2Thermo Fisher--
细胞计数试剂盒-8MishushengwuMI00615
基质胶Xiamen Mogengel0827045
二乙基亚硝胺MedChemExpressHY-N7434
抗CD8α抗体Bio X CellBE0061
鼠重组高迁移率族蛋白B1MedChemExpressHY-P73104A
甘草酸MedChemExpressHY-N0184
TAK-242MedChemExpressHY-11109
抗Ki67抗体ServicebioGB111141
抗CD31抗体ServicebioGB113151
抗VEGF抗体AffinityAF5131
过氧化物酶标记二抗AiFangAFIHC003
抗髓过氧化物酶抗体Proteintech66177-1-Ig
抗瓜氨酸化组蛋白H3抗体Abcamab5103
4′,6-二脒基-2-苯基吲哚BosterAR1177
抗荧光淬灭封片剂BosterAR1109
抗CD66b抗体Abcamab300122
抗CXCR4抗体Abcamab181020
抗CD4抗体Abcamab133616
抗CD8抗体Abcamab237709
抗Ly6G抗体Abcamab238132
抗CXCR4抗体Abcamab124824
抗CD8抗体Cell Signaling Technology98941
抗瓜氨酸化组蛋白H3抗体Abcamab281584
人穿孔素ELISA试剂盒MeimianMM1156H1
人颗粒酶B ELISA试剂盒MeimianMM-0434H1
人IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H0108
人HMGB1 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H1554
小鼠穿孔素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0890
小鼠颗粒酶B ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0594
细胞死亡检测ELISA试剂盒Roche11774425001
抗MPO捕获抗体Bio-techneAF3667
RIPA裂解液Keygen BiotechKGB5302-50
抗IL-6抗体Proteintech66146-1-Ig
抗p21抗体Abcamab109520
抗HMGB1抗体Abcamab79823
抗β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗人CD3 PerCP-Cyanine5.5抗体Invitrogen45-0037-42
抗人CD4 APC抗体BD Biosciences551980
抗人CD8 PE抗体BD Biosciences557086
抗人CD66b PE-Cyanine7抗体Invitrogen25-0666-42
抗人CXCR4 APC抗体Invitrogen17-9999-42
抗人CD62L FITC抗体Invitrogen11-0625-42
抗人穿孔素FITC抗体Biolegend308104
抗人颗粒酶B APC抗体Biolegend396408
抗人Ki67 FITC抗体Biolegend151212
抗小鼠CD3 FITC抗体Invitrogen11-0032-82
抗小鼠CD4 PE抗体Invitrogen12-0041-82
抗小鼠CD8 APC抗体Invitrogen17-0081-82
抗小鼠Ly6G FITC抗体Invitrogen11-9661-82
抗小鼠CD11b PE抗体Invitrogen12-0112-82
抗小鼠CXCR4 APC抗体Invitrogen17-9991-82
抗小鼠CD62L eFluor 450抗体Invitrogen48-0621-82
羧基荧光素琥珀酰亚胺酯InvitrogenC34570
Annexin V/Alexa Fluor 488和碘化丙啶凋亡检测试剂盒SolarbioCA1040
细胞衰老相关β-半乳糖苷酶染色试剂盒BeyotimeC0602
CU-CPT22MedChemExpressHY-108471
TH1020MedChemExpressHY-116961
羟氯喹MedChemExpressHY-W031727
Z-DEVD-FMKMedChemExpressHY-12466
高迁移率族蛋白B1MedChemExpressHY-P70570

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
中性粒细胞衰老诱导与鉴定
LPS浓度(10 ng/ml)与处理时间(6 h);GM-CSF浓度(100 ng/ml);衰老标志CXCR4hiCD62Llo、SA-β-Gal、IL-6和p21
阅读提示:Methods中Isolation and culture of human neutrophils and NET formation assay及Senescence-associated β-galactosidase staining;Fig. 2A–E
CD8+ T细胞共培养与功能检测
中性粒细胞接种量(5×10^5/孔)与CD8+ T细胞接种量(2×10^6/孔);Transwell孔径(0.4 μm);共培养时间(12 h后继续48 h);CFSE标记浓度(10 μM)
阅读提示:Methods中Coculture assay及Flow cytometry;Fig. 2F–J
NETs形成与抑制验证
PMA浓度(100 ng/ml)与刺激时间(4 h);纯化NETs使用浓度(2 μg/ml);DNase I浓度(100 IU/ml)与处理时间(4 h);Z-DEVD-FMK浓度(10 μM)与处理时间(24 h)
阅读提示:Methods中Isolation and culture of human neutrophils and NET formation assay及Flow cytometry;Fig. 3F–R
体内HCC模型与干预
二乙基亚硝胺剂量(25 mg/kg);CCl4比例(1:4,v/v)与剂量(2 ml/kg);LPS剂量(1 mg/kg);anti-CD8α剂量(200 μg/鼠);ABX各抗生素剂量;Hmgb1(10 μg/鼠)、Gly(10 mg/kg)、TAK-242(1 mg/kg)
阅读提示:Methods中Mouse liver cancer models;Fig. 5A–N、Fig. S5H–N
临床样本与ROC分析
HCC患者100例、健康对照41例及组织样本5例;AFP、Aged Neu及CD8+ T/Aged Neu的ROC分析终点
阅读提示:Methods中Patient specimens及Statistical analysis;Fig. 8A–C、Table 2