Abstract
mikromiljøet har blitt stadig mer anerkjent som en kritisk regulator av kreft progresjon. I denne studien identifiserte vi tidlige forandringer i mikromiljøet som bidrar til ondartet progresjon. Eksponering av humane bronkiale epitelceller (BEAS-2B) for å methylnitrosourea (MNU) forårsaket en reduksjon i celletoksisitet og en økning av klonogene kapasitet når temperaturen ble senket fra 37 ° C til 28 ° C. Hypotermi-inkuberes adipocyte media fremmet spredning i A549 celler. Selv om en nedkjølte miljø kan øke uretan-indusert tumor teller og Lewis lungekreft (LLC) metastaser i lungene av tre raser av mus, kan en økning i tumorstørrelse skjelnes bare i overvektige mus plassert i hypotermi. Tilsvarende coinjections ved hjelp av differensierte adipocytter og A549-celler fremmes tumorutvikling i atymiske nakne mus når adipocytter ble dyrket ved 28 ° C. Omvendt, fett fjernes undertrykket tumorvekst hos fete C57BL /6 mus inokulert med LLC celler. Videre studier viser hypotermi fremmer en MNU-induserte epitel-mesenkymale overgang (EMT) og beskytter mot tumorcelleimmun kontroll av TGF-β1 oppregulering. Vi fant også at aktiverte adipocytter utløse tumor celleproliferasjon ved å øke enten TNF-α eller VEGF nivåer. Disse resultatene tyder på at hypotermi aktiverer adipocytter å stimulere svulst boost og spille kritiske determinant roller i ondartet progresjon
Citation. Du G, Zhao B, Zhang Y, Sun T, Liu W, Li J et al. (2013) Hypotermi Aktiverer fettvev å fremme Ondartet Lung Cancer Progresjon. PLoS ONE åtte (8): e72044. doi: 10,1371 /journal.pone.0072044
Redaktør: Vladimir V. Kalinichenko, Cincinnati Children Hospital Medical Center, USA
mottatt: 24 april 2013; Godkjent: 03.07.2013; Publisert: 27 august 2013
Copyright: © 2013 Du et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. De bevilgende myndighet hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet. Denne studien ble støttet med tilskudd fra Natural Science Foundation National of China (No. 81173094), felles byggefond for Henan University fra Henan-provinsen og Ministry of Education of China (No. SBGJ090704) og Young Core-instruktør i Henan-provinsen Kina (No. 2010GGJS-025)
konkurrerende interesser:.. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Siden undertegnelsen av National Cancer Act i 1971, har kreft forble en viktig dødsårsak tross store fremskritt i å forstå sin biologi og behandling [1]. I løpet av de siste tiårene har fremskritt i å identifisere aberrances i onkogener og tumorsuppressorgener innenfor tumor epitelceller forårsaket rollen til mikromiljøet i tumorgenese å bli oversett, [2]. Den fenotypiske og genotypiske forandringer i kreft epitelceller kan ikke fullt ut avgrense tumor fenotyper og klinisk oppførsel [3], og faktisk, det er økende bevis for at mikromiljøet er en aktiv deltaker i hele kreft initiering, progresjon, og metastase [4]. Tallrike studier har vist at tumorceller allerede bærer kritiske genetiske endringer kan forbli latent eller utløses for å proliferere ved endringer som forekommer i deres mikromiljø [5]. Det er også sterke bevis for at mikroskopiske svulster er vanligvis til stede i voksne i form av hvilende lesjoner [6]. En påfølgende overgang fra dvalen til aggressiv spredning kan ta flere år til tiår. Således kan tumorlesjoner bli opprettholdt i en opprinnelig ikke-permissive mikromiljøet, men overgang til en proliferativ tilstand på grunn av ytre endringer i mikromiljøet [7]. En bedre forståelse av mekanismene som regulerer bryteren vil ikke bare tillate mer nøyaktig identifisering av pasienter som kan ha nytte av systemisk behandling, men kan også føre til utvikling av mer målrettet terapi for å hemme signalene som fremmer utvikling av sykdommen.
