中圖分類號:R735.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI:10.3969/j.issn.1007-7146.2025.03.010
Abstract:Inorder to study the effctofcarilizumabcombined with cisplatinonapoptosis of esophagealsquamous cell carcinoma celsEca-109byregulating mitochondrialoxidative phosphorylation (OXPHOS)andphosphatidylinositol3 kiase/ proteinkinaseB(PI3K/AKT)signaling pathway,andtoobservetheexpresionofheatshock proteinA9(HSPA9).Inthis study, the test was divided into blank control group,cisplatin group (100μmol/L )and combined administration group which is cisplatin (100μmol/L)? +carrilizumab 200mg/time ).Transwell migration test,scratch test,cell counting kit8(CCK-8) test andclonalaggregation technique were used toobserve the effectsofcarrelizumabcombined with cisplatinontheinvasion, migrationand proliferationof esophagealsquamouscellcarcinomacelsEca-19.The expressionofHSPA9gene wasdetected by RT-PCR. Westernblot(WB)was used to detect the expresion ofOXPHOS and PI3K/AKTpathway proteins.Mitochondrial reactiveoxygenspecies (ROS)were detected byflowcytometry.Transwellmigration,scratchtest,CCK-8 testandclonal formationtestshowedthatthecombinedadministrationgroupihbitedtheactivitymigrationandaggregationofEca-O9cells more than the cisplatin group.Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR)and WB detectionresults showed that compared with cisplatin group and control group,the expresion of HSPA9 and OXPHOS in combined administration group significantly decreased,and the phosphorylation of PI3K/AKTwas inhibited (Plt;0.01 ). Flow cytometry showed that compared withcontrolgroupandcisplatin group,ROSlevelsincisplatin+carilizumab groupsignificantly increased,andtherewas a significantdifference ?Plt;0.05 ).Compared with cisplatinalone,carrellizumabcombined with cisplatincould significantly inhibit the expressionofHSPA9andOXPHOS inesophagealsquamous cellcancercells,ihibit thephosphorylationofPI3K/ AKTsignalingpathwayandregulatereoxidationandmitochondrialhomeostasis.TheinhibitionofEca-1O9onesophageal squamous cellcarcinoma by inducing mitochondrial apoptosis provides a reference forthe precise interventionandtreatmentof esophageal squamous cell carcinoma in clinical practice.
