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  安徽醫(yī)科大學(xué)林寧團(tuán)隊(duì)：發(fā)現(xiàn)膠質(zhì)瘤免疫治療新靶點(diǎn)
  
  2024-08-01 來源：轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)網(wǎng)
  
  7月28日，安徽醫(yī)科大學(xué)林寧研究團(tuán)隊(duì)在期刊《Cell Death Discovery》上發(fā)表了題為“EZH2–STAT3 signaling pathway regulates GSDMD-mediated pyroptosis in glioblastoma”的研究論文，本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)EZH2抑制劑3-Deazaneplanocin A (DZNep)可以誘導(dǎo)GBM細(xì)胞焦亡。此外，本研究揭示了信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT3)可以作為受EZH2影響的下游調(diào)節(jié)因子，影響GBM中的細(xì)胞焦亡。DZNep和STAT3抑制劑(SH-4-54)處理后，細(xì)胞焦亡相關(guān)因子nod樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3 (NLRP3)和Gasdermin D (GSDMD)水平升高。同時(shí)抑制EZH2和STAT3可導(dǎo)致IL-1β和IL-18等炎癥因子的表達(dá)。綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)EZH2通過STAT3調(diào)控膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的細(xì)胞焦亡，而細(xì)胞焦亡有可能成為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤免疫治療的靶點(diǎn)。
  
  背景知識(shí)
  
  多形性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(GBM)是常見的原發(fā)性腦腫瘤，具有生長(zhǎng)迅速、侵襲性強(qiáng)、致死率高等特點(diǎn)。目前GBM的治療以手術(shù)為主，輔以放療和化療。然而，由于GBM獨(dú)特的組織結(jié)構(gòu)，腫瘤與正常組織界限不清，術(shù)后復(fù)發(fā)率仍然較高。GBM患者的中位生存期僅為15個(gè)月。此外，化療對(duì)GBM的療效欠佳，血腦屏障的存在影響了GBM的療效。目前的研究主要集中在揭示GBM的發(fā)病機(jī)制，誘導(dǎo)GBM中的程序性細(xì)胞死亡是主要的研究方向。GBM中凋亡和自噬的研究相對(duì)成熟，有多條經(jīng)過驗(yàn)證的分子通路。然而，對(duì)于GBM中細(xì)胞焦亡的研究尚處于實(shí)驗(yàn)階段，缺乏相關(guān)的分子機(jī)制。了解GBM中調(diào)控細(xì)胞焦亡的分子信號(hào)通路，可為膠質(zhì)瘤患者提供潛在的治療方向。
  
  細(xì)胞焦亡是一種受調(diào)控的細(xì)胞死亡形式，依賴于Gasdermin蛋白家族，導(dǎo)致膜穿孔。焦亡細(xì)胞發(fā)生腫脹直至膜破裂，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)因子外排。在此過程中，IL-1β和IL-18等促炎細(xì)胞因子的大量釋放，從而引發(fā)強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。在細(xì)胞焦亡的經(jīng)典途徑中，Caspase-1裂解Gasdermin D (GSDMD)，產(chǎn)生裂解的n -末端GSDMD (N-GSDMD)。因此，膜孔形成，鉀外流，大量炎癥因子釋放到細(xì)胞外空間。這些事件終導(dǎo)致細(xì)胞死亡并改變腫瘤微環(huán)境。此外，細(xì)胞焦亡的激活需要NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3 (NLRP3)炎性小體，而NLRP3炎性小體是組裝炎性小體的關(guān)鍵分子。炎癥小體與Caspase-1結(jié)合后，GSDMD被裂解，誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡。近年來的研究普遍認(rèn)為，細(xì)胞焦亡可直接裂解細(xì)胞并誘導(dǎo)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，抑制腫瘤生長(zhǎng)，在多種細(xì)胞生理過程中發(fā)揮作用，尤其是在惡性腫瘤的生長(zhǎng)中。
  