Nyere studier har postulert at svulster kan holdes i sjakk i lange perioder gjennom en dynamisk balanse som resulterer i progressivt tap av immunogenisitet av kreftceller [8]. Startfasen først må unnslippe utryddelse i en stokastisk fødsel-død spredning prosess. Deretter de transformerte celler eksisterer i en hviletilstand i mange år, eller, alternativt, som hvilende tumorceller som cellulær proliferasjon er balansert av apoptose. Endelig kan den sovende tumor videre til klinisk sykdom gang en vekstfaktor-gunstig mikromiljøet er aktivert for å understøtte videre tumorvekst [9]. De kritiske triggere som regulerer denne overgangen fra sovende kreftceller i proliferative de som fører til sykdomsprogresjon forbli ukjent.
Vi antok at hypotermi favoriserer epiteliale-mesenchymale celle overgang og understreker apoptotisk flukt. Hypotermi er ofte forbundet med svekket vertsforsvaret og gir en adaptiv mekanisme for stresstoleranse, slik at cellene til å overleve ikke-fysiologiske forhold [10]. Det er imidlertid også mulig at den samme adaptive mekanisme kan til slutt favorisere malign transformasjon ved å interferere med veiene som regulerer cellevekst og apoptose. Den doble karakter av denne reaksjon er støttet ved økningen i dannelse av mikro polykromatiske erytrocytter i benmarg fra mus ved langvarige hypotermi [11], mens lave temperaturer har også vist seg å beskytte pattedyrceller fra apoptose initieres av forskjellige stimuli [12 ].
Vi har også vurdert andre faktorer som kan spille en viktig rolle i overgangen fra tumorcelle dvalen til spredning. Fordi fedme er forbundet med en økt risiko og dårlig prognose for mange typer kreft, og fordi kulde er ansett som en kritisk faktor for fettvev aktivering [13] – [15], foreslo vi at kombinasjonen av en hypotermisk miljø og aktivering fettvev fremmer ondartet progresjon. For å teste denne hypotesen, observerte vi de relative bidragene fra hypotermi og aktivering fettvev på kreftutvikling med mål (a) identifisere tidlige endringer i mikromiljøet som bidrar til ondartet progresjon og (b) å utvikle nye terapeutiske strategier som takler mikromiljøet for å utrydde svulster eller i det minste opprettholde svulst dvalen og forvandle kreft i en kronisk sykdom.
Resultater
Hypotermi trykt MNU-mediert cytotoksisitet og fremmet celle klonogene kapasitet in vitro
BEAS-2B cellelinje er en rimelig modell celle for toksikologiske studier fordi det uttrykker differensiering karakteristikker av menneskelige lunge explants [20]. MNU er en direktevirkende alkyleringsmidlet som samhandler med DNA. Ved fysiologisk pH, MNU spontant spaltes til å danne en Carbonium ion som er i stand til å alkylere nitrogenene og oksygenene av DNA-baser med en snl reaksjon [21]. Denne kjemiske ble først oppløst ved 100 ganger den ønskede konsentrasjon i citrat-buffer (pH 4,5) og deretter fortynnet hensiktsmessig i serumfritt medium. Med hensyn til termolabile egenskap av MNU, fortsatte alkylering gjennom hele 2-timers eksponering intervall, noe som er bevist at under de betingelser som antall hull påvist i begynnende DNA av alkylerte celler ikke ble påvirket [22]. Pattedyrceller dyrket in vitro er i stand til å komme seg fra kaldt stress. De cellulære strukturer som ble undersøkt var generelt godt vedlikeholdt under mild hypotermi (27-32 ° C), men ble stadig avbrutt ved lave temperaturer (4-10 ° C) [23]. Basert på maksimal toleranse for lav temperatur som fortsatt tillatt flertallet av celler for å overleve og formere seg, selv om celleveksten var nedsatt, undersøkte vi effekten av en hypotermisk miljø (28 ° C) på humane bronkiale epitelceller (BEAS-2B) eksponert in vitro til den direkte kreftfremkallende middel methylnitrosourea (MNU). Å senke dyrkningstemperaturen fra 37 ° C til 28 ° C undertrykte betydelig MNU-mediert cytotoksisitet i dyrkede BEAS-2B-celler i løpet av en 48-timers periode (fig. 1A). Denne observasjonen ble støttet av PI og Annexin V-FITC-farging (fig. 1B og C). Uventet, i MNU-behandlede BEAS-2B celler, nedgangen i temperaturen fra 37 ° C til 28 ° C økt klonogene kapasitet (Fig. 1 D).
