DOI:10.20047/j.issn1673-7210.2025.29.03
中图分类号:R739.63
杨久梅, 苟浩铖, 刘良蓉, 范丽, 朱钰锋, 冯俊
| 【作者机构】 | 首都医科大学附属北京安贞医院南充医院南充市中心医院耳鼻咽喉头颈外科 |
| 【分 类 号】 | R739.63 |
| 【基 金】 | 四川省医学科技创新研究会课题项目——细胞焦亡在下咽癌进展及耐药中的机制研究(KY-YCZD2024-266)。 |
下咽癌是头颈部恶性肿瘤的重要组成部分,虽然其发病率相对较低,但致死率高[1]。而且,由于下咽癌发病部位隐匿,早期症状不典型,多数患者确诊时已处于中晚期,5年生存率仅25%~40%[2]。顺铂是治疗下咽癌的一线化疗药物,但其耐药性严重影响治疗效果,导致患者预后不良[3]。顺铂耐药的形成,与肿瘤细胞生物学行为及炎症微环境、免疫应答状态的改变密切相关[4]。细胞焦亡作为程序性炎症性坏死,与凋亡不同,以细胞肿胀、膜完整性破坏及促炎因子释放为特征,在肿瘤发展中具有双面作用,其激活或抑制状态可能影响肿瘤细胞存活与化疗敏感性,但其在下咽癌顺铂耐药中的调控机制尚未明确[5-6]。长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)在肿瘤诸多生物学过程中作用关键,但其在下咽癌顺铂耐药中的研究较少[7]。有研究发现,LncRNA ZNF384-AS可激活程序性死亡配体-1(programmed death ligand-1,PD-L1),增强舌鳞状细胞癌细胞顺铂耐药性[8]。还有研究显示,铂类化疗与PD-L1抑制剂联合治疗的协同机制可能与细胞焦亡有关[9]。本研究将体外培养顺铂耐药细胞株FaDu/DDP进行探讨,为改善下咽癌顺铂化疗敏感性提供理论依据。
人下咽癌细胞系FaDu购自美国Manassas公司,批号:CCL-138。
顺铂(美国Sigma公司,批号:D1151000);胎牛血清、RPMI-1640培养基(美国Gibco公司,批号:10099141C、31800022);脂质体2000试剂盒(美国Invitrogen公司,批号:11668019);ZNF384-AS小干扰RNA(small interfering RNA,siRNA)质粒及其阴性对照质粒、PD-L1过表达质粒及对照空载质粒(江苏集萃药康生物公司);CCK-8试剂盒、放射免疫沉淀测定裂解液(radio)(中国凯基生物公司,批号:KGA317、KGP2100);膜联蛋白Ⅴ/碘化丙啶(Annexin Ⅴ/propidium iodide,Annexin Ⅴ/PI)双染法检测试剂盒(美国BD公司,批号:556547);乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)细胞毒性检测试剂盒(南京建成生物工程研究所,批号:A020-2-2);ZNF384-AS、PD-L1引物由上海生工生物工程公司提供;Trizol试剂(美国Thermo公司,批号:15596026);反转录试剂盒、PCR试剂盒(日本TaKaRa公司,批号:RR047A、RR820A);PD-L1抗体、切割后半胱天冬酶-1(cleaved-Caspase-1)抗体、Gasdermin家族成员D(Gasdermin D,GSDMD)抗体、白细胞介素-18(interleukin-18,IL-18)抗体、IL-1β 抗体及内参抗体(美国Abcam公司,批号:ab237726、ab2302、ab215203、ab215387、ab9722、ab8226)。iMARK型酶标仪、CFX96型实时荧光定量PCR仪(美国BIO RAD公司);FACSCantoⅡ型流式细胞仪(美国BD公司)。
1.3.1 细胞培养 用含有10%胎牛血清的RPMI-1640培养基,悬浮细胞,于37 ℃、5%CO2 条件下培养,每日观察细胞形态及生长状态。待细胞生长至80%左右进行传代培养,传代时采用1∶3比例接种,避免细胞密度过高导致接触抑制,取对数生长期(生长状态良好、折光率高、无明显漂浮死细胞)的细胞进行正式实验。