  DZNep抑制GBM細(xì)胞功能并誘導(dǎo)細(xì)胞死亡
  
  為了評(píng)估EZH2抑制后GBM細(xì)胞活力的變化，研究人員用濃度為20 μM的DZNep測(cè)定了U87的細(xì)胞活力。CCK-8檢測(cè)顯示，DZNep處理后第3天，U87細(xì)胞活力顯著降低。隨后，在菌落形成實(shí)驗(yàn)中，DZNep顯著降低了U87細(xì)胞形成的菌落數(shù)量。在U87傷口愈合實(shí)驗(yàn)中，研究人員觀察到dznep處理組的劃痕寬度明顯大于對(duì)照組。在遷移實(shí)驗(yàn)中，dznep處理組的U87細(xì)胞通過間隙和基質(zhì)的遷移能力明顯低于對(duì)照組。顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)DZNep處理后U87細(xì)胞呈典型的熱噬泡形態(tài)。隨后的Calcein/PI染色顯示DZNep處理后死細(xì)胞增多，活細(xì)胞顯著減少。流式細(xì)胞術(shù)分析進(jìn)一步證實(shí)，DZNep處理后的部分死亡細(xì)胞屬于凋亡類型。綜上所述，DZNep顯著抑制GBM細(xì)胞功能，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。
  
  DZNep抑制GBM細(xì)胞功能，誘導(dǎo)細(xì)胞死亡
  
  EZH2作為STAT3的上游調(diào)控因子，通過炎性體調(diào)控焦亡
  
  研究人員深入研究了EZH2和STAT3之間的聯(lián)系，特別關(guān)注p-STAT。免疫熒光(IF)染色證實(shí)EZH2(綠色)和p-STAT3(紅色)在U87中共定位，主要集中在細(xì)胞核內(nèi)。與正常膠質(zhì)瘤細(xì)胞系HA1800相比，定量PCR (qPCR)分析顯示，EZH2和STAT3在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U87、H4和A172中表達(dá)較高。此外，DZNep處理后，U87和LN229的STAT3總量沒有明顯變化，而p-STAT3隨著劑量的增加而減少。同時(shí)，DZNep治療后炎性小體成分NLRP3蛋白水平升高，在20 μM時(shí)顯著升高。同樣，DZNep處理(20 μM)后，焦亡蛋白GSDMD和N-GSDMD的蛋白水平顯著升高。這些發(fā)現(xiàn)表明EZH2和STAT3之間存在相互關(guān)系，使它們能夠調(diào)節(jié)膠質(zhì)瘤焦亡。
  
  抑制STAT3激活焦亡并抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖
  
  根據(jù)前期研究，EZH2可通過炎性體調(diào)控STAT3的磷酸化水平，激活膠質(zhì)瘤細(xì)胞的焦亡。隨后，研究人員使用STAT3抑制劑SH-4-54進(jìn)行干預(yù)，SH-4-54 (10 μM)可以抑制p-STAT3蛋白的表達(dá)。它還具有提高活化NLRP3、GSDMD和N-GSDMD蛋白表達(dá)水平的能力。在光學(xué)顯微鏡下，研究人員觀察到SH-4-54處理后的U87細(xì)胞有明顯的焦亡泡。SH-4-54組U87細(xì)胞培養(yǎng)基中乳酸脫氫酶(LDH)含量顯著升高。用EdU檢測(cè)膠質(zhì)瘤細(xì)胞系的增殖，SH-4-54可以抑制U87和LN229的增殖。
  
  RO8191逆轉(zhuǎn)sh -4 - 54介導(dǎo)的膠質(zhì)瘤細(xì)胞死亡和焦亡
  
  前期研究表明STAT3作為EZH2的下游靶點(diǎn)，可以調(diào)控焦亡。使用STAT3激動(dòng)劑(ro8191,10 μM)可以逆轉(zhuǎn)sh -4 - 54激活的U87和LN229的焦亡。同時(shí)，在顯微鏡下觀察到SH-4-54使U87和LN229失去了原來的細(xì)胞形態(tài)，而RO8191可以逆轉(zhuǎn)這些形態(tài)變化，使細(xì)胞恢復(fù)到原來的形態(tài)。此外，RO8191可以減少SH-4-54引起的細(xì)胞死亡，與SH-4-54組相比，RO8191組的死亡細(xì)胞明顯減少。這些結(jié)果表明EZH2通過STAT3調(diào)控膠質(zhì)瘤細(xì)胞的凋亡和功能，而RO8191可以逆轉(zhuǎn)這一過程。
  
  研究小結(jié)
  
  本研究將EZH2引入膠質(zhì)瘤焦亡領(lǐng)域。EZH2抑制劑DZNep的使用不僅可以抑制膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展，還可以激活膠質(zhì)瘤焦亡。同時(shí)，研究人員證明通過EZH2抑制p-STAT3可增強(qiáng)NLRP3炎性體活性，促進(jìn)膠質(zhì)瘤焦亡和炎癥因子IL-1β和IL-18的表達(dá)。本研究發(fā)現(xiàn)為神經(jīng)膠質(zhì)瘤焦亡的研究提供了一個(gè)潛在的信號(hào)通路。
  
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