Key words: carrilizumab; cisplatin; esophageal squamouscell carcinoma; OXPHOS; HSPA9 (ActaLaser Biology Sinica,2025,34(3):274-281)
食管癌(esophagealcancer)是臨床上發(fā)病率較高、惡性程度較高的一類消化道腫瘤,因臨床癥狀較隱匿,早期不容易被及時發(fā)現(xiàn),等出現(xiàn)臨床癥狀時已是中晚期。因此,其具有高發(fā)病率、高侵襲性以及預(yù)后差等特點,其治療手段較有限,主要為化學(xué)治療、放射治療、外科治療和綜合治療?;熓鞘彻馨┏R姷闹委熓侄?,常用的藥物如順鉑(cisplatin)、紫杉醇(paclitaxel)等,但因其副作用較多,常導(dǎo)致療效較差,患者5年生存率不高[1-2]。免疫治療是目前的研究熱點,程序性死亡受體1(programmed cell death1,PDCD1)抑制劑屬于免疫檢查點抑制劑,具有適應(yīng)證廣、療效安全可靠等特點。注射用卡瑞利珠單抗(camrelizumabforinjection)屬于人源化的免疫球蛋白G4(immunoglobulinG4,IgG4)單克隆抗體中的一種,是PD-1抑制劑,其通過激活T細(xì)胞發(fā)揮抑制腫瘤的作用[3]。自2019年卡瑞利珠單抗獲批用于治療經(jīng)典型霍奇金淋巴瘤以來[3],卡瑞利珠單抗的適應(yīng)證不斷擴(kuò)大,截至2021年底,卡瑞利珠單抗已在淋巴瘤、肺癌、肝癌以及鼻咽癌等腫瘤中廣泛應(yīng)用。隨著研究技術(shù)水平的不斷提高和完善,HSPA9基因已經(jīng)在不同類型腫瘤細(xì)胞的增殖和發(fā)生發(fā)展中被證實發(fā)揮著一定的作用,并和腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移存在高度的相關(guān)性,這就為臨床的診斷及靶向治療提供了一定的理論依據(jù)。近幾年來,研究人員對婦科腫瘤及消化系統(tǒng)惡性腫瘤的臨床病理特征進(jìn)行了系統(tǒng)地統(tǒng)計分析,進(jìn)一步明確了HSPA9可以作為癌癥獨立的危險因素,并提出了其對腫瘤患者預(yù)后的預(yù)測價值。磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(PI3K/AKT)信號通路是腫瘤細(xì)胞惡性增殖、轉(zhuǎn)移的重要通路之一,通過產(chǎn)生磷酸化,阻斷抑癌基因形成復(fù)合物,從而促進(jìn)癌癥的形成[4]。研究表明,HSPA9通過MEK/ERK、PIK3/AKT、JAK/STAT、 β -catenin通路發(fā)揮上述作用。線粒體在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。細(xì)胞氧化磷酸化(oxidativephosphorylation,OXPHOS)和活性氧(reactiveoxygenspecies,ROS)水平的改變均在線粒體中發(fā)生。卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑在食管鱗癌細(xì)胞Eca-109中的研究鮮有報道。本研究擬分析PI3K/AKT信號通路在卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑促進(jìn)食管鱗癌發(fā)生凋亡中的作用,以及聯(lián)合用藥對相關(guān)凋亡蛋白HSPA9表達(dá)的影響和線粒體OXPHOS和ROS水平的研究,為臨床上食管鱗癌的精準(zhǔn)干預(yù)和治療提供新靶點。
