外泌體介導(dǎo)的CD44v6/C1QBP復(fù)合物與胰腺癌肝轉(zhuǎn)移

欄目:最新研究動(dòng)態(tài) 發(fā)布時(shí)間:2021-07-07
本研究旨在探討PDAC來(lái)源的外泌體(Pex)調(diào)控肝臟微環(huán)境、促進(jìn)轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制。Pex衍生的CD44v6/C1QBP復(fù)合物對(duì)于肝纖維化微環(huán)境......


胰管腺癌(PDAC)有明顯的肝轉(zhuǎn)移傾向。促癌分泌體通過(guò)外泌體傳遞和運(yùn)輸是轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。20214月發(fā)表于GutIF=19.819的文章Exosome-delivered CD44v6/C1QBP complex drives pancreatic cancer liver metastasis by promoting fibrotic liver microenvironment對(duì)此進(jìn)行了探究。本研究旨在探討PDAC來(lái)源的外泌體(Pex)調(diào)控肝臟微環(huán)境、促進(jìn)轉(zhuǎn)移的潛在機(jī)制。Pex衍生的CD44v6/C1QBP復(fù)合物對(duì)于肝纖維化微環(huán)境和PDAC肝轉(zhuǎn)移的形成是必不可少的。高表達(dá)的外泌體CD44v6C1QBP是預(yù)測(cè)PDAC患者預(yù)后和肝轉(zhuǎn)移的很有前途的生物標(biāo)志物。

技術(shù)路線

 

 

結(jié)果

1Pex誘導(dǎo)肝纖維化微環(huán)境,促進(jìn)PDAC肝轉(zhuǎn)移

從小鼠正常胰腺(Npex)和小鼠PDAC細(xì)胞分離的外泌體呈現(xiàn)典型的外泌體結(jié)構(gòu),大小約為50-150 nm(1A,B)。進(jìn)一步的western blot分析證實(shí)了分離的外泌體的存在(1C)。為了確定PexPDAC肝轉(zhuǎn)移中的作用,我們首先進(jìn)行了教育程序,并進(jìn)一步通過(guò)脾內(nèi)注射建立了PDAC肝轉(zhuǎn)移模型(1D)。在教育過(guò)程后,STE和原子力顯微鏡(AFM)顯示,與Npex組相比,Pex組小鼠的肝臟剛度顯著增加(1EF)。此外,肝組織膠原密度增加(1G),肝ECM明顯重構(gòu)(1HI)。同樣,PDAC原位植入模型也顯示原位腫瘤可增加肝臟膠原沉積。肝轉(zhuǎn)移模型顯示,與Npex組相比,Pex組肝轉(zhuǎn)移更多,肝質(zhì)量更高(1J)。這些數(shù)據(jù)表明,Pex可以通過(guò)重構(gòu)肝臟ECM來(lái)誘導(dǎo)肝纖維化微環(huán)境,促進(jìn)PDAC肝轉(zhuǎn)移。

 

2Pex增強(qiáng)肝衛(wèi)星細(xì)胞(HSCs)的活性

為了證實(shí)Pex的生物學(xué)功能,將原代小鼠肝細(xì)胞與Pex孵育,Pex被受體細(xì)胞吸收。然后使用免疫熒光染色對(duì)原發(fā)性肝細(xì)胞的類型進(jìn)行表征,結(jié)果顯示,desmin+HSCsF4/80+Kupffer細(xì)胞吸收了Pex(2A)。我們接下來(lái)研究了Pex對(duì)HSCs生物學(xué)行為的影響,發(fā)現(xiàn)Pex顯著增強(qiáng)了HSCs的增殖和遷移能力(2BC)PexNpex處理的HSCs的凋亡沒(méi)有顯著差異(2D)。western blot和免疫熒光檢測(cè)結(jié)果顯示,Pex顯著上調(diào)α-SMA的表達(dá),說(shuō)明Pex能促進(jìn)HSC的活化(2EF)。我們觀察到Pex可以通過(guò)下調(diào)vitronectintenascin C的表達(dá),上調(diào)collagen Ifibronectin的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)HSCs中的ECM分泌(2G)

 

  

