β-肾上腺素能信号阻断通过激活细胞毒性CD4 T细胞减弱转移

β-adrenergic signaling blockade attenuates metastasis through activation of cytotoxic CD4 T cells.

作者信息Klaire Yixin Fjæstad, Astrid Zedlitz Johansen, Hannes Linder, Kevin James Baker, Milou Schattefor, Nadia Kolvig Czajkowski, Marie-Louise Thorseth, Majken Siersbæk, Annina Kurzay, Maria Perez-Penco, Anne Rahbech, Sara Fresnillo Saló, Lars Henning Engelholm, Inge Marie Svane, Mads Hald Andersen, Niels Junker, Lars Grøntved, Per Thor Straten, Daniel Hargbøl Madsen
PMID41249783
发布时间2025-11-17
DOI10.1038/s41467-025-65048-9

实验完整度

高

多小鼠转移模型、自发转移模型、免疫细胞耗竭、CRISPR敲除、流式聚类、RNA-seq、细胞毒实验

主要模型

B16F10黑色素瘤肺转移模型 MC38结肠腺癌肺转移及皮下模型 T241纤维肉瘤肺转移模型 EO771.LMB.GFP原位乳腺癌自发肺转移模型

重点核对

普萘洛尔经饮水给药0.5 g/L,从接种后立即开始 B16、MC38、T241实验转移经尾静脉注射0.3×10^6细胞,B16/T241于第14天、MC38于第25天终点 CD4+、CD8+、NK细胞耗竭抗体剂量与时间:接种前2天400 μg,之后每周两次250 μg B16.CiitaKO与B16.mock对照用于MHC II依赖性验证 CCR2-DTR小鼠经白喉毒素8 ng/g体重耗竭CCR2+细胞

摘要

β-肾上腺素能信号被认为促进肿瘤生长,β受体阻滞剂正被评估用于癌症治疗的药物重定位。在此,我们鉴定了一个参与转移形成的β-肾上腺素能信号轴。我们显示,β受体阻滞剂普萘洛尔在多种小鼠模型中具有强抗转移活性,该效应完全依赖于CD4+ T细胞,而不依赖于NK细胞或CD8+ T细胞。我们还观察到,在结肠癌同基因皮下模型中,普萘洛尔的抗肿瘤效应需要CD4+ T细胞。机制上,普萘洛尔诱导Th1极化和细胞毒性CD4+ T细胞反应,这需要癌细胞表达MHC II类分子才能发挥完全效力。我们还报道了普萘洛尔驱动的单核细胞区室系统性变化,并且在单核细胞耗竭后,普萘洛尔失去其抗肿瘤效应。最后,我们显示普萘洛尔治疗与抗CTLA-4治疗协同,进一步增强CD4+ T细胞浸润并控制转移。因此,我们显示β-肾上腺素能信号限制CD4 T细胞介导的抗肿瘤免疫,突显了重定位β受体阻滞剂用于癌症治疗的潜力。

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
β-肾上腺素能信号是否影响转移形成,以及普萘洛尔的抗转移效应依赖何种免疫细胞和机制。
核心机制
普萘洛尔阻断β-肾上腺素能信号,先减少CCR2+单核细胞,促进单核细胞抗原提呈表型,进而诱导Th1极化细胞毒性CD4+ T细胞,通过识别癌细胞MHC II类分子发挥抗转移作用。
主要证据
多种小鼠转移模型中普萘洛尔减少肺转移;CD4+ T细胞耗竭完全废除其效应而NK/CD8+ T细胞耗竭不影响;Ciita敲除B16细胞削弱效应;CD4+ T细胞体外杀伤实验及RNA-seq显示Th1和细胞毒性分子上调。
研究意义
揭示β-肾上腺素能信号限制CD4 T细胞介导的抗肿瘤免疫,支持重定位β受体阻滞剂用于癌症治疗,并与抗CTLA-4治疗协同控制转移。

