Phenylethanol-glycosider fra Herba Cistanche forbedrer det hypoxiske tumormikromiljø og forstærker virkningerne af oxaliplatin via HIF-1-signalvejen

Kontakt Tina for meretina.xiang@wecistanche.com

Abstrakt. Leverkræfter en af ​​de mest almindelige typer af ondartet tumor og er karakteriseret ved høj malignitet, hurtig progression, høj morbiditet og dødelighed. Oxaliplatin (OXA) er blevet rapporteret at have markant effektivitet over for avanceretleverkræftmed acceptabel toksicitet. I solide tumorer fremmer det hypoxiske mikromiljø epitel-mesenkymal overgang (EMT), som også kan inducere lægemiddelresistens af leverkræft over for platinlægemidler. Herba Cistanche (Cistanche tubulosa) er blevet ofte brugt i traditionel kinesisk medicin ogphenylethanolglykosiderfraHerba Cistanche(CPhG'er) er de vigtigste aktive komponenter. Den nuværende undersøgelse havde til formål at undersøge virkningerne af CPhG'er på levedygtighed, apoptose, migration og invasion af leverkræftceller. HepG2-levercancerceller blev opdelt i kontrolgrupperne DMSO, CoCl2, OXA, OXA plus CoCl2 og CPhGs plus OXA plus CoCl2. Efterfølgende blev revers transkriptions-kvantitativ PCR og western blot-analyse udført for at bestemme ekspressionsniveauerne af hypoxi-inducerbar faktor 1 (HIF-1), lysyloxidase-lignende 2 (LOXL2) og EMT-relaterede gener og proteiner (dvs. E -cadherin og Twist), for at undersøge virkningerne af CPhG'er på leverkræft. Resultaterne viste, at CPhG'er kunne forstærke virkningerne af OXA på leverkræft og hæmme migration, invasion og apoptotisk hastighed af leverkræftceller. Derudover inducerede CPhGs-behandling effektivt nedregulering af HIF-1, LOXL2 og Twist og opregulering af E-cadherin. De nuværende resultater indikerede, at CPhG'er udløste en signifikant stigning i følsomhed over for OXA og undertrykkelse af hypoxi-induceret EMT i leverkræft ved at hæmme HIF-1-signalvejen. Derfor kan CPhG'er betragtes som en effektiv platinlægemiddelsensibilisator, som kan forbedre kemoterapeutisk effekt hos patienter med leverkræft.

Introduktion

Leverkræfter en ondartet tumor, der normalt involverer fordøjelsessystemet, og består af primære og sekundære typer. Primærleverkræft is divided into hepatocellular carcinoma and intrahepatic cholangiocarcinoma (1,2). Notably, liver cancer is associated with a high incidence and mortality rate worldwide (3). According to the World Health Organization, it is predicted that there will be >1,000,000 leverkræft-relaterede dødsfald inden 2030, og af de nyligt bekræftede tilfælde vil de på det kinesiske fastland tegne sig for 46,6 procent.

Oxaliplatin (OXA) er blevet rapporteret at have hæmmende virkninger på væksten af ​​leverkræft med tolerabel toksicitet i kliniske omgivelser. Ikke desto mindre er den overordnede effektivitet af platinbaseret lægemiddelbehandling hæmmet af tumorcelleresistens (4). Det er velkendt, at leverkræft udviser lavere følsomhed over for kemoterapi sammenlignet med andre typer kræft. Multilægemiddelresistensen af ​​levercancer har bidraget til dens resistens over for adskillige terapeutiske midler (5). I en tidligere undersøgelse rapporterede Xie og Zhong (6) detHepG2 cellerudviste ringe følsomhed over for adriamycin, 5-fluorouracil og cisplatin under hypoxiske forhold. På trods af at platinbaserede kemoterapimidler er de vigtigste behandlingsmuligheder for kræft, eksisterer der resistens over for disse lægemidler blandt patienter. Endvidere er prognosen for patienter med leverkræft fortsat dårlig (7,8). Til dato er der gjort en omfattende indsats for at undersøge lægemiddelresistens og forbedre lægemiddelfølsomheden hos patienter med leverkræft.

Under hypoxiske forhold opstår revaskularisering i cancerceller, hvilket kan føre til epitel-mesenkymal overgang (EMT) og vaskulær mimik (VM). EMT og VM kan efterfølgende fremme invasion og fjernmetastaser. Desuden er EMT blevet spekuleret i at tjene en rolle som drivkraften for cancerprogression (9). Derudover er hypoxi-inducerbare faktorer (HIF'er) involveret i dannelse af nykar, energimetabolisme, cellulær proliferation, invasion og metastaser (10).

