《Biochemical and Biophysical Research Communications》:Correlative insights into luteolin regulating the macrophage-p53-CCNB1/CDK1 axis associated with cell-cycle control in hepatocellular carcinoma
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•本研究整合公共组学数据和体外实验,探索芦丁抗肝细胞癌效应。•研究揭示了巨噬细胞极化与p53相关细胞周期信号之间的相关性。•研究结果支持芦丁作为肝细胞癌候选植物化学物质,并明确阐述了其固有限制。引言肝细胞癌(HCC)是全球最常见的恶性肿瘤之一,占原发性肝脏恶性肿瘤的75%以上
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本研究整合公共组学数据和体外实验,探索芦丁抗肝细胞癌效应。
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研究揭示了巨噬细胞极化与p53相关细胞周期信号之间的相关性。
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研究结果支持芦丁作为肝细胞癌候选植物化学物质,并明确阐述了其固有限制。
引言
肝细胞癌(HCC)是全球最常见的恶性肿瘤之一,占原发性肝脏恶性肿瘤的75%以上,五年生存率不足20%。在诊断时,大多数患者已处于疾病的中晚期阶段[1]。流行病学数据显示,HCC的发病率与慢性肝病密切相关,如酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎以及乙型/丙型肝炎病毒感染。环境污染和代谢综合征的加剧进一步加重了疾病负担。尽管免疫检查点抑制剂(如PD-1/PD-L1抗体)和靶向治疗(如索拉非尼、仑伐替尼)的使用改善了预后[2],但肿瘤耐药性和免疫逃逸事件仍导致总体治疗效果有限。因此,深入分析HCC的发病机制并寻找新的治疗靶点已成为当前研究的核心挑战。
肿瘤微环境(TME)在HCC发展中的调节功能日益受到关注。免疫细胞是TME的重要组成部分,通过复杂的细胞间相互作用参与肿瘤的免疫编辑过程3, 4。肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)占TME中免疫细胞的最大比例,随着肿瘤进展,其功能极化——促炎性M1型表型与抑炎性M2型表型——呈现动态平衡4, 5。在HCC微环境中,异常极化的巨噬细胞可通过激活Wnt/β-catenin和NF-κB等信号通路直接促进肿瘤细胞增殖和侵袭,而研究表明M2型TAMs通过分泌细胞因子(如白细胞介素10、IL-10)和(转化生长因子β1、TGF-β1)促进血管生成、基质重塑和免疫抑制[6]。然而,巨噬细胞极化是否通过调节p53等关键致癌信号通路参与HCC的恶性转化尚未完全阐明。
TP53基因的突变或表观遗传失活常在HCC中导致p53信号系统功能受损,而p53是细胞周期调节和基因组稳定的关键枢纽。野生型p53通过诱导凋亡和衰老预防致癌过程,而突变型p53则可能获得促癌特性[7]。近期研究表明,TME中的炎症成分(如白细胞介素6、IL-6和肿瘤坏死因子α、TNF-α)可通过控制其翻译后修饰(如磷酸化和泛素化)影响p53的稳定性和功能[8]。值得注意的是,巨噬细胞产生的非编码RNA和外泌体可能通过旁分泌方式直接影响肿瘤细胞的p53信号状态。例如,M2型TAMs分泌的miR-21-5p可抑制肝细胞癌细胞中p53的转录活性,从而增强耐药性9, 10。这一发现表明,巨噬细胞极化与p53信号通路的相互作用可能是HCC发展中的关键分子事件,但具体机制仍有待系统阐明。
天然膳食植物化学物质已成为调节多种癌症标志物的有前途的调节剂,能够调节致癌信号级联、减轻氧化应激、抑制慢性炎症并重塑肿瘤微环境。黄酮类化合物是植物源性生物活性化合物的一个大型亚类,具有情境依赖性的化学预防和抗肿瘤活性,但其代谢命运、器官特异性毒性和有效体内浓度仍是转化研究中的关键考量因素。芦丁是一种代表性黄酮类化合物,已在临床前研究中被广泛报道具有抗肝细胞癌效应;然而,在评估其未来治疗潜力时,应充分理解其更广泛的药理谱和毒理学限制11, 12, 13。由于其多靶点抗肿瘤效应,天然化学物质芦丁已成为HCC治疗的研究热点。研究表明,芦丁通过阻断PI3K/Akt/mTOR和STAT3信号通路,诱导肝细胞癌细胞凋亡并逆转上皮-间质转化(EMT)过程[14]。此外,近期数据显示芦丁抑制M2相关标志物(如CD206、Arg1)的表达,促进M1表型分化,并调节巨噬细胞极化。然而,芦丁是否通过改变TAMs极化从而影响p53信号通路而发挥抗HCC作用尚不清楚。因此,结合生物信息学分析和单细胞转录组测序技术,系统解析HCC微环境中巨噬细胞亚群与p53信号通路之间的空间相互作用网络,将揭示免疫代谢重编程与基因组不稳定性的关联12, 15。
本研究旨在确定巨噬细胞极化通过调节p53信号通路影响HCC发展的分子机制,并评估芦丁在此过程中的干预效应。本研究为天然药物多面抗肿瘤机制的研究提供了理论基础,也为HCC免疫治疗提供了新的靶点。
章节摘要
芦丁靶点网络结果
芦丁的基本结构由苯环上的两个羟基以及苯丙烷上的一个羟基和一个甲氧基组成(图1A)。靶点预测结果表明,芦丁主要影响氧化激酶、酶和其他物质(图1B)。图1C展示了芦丁的NMR光谱,我们最终鉴定出104个芦丁作用位点(补充表S1,图1D)。
肝细胞癌的差异分析和枢纽基因
我们从GEO微阵列数据库中获取了HCC的基因组信息
讨论
通过结合生物信息学分析、转录组学和单细胞测序技术,我们系统地阐明了芦丁治疗HCC的可能分子过程。我们还重点研究了p53信号通路与巨噬细胞极化之间的关系。总共鉴定出20个枢纽基因、33个交叉基因、5760个HCC转录组差异基因和104个芦丁靶点。根据富集分析,芦丁的抗HCC效应
局限性
尽管本研究揭示了巨噬细胞极化与p53信号之间的调控网络,但仍应认识到一些固有限制。首先,所有核心枢纽基因均从公共组学数据集中筛选得出,所提出的巨噬细胞-p53-CCNB1/CDK1调控轴主要基于相关性生物信息学预测、单细胞共定位分析和细胞因子表达检测,而非直接的生化证据。具体而言,我们目前缺乏
结论
在本工作中,我们提供了相关性证据,支持芦丁可能通过调节巨噬细胞极化恢复p53通路活性,这与CCNB1/CDK1驱动的细胞周期进程抑制相关。巨噬细胞-p53轴的因果关系和调控方向性、芦丁的主要细胞靶标、巨噬细胞极化表型的蛋白水平验证,以及CCNB1/CDK1抑制是否依赖于完整的p53信号,仍需要
CRediT作者贡献声明
刘成峰:撰写——初稿,数据整理。于超秀:撰写——初稿,数据整理。高雅怡:撰写——初稿,数据整理。杨超琼:资金获取。李飞龙:撰写——初稿,数据整理。李文华:项目管理,方法论
数据可用性声明
本研究的原始数据可在补充材料中找到。如需获取额外数据,请联系通讯作者。
刘成峰|于超秀|高雅怡|杨超琼|李飞龙|李文华