A. Hypotermi trykt MNU-indusert BEAS-2B cytotoksisitet undersøkes av MTT. B og C. Hypotermi redusert MNU-indusert BEAS-2B celle apoptose undersøkt ved PI og Annexin V-FITC flekker, tidlig apoptose og sen apoptose ble bestemt som prosentandelen av Annexin V + /PI- celler og Annexin V + /PI + -celler, respektivt. D. Hypotermi fremmet MNU-indusert BEAS-2B celle klonogene kapasitet undersøkt av myk agar assay. Data ble uttrykt som gjennomsnitt ± SD. En stjerne (*) 0,001 sammenlignet med 37 ° C betingelse (n = 5)
DNA-skade indusert av MNU anses å være karakteristisk for lesjoner produsert i DNA ved hjelp av alkyleringsmidler.. Betennelsesreaksjoner spiller en viktig rolle på ulike stadier av kjemisk kreftutvikling, herunder initiering, progresjon og gjentakelse. TNF-α har nylig blitt vist å fremme tumorutviklingen i eksperimentell karsinogenese, og TGF-β har vist seg å dempe en anti-tumor immunrespons gjennom induksjon av regulatoriske T-celler i spontan og inflammasjon forbundet kreft [24]. Imidlertid kan overdreven betennelse spille en gunstig rolle i respons til tumor skader selv om effekten av kronisk inflammasjon er tilstrekkelig til å igang kreft transformasjon og utvikling [25]. Selvfølgelig kan den kritiske balanse mellom TGF-β og TNF-α har en nøkkelrolle på tumor transformasjon. For bedre å forstå forholdet mellom en nedkjølte miljø og cytotoksisitet, gjennomførte vi en komet analyse og TNF-alfa og TGF-P1 ELISA. En betydelig reduksjon av total DNA-skade ble observert i BEAS-2B-celler eksponert for 50 uM av MNU ved 28 ° C sammenlignet med 37 ° C (fig. 2A og B). Interessant, reduksjon i temperaturen fra 37 ° C til 28 ° C redusert TNF-α nivåer og økt TGF-ß1 nivået i MNU-behandlede BEAS-2B-celler (figur 2C og D). Nøytralisering av TNF-α av en blokkerende antistoff redusert MNU-indusert klonogene kapasitet og opphevet MNU-indusert cytotoksisitet (Fig. 3A og B). Omvendt, nøytralisering av TGF-β1 resulterte i noen få cellekolonier og fremmet MNU-indusert cytotoksisitet (Fig. 3A og B). Disse resultater antyder at en balanse mellom TGF-β1 og TNF-a bestemme celle støtten (skråningen til TGF-β1), død (helling til TNF-α), eller proliferasjon (balanse).
A og B. hypotermi redusert MNU-indusert BEAS-2B celle DNA demage undersøkt av kometmetoden. C. Hypotermi økt TGF-β1 nivå undersøkt ved hjelp av ELISA i MNU-behandlede BEAS-2B-celler. D. Hypotermi redusert TNF-α nivå undersøkt ved hjelp av ELISA i MNU-behandlede BEAS-2B-celler. Data ble uttrykt som gjennomsnitt ± SD. En stjerne (*) 0,001 sammenlignet med 37 ° C tilstand (n = 5)
A.. Nøytralisering av TNF-α eller TGF-β1 av en blokkerende antistoff redusert MNU-indusert klonogene kapasitet under 37 ° C og 28 ° C betingelse. B. Nøytralisering av TNF-α opphevet MNU-indusert cytotoksisitet, men nøytralisering av TGF-β1 fremmet MNU-indusert cytotoksisitet under 37 ° C og 28 ° C betingelse. Data ble uttrykt som gjennomsnitt ± SD. En stjerne (*) 0,001 sammenlignet med MNU kontroll under samme tilstand (n = 5)
Hypotermi-inkuberes adipocyte media fremmer klonogene kapasitet i MNU-behandlede BEAS-2B celler og spredning. i A549 og LLC celler