Lysyloxidase (LOX)-lignende 2 (LOXL2) protein er et medlem af LOX-familien og er tæt beslægtet med den kovalente tværbinding af kollagen og elastin, hvilket kan resultere i fibrose og er afgørende for integriteten af ​​den ekstracellulære matrix ( 11). I et tidligere studie blev LOXL2 anset for at være nært beslægtet med metastasering af cancerceller (12). Ydermere har LOXL2 vist sig at modulere patogenesen og progressionen af ​​adskillige typer af malign cancer gennem ekstra- og intracellulære veje, som var vigtige indekser for evalueringen af ​​dårlig prognose (13,14).

Herba Cistancheer en tonic urt, der er almindeligt udbredt i ørkenområder, og som er blevet hyppigt brugt i traditionel kinesisk medicin (15,16).Cistanche tubulosa(C. tubulosa) er en naturlig urtemedicin, der almindeligvis plantes i den autonome region Xinjiang. Phenylethanolglycosiderne fra Herba Cistanche (CPhGs) tjener som en af ​​de vigtigste aktive komponenter i Herba Cistanche. Tidligere indikerede Hu et al (17), at CPhG'er kunne svække leverskade i H22-tumor-bærende mus og hæmme væksten af ​​cancerceller. Det blev foreslået, at den underliggende mekanisme kan være relateret til en reduktion i serum-fetoprotein og kunne øge immuniteten hos musene.

I nærværende undersøgelse er en hypoxisk model afHepG2leverkræftceller blev induceret ved hjælp af CoCl2. På dette grundlag havde nærværende undersøgelse til formål at undersøge virkningerne af OXA på spredning, apoptose, migration og invasion af cancerceller i nærvær af CPhG'er under hypoxiske forhold. Derudover blev mRNA- og proteinekspressionsniveauerne for HIF-1, LOXL2, E-cadherin og Twist påvist. Desuden blev de nøjagtige mekanismer, der ligger til grund for virkningerne af CPhG'er på patogenesen af ​​leverkræft, undersøgt.

Materialer og metoder

Cellelinje. Levercancercellelinjen HepG2, som identificeret ved hjælp af STR-metoden, blev leveret af Clinical Research Institution, First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University (Urumqi, Kina). Cellerne blev dyrket i højglukose DMEM (HyClone; Cytiva) indeholdende 10 procent føtalt bovint serum (FBS; Hyclone; Cytiva) ved 37˚C i en inkubator indeholdende 5 procent CO2.

Udarbejdelse af CPhG'er. C. tubulosa extraction (CPhGs) was obtained from Hetian Dichen Biotech Co., Ltd. The content of CPhGs was >80 procent, hvoraf indholdet af echinacosid og verbascose var henholdsvis 44,5 og 16,1 procent. Stængler af C. tubulosa (Schrenk) Wight blev indsamlet i oktober 2016 fra Xinjiang, Kina. Planten blev identificeret af Dr. Junping Hu. Alle disse kuponprøver (nr. 201610) er blevet deponeret på Plant Herbarium, School of Pharmacy, Xinjiang Medical University, Xinjiang, Kina.

Eksperimentelt design. HepG2 celler(5x104/ml) blev behandlet med forskellige koncentrationer af CPhGs (5, 25, 50, 100, 200 og 500 ug/ml) i 48 timer ved 37˚C (24 timer efter udsåning) til screening af CPhGs-L/M/ H dosis.HepG2 celler(5x104/ml) blev opdelt i følgende grupper: i) Kontrolgruppe, dyrket i DMEM med højt glucoseindhold; ii) DMSO-gruppe, dyrket i 0,1% DMSO (v/v); iii) CoCl2-gruppe (hypoximodelgruppe), dyrket i serumfrit DMEM indeholdende 100 μM CoCl2; iv) OXA-gruppe (positiv kontrolgruppe), dyrket i 5 μM OXA (Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.); v) OXA plus CoCl2-gruppe, dyrket i 5 μM OXA kombineret med 100 μM CoCl2; og vi) CPhGs-grupper, behandlet med CPhGs-L/M/H (henholdsvis 25, 50 og 100 ug/ml) kombineret med 5 μM OXA og 100 μM CoCl2.

Cellelevedygtighedsanalyse. Cellelevedygtighed blev bestemt ved hjælp af et Cell Counting Kit-8 (CCK-8) assay i henhold til producentens instruktioner (Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.) og som tidligere beskrevet (18). Celler (2.0x103 celler/brønd) blev podet i plader med 96 brønde. Efterfølgende, ~24 timer efter podning, blev celler behandlet i 48 timer i henhold til behandlingsbetingelserne i hver gruppe. Mediet blev derefter erstattet med 100 ul højglukose-DMEM efterfulgt af tilsætning af et 10 ul CCK-8-reagens; cellerne blev inkuberet i 1 time ved 37°C. Optisk tæthed blev målt ved hjælp af en multidetektions mikropladelæser (Thermo Fisher Scientific, Inc.) ved 450 nm. Seks replikater blev fremstillet for hver tilstand.

