《BMC Cancer》：In vitro effects of tensile strain on cancer-associated and matched normal fibroblasts derived from oral squamous cell carcinoma: an exploratory study
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背景机械力，特别是拉伸应力，通过调节癌相关成纤维细胞（CAF）行为和细胞外基质重塑影响肿瘤进展，然而它们在口腔癌中的作用仍不明确。据研究人员所知，这是首次研究体外拉伸应力对口腔鳞状细胞癌（OSCC）来源的CAF和正常成纤维细胞（NF）的反应。目的评估拉伸应力如
背景机械力，特别是拉伸应力，通过调节癌相关成纤维细胞（CAF）行为和细胞外基质重塑影响肿瘤进展，然而它们在口腔癌中的作用仍不明确。据研究人员所知，这是首次研究体外拉伸应力对口腔鳞状细胞癌（OSCC）来源的CAF和正常成纤维细胞（NF）的反应。目的评估拉伸应力如何影响成纤维细胞间隙闭合、增殖、代谢活性以及与肿瘤-基质相互作用相关的旁分泌信号。方法从OSCC组织和匹配的健康黏膜中分离CAF和NF，并使用FX-6000T?系统施加循环拉伸应变（3%，0.02 Hz，96 h）。通过伤口愈合实验评估间隙闭合，细胞计数评估增殖，AlamarBlue?评估代谢活性，并使用成纤维细胞条件培养基对A549肿瘤细胞间隙闭合的旁分泌效应。结果与刺激的NF（p < 0.0001）和未刺激的CAF对照（p = 0.0167）相比，拉伸加载显著增加了CAF的间隙闭合能力。代谢活性显示出CAF中非显著的趋势上升。增殖在48 h内各组间无差异，表明增殖对成纤维细胞划痕实验中观察到的组间差异没有早期主要贡献；然而，由于增殖未被抑制且未超出48 h进行量化，后续时间点应保守解释为复合间隙闭合。来自机械刺激CAF的上清液与未刺激对照相比，使A549间隙闭合增加了约40%（p = 0.0485），而刺激的NF未增强肿瘤细胞闭合无细胞间隙的能力。结论在所测试条件下，拉伸应变与成纤维细胞间隙闭合增加以及口腔CAF的间隙闭合促进旁分泌效应增强相关。这些探索性发现支持生物力学线索可调节OSCC中CAF功能行为的观点。鉴于队列规模有限和患者间变异，这些结果应视为假设生成，并需在更大研究中确认。本研究未探讨机制通路，应在未来工作中使用更复杂的肿瘤-基质模型加以解决。
研究背景：机械力，特别是拉伸应力，通过调节癌相关成纤维细胞（CAF）行为和细胞外基质（ECM）重塑影响肿瘤进展，但在口腔癌中的作用尚不明确。口腔鳞状细胞癌（OSCC）因说话、咀嚼、吞咽等持续运动而暴露于机械负荷，但拉伸力对原代口腔CAF和匹配正常成纤维细胞（NF）的影响尚未系统研究。目前存在的主要问题是：机械力在口腔癌中的角色定义不足，尤其缺乏对拉伸应力如何影响CAF功能行为的直接实验证据。因此，研究人员开展这项探索性研究，评估拉伸应力对成纤维细胞间隙闭合、增殖、代谢活性和旁分泌信号的效应，以生成假设，为理解生物力学在OSCC进展中的作用提供基础。该论文发表在《BMC Cancer》。
研究人员从美因茨大学医学中心口腔颌面外科-整形外科接受治疗的OSCC患者（n=5对）的肿瘤组织和匹配健康黏膜中分离CAF和NF，使用FX-6000T?张力系统施加循环拉伸应变（3%，0.02 Hz，96 h），通过伤口愈合实验评估间隙闭合，细胞计数评估增殖，AlamarBlue?评估代谢活性，并使用成纤维细胞条件培养基对A549肿瘤细胞间隙闭合实验评估旁分泌效应。主要技术方法包括：1）从患者肿瘤和健康黏膜样本中分离原代成纤维细胞（来源：美因茨大学医学中心）；2）通过qPCR多标志物面板（包括α-SMA、PDPN、PDGFRA、PDGFRB、FAP等）和排除EPCAM、CD31、CD45确认CAF和NF身份；3）使用FX-6000T?系统施加循环拉伸应变；4）伤口愈合实验评估间隙闭合；5）细胞计数评估增殖；6）AlamarBlue?法评估代谢活性；7）成纤维细胞条件培养基的A549肿瘤细胞间隙闭合实验评估旁分泌效应；8）统计分析（配对t检验和双因素重复测量方差分析）。
