组织蛋白酶B介导HDAC抑制剂诱导的肺癌细胞上皮-间质转化

时间:2026年1月18日
来源:European Journal of Pharmacology

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HDAC抑制剂通过上调Cathepsin B促进非小细胞肺癌细胞上皮-间质转化(EMT),其机制涉及Cathepsin B与转录因子Slug的相互作用。

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小瑞万 | 万焕晨 | 薛杰 | 徐海东 | 王静 | 黄建妮 | 吴伟龙 | 张瑞涵 | 梁中琴 | 薛振宇 | 王燕
中国江苏省苏州市苏州大学药学院药物科学系,衰老与神经疾病重点实验室,脑疾病药物发现与转化研究重点实验室,邮编215123

摘要

本研究探讨了组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂诱导非小细胞肺癌(NSCLC)上皮-间充质转化(EMT)的机制,重点关注组织蛋白酶B的作用。将肺癌细胞系A549和H1975用HDAC抑制剂SAHA和SB939处理,并通过多种检测方法评估细胞活力、凋亡、迁移、侵袭和细胞骨架变化。利用Western blotting、免疫荧光和定量PCR分析EMT相关蛋白和组织蛋白酶B的表达情况。结果表明,HDAC抑制剂降低了细胞活力并增加了凋亡,同时促进了EMT表型,增强了迁移和侵袭能力。组织蛋白酶B被确定为HDAC抑制剂诱导EMT的关键介质,其通过与转录因子Slug相互作用并上调该因子来发挥这种作用。这些发现表明,组织蛋白酶B在HDAC抑制剂诱导的NSCLC EMT中起着关键作用,针对这一酶可能为对抗肺癌的侵袭性提供新的治疗策略。

引言

肺癌是一种主要的原发性恶性肿瘤,具有高发病率和死亡率。目前的肺癌临床治疗方法包括化疗、靶向治疗和免疫治疗(Hirsch等人,2017年)。尽管这些治疗方法在过去十年中显著改善了患者的临床评估和治疗效果,但其疗效大多仅是暂时的(Herbst等人,2018年)。这是因为肺癌的转移机制仍不清楚。因此,必须阐明肺癌转移的发病机制,并确定有效的治疗靶点。
组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂是一类强大的抗癌药物。通常,HDAC抑制剂促进组蛋白的乙酰化,从而抑制HDAC的活性。这一过程使DNA更容易从组蛋白八聚体中解离,从而使核小体结构变得松弛。在这种条件下,各种转录因子可以更容易地结合到特定的DNA结合位点,从而激活相关肿瘤抑制基因的转录(Li等人,2020a;Marks等人,2001年)。此外,组蛋白的乙酰化程度降低会促进肿瘤进展(Kim等人,2020年;Michealraj等人,2020年;Soriano-Baguet和Brenner,2023年)。更重要的是,在肺癌患者中观察到几种HDAC亚型的异常表达,包括HDAC1、HDAC2和HDAC3的水平显著升高(Li和Seto,2016年)。因此,鉴于HDAC与肺癌的发生和发展之间的密切关系,HDAC是治疗肺癌的可行靶点。几种HDAC抑制剂已获得中国和美国食品药品监督管理局的批准,用于治疗恶性血液系统肿瘤,并被认为是一类成功的靶点(Manna等人,2019年)。
然而,越来越多的证据表明,虽然HDAC抑制剂在实体瘤治疗中具有抗癌作用,但它们也会促进EMT,从而诱导肿瘤细胞的侵袭和迁移(Hu等人,2020a;Hu等人,2020b;Hu等人,2023年;Ji等人,2015年)。这一局限性已在HDAC抑制剂的临床应用中得到观察。EMT是指正常紧密排列的上皮细胞经历一系列变化,最终转变为具有更强运动能力和侵袭性的间充质细胞的过程(Lamouille等人,2014年;Zhang等人,2021年)。EMT受许多细胞外信号和途径的调控。阻断这些信号通路对于逆转EMT及其相关生物学效应至关重要(Nurwidya等人,2012年)。
组织蛋白酶B是溶酶体半胱氨酸肽酶C1家族中的第一个也是目前最著名的成员。组织蛋白酶B最初以无活性的前体酶形式合成,然后在高尔基体中修饰,转移到溶酶体中并被切割成活性形式,之后进入分泌途径(Portnoy等人,1986年)。组织蛋白酶B在许多癌症中过度表达,包括肺癌、前列腺癌和乳腺癌(Gong等人,2013年;Li等人,2021年;Sinha等人,1993年)。越来越多的证据表明,组织蛋白酶B通过激活其他潜在的蛋白酶,在肿瘤侵袭中起潜在作用,从而直接或间接介导细胞外基质的降解(Aznavoorian等人,2001年;Kobayashi等人,1991年)。组织蛋白酶B可以激活基质金属蛋白酶(MMPs),促进细胞外基质的降解,使细胞更有效地穿透组织屏障(Girotti等人,2011年)。当细胞外基质成分被水解时,组织蛋白酶B会释放生长因子,包括TGF-β,这些都是EMT的重要激活因子(Yin等人,2012年)。甲状腺癌中组织蛋白酶B的过度表达可以促进EMT相关蛋白vimentin和Snail的表达,增强肿瘤细胞的迁移能力。然而,当使用siRNA抑制组织蛋白酶B时,这种效应被逆转(Ibrahim等人,2016年)。在口腔癌细胞中,靶向组织蛋白酶B的核酶的表达降低了组织蛋白酶B的mRNA、蛋白质和活性形式水平,从而抑制了癌细胞的迁移和侵袭(Wickramasinghe等人,2005年)。因此,组织蛋白酶B的前体或活性形式促进了肿瘤进展并在各种癌细胞中促进了EMT。探索组织蛋白酶B促进EMT的作用机制对癌症治疗至关重要。此外,研究已经确定了组织蛋白酶B启动子上的组蛋白乙酰化位点。因此,当HDAC缺乏时,组织蛋白酶B的转录会被激活(Yang等人,2022年)。本研究旨在探讨组织蛋白酶B在HDAC抑制剂诱导的NSCLC细胞EMT中的作用和机制。