Bestemmelse af apoptotisk rate. Apoptotisk hastighed blev bestemt under anvendelse af et Annexin V/PI Apoptotisk Detection Kit (Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd.). HepG2-celler (5x105) blev inokuleret i 6-brøndsplader ved 37˚C i 5 procent CO2. Efterfølgende, ~24 timer efter behandling, blev cellerne dyrket i serumfrit DMEM i 4 timer. Cellerne blev derefter fordøjet under anvendelse af 0,25 procent trypsiniseret (Gibco; Thermo Fisher Scientific, Inc.), efterfulgt af mindst tre vaske med forkølet PBS. Efter centrifugering ved 167,7 xg i 5 minutter ved 4˚C blev cellerne resuspenderet med 1X bindingsbuffer, og koncentrationen blev justeret til 1~5x106/ml og derefter farvet med 5 ul Annexin V-FITC og 5 ul PI i 15 min. ved stuetemperatur. Cellerne gennemgik derefter flowcytometri ved hjælp af et BD LSRFortessa flowcytometer (BD Biosciences) og FlowJo 10.6.2 software (Tree Star, Inc.).

Sårhelingsanalyse. De hæmmende virkninger af CPhG'er på cellemigration blev undersøgt ved et sårhelingsassay (19). Cellerne blev podet i plader med 6 brønde, indtil et 100 procent konfluent monolag blev opnået. Efterfølgende blev cellerne såret med en 200 ul pipettespids, vasket med PBS og inkuberet med behandlinger i et serumfrit medium. Efter lægemiddelbehandling blev sårhelingshastigheden målt til henholdsvis 0, 12, 24 og 48 timer. Sårbilleder blev taget ved hjælp af et fluorescerende mikroskop (Nikon Ti-S, Japan) under en forstørrelse på x10. Sårlukning blev målt ved sårafstanden i hver periode og udtrykt som en procentdel af den indledende sårafstand ved 0 timer.

Transwell-assays. Celleinvasion blev vurderet ved Transwell-assays. Celler (1x105 celler/ml) blev suspenderet i 200 ul højglukose-DMEM uden FBS. Cellerne blev derefter podet på Matrigel-coatede øvre brønde dækket med en polyethylenterephthalat-filtermembran (porestørrelse, 8,0 μm). I alt 500 µl højglukose-DMEM indeholdende 10 procent FBS blev anbragt i det nedre kammer. Vatpinde blev brugt til at fjerne cellerne på den øvre overflade af filteret efter 48 timer ved 37˚C. Cellerne, der invaderede gennem membranen, blev fikseret med 4 procent paraformaldehyd i 30 min. Efterfølgende blev celler farvet med 0,1 procent krystalviolet i 15 minutter ved stuetemperatur. Invaderende celler blev observeret under et fluorescerende mikroskop (Nikon Ti-S) ved en forstørrelse på x100.

Omvendt transkription-kvantitativ PCR (RT-qPCR). Total RNA blev ekstraheret fra HepG2-celler under anvendelse af TRIzol®-reagens (Invitrogen; Thermo Fisher Scientific, Inc.), og cDNA-syntese blev udført under anvendelse af PrimeScript RT-reagenssættet (Takara Bio, Inc.) i henhold til producentens protokol. qPCR blev udført på et 7500 Real-Time PCR-system (Applied Biosystems; Thermo Fisher Scientific, Inc.) under anvendelse af TB green™ Premix Ex Taq™ (Takara Bio, Inc.) i henhold til producentens protokol. De anvendte primere til qPCR er anført i tabel I. PCR-betingelser bestod af denaturering ved 95°C i 30 sekunder, efterfulgt af 40 cyklusser af denaturering ved 95°C i 5 sekunder og annealing ved 60°C i 30 sekunder. Til sidst blev amplifikationsresultaterne analyseret ved hjælp af 2‑ΔΔCq-metoden (20).

Western blot analyse. Proteiner blev ekstraheret fra celler behandlet i 48 timer ved homogenisering i RIPA-lysebuffer (Thermo Fisher Scientific, Inc.) indeholdende protease- og phosphatase-inhibitorer. Celleproteinindhold blev bestemt ved anvendelse af BCA-metoden. Proteiner (40 ug) blev derefter adskilt ved SDS-PAGE på en 10 procent gel og overført til en PVDF-membran. Membranen blev blokeret i 5 procent fedtfri mælk i 1 time ved 4˚C og inkuberet med følgende primære antistoffer: ‑actin (1:5,000; kat.nr. bs-0061R; BIOSS), HIF ‑1 (1:1,000; kat.nr. ab179483; Abcam), LOXL2 (1:500; kat.nr. ab179810; Abcam), E-cadherin (1:1,000 ; kat.nr. bs‑10009R; BIOSS) og Twist1 (1:500; kat.nr. bs-2441R; BIOSS) natten over ved 4˚C. Membranen blev derefter inkuberet med gede-anti-kanin IgG H&L sekundære antistoffer (1:2.000; kat.nr. ab205718; Abcam) i 4 timer ved stuetemperatur. Efter vask med TBS-0,05 procent Tween-20 blev blottene visualiseret ved hjælp af Enhanced Chemiluminescence-systemet (Amersham; Cytiva). Den relative intensitet af båndene blev semikvantificeret ved densitometrisk analyse ved hjælp af ImageJ2x-software (version 2.1.4.7; Rawak Software Inc.), og densitometriske plot af resultaterne blev normaliseret til intensiteten af ​​‑actin.