tumor-forbundet stroma kjennetegnes av en vedvarende, ikke-løse betennelsesreaksjon som forbedrer tumor angiogenese, vekst og metastasering. Den betente tumor-assosiert adipose tissue drivstoff veksten av ondartede celler ved å opptre som en utløsende kilde for vaskulær endotel og aktiverte pro-inflammatoriske celler [26]. Fettvev hyperplasi er en grunnleggende reaksjon til lav omgivende temperatur, på samme tid, det store inflammatoriske adipokines, TNF-α og VEGF, økte i fettvev [27], [28]. Basert på disse observasjonene, testet vi hypotesen om at kombinasjonen av en hypotermisk miljø og adipocyttdifferensiering aktivering bestemmer ondartet progresjon. Vi først observerte bidraget av adipocytter til kreft progresjon. Supernatanter (media) fra differensierte adipocytter dyrket ved 37 ° C og 28 ° C ble brukt til å behandle cellene (sluttkonsentrasjon ble fortynnet ti ganger). Som vist i figur 4, hypotermi-inkubert adipocytt-media markedsført klonogene kapasiteter i MNU-behandlede BEAS-2B-celler og spredning i A549 og LLC celler (fig. 4A og B). I denne studien ble A549 og LLC celler valgt fordi A549-cellelinjen er avledet fra Alveolar epithelial type II celler, og LLC cellelinje stammer spontant som et karsinom i lungen av en C57BL mus som uttrykker de fleste av de viktigste komponentene i lunge epitelial -celler [20], [29]. Hensikten med denne studien var å vurdere om hypotermi-aktivert adipocytter fremmet svulst transformasjon av normale celler (BEAS-2B) og akselerert tilstedeværelse av tumor.
A. Hypotermi-inkubert adipocyttuttrykte media markedsført klonogene kapasiteter ved soft agar-analysen under de samme temperatur- tilstand i MNU-behandlede BEAS-2B-celler. B. Hypotermi-inkubert adipocytt-media markedsført proliferasjon undersøkt ved MTT i A549 og LLC celler ved 37 ° C. C. Nivåene av TNF-α og VEGF ble forhøyet i hypotermi-inkuberes adipocyte medier. D. Tilsetting av TNF-α eller VEGF til adipocyte media fremmet klonogene kapasiteter og TNF-α og VEGF blokkerer antistoffer hindret klonogene kapasitet i forhold til å kontrollere under samme media tilstand. Data ble uttrykt som gjennomsnitt ± SD. En stjerne (*). 0,001 sammenlignet med normothermia-inkuberes adipocyte medier (n = 5)
Deretter vurderte vi det mulig involvering av adipokines, som er kjent for å fysiologisk regulere energibalansen. Vi har funnet at nivåene av TNF-α og VEGF var signifikant forhøyet i hypotermi-inkuberes adipocyttuttrykte media i forhold til normothermia-inkubert adipocytt-media (fig. 4C). For å fastslå om TNF-α og VEGF spille funksjonelle roller i hypotermi-aktivert adipocytter, testet vi effekten av å legge til eller nøytralisere disse faktorene på klonogene kapasiteter i MNU-behandlede BEAS-2B celler. TNF-α og VEGF-blokkerende antistoffer hindret klonogene kapasiteter (fig. 4D). Omvendt, tilsetningen av TNF-α eller VEGF til adipocytt-media markedsført klonogene kapasiteter (fig. 4D). I tillegg er effekten av TNF og VEGF blokade synes å være proporsjonal i alle grupper, inkludert kontrollene, implys det at TNF-α og VEGF blokkering opptrer uavhengig av det kondisjonerte mediet. Men klonogene fremming av hypotermi-inkuberes adipocyte media ble også signifikant korrelert med uttrykk av TNF-α og VEGF, derfor konkluderer vi med at hypotermi kan aktivere adipocytter å fremme kreft progresjon delvis ved å øke TNF-a og VEGF nivåer.