1材料與方法
1.1主要細(xì)胞株、藥物、試劑與儀器
食管鱗癌細(xì)胞株Eca-109、正常人的食管上皮細(xì)胞(HET-1A)購自上海生命科學(xué)院細(xì)胞庫,在本實驗室中進(jìn)行傳代培養(yǎng)并于液氮中保存。順鉑注射液購自山東省德州德藥制藥公司,產(chǎn)品規(guī)格每瓶為 10mg ,產(chǎn)品批號為CYHB2100107;卡瑞利珠單抗注射液購自蘇州盛迪亞生物醫(yī)藥有限公司,產(chǎn)品規(guī)格每瓶為 200mg ,產(chǎn)品批號為CTR20212837;DMEM培養(yǎng)基、RPMI1640培養(yǎng)基和胎牛血清(fetalbovineserum,F(xiàn)BS)來源于美國Gibco公司;所有一抗含AKT(1:2000;ab235958)P-AKT(1:2000:ab81283)PI3K(1:2000;sc-93)P-PI3K(1:2000;sc-16982-R)、HSPA9(sc-81623)和GADPH(sc-47778),均來源于美國Abcam公司;異硫氰酸熒光素(fluoresceinisothiocyanate,F(xiàn)ITC)和碘化丙啶(pmropidiuIodide,PI)購自美國Sigma公司;細(xì)胞計數(shù)試劑盒-8(CCK-8)反轉(zhuǎn)錄試劑盒由上海生工生物工程股份有限公司提供;聚偏二氟乙烯膜(polyvinylidenefluoride,PVDF)來自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;二喹啉甲酸(diquinolinicacid,BCA)特定蛋白定量檢測試劑盒購自美國Thermo公司。主要儀器有QiEPICSULTRA流式細(xì)胞儀(美國Beckmanamp;Coulter公司)TCSSP2激光共聚焦顯微鏡(德國Leica公司)MultiskanFC型多功能酶標(biāo)儀(上海熱電生物科技有限公司)等。
1.2 培養(yǎng)與傳代
將食管鱗癌細(xì)胞株Eca-109和正常人的食管上皮細(xì)胞(HET-1A)放置于DMEM培養(yǎng)基中(含 10% 的FBS、 100U/mL 青霉素和 100U/mL 鏈霉素)于 、飽和濕度 95% 的恒溫細(xì)胞培養(yǎng)箱中貼壁培養(yǎng),并用 0.25% 胰酶-EDTA進(jìn)行消化,當(dāng)貼壁的細(xì)胞達(dá)到 80%~90% 時進(jìn)行傳代,傳至第三代后,收集培養(yǎng)的細(xì)胞用于后續(xù)試驗研究。
1.3CCK-8試驗檢測細(xì)胞活力
將 100μmol/L 順鉑處理過的Eca-109細(xì)胞接種在96孔板中(每孔 1×104 個細(xì)胞),培養(yǎng) 0,24,48h 和72h后,每組設(shè)置6個重復(fù)孔,同時取6個孔做空白對照孔,各孔分別加入 10% CCK-8溶液( 10μL ),繼續(xù)在 37°C,5%CO2 培養(yǎng)箱中孵育培養(yǎng)2h,最后用酶標(biāo)儀測定各孔在 450nm 處的吸光度值并計算細(xì)胞活力。
1.4平板克隆形成試驗
取對數(shù)期生長的各組細(xì)胞,分別用 0.25% 胰酶-EDTA消化并吹打成單個細(xì)胞,加入RPMI1640培養(yǎng)基(含 10% FBS)制成細(xì)胞懸液,將懸液作梯度倍數(shù)稀釋,分別以每孔 500~1000 個細(xì)胞的密度接種于6孔板,每個試驗組重復(fù)3個復(fù)孔,并輕輕轉(zhuǎn)動,使細(xì)胞平均分布,于 細(xì)胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 7~14d 。丟棄上清液,用PBS洗滌細(xì)胞3次,加入 4% 多聚甲醛對細(xì)胞進(jìn)行固定, 20min 后丟掉固定液, 0.2% 結(jié)晶紫染色 5min ,最后使用PBS洗滌細(xì)胞,晾干,用相機(jī)拍照,計算克隆形成率。
克隆形成率 %= 克隆數(shù)/接種細(xì)胞數(shù) ×100%
1.5 劃痕試驗
在24孔板中接種Eca-109,待細(xì)胞鋪滿孔底后,在孔底垂直劃線,并用ImageJ軟件測量 0h 的劃痕寬度,培養(yǎng) 48h 后,再次測量 48h 的劃痕寬度,計算細(xì)胞遷移率。