Statistisk analyse. SPSS 19.0-software (SPSS, Inc.) blev brugt til dataanalyse. Data præsenteres som middelværdi ± standardafvigelse og blev analyseret ved en-vejs ANOVA efterfulgt af Tukeys post hoc test. P<0.05 was="" considered="" to="" indicate="" a="" statistically="" significant="" difference.="" all="" experiments="" were="" performed="" at="" least="" in="">

Resultater

Effekter af CPhG'er på cellelevedygtighed. HepG2-celler blev behandlet med forskellige koncentrationer af CPhG'er (5, 25, 50, 100, 200 og 500 ug/ml) i 48 timer (24 timer efter podning). Som vist i fig. 1 var der et signifikant fald i levedygtigheden af ​​celler behandlet med 200 og 500 ug/ml CPhG'er sammenlignet med kontrolgruppens (P)<0.05). these="" findings="" indicated="" that="" cphgs="" could="" modulate="" cell="" viability="" in="" a="" dose‑dependent="">

CPhG'er øger virkningerne af OXA på leverkræft. Virkningerne af CPhG'er på OXA-moduleret HepG2-cellelevedygtighed blev efterfølgende vurderet (fig. 2). Efter ~48 timer reducerede kombinationen af ​​CPhG'er og OXA signifikant levedygtigheden af ​​HepG2-celler sammenlignet med den i OXA plus CoCl2-gruppen. Specifikt hæmmede CPhGs-M plus OXA plus CoCl2 og CPhGs-H plus OXA plus CoCl2 signifikant levedygtigheden af ​​HepG2-celler sammenlignet inden for OXA plus CoCl2-gruppen (P<0.05 and=""><0.01,>

CPhGs hæmmer migration og invasion af leverkræftceller. For yderligere at studere det invasive potentiale og migrationsevnen hos levercancerceller efter behandling med CPhG'er og OXA blev der udført sårhelings- og Transwell-assays. Sårhelingsassayet indikerede, at migrationen af ​​HepG2-celler sammenlignet med DMSO-gruppen var reduceret efter behandling med CoCl2, OXA og CPhG'er (200 eller 500 ug/ml) (P<0.05; fig.="" 3a="" and="" b).="" for="" the="" transwell="" assay,="" the="" invasive="" ability="" of="" cells="" was="" markedly="" inhibited="" in="" the="" co‑treatment="" groups="" (cphgs="" +="" oxa="" +="" cocl2)="" compared="" with="" that="" in="" the="" oxa="" +="" cocl2="" group=""><0.01; fig.="" 3c="" and="" d).="" conversely,="" in="" the="" co‑treatment="" groups="" (cphgs="" +="" oxa="" +="" cocl2),="" the="" invasive="" potential="" and="" migratory="" ability="" of="" cells="" were="" markedly="">

Effekter af CPhG'er og OXA på apoptose. Efter behandling med kombinationen af ​​CPhG'er og OXA i 48 timer blev HepG2-cellerne farvet med Annexin V-FITC og PI, efterfulgt af flowcytometri for at bestemme cellulær apoptose. Som vist i fig. 4A udviste sambehandlingsgrupperne (CPhGs-L/M/H plus OXA plus CoCl2) en gradvis stigning i andelen af ​​apoptotiske celler med stigningen i CPhGs-koncentrationen. De fleste af cellerne behandlet med CPhG'er og OXA var lokaliseret i Q4-regionen, hvilket indikerede, at kombinationen af ​​CPhG'er og OXA inducerede apoptose på det tidlige stadie. Sammenlignet med i OXA plus CoCl2-gruppen blev en signifikant stigning i den apoptotiske hastighed af celler påvist i grupperne behandlet med OXA, CoCl2 og moderate eller høje doser af CPhG'er (P<0.01; fig.="" 4b).="" these="" findings="" indicated="" that="" the="" combination="" of="" oxa="" and="" cphgs="" may="" contribute="" to="" the="" apoptosis="" of="" hepg2="">