En hypothermic miljø aktivert adipocytter og fremmet tumor spredning
Opphopning av mutasjoner kan øke kreftrisiko i målorganene eller forårsaker celledød hos følsomme vev eller celler med sterk DNA-skade ikke er reparert. Selv MNU-indusert kreftutvikling kan brukes som organspesifikk dyremodeller for kreft hos mennesker [30], kan vi ikke bruke denne kreftfremkallende middel for å indusere lungekreft i muse. I motsetning til MNU, til tross for lav cytotoksisitet in vitro, uretan er blitt mest utstrakt anvendt for induksjon av lungekreft hos mus [31]. I tillegg er det LLC cellelinje også et veletablert mus kreft modell som er ofte brukt som en transplant malignitet modell i syngene C57BL /6 mus og synes svært relevant for kliniske settinger [32]. For å støtte disse in vitro-data, ble mus plassert i en normotermisk miljø (24 ° C) eller i en hypotermisk miljø (10 ° C) etter at de ble enten injisert intraperitonealt med uretan ved 800 mg /kg en gang ukentlig i 8 uker eller inokulert subkutant med Lewis lungekreft (LLC) celler. Som vist på fig. 5A og B, den hypotermi økt antall primærsvulster og metastaser i normale og overvektige mus. Selv om miljø hypotermi fremmet uretan-indusert lungetumor tellinger i alle arter av mus (alle 20 mus i hver gruppe utviklet lungesvulster), en økning i tumorstørrelse kunne skjelnes bare i fete mus plassert i en nedkjølte omgivelser (Fig. 5A). På samme måte selv om miljø hypotermi fremmet metastatisk lungesykdom noder i alle raser av mus inokulert subkutant med LLC celler (alle 10 mus i hver gruppe utviklet metastatisk lunge noder), økt vekst av in situ svulst kan igjen bare observeres hos overvektige mus plassert i en nedkjølte omgivelser (fig. 5B). På et eget notat, genetic- og diett-indusert fedme verken påvirket uretan-indusert tumor utbytte eller påvirket inokulert tumorprogresjon hos mus plassert i en normotermisk miljøet (fig. 5A og B). For ytterligere å bekrefte denne observasjonen, ble overvektige mus med lyske fett fjerning inokulert med LLC celler. Fat fjerning betydelig redusert hypotermi-indusert tumorvekst og metastasering (Fig. 5C). Serum ELISA for TNF-α eller VEGF avslørte at en hypotermisk miljø signifikant øket TNF-a og VEGF-nivåer hos overvektige mus (fig. 5D).
A og B. hypotermi alene økt antall av primære tumorer og metastaser men hadde ingen effekt på tumordiameter i normale mus, mens overvektige mus i forhold til normale C57BL /6J mus viste flere tumorantall og større tumorstørrelse ved 10 ° C, men ikke ved 24 ° C i uretan karsinogenese og allograft LLC, respektivt. C. De fettfjernings mus i forhold til overvektige mus viste mindre metastatisk lunge noder og mindre situ tumor ved 10 ° C, men ikke ved 24 ° C i LLC allograft. D. vektige mus i forhold til normale C57BL /6J mus viste mer serum TNF-α og VEGF ved 10 ° C, men ikke ved 24 ° C. Data ble uttrykt som gjennomsnitt ± SD. En stjerne (*) 0,001 sammenlignet med normale mus plassert ved 10 ° C og en brønn (#) 0,001 sammenlignet med normale mus plassert ved 24 ° C (n = 10)
eksponering av mennesker og gnagere for kulde aktiverer thermogenic aktivitet i fettvev som kan motvirke nedkjøling. Evnen til å produsere varme gjennom UCP1-mediert adaptiv nonshivering termogenese er ansett for å være en kritisk evolusjonær utvikling som fremmet stråling av eutherian pattedyr i kalde omgivelser [33]. I denne studien, hypotermisk miljø (10 ° C) ble valgt fordi dette var den terskelomgivende temperatur ved hvilken ingen av dyrene led av frostskader eller andre ugunstige bivirkninger som følge av kulde, hvis mindre enn 7 ° C, det resulterte i tidlige dødsfall hos mus. Under eksperimentet ble omgivelsestemperaturen begrenses til 8-12 ° C for å sikre normal indre kroppstemperatur (mer enn 36 °) av en spesielt konverterte kjøleskapskabinett utstyrt med en dør og perspex passende hyller. Musene i henhold nedkjølte tilstand spiste gjennomgående mer mat i løpet av eksperimentet og holdes normal fysisk aktivitet.