研究结果：
Characterization of CAFs and NFs：通过qPCR分析，所有样本均表达成纤维细胞标志物（α-SMA、胶原蛋白I型、S100A4、波形蛋白、FAP、PDGFRA、PDGFRB、podoplanin），但患者间表达水平差异显著，且CAF与NF之间转录差异明显。免疫组化显示肿瘤组织中α-SMA表达模式存在异质性，部分局限于血管平滑肌细胞，部分在肿瘤基质中呈CAF阳性。体外培养的细胞保留了患者特异性特征。
In vitro wound healing assay：所有组别成纤维细胞随时间减少划痕开放面积，但CAF在24小时（p=0.0256）及48-96小时（p<0.0001）的间隙闭合显著高于匹配NF。拉伸加载进一步增强了两种细胞类型的间隙闭合：NF在96小时（p=0.0089），CAF在96小时（p=0.0167）。机械加载的CAF在所有时间点显示最快的间隙闭合，表明CAF对拉伸线索更敏感。
Proliferation assay：在0小时、24小时和48小时，四组成纤维细胞之间增殖无显著差异。未刺激CAF在48小时有非显著增殖增加（p=0.4055），机械刺激CAF增殖略有降低（p=0.3496）。数据不支持在48小时内存在主要差异增殖效应，但后续时间点（72-96小时）的间隙闭合应保守解释为复合间隙闭合。
Metabolic activity：拉伸加载后立即检测，各组间代谢活性无显著差异。CAF较NF有非显著趋势升高（p=0.1156），机械刺激CAF较未刺激CAF有非显著降低（p=0.6791）。
Paracrine effects of fibroblasts on tumor cells：使用A549细胞作为标准化间隙闭合读出的条件培养基实验显示，CAF上清液在24小时有非显著趋势（p=0.2312），在48小时（p=0.002）、72小时（p=0.0134）和96小时（p<0.0001）显著促进肿瘤细胞间隙闭合。机械加载CAF上清液在96小时较未刺激CAF进一步增加间隙闭合（p=0.0485）。相反，机械加载NF上清液在96小时较未刺激NF显著降低肿瘤细胞间隙闭合（p=0.0435）。所有患者样本均显示CAF上清液诱导更强间隙闭合，且机械加载特异性增强CAF效应。
讨论部分总结：这是首次研究拉伸力对口腔CAF和NF的影响，表明拉伸应变调制CAF功能（间隙闭合和旁分泌效应）。CAF增殖变化不显著，提示其机械响应更偏向迁移和ECM调制而非细胞分裂。代谢活性轻微降低可能反映资源向细胞骨架重组、ECM重塑或旁分泌信号重新分配。旁分泌效应随时间增强，CAF与NF的机械敏感表型不同。机制途径（YAP/TAZ、整合素-FAK、cGAS-STING）未直接评估，需未来研究。局限性包括队列小（5对）、增殖未抑制、CAF/NF身份主要基于qPCR、使用A549非OSCC特异性、单轴拉伸无法代表体内复杂力学、未评估EMT相关终点等。研究结论翻译：这项初步研究提供了第一个证据，表明循环拉伸应变与口腔CAF较患者匹配正常成纤维细胞对肿瘤细胞的间隙闭合增加和促迁移旁分泌效应增强相关。将定义的机械线索纳入体外模型可能提高OSCC基质研究的生理相关性。需要在更大的队列和更复杂的共培养或3D系统中进行通路级分析，以确定这些观察结果的分子机制和转化意义。
