Abstract
探讨顺铂是否能够诱导头颈部鳞状癌细胞产生TNF-α,进而激活RIP1/RIP3/MLKL依赖性的坏死性凋亡通路,抑制鳞癌细胞的增殖,并探讨其分子机制。
方法
选取头颈部鳞状癌细胞系HN4和SCC4作为实验对象,分为对照组、顺铂组、caspases抑制组、坏死性凋亡抑制组。利用CCK-8法检测顺铂刺激后24 h的细胞存活率。随后采用Western blotting检测caspase-8以及坏死性凋亡通路蛋白(RIP1/RIP3/MLKL)和NF-κB(p65)、TNF-α表达情况;结合细胞划痕实验和Western blotting检测上皮间充质转化相关蛋白(N-cadherin、Vimentin、E-cadherin)的表达情况,评估坏死性凋亡对头颈部鳞状癌细胞迁移能力的影响。
结果
顺铂对HN4、SCC4细胞毒性IC
50
分别约为10 μg/mL、15 μg/mL。在顺铂刺激下,与坏死性凋亡抑制剂组相比,caspase-8表达降低(
P
<0.05),N-cadherin、Vimentin表达降低(
P
<0.05)、E-cadherin表达升高(
P
<0.05),坏死性凋亡通路蛋白(RIP1/RIP3/MLKL)表达升高(
P
<0.05),TNF-α和NF-κB(p65)蛋白表达均升高(
P
<0.05)。在顺铂组中,细胞愈合率显著降低于对照组和坏死性凋亡抑制剂组。
结论
顺铂作用可激活头颈部鳞状癌细胞NF-κB信号通路,并促进TNF-α自分泌,从而引发鳞癌细胞经由RIP1/RIP3/MLKL通路依赖性的坏死性凋亡反应,并抑制肿瘤细胞性增殖。
Keywords:
头颈部鳞状癌细胞, 顺铂, z-VAD-fmk, 坏死性凋亡, Nec-1
Abstract
Objective
To investigate whether cisplatin induces tumor necrosis factor‑α (TNF‑α) secretion in human head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) cells to trigger RIP1/RIP3/MLKL-dependent necroptosis of the cells.
Methods
HNSCC cell lines HN4 and SCC4 treated with cisplatin (CDDP) or the combined treatment with CDDP and z-VAD-fmk (a caspase inhibitor) or Nec-1 (a necroptosis inhibitor) for 24 h were examined for changes in cell viability using CCK8 assay and expressions of caspase-8 and necroptosis pathway proteins (RIP1/RIP3/MLKL) using Western blotting. The changes in migration of the cells were assessed with cell scratch assay, and the expressions of epithelial-mesenchymal transition (EMT) marker proteins N-cadherin, vimentin, and E-cadherin as well as the expressions of NF‑κB (p65) and TNF‑α were detected with Western blotting.
Results
The IC
50
of cisplatin was 10 μg/mL in HN4 cells and 15 μg/mL in SCC4 cells. Cisplatin treatment significantly decreased the expressions of caspase-8, N-cadherin and vimentin and increased the expressions of E-cadherin, the necroptosis pathway proteins (RIP1/RIP3/MLKL), TNF‑α, and NF‑κB (p65), and these changes were obviously inhibited by treatment with Nec-1. Cisplatin stimulation also significantly lowered migration of the cells, and this inhibitory effect was strongly attenuated by Nec-1 treatment.
Conclusion
Cisplatin activates nuclear factor‑κB signaling in HNSCCs to promote TNF‑α autocrine and induce RIP1/RIP3/MLKL-dependent necroptosis, thus leading to inhibition of cell proliferation.
Keywords:
human head and neck squamous cell carcinoma, cisplatin, z-VAD-fmk, necroptosis, Nec-1
本研究采用HN4、SCC4细胞系作为研究对象,探究顺铂是否能诱导HNSCCs发生RIP1/RIP3/MLKL蛋白依赖性坏死性凋亡抑制肿瘤细胞的增殖,并对顺铂诱导坏死性凋亡的具体机制进行分析,为HNSCC 临床治疗研究提供新的理论基础。
3. 讨论
坏死性凋亡在细胞的生理和病理过程中具有重要作用
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,作为一种兼具坏死与凋亡特点的死亡形式,在疾病中的作用已被广泛报道。因此,通过诱导坏死性凋亡杀死肿瘤细胞的治疗方法非常值得关注
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。本课题针对顺铂是否能在HNSCCs中激活NF-κB通路,促进TNF‑α自分泌,诱导HNSCCs发生RIP1/RIP3/MLKL依赖性坏死性凋亡,抑制HNSCCs迁移的问题进行研究探索。将HNSCC化疗方案与诱导细胞坏死性凋亡相结合,探索改善HNSCC治疗效果的有效方法。
本研究发现顺铂对HNSCCs caspase-8有轻微抑制作用,据报道,抑制caspase-8可使癌细胞对坏死性凋亡敏感,这是一种受调控的细胞死亡机制
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。另外,研究指出,RIP1/RIP3/MLKL是细胞发生坏死性凋亡的关键因子
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。故本实验将坏死性凋亡关键蛋白RIP1/RIP3/MLKL作为检测指标探究顺铂对HNSCCs坏死性凋亡的诱导情况。上皮间充质转化相关蛋白表达情况和细胞划痕实验结果为坏死性凋亡抑制HNSCCs迁移能力提供证据。已有研究证明,TNF-α已经作为坏死性凋亡诱导因子在其他疾病中进行研究
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,顺铂可以促进多种癌细胞TNF-α自分泌
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从而诱导细胞发生坏死性凋亡。故本实验通过检测NF-κB(p65)、TNF-α的表达情况将此机制与顺铂作用HNSCC过程相联系,结果显示TNF-α自分泌促进了顺铂诱导HNSCC的坏死性凋亡。
根据目前的研究可知,尽管发现了许多化合物和药物可以诱导或调节坏死性凋亡过程,并具有强大的抗肿瘤作用,但基于诱导坏死性凋亡的实用性抗癌药物仍较为匮乏,有必要开发出具有较高特异性且对正常细胞的副作用较低的诱导剂并制定治疗策略。
但是,仍有报道表明坏死性凋亡在肿瘤治疗研究过程中的矛盾性。首先,坏死性凋亡过程可以通过释放各种炎症和免疫调节细胞因子激活树突状细胞,增强生物体抗肿瘤免疫。对此,针对HNSCC坏死性凋亡诱导的不同药物相继出现
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,还有更深入的研究涉及药物靶向递送系统的开发以促进肿瘤细胞坏死性凋亡的发生
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,对坏死性凋亡相关基因的研究也可能揭示肿瘤治疗的潜在靶点
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。本研究基于以上理论基础为坏死性凋亡在HNSCC中表现抗肿瘤作用的结论提供证据。
然而,也有研究表明,坏死性凋亡过程中被激活的免疫细胞可能促进肿瘤血管生成和癌症侵袭,并产生免疫抑制的肿瘤微环境
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。所以,对于坏死性凋亡在癌症中的确切作用,仍需要更多精心设计的实验来提高结果的确定性。
在今后关于HNSCC治疗的研究中,发现用于识别坏死性凋亡的特异性标记物,从而深入研究坏死性凋亡的分子机制和病理作用,有助于进一步阐明其与其他细胞死亡机制的串扰及其与免疫系统的相互作用
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,并且可能成为该领域的研究的重要方向。