細(xì)胞遷移率 /%=(0h 劃痕寬度-48h劃痕寬度) /0h 劃痕寬度 ×100% (2)
1.6 細(xì)胞內(nèi)ROS水平的測定
將每孔 3×103 個Eca-109細(xì)胞置于6孔培養(yǎng)板中,用藥物(順鉑 和卡瑞利珠單抗每次200mg )培養(yǎng) 24h 后收集,加人PBS液 5mL ,洗滌3次, 5000r/min 離心 5min 后丟棄上清液,收集沉淀細(xì)胞,用加人DCFH-DA的無血清培養(yǎng)基重懸細(xì)胞,并于 37°C 恒溫箱中孵育 40min ,最后加入 5mL PBS終止反應(yīng), 5000r/min 離心 10min 收集單細(xì)胞,將沉淀細(xì)胞用 500μL PBS輕輕吹打均勻后上機(jī)(流式細(xì)胞檢測儀)檢測。每次試驗需獨立重復(fù)3次。
1.7 HSPA9基因的表達(dá)檢測
用Trizol提取培養(yǎng) 48h 后的Eca-109細(xì)胞的RNA,按照逆轉(zhuǎn)錄試劑盒步驟逆轉(zhuǎn)錄RNA為第一鏈DNA,按照試劑說明書的要求于擴(kuò)增反應(yīng)管中依次加人第一鏈DNA、RNaseFree H2O 、dNTPMixture(10mmolL ) 10×RT Buffer、 MgCl2 、HSPA9引物、β2微球蛋白引物和Opti-Taq在PCR儀器中進(jìn)行片段擴(kuò)增,擴(kuò)增后的片段于 4°C 保存。最后,用 2% 瓊脂糖凝膠電泳鑒定HSPA9基因的表達(dá)情況。引物序列見表1。
1.8蛋白質(zhì)印跡(Westernblot)法檢測AKT、PI3K和OXPHOS的表達(dá)
48h 后收集培養(yǎng)板中的細(xì)胞, 1500r/min 離心 5min ,獲取沉淀細(xì)胞,抽提總蛋白并測定蛋白濃度。利用十二烷基硫酸鈉聚丙烯酰胺凝膠電泳(sodium dodecyl sulfatepolyacrylamide gelelectrophoresis,SDS-PAGE)分離蛋白,并轉(zhuǎn)至PVDF膜, 5% 脫脂牛奶室溫封閉 2h ,接著加入一抗AKT、PI3K、OXPHOS( )和內(nèi)參(GAPDH)( 1:1 000? 繼續(xù) 4% 過夜孵育,隨后加人二抗1:5000,室溫避光孵育2h,洗滌3次,每次 10min 最后在成像系統(tǒng)進(jìn)行顯影、定影,掃描膠片。計算分析條帶灰度值采用ImageJ軟件。
目的蛋白相對表達(dá)量 Σ=Σ 目的蛋白灰度值/GADPH蛋白灰度值 (3)
1.9 統(tǒng)計學(xué)方法
兩兩比較采用獨立樣本t檢驗,多組間利用單因素方差進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析,計量資料數(shù)據(jù)以平均值± 標(biāo)準(zhǔn)差 表示, Plt;0.05 被認(rèn)為差異有統(tǒng)計學(xué)意義;運用GraphPadPrism10軟件進(jìn)行作圖。
2 結(jié)果與分析
2.1各組細(xì)胞增殖活力的比較
用 100μmol/L 濃度的順鉑處理 0,24,48h 和72h 后,Eca-109細(xì)胞存活率呈現(xiàn)下降趨勢,分別為(97.2±1.9)0%(76.4±8.3)0/0.(61.9±4.4)0/0 (33.8±3.2)% 。如圖1所示,順鉑 100μmol/L 和卡瑞利珠單抗每次 200mg 聯(lián)合用藥 24h 和 48h 的細(xì)胞存活率分別為 (63.7±2.3)% 和 (51.2±5.4)% 。因此,選擇 48h 順鉑 和卡瑞利珠單抗每次 200mg 進(jìn)行后續(xù)試驗。
2.2 Eca-109細(xì)胞克隆聚集的對比
從圖2a中可以看出,隨著順鉑和卡瑞利珠單抗的加人,與對照組(不加藥物組)和順鉑組相比較,細(xì)胞聚集的數(shù)量肉眼可見明顯減少( Plt;0.05 )(圖2),各組細(xì)胞克隆形成率分別為 90% 、 56% 和24% ,提示順鉑和卡瑞利珠單抗可能對Eca-109細(xì)胞有明顯的抑制作用。
2.3 Eca-109細(xì)胞遷移能力的對比
用藥0h和 48h 后觀察細(xì)胞的遷移情況,試驗發(fā)現(xiàn),順鉑組和聯(lián)合用藥組與對照組相比較, 0h 各組沒有變化, 48h 后順鉑組和聯(lián)合用藥組細(xì)胞的遷移數(shù)明顯低于對照組,差異有統(tǒng)計學(xué)意義( Plt;0.05 ))(圖3)。
