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“神药”二甲双胍的抗肿瘤之路,这篇5分文章帮你梳理研究思路

xyz 科研讲坛 2021-02-21
大多数转移性乳腺癌是在早期乳腺癌治疗之后出现复发转移。只有不到10%的患者属于初诊时即为转移性乳腺癌。虽然近年来治疗手段提升,但乳腺癌仍被认为是转移性高,复发率高,预后较差等特点。所以许多学者将目光放在乳腺癌治疗中。已经有基于人群和临床的研究已经证明了抗糖尿病药物二甲双胍用于恶性疾病时具有潜在的抗增殖和抗转移活性。来自临床前研究的数据揭示了二甲双胍的多效性,也被大家趣称为“神药”。然而,二甲双胍抑癌作用的机制还不完全清楚。今天小编带来的这篇关于二甲双胍抑制转移性乳腺癌的文章,发表在Journal of Experimental & Clinical Cancer Research(IF=5.6),大家可以梳理一下文章的研究思路,说不定对自己的研究也有些新的发现。


一、明确疾病表型
作者选取MDA-MB-231和4T1乳腺癌细胞系发现两种癌的微血管均表现出较强的发芽和分枝能力。并且其血管内皮细胞(ECs)是增殖的。然而,4T1癌中的血管被血管平滑肌细胞覆盖得很差,少数细胞覆盖血管腔。随后作者利用静脉注射FITC偶联葡聚糖,CD31复染检测血管渗漏,发现大量FITC偶联的葡聚糖位于CD31+血管外,表明它从血管渗出到血管外区域。利用缺氧检测试剂PIMO观察到28.75%的区域被缺氧标记染色。


结论:转移性乳腺癌的特征是血管生成过度且不成熟,转移性乳腺癌为缺氧伴血管渗漏。

二、药物作用细胞表型研究
作者设置计量梯度发现裸鼠中方4T1肿瘤组织对低剂量二甲双胍没有反应,而在225 mg/kg·d剂量显著抑制4T1肿瘤的生长,同时也大大降低了肺转移指数。然而二甲双胍并没有改变4T1细胞的体外定植。在体外二甲双胍不改变乳腺癌细胞在体外的增殖和迁移。此外,二甲双胍治疗的4T1癌没有与对照组一样清晰的边界,这表明二甲双胍对癌细胞的直接侵袭没有影响。


结论:二甲双胍在体外有抗转移和抗增殖作用但可能不是由癌细胞自主机制介导的。

三、药物临床作用研究
作者探究了二甲双胍对于化疗的敏感性,结果发现环磷酰胺联合二甲双胍预处理具有更显著的抗癌作用,显著延长了荷瘤小鼠的存活时间,同时伴随着肿瘤坏死和出血的加重。CD31和cl-PARP双重染色进一步证实了上述现象。二甲双胍预处理显著增加肿瘤细胞凋亡的数量,表明更多的细胞毒药物被输送到肿瘤中。二甲双胍在体外并没有增强环磷酰胺诱导的细胞坏死能力。


结论:二甲双胍增强乳腺癌细胞对化疗的敏感性。

四、药物作用机制研究
作者随后研究了二甲双胍是否影响乳腺癌血管生成。CD31微血管染色显示正常剂量二甲双胍显著降低微血管密度和血管分支点,同时使得肿瘤体积减小。二甲双胍治疗的4T1肿瘤显示血管平滑肌细胞覆盖的血管百分比较高。此外,二甲双胍治疗的小鼠4T1肿瘤中发现与血管分离的血管平滑肌细胞较少。二甲双胍治疗使不连续的VE-钙粘附素+血管基底膜向连续表型转变,同时增加其丰度。


结论:二甲双胍抑制血管生成,促进血管成熟。

五、药物作用机制研究
作者通过静脉注射可与内皮细胞表面结合TRITC偶联的凝集素,二甲双胍治疗的4T1和MDA-MB-231肿瘤均显示出更高的血管成熟度,同样也大大减少肿瘤缺氧。此外,二甲双胍治疗的肿瘤中的血管渗漏也减少。


结论:二甲双胍通过增加血管灌注和减少血管渗漏来改善血管功能。

六、下游分子机制研究
作者发现二甲双胍可使体外培养的4T1癌细胞PDGF-B蛋白水平显著降低,q-PCR验证,在PDGF中,PDGF-B的表达最明显。PDGF-B已经被证明可以压缩肿瘤内的血管,激活Hippo信号一起影响血管的功能。与对照组相比,二甲双胍组4T1肿瘤的血管通畅率显著升高,同样二甲双胍降低了4T1肿瘤中YAP的表达水平。随后作者从TCGA数据库中发现PDGF-B mRNA高表达水平与5年生存率显著降低相关。CD31水平升高与PDGF-BmRNA水平显著升高相关。


结论:二甲双胍下调PDGF-B的表达,通过Hippo信号减少癌细胞对血管的压迫,在乳腺癌预后不良中的作用与血管机制有关,而不是直接促进乳腺癌细胞增殖。

七、下游分子机制研究
作者构建了PDGF-B敲降4T1细胞,IF验证。PDGF-B基因敲除显著减少了4T1肿瘤的MVD和CD31+面积。PDGF-B基因敲除显著增加了血管成熟度的改善,同时血管渗漏也减少。之后作者使用伊马替尼来特异性阻断PDGFR-β信号转导,伊马替尼阻断PDGF-β导致CD31+面积减少,血管覆盖率增加。伊马替尼明显抑制了二甲双胍诱导的血管平滑肌细胞覆盖率的增加,表明PDGFR-β信号参与了二甲双胍的血管重塑效应。值得注意的是,伊马替尼和二甲双胍的联合使用降低了与血管相关的血管平滑肌细胞的百分比。PDGF-B基因敲除诱导了4T1癌症的轻微减少而不影响出血。当同时使用CTX治疗时肿瘤坏死和出血均显著增加,同时原发肺转移指数也显著降低。


结论:PDGF-B及其通路PDGFR-β可通过改善血管功能而增加药物输送以达到抑制肿瘤目的。


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