部分摘录

细胞培养

A549和H1975细胞在含有10%胎牛血清和1%青霉素/链霉素(100×)的高葡萄糖DMEM培养基中培养,并置于细胞培养箱中。培养条件为37°C、湿度70-80%和5% CO2。细胞汇合度达到80%-90%后进行分离和传代。A549和H1975非小细胞肺癌细胞系来自浙江美森细胞技术有限公司(杭州,中国)。A549细胞系的目录号为CTCC-001-0036。

SAHA和SB939促进了肺癌细胞的凋亡

我们使用两种肺癌细胞系A549和H1975以及两种HDAC抑制剂SAHA和SB939,通过Cell Counting Kit-8(CCK8)检测方法评估细胞活力。SAHA和SB939均显著降低了A549和H1975细胞的活力(图1A-1D)。根据这些结果,选择2.5 μM的浓度用于所有后续实验。该浓度有效抑制了HDAC活性,同时保持了大约70%的细胞活力。

讨论

HDAC抑制剂已成为一类强大的抗癌药物,但它们在实体瘤中的临床应用受到其促进EMT和转移的矛盾能力的限制(Nimal等人,2025年;Oliveira等人,2021年;Yang等人,2023年)。我们的研究旨在阐明NSCLC中这种不良副作用的机制。我们确认HDAC抑制剂SAHA和SB939强烈诱导了EMT表型,包括迁移能力、侵袭能力和细胞骨架变化。

作者贡献声明

万焕晨:写作——审阅与编辑、验证、方法学、研究、概念化。徐海东:验证、监督、软件、方法学、研究。薛杰:验证、监督、方法学、研究。黄建妮:验证、研究。王静:验证、研究。张瑞涵:验证、研究。吴伟龙:验证、研究。薛振宇:监督、资源管理、项目行政、资金获取。梁中琴:

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

数据可用性

数据可应要求提供。

资助

本工作得到了江苏省自然科学基金(编号:BK20221360)、国家自然科学基金(编号:81671252、81730092、81773768)以及江苏省高等教育机构重点学术发展计划(PAPD)的支持。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突

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