2.4各組細(xì)胞中線粒體ROS表達(dá)水平的比較
對照組、順鉑組和聯(lián)合用藥組中ROS的表達(dá)水平分別為 14.29% 19.35% 和 23.73% ,順鉑組和聯(lián)合用藥組分別與對照組相比較,ROS的表達(dá)水平增高,隨著卡瑞利珠單抗的加人,聯(lián)合用藥組細(xì)胞線粒體ROS的表達(dá)進(jìn)一步增加,差異有統(tǒng)計學(xué)意義0 (圖4),提示ROS釋放到一定程度可以影響腫瘤細(xì)胞的發(fā)生和發(fā)展。
2.5Eca-109細(xì)胞中 HSPA9mRNA 表達(dá)的比較
如圖5所示,順鉑組和聯(lián)合用藥組用藥48h后Eca-109細(xì)胞中HSPA9mRNA的表達(dá)水平低于對照組,隨著順鉑組中加入卡瑞利珠單抗,與其他組相比較, HSPA9mRNA 的表達(dá)水平快速地下降,差異具有統(tǒng)計學(xué)意義 (Plt;0.05 。
2.6Eca-109細(xì)胞中AKT、ERK和OXPHOS相關(guān)蛋白表達(dá)的對比
48h 聯(lián)合用藥組與對照組和順鉑組相比較,
AKT、PI3K和OXPHOS的表達(dá)發(fā)生顯著下降,隨著卡瑞利珠單抗的加入,其抑制AKT和PI3K蛋白發(fā)生磷酸化,差異有統(tǒng)計學(xué)意義( Plt;0.01 );順鉑組與對
(a)電泳圖; (b)HSPA9/β2m 光密度比值。1:Eca-109;2:Eca ?109+1 Cisplatin;3:Eca- 109+ Cisplatin+Carrellizumab;4:Marker。與對照組相比, (20 *Plt;0.01 ;與順鉑組相比, #Plt;0.05, 0 (a)Electrophoresed photo; (b) Ratio of luminous intensity of HSPA9 to β2m bands.1: Eca-109;2:Eca ?109+ Cisplatin; 3:Eca-109+Cisplatin+Carrellizumab; 4:Marker.Compared with control group, *Plt;0.01 ; compared with control group, #Plt;0.05
照組相比較,AKT、PI3K和OXPHOS的表達(dá)無明顯改變,無顯著性差異 Pgt;0.05) (圖6)。這提示AKT、PI3K和OXPHOS蛋白表達(dá)的改變在卡瑞利珠單抗誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡中發(fā)揮著重要的作用。
3 討論
食管癌是一類發(fā)病率和死亡率較高的惡性腫瘤,其致病機(jī)制非常復(fù)雜,往往涉及基因突變、DNA損傷、腫瘤微環(huán)境等,不良的飲食生活習(xí)慣、食管黏膜損傷、炎癥反應(yīng)、營養(yǎng)不良等也是增加食管癌發(fā)病風(fēng)險的因素[5-6]。目前,食管癌的致病原理一直未能完全揭示,眾多學(xué)者希望通過尋找有效的藥物來降低食管癌的病死率。近年來隨著研究的深人,免疫制劑受到廣泛關(guān)注,其逐漸被應(yīng)用于惡性腫瘤的治療中。注射用卡瑞利珠單抗是一種國產(chǎn)的免疫檢查點抑制劑,通過激活T細(xì)胞產(chǎn)生免疫應(yīng)答,重建腫瘤免疫監(jiān)測機(jī)制,發(fā)揮顯著的抗腫瘤作用[7-8]??ㄈ鹄閱慰箚为毷褂茂熜в邢?,為使大部分病患受益,提高腫瘤的治療效果,臨床上常將卡瑞利珠單抗和其他藥物聯(lián)合使用,卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑對食管癌細(xì)胞Eca-109的治療效果及作用機(jī)制的研究鮮有報道。因此,對卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑在食管癌中的作用的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行研究,在臨床治療中具有重要的意義。