3 IGF-1信號(hào)在Pex誘導(dǎo)的HSC活化和肝纖維化中至關(guān)重要

為了進(jìn)一步探索Pex調(diào)控HSC行為的機(jī)制,我們比較了PexNpex組間的HSCRNA測(cè)序基因表達(dá)譜(3A)。在差異表達(dá)基因中,我們觀察到41個(gè)重疊的上調(diào)基因在Pan02 exo組與Npex組和KPC exo組與Npex組之間存在部分交集(3B)。主要涉及的基因參與細(xì)胞外空間、細(xì)胞外區(qū)域和ECM(3C),表明Pex調(diào)節(jié)HSCECM分泌。此外,GOKEGG通路分析顯示,IGF-1及其下游PI3K/AKT是受Pex影響的排名最高的信號(hào)通路(3DE)。western blot分析支持了Pex顯著增加HSCIGF- 1RIRS-1AKT磷酸化的發(fā)現(xiàn)(3F)。當(dāng)使用IGF-1R抑制劑時(shí),Pex誘導(dǎo)的p-IGF-1R、p-IRS-1p- AKT的上調(diào)被阻斷(3G)。基于這些結(jié)果,我們推測(cè)IGF-1信號(hào)可能是介導(dǎo)Pex依賴的HSC活化的關(guān)鍵因素。與預(yù)期的一樣,IGF-1R抑制劑抑制了Pex誘導(dǎo)的HSC的活化、增殖和遷移(4A-D)。此外,IGF-1R抑制劑逆轉(zhuǎn)了Pex誘導(dǎo)的HSCECM的產(chǎn)生(4E)。我們的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,IGF-1R抑制劑可以阻斷Pex誘導(dǎo)的肝纖維化(4F-I)。這些數(shù)據(jù)表明IGF-1信號(hào)在Pex誘導(dǎo)的肝纖維化中起重要作用。


 

4Pex來(lái)源的CD44v6對(duì)于HSCs的激活是必要的,但不是充分的

我們之前的研究揭示了CD44v6參與調(diào)控PDAC細(xì)胞的IGF-1通路。因此,我們首先驗(yàn)證了CD44v6在外泌體中的表達(dá),發(fā)現(xiàn)CD44v6Pex中的表達(dá)水平明顯高于Npex(5A)。為了研究CD44v6是否能夠被傳遞到受體細(xì)胞中,我們采用蛋白合成抑制劑環(huán)己酰亞胺檢測(cè)加入PexCD44v6的蛋白水平。western blot分析顯示,加入Pex后,HSCsCD44v6的表達(dá)水平明顯增加(5B)。與Npex-孵育的細(xì)胞相比,CD44v6的表達(dá)水平保持不變(5B)。我們還進(jìn)行了免疫熒光分析,檢測(cè)出HSC膜中CD44v6Pan-cadherin共定位(5C)。這些結(jié)果表明,Pex可將CD44v6輸送到HSC膜。此外,western blot檢測(cè)表明,敲除CD44v6或使用抗CD44v6抗體的Pex強(qiáng)烈減弱了Pex誘導(dǎo)的IGF-1信號(hào)通路的激活(5D)。同時(shí),在CD44v6- kd PexCD44v6抗體的作用下,Pex誘導(dǎo)的HSC活化(5E,F)、ECM重塑(5G)的積極作用顯著減少。為了闡明CD44v6Pex誘導(dǎo)的HSC激活中的作用,我們進(jìn)一步研究了過(guò)表達(dá)CD44v6HSC中是否與Pex具有同樣的激活HSC的作用。然而,過(guò)表達(dá)CD44v6并沒(méi)有像預(yù)期的那樣提高α-SMA的表達(dá)(5H)。這些結(jié)果表明,CD44v6Pex誘導(dǎo)的HSC激活中發(fā)揮了重要作用。

 

5Pex衍生的CD44v6/C1QBP復(fù)合物介導(dǎo)了Pex對(duì)肝纖維化和PDAC肝轉(zhuǎn)移的積極作用

此前,我們發(fā)現(xiàn)IGF-1可以通過(guò)誘導(dǎo)補(bǔ)體C1q結(jié)合蛋白(C1QBP)從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)位到膜上,驅(qū)動(dòng)CD44v6/C1QBP復(fù)合物的形成,從而激活IGF-1下游通路。因此,我們很想知道C1QBP是否通過(guò)CD44v6相互作用參與Pex誘導(dǎo)的HSC活化。我們的結(jié)果表明C1QBPPex中的表達(dá)明顯高于Npex(6A)。如圖6B所示,C1QBPPex孵育的HSCs中表達(dá)高于Npex組。同時(shí),與Pex處理的細(xì)胞相比,C1QBP-kd Pex處理HSCsC1QBP蛋白水平顯著降低(6B)。與Pex轉(zhuǎn)移的CD44v6HSCs中的位置一致,膜中也檢測(cè)到C1QBP,并與Pan-cadherin共定位(6C)。這些數(shù)據(jù)表明,C1QBP可以通過(guò)Pex傳遞到HSCs膜。免疫電鏡顯示CD44v6C1QBPPex中共表達(dá)(6D)。同時(shí)過(guò)表達(dá)CD44v6C1QBP后,Co- IP檢測(cè)顯示CD44v6C1QBPPex中相互作用(6E)。此外,通過(guò)近距離連接(6F)和免疫熒光分析(6G),我們發(fā)現(xiàn)了CD44v6C1QBPPex孵化的HSCs膜上的結(jié)合。這些發(fā)現(xiàn)表明,CD44v6在傳遞外泌體CD44v6/C1QBP復(fù)合物中起重要作用。