1.3.2 顺铂耐药细胞株FaDu/DDP的构建 采用大剂量顺铂冲击刺激+小剂量顺铂维持刺激法构建下顺铂耐药细胞株FaDu/DDP,加入10 μg/ml的含顺铂培养基刺激细胞24 h,洗板更换为不含顺铂的培养基,待剩余细胞生长至50%以上再进行下次诱导,期间若细胞增殖缓慢,可适当延长培养时间,最长不超过72 h,避免过度饥饿影响细胞活性。每次诱导间隙,可加入低浓度(1 μg/ml)顺铂刺激细胞维持耐药性,维持培养时间不超过48 h,防止低浓度长期刺激导致细胞凋亡。每次诱导前检测细胞IC50 值,使得耐药细胞IC50 与初始对照细胞IC50 的比值达到2~5以上,这类细胞命名为FaDu/DDP。本研究中诱导周期为12轮,并撤药培养5~10代,确保耐药表型稳定遗传。
1.3.3 顺铂敏感性检测 待FaDu/DDP细胞恢复正常生长状态时,将细胞以5×103 个/孔的密度接种于96孔板,并设置正常FaDu细胞作对照,给予0.000、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000、4.000、8.000 μg/ml的含顺铂培养基,培养24 h后检测细胞活力,计算IC50 值。
1.3.4 质粒转染基因沉默与过表达 将FaDu/DDP细胞随机分为空白组、阴性对照组(同时转染siRNA阴性对照质粒和空载质粒)、ZNF384-AS敲低组(转染ZNF384-AS siRNA)、ZNF384-AS敲低+PD-L1过表达组(同时转染ZNF384-AS siRNA和PD-L1过表达质粒),按照脂质体2000说明书操作:分组混合质粒,质粒与脂质体比例为1.0∶2.5,两者分别用无血清培养基稀释后静置5 min,混合后室温孵育20 min。转染后6 h更换为含10%胎牛血清的完全培养基,48 h后收集各组细胞验证转染效率。
1.3.5 RT-qPCR检测基因表达 收集各组细胞,添加Trizol试剂提取总RNA,反转录合成cDNA,再进行荧光定量PCR扩增,ZNF384-AS正向引物5’-GCAGGCAAGAATAGAACAAGA-3’,反向引物5’-GGTGCTCAAGGGAAGGATT-3’;PD-L1正向引物5’-CTGTGAAAGTCAATGCCCCATAC-3’,反向引物5’-TCATTTGGAGGATGTGCCAGA-3’。反应体系(20 μl):SYBR Green Master Mix 10 μl,正反向引物各0.8 μl,cDNA模板2 μl,ddH2O 6.4 μl。反应条件为:95 ℃预变性60 s,95 ℃变性15 s,58℃退火30 s,共42个循环。采用2-△△Ct 法,以GAPDH为内参,计算ZNF384-AS、PDL1 mRNA相对表达水平。
1.3.6 CCK-8检测细胞活力 将各组细胞以5×103 个/孔的密度接种于96孔板,分别培养24、48、72 h,添加含有10 μl CCK-8试剂的培养基,继续孵育2 h,上酶标仪检测450 nm处各孔的吸光度值,计算细胞活性=[(实验孔OD-空白孔OD)/(对照孔OD-空白孔OD)×100%],空白孔中无细胞,仅添加培养基。实验复孔数为6。
1.3.7 流式细胞术检测细胞焦亡 收集各组细胞制备成1×106 个/ml细胞悬液,室温固定15 min,加入通透剂0.1%Triton X-100反应10 min,PBS洗涤后,用结合缓冲液重悬,添加cleaved-Caspase-1试剂,避光下室温反应20 min,再添加10 μl PI染液,避光下室温反应15 min,上流式细胞仪检测cleaved-Caspase-1(+)/PD-L1(+)占总细胞的百分比,即为细胞焦亡率。实验复孔数为6。
1.3.8 LDH释放实验检测LDH释放量 将各组细胞以5×103 个/孔的密度接种于96孔板,培养24 h后更换为含有1%胎牛血清的培养基,根据试剂盒说明书操作,检测上清液和细胞裂解液中LDH含量,计算LDH释放率=上清液LDH含量/(上清液LDH含量+细胞裂解液LDH含量)×100%。实验复孔数为6。
1.3.9 Westorn blot法检测蛋白表达 收集各组细胞,添加RIPA裂解液提取总蛋白,测定浓度后,定量取50 μg水浴变性,配制10%电泳凝胶,跑胶后转膜,取出聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride membrane,PVDF)膜浸于5%脱脂牛奶中封闭2 h,分别添加PD-L1(1∶1 000)、cleaved-Caspase-1(1∶1 000)、GSDMD(1∶500)、IL-18(1∶500)、IL-1β(1∶1 500)及内参β-actin(1∶1 000),4 ℃下摇床孵育过夜,次日再添加相应的蛋白二抗,37 ℃下摇床孵育30 min,最后滴加ECL试剂显色,留取蛋白条带图像,用Image J软件测定灰度值,以目的蛋白与内参蛋白条带灰度值比值表示目的蛋白相对表达量。实验复孔数为6。