mRNA-ekspressionsniveauer af HIF-1, LOXL2, E-cadherin og Twist efter CPhG'er og OXA co-inkubation. There were no statistical differences in the mRNA expression levels of HIF‑1α, LOXL2, E‑cadherin, and Twist between the control and DMSO groups (P>0.05; Fig. 5A-D). Omvendt inducerede CoCl2 en signifikant stigning i mRNA-ekspressionsniveauerne for LOXL2, HIF-1 og Twist sammenlignet med dem i DMSO-gruppen (P<0.01; fig.="" 5a,="" b="" and="" d).="" compared="" with="" those="" in="" the="" oxa="" +="" cocl2="" group,="" the="" mrna="" expression="" levels="" of="" loxl2,="" hif‑1α="" and="" twist="" were="" significantly="" enhanced="" in="" the="" cphgs‑h="" +="" oxa="" +="" cocl2="" groups=""><0.01; fig.="" 5a,="" b="" and="" d).="" by="" contrast,="" cocl2="" induced="" a="" significant="" downregulation="" in="" the="" mrna="" expression="" levels="" of="" e‑cadherin="" compared="" with="" those="" in="" the="" dmso="" group=""><0.01; fig.="" 5c).="" all="" concentrations="" of="" cphgs="" combined="" with="" oxa="" and="" cocl2="" were="" able="" to="" upregulate="" the="" mrna="" expression="" levels="" of="" e‑cadherin="" compared="" with="" those="" in="" the="" oxa="" +="" cocl2="" group=""><0.01; fig.="" 5c).="" these="" results="" indicated="" that="" the="" combination="" of="" cphgs="" and="" oxa="" effectively="" inhibited="" the="" emt="" under="" hypoxic="">

Proteinekspressionsniveauer af HIF-1, LOXL2, E-cadherin og Twist efter CPhG'er og OXA co-inkubation. Resultaterne af western blotting afslørede, at proteinekspressionsniveauerne for HIF-1, LOXL2 og Twist var opreguleret under hypoxiske forhold sammenlignet med dem i DMSO-gruppen. I modsætning hertil blev proteinekspressionsniveauerne af E-cadherin nedreguleret under hypoksiske forhold (P<0.01; fig.="" 6a="" and="" b).="" notably,="" the="" protein="" expression="" levels="" of="" hif‑1α,="" loxl2,="" and="" twist="" were="" significantly="" decreased="" in="" the="" cphgs‑m="" +="" oxa="" +="" cocl2="" or="" cphgs‑h="" +="" oxa="" +="" cocl2="" groups="" compared="" with="" those="" in="" the="" oxa="" +="" cocl2="" group=""><0.01; fig.="" 6a="" and="" b).="" compared="" with="" the="" dmso="" group,="" the="" cocl2="" treatment="" significantly="" decreased="" the="" expression="" level="" of="" e‑cadherin.="" in="" the="" cphgs="" groups,="" the="" protein="" expression="" levels="" of="" e‑cadherin="" were="" significantly="" increased="" compared="" with="" those="" in="" the="" oxa="" +="" cocl2="" group=""><0.01; fig.="" 6b).="" these="" findings="" indicated="" that="" cphgs="" treatment="" could="" effectively="" inhibit="" the="" downregulation="" of="" e‑cadherin,="" and="" the="" upregulation="" of="" hif‑1α,="" loxl2,="" and="" twist="" induced="" by="">

Diskussion

Hypoxi er et almindeligt træk i kræftmikromiljøet; dette er hovedsageligt forbundet med det faktum, at proliferationen af ​​cancerceller er hurtigere sammenlignet med den vaskulære dannelse af afvigende neokar. Derudover påvirkes andre biologiske processer, herunder proliferation, metastaser og lægemiddelfølsomhed af hypoxi (21). Det hypoxiske tumormiljø er afgørende for patogenesen og progressionen af ​​cancer, og det er også vigtigt i lægemiddelresistens og vaskularisering af leverkræft (22).

I den foreliggende undersøgelse blev HepG2-celler behandlet med forskellige koncentrationer af CPhG'er, blandt hvilke CPhG'er (200 ug/ml) signifikant kunne inducere et fald i cellelevedygtighed. Især kunne CPhG'er modulere cellulær levedygtighed på en dosisafhængig måde. Under hypoxiske forhold hæmmede kombinationen af ​​OXA og CPhG'er (50 eller 100 ug/ml) signifikant levedygtigheden af ​​HepG2-celler sammenlignet med OXA-behandling alene. En lignende dosisafhængig tendens blev observeret i migrations- og invasionsassays af levercancerceller. I øjeblikket er omfattende undersøgelser blevet udført for at undersøge kræftcelleapoptoses roller i patogenesen af ​​leversygdommen (23-26). Der er udviklet adskillige strategier til behandling af leverkræft ved at fremme apoptose (27-29); derfor kan interferens i HepG2-celleapoptose tjene som en lovende kandidat til forebyggelse og behandling af levercancer. Apoptosen af ​​HepG2-celler blev signifikant forbedret efter behandling med kombinationen af ​​CPhGs-M/-H og OXA sammenlignet med den i celler behandlet med OXA alene. Derfor blev det indikeret, at CPhG'er signifikant kunne forbedre antitumorvirkningerne af OXA.