CD44v6敲低實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相似,敲低Pex中的C1QBP在很大程度上抑制了α-SMA表達(dá)(6H)。過(guò)表達(dá)C1QBP并沒(méi)有上調(diào)α-SMA的表達(dá)(6I)。同時(shí)過(guò)表達(dá)CD44v6C1QBP顯著增加了α-SMA的表達(dá)(6I)。與我們的體外研究一致,敲除Pex中的CD44v6C1QBP逆轉(zhuǎn)了Pex誘導(dǎo)的HSC激活、肝臟剛度增加和肝臟ECM重塑的作用(6J-L)。脾內(nèi)注射肝轉(zhuǎn)移模型(6M)顯示,與Pex組相比,注射了CD44v6- kdC1QBP- kdPex組小鼠的肝轉(zhuǎn)移減少。這些結(jié)果表明,Pex衍生的CD44v6/C1QBP復(fù)合物介導(dǎo)了Pex對(duì)肝纖維化和PDAC肝轉(zhuǎn)移的積極作用。



6Pex衍生的CD44v6C1QBP的高表達(dá)預(yù)示著PDAC患者的肝轉(zhuǎn)移和低生存率

采用免疫組化和western blot檢測(cè)肝轉(zhuǎn)移灶周圍肝組織和正常肝組織的纖維化ECM微環(huán)境。與體內(nèi)實(shí)驗(yàn)一致,纖維連接蛋白、I型膠原和α-SMA水平顯著升高,而玻連蛋白和固生蛋白C水平下調(diào)(7A,B)。接下來(lái),我們研究了外泌體衍生CD44v6C1QBPPDAC患者中的預(yù)后價(jià)值。外泌體CD44v6C1QBPPDAC組織中的表達(dá)明顯高于正常胰腺組織(7C)。此外,有肝轉(zhuǎn)移的PDAC患者外泌體CD44v6C1QBP的表達(dá)明顯高于無(wú)肝轉(zhuǎn)移的PDAC患者(7C)。免疫電鏡顯示,CD44v6C1QBPPDAC組織來(lái)源的EVs中共表達(dá)(7D)。PexCD44v6C1QBP高表達(dá)的患者比其他患者更容易發(fā)生肝轉(zhuǎn)移 (7E)。此外,生存分析顯示,EVCD44v6C1QBP高表達(dá)的患者的生存結(jié)局明顯較差(7F)。循環(huán)外泌體的隨訪數(shù)據(jù)也顯示了一致的結(jié)果。PDAC患者中循環(huán)外泌體CD44v6C1QBP的表達(dá)明顯高于健康對(duì)照組(7G), PDAC伴有肝轉(zhuǎn)移的患者中循環(huán)外泌體CD44v6C1QBP的表達(dá)明顯高于無(wú)肝轉(zhuǎn)移的患者(7G)。免疫電子顯微鏡顯示,CD44v6C1QBPPDAC患者的循環(huán)外泌體中共表達(dá)(7H)。高循環(huán)外泌體表達(dá)CD44v6C1QBP的患者比其他患者更容易發(fā)生肝轉(zhuǎn)移 (7I)。然而,高表達(dá)循環(huán)外泌體CD44v6C1QBP的患者生存率明顯較差(7J)??傊?,我們的研究結(jié)果證實(shí)了CD44v6C1QBP在組織源性EV和循環(huán)外泌體中的表達(dá)可以預(yù)測(cè)PDAC患者的預(yù)后和肝轉(zhuǎn)移。


結(jié)論:
我們揭示了原代PDAC細(xì)胞和HSCs之間通過(guò)PDAC來(lái)源的外泌體進(jìn)行遠(yuǎn)距離的細(xì)胞通信。此外,Pex通過(guò)促進(jìn)肝纖維化微環(huán)境的形成來(lái)指示肝特異性轉(zhuǎn)移。更重要的是,我們發(fā)現(xiàn)外泌體CD44v6/C1QBP復(fù)合物傳遞到HSC的質(zhì)膜上誘導(dǎo)IGF-1信號(hào)通路的激活。外泌體CD44v6C1QBP可能是預(yù)測(cè)PDAC患者預(yù)后的有前途的生物標(biāo)志物,也是治療PDAC肝轉(zhuǎn)移的潛在靶點(diǎn)。