采用SPSS 26.0统计学软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差(
)表示,多组间比较采用单因素方差分析,多重比较采用LSD-t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
与FaDu细胞比较,FaDu/DDP细胞出现不同程度空泡和细胞核增大,细胞间出现侵袭性伪足。与FaDu细胞比较,不同浓度顺铂处理后FaDu/DDP细胞活力降低(P<0.05)。FaDu细胞IC50 为(1.19±0.11)μg/ml,FaDu/DDP细胞IC50 为(3.75±0.32)μg/ml。与FaDu细胞比较,FaDu/DDP细胞IC50、ZNF384-AS、PD-L1 mRNA及蛋白表达均升高(P<0.05)。见图1。
图1 FaDu和FaDu/DDP细胞形态、对顺铂敏感性及ZNF384-AS、PD-L1的表达情况(n=6)
A:镜下细胞形态(100×);B:细胞对顺铂敏感性;C:PD-L1蛋白条带;D:各组PD-L1蛋白表达柱状图;E:ZNF384-AS、PD-L1 mRNA水平。与FaDu细胞比较,aP<0.05。
与空白组比较,ZNF384-AS敲低组PD-L1mRNA及蛋白、ZNF384 mRNA表达均降低(P<0.05);与ZNF 384-AS敲低组比较,ZNF384-AS敲低+PD-L1过表达组PD-L1 mRNA及蛋白表达均升高(P<0.05)。见图2。
图2 各组细胞ZNF384-AS、PD-L1表达的比较(n=6)
A:PD-L1蛋白条带;B:各组PD-L1蛋白表达柱状图;C:ZNF384-AS、PD-L1 mRNA水平。与空白组比较,aP<0.05;与ZNF384-AS敲低组比较,bP<0.05。
与空白组比较,ZNF384-AS敲低组24、48、72 h时细胞OD450nm 值均降低(P<0.05);与ZNF384-AS敲低组比较,ZNF384-AS敲低+PD-L1过表达组24、48、72 h时细胞OD450nm 值均升高(P<0.05)。见图3。
图3 各组细胞活力的比较(n=6)
与空白组比较,aP<0.05;与ZNF384-AS敲低组比较,bP<0.05。
与空白组比较,ZNF384-AS敲低组细胞焦亡率和LDH释放率均升高(P<0.05);与ZNF384-AS敲低组比较,ZNF384-AS敲低+PD-L1过表达组细胞焦亡率和LDH释放率均降低(P<0.05)。见图4。
图4 各组细胞焦亡情况(n=6)
A:细胞焦亡流式图;B:细胞焦亡率;C:LDH释放率。与空白组比较,aP<0.05;与ZNF384-AS敲低组比较,bP<0.05。
与空白组比较,ZNF384-AS敲低组cleaved-Caspase-1、GSDMD、IL-18、IL-1β 蛋白相对表达量均升高(P<0.05);与ZNF384-AS敲低组比较,ZNF384-AS敲低+PD-L1过表达组cleaved-Caspase-1、GSDMD、IL-18、IL-1β 蛋白相对表达量均降低(P<0.05)。见图5。
图5 各组细胞焦亡相关蛋白表达(n=6)
A:细胞焦亡相关蛋白条带;B:各组细胞焦亡相关蛋白表达柱状图。与空白组比较,aP<0.05;与ZNF384-AS敲低组比较,bP<0.05。
顺铂是一种经典的铂类化疗药物,具有广谱的抗肿瘤活性,临床常与5-氟尿嘧啶、紫杉醇等药物组成联合化疗方案,用于下咽癌患者的辅助化疗。这种联合化疗方案在一定程度上可缩小肿瘤体积、降低肿瘤分期,并提高患者的局部控制率和总生存率。然而,40%~60%的患者接受顺铂治疗过程中会出现原发性或获得性耐药,致使治疗有效率大幅降低,预后极差[10]。因此,探索下咽癌顺铂耐药的分子机制有着重要临床意义。