Disse resultater antyder at selv om tropisk potensialet av hypotermi er begrenset, er det tilstrekkelig å fremme kreftfremkallende hendelse, og at adipocytter alene hverken påvirkninger svulst utbytte eller påvirker tumorprogresjon før det er aktivert av hypotermi.
hypotermi fremmer epiteliale-mesenchymale overgang indusert av MNU og beskytter tumorcelle mot immun kontroll in vitro
epitelial-mesenchymale overgang ( EMT) er en viktig mekanisme i kreftutvikling [34]. For tidlig svulst utvikling, rømning av de første linjene i forsvar av immun overvåking er også et kritisk punkt som bestemmer overlevelse eller ødeleggelse [35]. For ytterligere å påvise forholdet mellom en hypotermisk miljø og chemicalcarcinogenesis, observerte vi effektene av hypotermi på MNU- indusert EMT i BEAS-2B-celler og CD8 + celle-mediert cytotoksisitet i A549-celler. Kulturer ved 28 ° C, i forhold til de som ved 37 ° C, nedregulert epitelial markør E-cadherin og oppregulert mesenchymale markører, slik vimentin og fibronektin, i MNU-behandlede BEAS-2B-celler (Fig. 6A). Tilsvarende, C-kulturer ved 28 ° betydelig redusert mus CD8 + celle-mediert cytotoksisitet i A549-celler (fig. 6B). Siden TGF-β1 er en multipotent cytokin som utøver både EMT og immununndragelser på ulike stadier av kreftutvikling [36], ønsker vi å vite om TGF-β1 spiller også funksjonelle roller i MNU-indusert EMT og i immuncelle-mediert cytotoksisitet, vi målt EMT og immun-celle-mediert cytotoksisitet i celler behandlet med en TGF-β1 blokkerende antistoff. TGF-β1 nøytralisering promo CD8 + T-celle-mediert cytotoksisitet ved 37 ° C, men hadde ingen virkning det ved 28 ° C (fig. 6A og B). Omvendt, tilsetning av TGF-β1 til celler fremmes EMT i BEAS-2B-celler og undertrykket CD8 + T-celle-mediert cytotoksisitet i A549-celler (fig. 6A og B). Disse resultater antyder at hypotermi indusert EMT, men ikke tumor immunsvik, er avhengig av TGF-β1.
A. TGF-β1 nøytralisering i forhold til MNU alene nedregulert epitelial markør E-cadherin og oppregulert mesenkymale markører, slik vimentin og fibronektin, og tilsetning av TGF-β1 til cellene var motsatte handling i MNU-behandlede BEAS-2B-celler (n = 5). B. TGF-β1 nøytralisering i forhold til kontroll fremmes CD8 + T-celle-mediert cytotoksisitet ved 37 ° C og tilsetning av TGF-β1 til celler undertrykkes CD8 + celle-mediert cytotoksisitet i A549-celler (n = 5). C. xenotransplantater av coinjection å bruke A549-celler og 28 ° C-dyrkede adipocytter vokste raskt i forhold til A549 enkel injeksjon (n = 10). D. En coinjection anvendelse av enten TNF-α eller VEGF og A549-celler fremmes xenograft utvikling, mens pre-dyrkede adipocytter av en TNF-α eller VEGF-blokkerende antistoff hindret xenograft utvikling i forhold til A549 enkel injeksjon (n = 10). Data ble uttrykt som gjennomsnitt ± SD. En stjerne (*). 0,001
Aktivert adipocytter fremme tumorvekst
Foreløpig menneskelige tumorxenotransplantater er den mest brukte modellen for å bidra til å forutsi antitumor effekt i en preklinisk innstilling og kan alltid gi større innsikt i de komplekse mekanismer som ligger til grunn for utvikling og patogenesen [37]. Ved å bruke A549 xenograft modell, undersøkte vi effekten av adipocytter på tumorprogresjon. Når differensierte 3T3-L1 celler ble dyrket ved 37 ° C, hadde en coinjection ved hjelp av adipocytter og A549-celler ikke avsløre en åpenbar vert-tumor interaksjon i primære tumorer i atymiske nakne mus plassert ved værelsestemperatur (24 ° C) (adipocytter alene førte ingen svulst forekomst). Imidlertid xenotransplantater av coinjection ved hjelp av adipocytter og A549-celler vokste hurtig når differensierte 3T3-L1 celler ble dyrket ved 28 ° C i 24 timer (fig. 6C). For ytterligere å vurdere rollene til TNF-α og VEGF for adipocyte aktivering, vi testet også effekten av å legge disse faktorene til kreftceller eller nøytralisere disse faktorene i adipocytter på A549 xenografter. En coinjection anvendelse av enten TNF-α eller VEGF og A549-celler fremmes xenograft utvikling. Omvendt, pre-dyrkede adipocytter av en TNF-α eller VEGF-blokkerende antistoff forhindres xenograft utvikling (fig. 6D). Disse resultatene tyder på at aktivert adipocytter fremme tumorvekst.
