肺瘤平膏及其有效组分通过调控脂质代谢逆转肿瘤相关树突细胞功能的机制研究

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肺癌是临床最常见的肿瘤,患病率和死亡率居所有恶性肿瘤的首位。肺癌的主要治疗方式包括手术、放化疗、靶向治疗和免疫治疗等。树突状细胞(Dendritic cells,DCs)是机体功能最强的专职抗原递呈细胞,能够有效激活T淋巴细胞免疫,是肿瘤免疫治疗中的调控关键。在肿瘤微环境中,肿瘤相关树突状细胞(Tumor-associated dendritic cells,TDCs)中脂质过氧化激活内质网应激,引起未折叠蛋白反(Unfolded Protein Response,UPR),激活下游IRE1α-XBP1通路,产生的剪切型XBP1-s通过靶向多个脂质合成基因,诱导TDCs内脂质的异常积累,表现出未成熟表型和功能障碍,抑制了抗肿瘤免疫。有研究表明,PI3K-AKT-mTOR信号途径在脂质代谢中起重要调控作用,能够通过调节脂肪合成相关基因的表达来调控脂质合成,XBPI过表达会导致P13K/mTOR表达的上调,敲除XBP1后,PI3K/mTOR表达下调,还有研究表明,抑制mTOR2可以下调脂质的生成。
  “脂浊”既为病理产物也是致病因素,多归属于中医学“痰浊”的病理范畴。肺瘤平膏是由“全国名中医”朴炳奎教授研制的临床治疗肺癌具有确切疗效的中药复方,具有益气养阴、化痰散结、解毒活血的功效,可通过多作用靶点发挥抗肿瘤作用。前期研究表明,肺瘤平膏(FLP)能够明显提高DCs功能,通过调节DCs的抗原递呈功能发挥抗肿瘤效应,并且在调控PI3K/mTOR通路方面具有一定优势。作为肺瘤平膏中化痰类代表药物桔梗的主要有效组分,研究表明,桔梗皂苷D(PlatycodinD,PD)具有明确的抗肿瘤、免疫调节、降脂和抗氧化等功能,并且具有抑制ROS聚集、调节PI3K/mTOR信号的作用。因此,我们推测PD可能是FLP调控脂质代谢逆转TDCs功能的有效组分之一,可能通过抑制TDCs脂质异常堆积逆转TDCs功能,并希望对其效应机制进行初探。
  目的:
  (1)构建TDCs共培养体系,探究肺瘤平膏在毒胡萝卜素(TG)诱导ERS剪切XBP1s后,对TDCs中脂质含量和功能的影响及作用机制。
  (2)初探PD对TDCs的免疫调节功能,及探究TG激活ERS剪切XBP1s后,对TDCs中脂质含量和功能的影响及可能的效应机制。
  方法:
  (1)小鼠骨髓源树突状细胞的分离、培养,建立体外肿瘤相关树突状细胞共培养模型。
  (2)模拟肿瘤微环境,通过FLP含药血清干预TDCs模型后,流式细胞术观察对TDCs脂质含量、共刺激分子表达;通过混合淋巴细胞反应,CCK8检测混合淋巴细胞增殖、流式检测T淋巴细胞亚群活化,Luminex技术检测TDCs细胞因子分泌。
  (3)毒胡萝卜素干预TDCs模型,观察TG激活ERS,对IRE1α-XBP1通路的影响,及对TDCs脂质含量、共刺激分子表达、混合细胞增殖和亚群活化、细胞因子的影响。
  (4)FLP含药血清,作用TG干预后的ERS激活后的TDCs模型,观察对TDCs脂质含量、共刺激分子表达、混合细胞增殖和亚群活化、细胞因子的影响。
  (5)通过Western blot、qPCR技术,检测FLP含药血清对BiP-IRE1α-XBP1、PI3K-AKT-mTOR通路mRNA和蛋白的表达情况,探索可能的作用机制。
  (6)通过LDH、CCK8检测技术,观察PD对DCs毒性和Lewis肺癌细胞的杀伤能力。
  (7)模拟肿瘤微环境,通过PD干预TDCs模型后,观察对TDCs脂质含量、共刺激分子表达、混合细胞增殖和亚群活化、细胞因子的影响。
  (8)通过构建TG激活ERS后的TDCs模型,观察PD对TDCs脂质含量、共刺激分子表达、混合细胞增殖和亚群活化、细胞因子的影响。
  (9)通过Western blot、qPCR技术,检测PD对BiP-IRE1α-XBP1、PI3K-AKT-mTOR通路mRNA和蛋白的表达情况,探索可能的作用机制。
  结果:
  (1)流式检测诱导后DCs表面分子CDllc+阳性表达比例为76.5%,并与肺癌细胞培养上清共培养,冻融抗原刺激,构建TDCs共培养模型。