人类基因组中有98%属于非编码基因,其中lncRNA是一类长度超过200个核苷酸的非编码RNA分子,与肿瘤的发生、发展密切相关。越来越多证据表明,lncRNA在肿瘤化疗耐药中发挥重要作用[11-12]。锌指蛋白384(zinc finger protein 384,ZNF384)属于锌指蛋白家族,在卵巢癌、肝癌等多种恶性肿瘤中,发挥原癌基因的功能[13-14]。ZNF384-AS作为其反义lncRNA,转录区域与ZNF384基因存在互补重叠,推测ZNF384-AS可能参与癌症的发生、发展过程。本研究大剂量顺铂冲击刺激+小剂量顺铂维持刺激法,构建下咽癌顺铂耐药细胞株FaDu/DDP,ZNF384-AS在FaDu/DDP细胞中高表达,提示ZNF384-AS可能参与下咽癌顺铂耐药过程。
PD-L1是一种Ⅰ型跨膜蛋白,主要表达与肿瘤细胞、肿瘤浸润免疫细胞及一些正常组织细胞表面,在肿瘤免疫逃逸过程中,PD-L1可与T细胞表面的程序性死亡受体1特异性结合,激活下游免疫抑制信号通路,使得T细胞无法有效识别和杀伤肿瘤细胞[15]。研究表明,PD-L1异常高表达介导的免疫逃逸,与顺铂耐药的形成密切相关[16]。本研究中,与正常FaDu细胞比较,FaDu/DDP细胞中PD-L1表达升高,这与既往研究相符[17]。有研究显示,肝细胞癌中转录因子ZNF384可激活信号转导和转录活化因子-1,从而影响PD-L1的表达[18]。高慧莉[8]的研究发现,ZNF384-AS可调控其下游转录因子ZNF384表达,激活PD-L1转录,增强舌鳞状细胞癌细胞免疫逃逸能力,从而调控细胞对顺铂的耐药性。为进一步验证ZNF384-AS、PD-L1在下咽癌顺铂耐药中的关系,通过敲低ZNF384-AS并过表达PD-L1进行干预,结果显示,敲低ZNF384-AS后PD-L1表达也受到抑制,同时FaDu/DDP细胞活力也明显下降,然而PD-L1过表达后能够部分逆转ZNF384-AS敲低所引发的细胞活力下降。提示下咽癌顺铂耐药中也存在ZNF384-AS调控PD-L1机制,与上述文献报道相似。
细胞焦亡由Gasdermin蛋白介导的细胞死亡方式,与顺铂耐药存在紧密且双向的关系。顺铂作为DNA损伤剂,可诱导肿瘤细胞发生应激反应,正常情况下这种应激可触发细胞焦亡通路,促使肿瘤细胞死亡[19]。然而当肿瘤细胞发生顺铂耐药时,细胞焦亡将受到抑制,通过多种途径抑制Caspase-1的激活,阻碍GSDMD的切割,减少IL-18、IL-1β 等炎症因子的释放,营造免疫抑制性微环境,进一步帮助肿瘤细胞逃避顺铂的杀伤和免疫系统的攻击[20]。本研究发现,与空白组比较,ZNF384-AS敲低组细胞焦亡率、LDH释放率、细胞焦亡相关蛋白cleaved-Caspase-1、GSDMD、IL-18、IL-1β 表达均升高;而PD-L1过表达后细胞焦亡则受到抑制。提示敲低ZNF384-AS可抑制PD-L1表达,实现对细胞焦亡的促进,这可能是减轻下咽癌顺铂耐药的重要机制。
综上所述,本研究揭示了ZNF384-AS通过激活PD-L1,参与调控下咽癌顺铂耐药及细胞焦亡过程的作用机制。然而,本研究仍存在一定的局限性,仅在细胞层面初步探讨了ZNF384-AS的功能,ZNF384-AS与PD-L1之间具体的调控机制还需继续探索。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
[1]COOKE P V,WU M P,RATHI V K,et al.Salvage surgery for recurrent or residual hypopharyngeal squamous cell carcinoma:a systematic review[J].Head Neck,2024,46(11):2725-2736.
[2]SAHAI A,DIXIT R,CHOUDHARY R,et al.Clinical conundrum:unveiling a unique presentation of hypopharyngeal carcinoma[J].Cureus,2024,16(4):e57727.
[3]WANG X,CHEN D,HAN G,et al.Downregulation of RBM17 enhances cisplatin sensitivity and inhibits cell invasion in human hypopharyngeal cancer cells[J].Open Med(Wars),2023,18(1):20230669.