HIF-1 kan opregulere ekspressionsniveauerne af E-cadherin, N-cadherin og Vimentin, såvel som nogle transkriptionsfaktorer, såsom Snail1/2, Zeb1 og Twist1. Efterfølgende kan dette føre til tab af cellulær polaritet, løsning af celle-celleforbindelser, ændringer i cytoskeletprotein og migration og invasion af cancerceller, hvilket kan resultere i translokation af cancerceller til kredsløbssystemet gennem basilarmembranen og efterfølgende metastaser (30). I denne undersøgelse blev CoCl2 brugt til at inducere en model af hypoxi, som udløste en stigning i levedygtigheden af ​​HepG2-celler, såvel som cellemigration og invasion. Desuden var mRNA- og proteinekspressionsniveauerne for HIF-1 signifikant øget, hvilket indikerer, at CoCl2 inducerede dannelsen af ​​en

Twist og E-cadherin udtryk; derfor sigter fremtidige undersøgelser på at fokusere på flere EMT-relaterede markører for at evaluere den hæmmende effekt af CPhG'er på hypoxi-induceret EMT i leverkræft.

HIF-1 er blevet rapporteret at fremme ekspressionen af ​​LOXL2 og at øge migrationen og invasionen af ​​leverkræftceller, hvilket kan være tæt relateret til den dårlige prognose for leverkræft (30). I en tidligere undersøgelse var ekspressionsniveauerne af LOXL2 i tilstødende leverkræftvæv markant øget sammenlignet med dem i cancervævene (35). Derudover var det tæt forbundet med invasionen og metastasen af ​​leverkræft. LOXL2-gendæmpning af småt interfererende RNA hæmmede proliferationen af ​​HepG2- og SMCC-7721-celler, hvilket resulterede i cellecyklusstop af cancerceller og øget apoptose (36). Shao et al (35) undersøgte sammenhængen mellem LOXL2 i leverkræftprøver og klinikopatologiske faktorer, VM og prognose blandt 201 tilfælde, der blev opereret til behandling. Det blev antaget, at LOXL2 tjente vigtige roller i patogenesen og progressionen af ​​leverkræft, som kan tjene som et mål for lægemiddeludvikling. Ydermere påviste Peng et al (37), at LOXL2 kunne aktivere Snail/E-cadherin og Src kinase/Fokal adhæsion kinase signalvejene, hvilket kan bidrage til patogenesen og progressionen af ​​EMT af gastriske cancerceller. I denne undersøgelse, under hypoxiske forhold, blev mRNA- og proteinekspressionsniveauerne af LOXL2 øget, hvorimod dets ekspression blev nedreguleret efter behandling med OXA. Ydermere resulterede behandling med en kombination af CPhG'er og OXA i tydelig nedregulering af LOXL2-ekspression, hvilket effektivt kan hjælpe OXA's antitumoreffekter på leverkræft.

Der er nogle begrænsninger for denne undersøgelse. Den nuværende undersøgelse skulle have brugt yderligere to leverkræftcellelinjer, inklusive SMCC-7721-cellelinjen, men disse kunne ikke bruges, da det ikke var muligt at købe disse cellelinjer, fordi de var fejlidentificeret og var afledt af HeLa-celler. Derudover analyserede denne undersøgelse ikke antioxidantvirkningerne af forskellige koncentrationer af CPhG'er i cellerne.

Som konklusion kunne CPhG'er veksle det hypoxiske tumormikromiljø i leverkræftceller gennem modulering af HIF-1-signalvejen. Derudover var følsomheden af ​​leverkræftceller over for OXA signifikant forhøjet som respons på behandling med en kombination af CPhG'er og OXA. Disse resultater kan give en ny behandlingsstrategi for at forbedre leverkræftens følsomhed over for kemoterapi.

LIMEI WEN1,2*, JUNPING HU1*, JIAWEI ZHANG1 og JIANHUA YANG1,2

1College of Pharmacy, Xinjiang Medical University, Urumqi, Xinjiang 830054; 2 Department of Pharmacy, The First Affiliated Hospital, Xinjiang Medical University, Urumqi, Xinjiang 830011, PR Kina

Modtaget 29. juli 2020; Accepteret 9. marts 2021

DOI: 10.3892/mmr.2021.12156

Anerkendelser

Ikke anvendelig.

Finansiering

Denne undersøgelse blev støttet af Xinjiang Key Laboratory of Natural Drug Active Components and Drug Release Technology (bevilling nr. XJDX1713), Reserve Candidate Project for lederen af ​​videnskabelig og teknologisk innovation i Xinjiang Uygur autonome region (bevilling nr. 2019XS14), National Natural Science Foundation of China (bevilling nr. 81860735) og Bethune Charitable Foundation 'Bethune·Quest-konstruktion af farmaceutisk videnskabelig forskningskapacitet (bevilling nr. B-19-H-20200622).