  (2)在模拟的肿瘤微环境中,FLP含药血清干预后,降低TDCs胞内脂质含量(P<0.01),提高TDCs表面分子的表达,其中以提高CD80、CD86的表达最为明显(p<0.05),FLP刺激共培养淋巴细胞增殖(P<0.05),明显提高T细胞中Th、CTL细胞亚群比例(P<0.05),降低Tregs细胞的表达(P<0.05),提高细胞因子IL-12p70、IFN-γ的分泌(P<0.05)。
  (3)TG作用后,在TDCs培养模型中,BiP-lRE1α-XBP1(t/u/s)通路mRNA、蛋白表达增加(P<0.05),脂质含量较模型组增加(P<0.05),影响TDCs表面分子的表达,MCH-Ⅱ、CD80、CD86的表达均明显降低(P<0.05);抑制混合淋巴细胞的增殖能力(P<0.05),降低Th、CTL细胞亚群的表达(P<0.05),提高Tregs亚群的表达(P<0.05),同时抑制细胞因子IL-12、IFN-γ的分泌(P<0.05)。
  (4)FLP含药血清作用于TG干预后的TDCs,脂质含量明显下降(P<0.05),恢复TDCs表面分子的表达,其中以提高CD80、CD86表达水平较为明显(P<0.05),提高TG干预后的混合淋巴细胞增殖能力(P<0.05),提高Th、CTL细胞亚群比例(P<0.05)、降低Tregs细胞的亚群表达(P<0.05),促进TG作用后TDCs细胞因子IL-12p70、IFN-γ的分泌(P<0.05)。
  (5)qPCR、Western blot结果显示,对于TG激活ERS后,BiP-IRE1α-XBP1、PI3K-AKT-mTOR通路mRNA和蛋白表达量增加(P<0.05);FLP含药血清干预TG作用后的TDCs,FLP+TG组能够显著降低BiP-IRE1α-XBP1通路mRNA和蛋白的表达(P<0.05),对重要脂质调节转录因子XBP1-s,具有降低其mRNA和蛋白表达的作用:同时,肺瘤平膏含药血清作用后,TG激活的PI3K-AKT-mTOR通路mRNA和蛋白具有一定程度的下降,并且明显降低AKT蛋白的磷酸化水平。
  (6)LDH结果显示,30uM以下的PD浓度,对DCs无明显损伤,或影响DCs细胞LDH的释放;CCK-8实验结果显示,PD能够有效杀伤Lewis肺癌细胞,其IC50值在13uM左右。
  (7)在TDCs共培养体系中,PD高中低浓度均能够有效降低TDCs中的脂质含量(P<0.01),提高TDCs表面MCH-Ⅱ的表达(P<0.05),提高CD80(PDH、PDM,P<0.05)、CD86(PDM、PDL,P<0.05)的表达;PDH较强混合淋巴细胞的增殖(P<0.05);PD高中低组均能提高Th、CTL细胞的亚群表达率(P<0.05),抑制Tregs亚群表达(PDH,p<0.05);提高IL-12p70(PDH、PDM,P<0.05)IFN-β(PDH,P<0.05)细胞因子的分泌。
  (8)TG干预诱导RES后,PD高、中、低剂量组均能降低TG干预后TDCs中脂质含量(P<0.01):PDH能够提高表面MCH-Ⅱ的表达(P<0.05),各剂量组均能提高CD80及CD86的表达(P<0.05),PDH具有提高淋巴混合细胞的增殖能力(P<0.05),PDH、PDM能够明显提高Th、CTL细胞亚群的表达(P<0.05),PD各剂量组均能降低Tregs细胞亚群的表达(P<0.05),并能促进TDCs分泌IL-12p70(PDH,P<0.05)、IFN-γ(PDH、PDM,P<0.05)细胞因子。
  (9)qPCR、Western blot结果显示,TG激活ERS后,PD+TG组能够显著降低BiP-IREla-XBPI(t/u/s)通路mRNA和蛋白的表达(P<0.01),同时,PD+TG组作用后,TG激活的PI3K-AKT-mTOR通路mRNA和蛋白具有一定程度的下降,其中降低p-AKT磷酸化蛋白表达(P<0.05)水平作用较为明显。
  结论:
  基于本实验条件下,我们推测:(1)TG诱导ERS,激活IRE1α-XBP1通路,产生XBP1-s剪切形式,可造成TDCs脂质异常堆积和TDCs的功能障碍。(2)FLP含药血清能够逆转TG激活ERS诱导XBP1剪切造成的TDCs脂质异常堆积和抗原呈递功能障碍。(3)PD可能是FLP发挥改善TDCs脂质异常堆积和抗原呈递功能的有效组分之一。(4)FLP含药血清及其有效组分PD调节改善TDCs脂质异常堆积和抗原呈递功能的作用机制可能是通过调控BiP-IRE1α-XBP1和PI3K-AKT-mTOR通路实现的。
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