[4]LIN C,CHEN Y,ZHANG F,et al.Encoding gene RAB3B exists in linear chromosomal and circular extrachromosomal DNA and contributes to cisplatin resistance of hypopharyngeal squamous cell carcinoma via inducing autophagy [J].Cell Death Dis,2022,13(2):171.
[5]段晶晶,徐慧欣,骆璞,等.DEPTOR诱导Caspase-1介导的细胞焦亡提高食管鳞癌细胞顺铂化疗敏感性[J].药学学报,2019,54(10):1845-1850.
[6]WANG G,LI Y,GUO Z,et al.Tanshinone I stimulates pyroptosis of cisplatin-resistant gastric cancer cells by activating the NF-kappaB/Caspase-3(8)/GSDME signaling pathway[J].DNA Cell Biol,2024,43(4):185-196.
[7]CHEN Y,WU S,HAN Y,et al.LncRNA SH3PXD2A-AS1 facilitates cisplatin resistance in non-small cell lung cancer by regulating FOXM1 succinylation [J].BMC Cancer,2024,24(1):848.
[8]高慧莉.LncRNA ZNF384-AS/ZNF384调控舌癌顺铂耐药及肿瘤免疫的机制[D].武汉:华中农业大学,2022.
[9]XUZHANG W,LU T,JIN W,et al.Cisplatin-induced pyroptosis enhances the efficacy of PD-L1 inhibitor in smallcelllungcancer via GSDME/IL12/CD4Tem axis[J].Int J Biol Sci,2024,20(2):537-553.
[10]MATTEI P,GAL J,CHAMOREY E,et al.Docetaxel-cisplatin-fluorouracil induction chemotherapy for larynx preservation in patients with locally advanced hypopharyngeal cancer:predictive factors of oncologic and functional outcomes[J].J Clin Med,2023,12(3):1131.
[11]王烈宏,祁青玲,王乾印,等.lncRNA H19靶向miR-4735-3p激活NF-κB信号通路调控宫颈癌顺铂耐药[J].华中科技大学学报:医学版,2023,52(4):496-502.
[12]王韵,宋姗,彭斐,等.LncRNA SNHG15通过miR-483-3p/DDIT4轴调节非小细胞肺癌细胞的顺铂敏感性和上皮间质转化[J].实用医学杂志,2023,39(5):557-563
[13]YANGY,HER,LID,et al.ThepivotalroleofZNF384:driving the malignant behavior of serous ovarian cancer cells via the LIN28B/UBD axis [J].Cell Biol Toxicol,2024,40(1):100.
[14]ZHANG L,WANG J,GUI F,et al.METTL3-mediated m6A modification of ZNF384 promotes hepatocellular carcinoma progression by transcriptionally activating ACSM1 [J].Clin Transl Oncol,2025,27(5):2256-2268.
[15]CHEN R,CAI Q,LIN P,et al.Role of immune-inflamed phenotype in the prognosis of hypopharyngeal carcinoma following primary surgery [J].Head Neck,2023,45(1):126-134.
[16]李嘉旗,卲轶群,许玲,等.知母皂苷AⅢ通过JAK-2/STAT3/PD-L1信号通路增加A549/DDP对顺铂的敏感性[J].中国药理学通报,2023,39(4):658-664.
[17]DOGRA P,SHINGLOT V,RUIZ-RAMI'REZ J,et al.Translational modeling-based evidence for enhanced efficacy of standard-of-care drugs in combination with anti-microRNA-155 in non-small-cell lung cancer [J].Mol Cancer,2024,23(1):156.
[18]ZHOU Y,WANG J,CHEN Y,et al.NRIR promotes immune escape in hepatocellular cancer by regulating IFN gammainduced PD-L1 expression[J].J Adv Res,2025,27:S2090-1232(25)00133-X.
[19]YAN H,LUO B,WU X,et al.Cisplatin induces pyroptosis via activation of MEG3/NLRP3/caspase-1/GSDMD pathway in triple-negative breast cancer [J].Int J Biol Sci,2021,17(10):2606-2621.
[20]XIANG C,CHEN L,ZHU S,et al.CRLF1 bridges AKT and mTORC2 through SIN1 to inhibit pyroptosis and enhance chemo-resistance in ovarian cancer [J].Cell Death Dis,2024,15(9):662.
Effects of lncRNA ZNF384-AS on Cisplatin resistance and pyroptosis in hypopharyngeal carcinoma by activating PD-L1 transcription
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