Tilgængelighed af data og materialer

De datasæt, der anvendes og/eller analyseres under den aktuelle undersøgelse, er tilgængelige fra den tilsvarende forfatter på rimelig anmodning.

Forfatteres bidrag

LMW og JWZ udførte eksperimenterne, udarbejdede manuskriptet og bekræftede ægtheden af ​​alle de rå data. JPH og JHY har designet denne undersøgelse. Alle forfattere læste og godkendte det endelige manuskript.

Etisk godkendelse og samtykke til deltagelse

Ikke anvendelig.

Patientsamtykke til offentliggørelse

Ikke anvendelig.

Konkurrerende interesser

Forfatterne erklærer, at de ikke har nogen konkurrerende interesser.

Referencer

1. Hepatocellulært karcinom. Nat Rev Dis Primers 2: 16019, 2016.

2. Gingold JA, Zhu D, Lee DF, Kasab A og Chen J: Genomisk profilering og metabolisk homeostase i primære leverkræftformer. Trends Mol Med 24: 395-411, 2018.

3. McGuire S: World cancer report 2014. Genève, Schweiz: Verdenssundhedsorganisationen, det internationale agentur for forskning i cancer, WHO-pressen, 2015. Adv Nutr 7: 418-419, 2016.

4. Gholamreza K, Jadidi-Niaragh F, Jahromi AS, Zandi K og Hojjat-Farsangi M: Mekanismer for tumorcelleresistens over for de aktuelle målrettede terapimidler. Tumor Biol 37: 10021-10039, 2016.

5. Dong X og Mumper RJ: Nanomedicinske strategier til behandling af multidrug-resistente tumorer: Aktuelt fremskridt. Nanomedicine (Lond) 5: 597-615, 2010.

6. Xie Y og Zhong DW: AEG-1 er forbundet med hypoxi-induceret hepatocellulært karcinom kemoresistens via regulering af PI3K/AKT/HIF-1alpha/MDR-1 pathway. EXCLI J 15: 745-757, 2016.

7. Xiong H, Ni Z, He J, Jiang S, Li X, He J, Gong W, Zheng L, Chen S, Li B, et al: LncRNA HULC udløser autofagi via stabilisering af Sirt1 og dæmper kemosensitiviteten af ​​HCC-celler. Onkogen 36: 3528-3540, 2017.

8. Gade TPF, Tucker E, Nakazawa MS, Hunt SJ, Wong W, Krock B, Weber CN, Nadolski GJ, Clark TWI, Soulen MC, et al: Iskæmi inducerer hvile og autofagiafhængighed i hepatocellulært karcinom. Radiology 283: 702-710, 2017.

9. Siegel RL, Miller KD og Jemal A: Kræftstatistik, 2017. CA Cancer J Clin 67: 7-30, 2017.

10. Dong LQ, Shen BQ og Ma Y: Forskningsfremskridt for hypoximikromiljø i hepatocellulært karcinom. Zhong Guo Pu Wai Ji Chu Yu Lin Chuang Za Zhi 25: 1254-1258, 2018 (på kinesisk).

11. Moon HJ, Finney J, Ronnebaum T og Mure M: Human lysyloxidase-lignende 2. Bioorg Chem 57: 231-241, 2014.

12. Ferreira S, Saraiva N, Rijo P og Fernandes AS: LOXL2-hæmmere og brystkræftprogression. Antioxidanter (Basel) 10: 312, 2021.

13. Philp CJ, Siebeke I, Clements D, Miller S, Habgood A, John AE, Navaratnam V, Hubbard RB, Jenkins G og Johnson SR: Ekstracellulær matrix-tværbinding øger fibroblastvækst og beskytter mod matrixproteolyse ved lungefibrose. Am J Respir Cell Mol Biol 58: 594-603, 2018.

14. Galván JA, Zlobec I, Wartenberg M, Lugli A, Gloor B, Perren A og Karamitopoulou E: Ekspression af E-cadherin-repressorer SNAIL, ZEB1 og ZEB2 af tumor- og stromaceller påvirker tumor-spirende fænotype og antyder heterogenitet af stromal celler i bugspytkirtelkræft. Br J Cancer 112: 1944-1950, 2015.

15. Gu C, Yang X og Huang L: Cistanches herba: En neurofarmakologisk gennemgang. Front Pharmacol 7: 289, 2016.

16. Fu Z, Fan X, Wang X og Gao X: Cistanches Herba: En oversigt over dens kemi, farmakologi og farmakokinetiske egenskaber. J Ethnopharmacol 219: 233-247, 2018.

17. Hu Q, You SP, Liu T, Wang B, Liu X og Jiang Y: En undersøgelse af den anti-leverkræfteffekt af cistanche. Carcinog Teratog Mutagen 30: 194-199, 2018.

18. Mao J, Tian Y, Wang C, Jiang K, Li R, Yao Y, Zhang R, Sun D, ​​Liang R, Gao Z, et al: CBX2 regulerer proliferation og apoptose via phosphorylering af YAP i hepatocellulært karcinom. J Cancer 10: 2706-2719, 2019.