Diskusjoner
Klinisk og eksperimentelle bevis tyder på at humane tumorer kan vedvare i lange perioder av gangen som mikroskopiske skader i en sovende tilstand [12]. Epidemiologiske studier har vist at overvekt øker risikoen for mange typer kreft, inkludert lungekreft [13], [14], [38]. Imidlertid er det fortsatt ukjent hvilken rolle adipocytter spille i overgangen fra tumorcelle dvalen til spredning og hvordan adipocytter stimulere ondartet progresjon. Her har vi undersøkt flere måter adipocytter kan entydig påvirke egenskapene og fenotypiske oppførsel av maligne lesjoner og lungekreft celler. Vår studie viser at hypotermi fremmer EMT og tumor immun unndragelse av TGF-β1 avhengige og uavhengige måter, henholdsvis, og at adipocytter aktivert av en nedkjølte miljø kjøre ondartet progresjon ved å øke TNF-α og VEGF nivåer.
Den nylige Fremveksten veksten~~POS=HEADCOMP av svulsten mikromiljøet som en kritisk determinant i kreft biologi er parallell med den lovende terapeutisk potensial det bærer ved å åpne alternative ruter for å bekjempe kreft [3]. Tumorprogresjon er en sen skritt i kreftutvikling. Forstå regulatoriske maskiner av denne progresjon er viktig for å identifisere tidlige endringer i mikromiljøet som bidrar til ondartet progresjon og kan gi en begrunnelse for utvikling av nye midler for målretting sovende tumorceller.
maligne lesjoner trenger immun flukt og en energikilde for å ekspandere. Konvensjonelt, den energikilden som driver kreftcelle spredning resultater fra aerob glykolyse [39]. Det er nå stadig mer klart at kreft oppstår som følge av feilregulert stoffskiftet i respons til en endret energistatus og endokrine faktorer [40]. Siden energi er lagret hovedsakelig som lipider i fettvev i distinkte anatomiske steder og kulde er en viktig regulerende faktor for adipose aktivering [15], [41], foreslo vi at kombinasjonen av en hypotermisk miljø og adipocyttdifferensiering aktivering ville produsere egnede stromale nisjer for kreft progresjon. I samsvar med vår hypotese, en nedkjølte miljø fremmet TGF-β1 men redusert TNF-α; dette slår ut i overgangen fra akutt betennelse til kronisk betennelse og bidrar også til maligne lesjoner. Aktiverte adipocytter imidlertid produsert TNF-α og VEGF, som begge stimulerer celleproliferasjon og leverer en energikilde for svulsten. Følgelig vil kombinasjonen av en hypotermisk miljø og adipocyttdifferensiering aktivering fremmet ondartet progresjon. Disse resultatene førte til forslaget om en ny kreftfremkallende modell, kalt «kald kreft.» I denne modellen, den nedkjølte miljø generert av skade iskemi og hypoksi produserer en egnet nisje for tumorlesjoner og aktiverer deretter tilgrensende adipocytter for å gi proliferative faktorer (for eksempel TNF-α og VEGF) og energirike næringsstoffer (adipose metabolske produkter) for ondartet progresjon.