本研究首先通過CCK-8試驗進(jìn)行檢測,結(jié)果顯示,順鉑 100μmol/L 和卡瑞利珠單抗每次 200mg 作用于Eca-109細(xì)胞 48h ,細(xì)胞存活率為 (51.2±5.4)% 故選擇該濃度進(jìn)行后續(xù)試驗。后面我們運用劃痕試驗和克隆試驗進(jìn)一步驗證藥物對細(xì)胞的抑制作用。本研究發(fā)現(xiàn),卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑作用下,細(xì)胞聚集顯著減少,遷移率明顯降低( )。這與曾本姣等[3卡瑞利珠單抗在消化道系統(tǒng)腫瘤的應(yīng)用研究進(jìn)展中的報道結(jié)果相一致,說明卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑對食管癌有顯著的抑制作用。
PI3K/AKT、 Wnt/β -catenin、JAK2/STAT3是食管癌發(fā)生、發(fā)展的3條主要信號通路。食管癌患者病死率高,主要的原因是化療后期都會出現(xiàn)藥物耐藥情況,腫瘤產(chǎn)生藥物耐藥的機(jī)制很多。線粒體被稱為細(xì)胞的發(fā)電站,細(xì)胞內(nèi)高達(dá) 90% 的三磷酸腺昔通過OXPHOS在線粒體中產(chǎn)生,線粒體在正常組織的穩(wěn)態(tài)和代謝、腫瘤的發(fā)生發(fā)展、神經(jīng)退行性變、免疫穩(wěn)態(tài)和傳染病等多種生理和病理過程中發(fā)揮重要作用[9]。在本研究中,順鉑聯(lián)合卡瑞利珠單抗組AKT、PI3K和OXPHOS的表達(dá)較順鉑組與對照組相比較顯著下降,并抑制AKT和PI3K蛋白發(fā)生磷酸化 Plt;0.01 )。這與聶旭陽等[10]、向中山等[1]研究發(fā)現(xiàn)的PI3K/AKT信號通路系調(diào)節(jié)多種腫瘤耐藥性的途徑之一、可以通過干預(yù)PI3K/AKT通路來抑制PI3K/AKT磷酸化治療甲狀腺癌的報道相一致,說明聯(lián)合用藥能夠通過調(diào)控PI3K/AKT信號通路和線粒體功能抑制食管癌的發(fā)生和發(fā)展。本研究發(fā)現(xiàn),卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑使Eca-109細(xì)胞內(nèi)ROS水平顯著增加( Plt;0.05 )并誘導(dǎo)Eca-109細(xì)胞凋亡,這與眾多研究發(fā)現(xiàn)的多種化療藥物能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞內(nèi)ROS含量升高、當(dāng)ROS水平達(dá)到一定數(shù)值時可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡的相關(guān)報道相一致[12-15],說明ROS的增加對食管癌的進(jìn)程具有抑制作用。HSPA9基因在包括乳腺癌、結(jié)腸癌、肝癌和胰腺癌在內(nèi)的多種惡性腫瘤中高表達(dá),參與腫瘤抗凋亡與侵襲轉(zhuǎn)移相關(guān)的信號通路,維持線粒體穩(wěn)態(tài),是腫瘤細(xì)胞生長和發(fā)展的重要調(diào)節(jié)因子[16-17]。本研究結(jié)果顯示,卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑與對照組和順鉑組相比較,HSPA9表達(dá)顯著下降( Plt;0.01 ,說明HSPA9基因在食管癌的發(fā)生、發(fā)展中也發(fā)揮著重要的作用。
綜上所述,卡瑞利珠單抗聯(lián)合順鉑可能通過促進(jìn)ROS表達(dá),打破氧化還原和線粒體穩(wěn)態(tài),下調(diào)HSPA9和OXPHOS表達(dá),抑制食管鱗癌Eca-109細(xì)胞中AKT和PI3K發(fā)生磷酸化,抑制PI3K/AKT信號通路的促癌作用從而對食管癌發(fā)揮抑制作用。本試驗尚缺少動物試驗的研究,對聯(lián)合用藥抗食管癌作用的分子機(jī)制研究不夠深入。下一步,我們將從miRNA角度對線粒體信號通路上的蛋白表達(dá)抑制進(jìn)行進(jìn)一步深入的探討。
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