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

建立多种小鼠转移模型并评估普萘洛尔抗转移效应

验证βAR阻断是否减弱肺转移。

采用B16、MC38、T241尾静脉实验转移模型及EO771原位自发转移模型,口服普萘洛尔后通过结节计数、H&E、qRT-PCR和流式检测转移负荷。

2

免疫细胞耗竭确定效应细胞依赖性

确定NK、CD8+或CD4+ T细胞对普萘洛尔抗转移效应的必要性。

在B16肺转移模型中分别耗竭NK、CD8+或CD4+ T细胞,结合普萘洛尔治疗并量化转移和CD4+ T细胞浸润。

3

解析CD4+ T细胞表型及细胞毒性功能

验证普萘洛尔是否诱导Th1极化和细胞毒性CD4+ T细胞。

对肺转移浸润CD4+ T细胞进行高维流式聚类和RNA-seq,分离脾CD4+ T细胞与B16细胞共培养,检测细胞因子和xCELLigence实时杀伤。

4

验证MHC II类分子依赖性

检验CD4+ T细胞杀伤是否依赖癌细胞MHC II表达。

用CRISPR-Cas9敲除Ciita生成B16.CiitaKO,与B16.mock对照比较普萘洛尔抗转移效应及CD4+ T细胞浸润和细胞因子表达。

5

研究单核细胞区室变化及时间顺序

确定CCR2+单核细胞在普萘洛尔效应中的作用及其与CD4+ T细胞变化的先后关系。

流式分析肺浸润单核细胞,使用CCR2-DTR小鼠经白喉毒素耗竭CCR2+细胞,并在第4、8、12天纵向检测循环和肺免疫细胞。

6

评估普萘洛尔与免疫检查点抑制剂联用

检验βAR阻断是否与抗PD1或抗CTLA-4协同控制转移。

B16肺转移模型给予普萘洛尔联合αPD1或αCTLA-4,量化转移和循环Th1细胞。

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
普萘洛尔盐酸盐SigmaP0884
DMEM培养基Gibco10564011
RPMI 1640培养基Gibco61870036
胎牛血清GibcoA5209501
青霉素-链霉素Gibco15140122
HEPES缓冲液Gibco15630080
抗PD1单克隆抗体BioXcellBE0146
抗CTLA-4单克隆抗体BioXcellBE0164
抗NK1.1单克隆抗体BioXcellBE0036
抗CD4单克隆抗体BioXcellBE0003-1
抗CD8单克隆抗体BioXcellBE0061
白喉毒素SigmaD0564
Zombie Aqua活性染料BioLegend423101
Zombie NIR活性染料BioLegend423105
Fc受体阻断剂Miltenyi130-092-575
补偿微球BD Biosciences01-2222-41
Cytofix/Cytoperm固定/透化试剂盒BD Biosciences554714
高尔基体阻断剂BD BiosciencesBDB555029
Brilliant染色缓冲液BD Biosciences563794
兔抗小鼠Ki67抗体AbcamAB16667
多克隆兔抗小鼠TH抗体Novus BiologicalsNB300-109
EnVision兔检测系统AgilentK4003
NOVAred底物VectorSK4800
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74104
iScript cDNA合成试剂盒Bio Rad1708890
Brilliant III超快SYBR染料系统AgilentNC0203335
小鼠CD115磁珠试剂盒Miltenyi130-096-354
小鼠CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi130-104-454
Geltrex基底膜基质GibcoA1569601
Dynabeads人T细胞激活CD3/CD28微球Gibco11131D
白细胞介素-12Peprotech200-12H
干扰素γPeprotech300-02
重组小鼠IL-2Peprotech212-12
白细胞介素-12Peprotech210-12
抗CD3抗体BioXCellBE0002
抗CD28抗体BioXCellBE0015-1
抗IFNγ抗体BioXCellBE0245
抗IL-4抗体BioXCell11B11
抗IL-4抗体BioXCellBE0240
CellTrace Violet染料InvitrogenC34557
Novocyte Quanteon流式细胞仪Agilent--
FACSMelody细胞分选仪BD Biosciences--
xCELLigence SP系统ACEA Biosciences--
E-plate 96板ACEA Biosciences--
NovaSeq 6000测序平台Illumina--
EasySep小鼠MDSC分离试剂盒STEMCELL Technologies19867
小鼠CD8a(Ly-2)磁珠Miltenyi130-117-044
小鼠抗F4/80超纯磁珠Miltenyi130-110-443
LS柱Miltenyi130-042-401
小鼠初始CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi--
人初始CD4+ T细胞分离试剂盒Stem Cell Technologies--
小鼠未接触CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi130-104-454
I型胶原酶WorthingtonLS005275
DNase IWorthingtonLS006331
红细胞裂解液Qiagen158904
柠檬酸pH 6.1抗原修复液AgilentS1699
RNAlater保存液InvitrogenAM7022
RLT缓冲液Qiagen79216
核酸内切酶Cas9Integrated DNA technologies1081058
Neon电转染系统Invitrogen--
I-A/I-E(MHC II类)抗体Biolegend107607
小鼠IFNγPeprotech315-05
白细胞介素-2Clinigen--

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
普萘洛尔给药
剂量0.5 g/L饮水、给药起始时间、给药途径
阅读提示:Methods-Therapies
实验转移模型
细胞接种量0.3×10^6、接种途径尾静脉、终点时间B16/T241第14天、MC38第25天
阅读提示:Methods-In vivo experiments
免疫细胞耗竭
抗体剂量400 μg/250 μg、给药时间、克隆号
阅读提示:Methods-Therapies
MHC II依赖性验证
B16.CiitaKO与B16.mock构建方法、敲除效率、IFNγ刺激条件
阅读提示:Methods-CRISPR-Cas9 guided genome editing及Fig. 4 legend
CCR2+单核细胞耗竭
白喉毒素剂量8 ng/g、给药频率、CCR2-DTR小鼠来源
阅读提示:Methods-In vivo experiments及Methods-Therapies
CD4+ T细胞细胞毒性实验
效靶比50:1、共培养时间72小时、靶细胞预处理
阅读提示:Methods-xCELLigence real-time cell analysis assay及Fig. 4 legend