Selv om vi ikke kan måle temperatur og adipose aktivering av regionale vev skadet av et kreftfremkallende middel in vivo, tidligere studier viste at hypotermi stimulerer celleproliferasjon i tynntarmen, så vel som i den proksimale kolon, hvor den har en tilsvarende mildt ko-kreft [42]. Motsatt har lokal hypertermi av ulike typer ondartede svulster vist lovende antitumor effekt [43]. Nyere studier har også vist at fedme øker risikoen for livmorkreft og er knyttet til høyere dødelighet i befolkningen [44], mens kirurgisk fjerning av parametrial fettputer stimulerer apoptose og hemmer UVB-indusert kreftutvikling [45]. I samsvar med disse funnene, en nedkjølte miljø i denne studien øker klonogene kapasitet i MNU-behandlede BEAS-2B celler, og aktiverte adipocytter fremmet klonogene kapasiteter i MNU-behandlede BEAS-2B celler og spredning i A549 og LLC celler. Men våre resultater indikerer at genetic- og diett-indusert fedme alene verken påvirket uretan-indusert tumor utbytte eller påvirket inokulert tumorprogresjon hos mus plassert i en normotermisk miljø, noe som tyder på at fedme avhengig kreft er avhengig av nedkjølte aktivering.
De heat shock proteiner (HSP) spiller viktige roller i miljøstresstoleranse og i termisk tilpasning. Forhøyede nivåer av visse HSP i tumorceller kan ha en hemmende effekt på apoptose og dermed beskytte tumorceller fra døden. Samtidig økte nivåer av HSP i tumorceller kunne øke immunogenisiteten og potensere kreftcelle ødeleggelse av immunsystemet [46]. Selv om HSP har også vært implisert i kaldt overlevelse, er det lite direkte bevis i litteraturen for å bekrefte denne koblingen [47]. Oppdagelsen av kulde-induserbar RNA-bindende protein (CIRP) i musefibroblaster antyder at veksthemming ved hypotermiske betingelser er på grunn av en aktiv reaksjon av cellen heller enn på grunn av passive termiske effekter [48]. De genuttrykk endringer produsert av hypotermi er ikke fullstendig kjent, men ser ut til å variere på viktige måter fra de som produseres av varmesjokk [49]. I denne studien gjorde vi undersøke uttrykket av HSP eller CIRP derfor vet vi ikke hvordan hypotermi påvirker uttrykket av HSP eller CIRP in vitro og in vivo eksperimenter og om EMT og tumor immununndragelser er signifikant korrelert med uttrykk av HSP eller CIRP. Det er mulig at forøkning av anti-tumor-immunitet indusert av HSP eller CIRP rever det immunsuppressive mikromiljøet i hypoterme mus, men dette er fortsatt hypotetiske.
Til tross for betydelige fremskritt i behandlingen av lokaliserte maligniteter, tumormetastase og regelmessighet forblir primær årsak til kreft dødelighet [50]. For å forbedre overlevelsen av kreftpasienter, må disseminerte hvilende cancerceller bli effektivt utryddet for å forebygge tilbakefall og tumormetastasering. Men, målretting signalene som regulerer overgangen fra dvalen til spredning har vært hemmet av mangel på anerkjennelse av den tidlige kreftfremkallende mikro [51]. Våre resultater tyder på at hypotermi og adipocyte aktivering gi en gunstig mikromiljøet for ondartet progresjon, og målretting disse tidlige hendelser i hypotermi og adipose aktivering kunne åpne nye terapeutiske strategier for kreftbehandling. Selv om de eksakte molekylære mekanismer som aktiverer hypotermi i fettvev forblir ukjent, har tidligere undersøkelser vist at symptomer på kreftpasienter kan lindres markert, og at tumoren kan også regress fullstendig etter en vedvarende høy feber i flere dager [52]. Dette bekrefter at målretting mikromiljø for svulst behandling er like viktig som målretting tilstedeværelse av tumor. Tumor behandling bør sikte på å stanse proliferasjon av tumorceller og også å stimulere en spesifikk immunrespons mot gjenværende cancerceller. Fremgang i å forstå sentral rolle for nedkjøling i adipose aktivering gjør hypotermi og fettvev potensielle mål for tumorresidiv og metastase studier i fremtiden.
Materialer og metoder
Dyr
årskull av 7- og 8-wk gamle kvinnelige C57BL /6J mus, KKAy mus, atymiske nakne mus og eksperimentelle dietter ble hentet fra Beijing Weitong Lihua Animal Co. Alle mus ble plassert i individuelle ventilerte bur under en 12 timers lys-mørke-syklusen (lys på 07:00 til 19:00). Dyrene ble fôret standard gnager chow og vann, og diett-indusert overvektige mus ble matet en fettrik diett (HFD) for 5 uker før eksperimentelle prosedyrer.