19. Qin Y, Liu HJ, Li M, Zhai DH, Tang YH, Yang L, Qiao KL, Yang JH, Zhong WL, Zhang Q, et al: Salidroside forbedrer det hypoxiske tumormikromiljø og reverserer lægemiddelresistensen af ​​platinlægemidler via HIF-1 signalvej. EBioMedicine 38: 25-36, 2018.

20. Livak KJ og Schmittgen TD: Analyse af relativ genekspressionsdata ved brug af real-time kvantitativ PCR og 2(-Delta Delta C(T)) metoden. Methods 25: 402-408, 2001.

21. Vaupel P: Tumor mikromiljøfysiologi og dens implikationer for strålingsonkologi. Semin Radiat Oncol 14: 198-206, 2004.

22. Chen C og Lou T: Hypoxi-inducerbare faktorer i hepatocellulært karcinom. Oncotarget 8: 46691-46703, 2017.

23. Schwabe RF og Luedde T: Apoptose og nekroptose i leveren: Et spørgsmål om liv og død. Nat Rev Gastroenterol Hepatol 15: 738-752, 2018.

24. Kanda T, Matsuoka S, Yamazaki M, Shibata T, Nirei K, Takahashi H, Kaneko T, Fujisawa M, Higuchi T, Nakamura H, et al: Apoptose og ikke-alkoholiske fedtleversygdomme. World J Gastroenterol 24: 2661-2672, 2018.

25. Pittala S, Krelin Y og Shoshan-Barmatz V: Målretning mod leverkræft og associerede patologier hos mus med et mitokondrielt VDAC1-baseret peptid. Neoplasia 20: 594-609, 2018.

26. Jing ZT, Liu W, Xue CR, Wu SX, Chen WN, Lin XJ og Lin X: AKT-aktivator SC79 beskytter hepatocytter mod TNF-medieret apoptose og lindrer d-Gal/LPS-induceret leverskade. Am J Physiol Gastrointest Lever Physiol 316: G387-G396, 2019.

27. Zhu YJ, Zheng B, Wang HY og Chen L: Ny viden om mekanismerne for sorafenib-resistens ved leverkræft. Acta Pharmacol Sin 38: 614-622, 2017.

28. Wei R, Cao J og Yao S: Matrine fremmer levercancercelleapoptose ved at hæmme mitofagi og PINK1/Parkin-veje. Cell Stress Chaperones 23: 1295-1309, 2018.

29. Shen L, Zhang G, Lou Z, Xu G og Zhang G: Cryptotanshinone øger effekten af ​​arsentrioxid til behandling af leverkræftceller ved at inducere apoptose gennem nedregulering af phosphoryleret-STAT3 in vitro og in vivo. BMC-komplement Altern Med 17: 106, 2017.

30. Wu F, Zhang J, Liu Y, Zheng Y og Hu N: HIF1 genetiske varianter og proteinudtryk bestemmer responsen på platinbaseret kemoterapi og klinisk resultat hos patienter med fremskreden NSCLC. Cell Physiol Biochem 32: 1566-1576, 2013.

31. Heerboth S, Housman G, Leary M, Longacre M, Byler S, Lapinska K, Willbanks A og Sarkar S: EMT og tumormetastase. Clin Transl Med 4: 6, 2015.

32. Hapke RY og Haake SM: Hypoxi-induceret epitel- til mesenkymal overgang i cancer. Cancer Lett 487: 10-20, 2020.

33. Zhao Z, Rahman MA, Chen ZG og Shin DM: Multiple biologiske funktioner af Twist1 i forskellige kræftformer. Oncotarget 8: 20380-20393, 2017.

34. Goossens S, Vandamme N, Van Vlierberghe P og Berx G: EMT-transkriptionsfaktorer i cancerudvikling re-evalueret: Beyond EMT og MET. Biochim Biophys Acta Rev Cancer 1868: 584-591, 2017.

35. Shao B, Zhao X, Liu T, Zhang Y, Sun R, Dong X, Liu F, Zhao N, Zhang D, Wu L, et al: LOXL2 fremmer vaskulogen mimik og tumoraggressivitet i hepatocellulært karcinom. J Cell Mol Med 23: 1363-1374, 2019.

36. Wu L, Zhang Y, Zhu Y, Cong Q, Xiang Y og Fu L: Effekten af ​​LOXL2 i hepatocellulært karcinom. Mol Med Rep 14: 1923-1932, 2016.

37. Peng L, Ran YL, Hu H, Yu L, Liu Q, Zhou Z, Sun YM, Sun LC, Pan J, Sun LX, et al: Secreted LOXL2 er et nyt terapeutisk mål, der fremmer gastrisk cancermetastasering via Src /FAK vej. Carcinogenese 30: 1660-1669, 2009.