在今年 12 月 6 日，Cell Metabolism?上發(fā)表了一篇名為?”Cancer cells co-opt nociceptive nerves to thrive in nutrient-poor environments and upon nutrient-starvation therapies”?的文章。文章表明在口腔粘膜癌的低糖環(huán)境中，癌細(xì)胞利用活性氧觸發(fā)的 c-Jun 的激活來分泌神經(jīng)生長因子?(NGF)，NGF 調(diào)節(jié)痛覺神經(jīng)以產(chǎn)生降鈣素基因相關(guān)肽?(CGRP)，CGRP 隨后會通過 Rap1 介導(dǎo)的 mTOR-Raptor 相互作用的破壞來誘導(dǎo)癌細(xì)胞的細(xì)胞保護(hù)性自噬?保護(hù)性自噬：自噬是癌細(xì)胞進(jìn)行抗癌治療時(shí)的一種保護(hù)機(jī)制，能使癌細(xì)胞逃避凋亡。癌細(xì)胞對多種抗癌藥物的耐藥性可通過上調(diào)自噬而增加。圖1. 該研究通路機(jī)制圖痛覺神經(jīng)有助于 OSCC 腫瘤生長痛覺神經(jīng)存在于 TME 且促進(jìn) OSCC 進(jìn)展為了進(jìn)一步研究癌癥相關(guān)痛覺神經(jīng)對癌癥進(jìn)展的作用，作者在 BALB/c 裸鼠的舌粘膜下層?(該區(qū)域與痛覺神經(jīng)軸突末梢在解剖學(xué)上相鄰)?接種人 OSCC 細(xì)胞系 Cal27 或黑素瘤細(xì)胞系 B16F10 以建立骨科舌異種移植模型，這些模型中均檢測到了神經(jīng)生態(tài)位和高比例的 CGRP+?神經(jīng)，并且從第 8 天開始，小鼠血漿中鼠 CGRP 緩慢增加?(圖 2b)，這意味著小鼠痛覺活性升高。在用辣椒素?(HY-10448)?對小鼠的痛覺神經(jīng)進(jìn)行化學(xué)去神經(jīng)化后，Cal27 和 B16F10 腫瘤均變小了?(圖 2c)。這些表明癌癥相關(guān)痛覺神經(jīng)有助于腫瘤生長。

圖 2.?口腔黏膜癌存在于痛覺神經(jīng)密度高的微環(huán)境?(TME)?中，有助于腫瘤生長

a: 4-**喹啉1-氧化物(4NQO) 誘導(dǎo)的小鼠 OSCC 泛神經(jīng) (PGP9.5+) 和痛覺神經(jīng) (TRPV1+PGP9.5+/PGP9.5+) 密度的定量分析 (Normal mucose: 正常粘液；Dysplasia：不典型增生；Invasive carcinoma：浸潤性腫瘤); b: Cal27 異種移植小鼠在指定時(shí)間點(diǎn)血漿中的人鼠 CGRP 水平，鼠CGRP水平顯著升高，人CGRP水平?jīng)]有顯著變化; c: Cal27 和 B16F10 異種舌移植體積，使用辣椒素 (Cap) 處理后腫瘤體積顯著減小

■?葡萄糖和氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)可以深刻影響 TME 中的癌細(xì)胞-基質(zhì)/免疫細(xì)胞相互作用。在小鼠異種舌移植模型中，腫瘤組織中葡萄糖含量的下降與鄰近正常組織相比明顯更大，這表明腫瘤在口腔粘膜中快速消耗葡萄糖，同時(shí)該模型具有更高水平的應(yīng)激反應(yīng)蛋白和糖酵解酶?(圖 3a)，高糖酵解活性可能有助于 OSCC 腫瘤的低糖環(huán)境。在低糖培養(yǎng)條件下用 TG CM?(三叉神經(jīng)節(jié)條件培養(yǎng)基)?培養(yǎng)時(shí)，所有三種腫瘤細(xì)胞系?(HN6、Cal27 和 B16F10)?的生長都得到了促進(jìn)?(圖 3b)。當(dāng)癌細(xì)胞被給予 2-脫氧-D-葡萄糖?(2-DG, 用于模擬低糖環(huán)境)?時(shí)也觀察到類似的效果。此外，在 Cal27 細(xì)胞中，TG CM 增加了增殖細(xì)胞核抗原?(PCNA)?的水平?(圖 3c)。這些結(jié)果表明，在體外低糖環(huán)境下，痛覺神經(jīng)促進(jìn)癌細(xì)胞增殖。

圖 3. 痛覺神經(jīng)在低糖環(huán)境中促進(jìn)癌細(xì)胞生長

a: 糖酵解和應(yīng)激反應(yīng)蛋白水平和組織葡萄糖含量的變化；b: HN6、Cal27 和 B16F10 細(xì)胞在指定培養(yǎng)條件下的生長 (n=3)；c: 在指定的培養(yǎng)條件下 24h 時(shí)，Cal27 細(xì)胞的 PCNA 和裂解的 caspase-3 蛋白水平；d-e: Cal27 異種舌移植模型中經(jīng)不同處理后的腫瘤體積

■?

?介導(dǎo)的細(xì)胞生長被顯著抑制?(圖 4a)。用 siRNA 在 Cal27 細(xì)胞中敲低 CGRP 結(jié)合相關(guān)受體?(RAMP1 和 CLR)?也會抑制 TG CM 的促生長作用。

(rhCGRP)(圖 4b)圖 4. 神經(jīng)源性 CGRP 在低糖環(huán)境中介導(dǎo)痛覺神經(jīng)對癌細(xì)胞的生長促進(jìn)作用

■?為了研究神經(jīng)源性 CGRP 在人類 OSCC 進(jìn)展過程中的影響，作者對人類 OSCC 組織進(jìn)行了組織學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)在具有高 GCRP 神經(jīng)生態(tài)位的近端腫瘤區(qū)域，癌細(xì)胞的比例更高。腫瘤組織中 CALCA?(編碼 CGRP)?水平較高的患者的生存率更低。與健康人相比，OSCC 患者術(shù)前血漿 CGRP 水平顯著升高。CLR 水平越高，OSCC 患者的總體生存率越差。這些結(jié)果表明，神經(jīng)源性 CGRP 及其受體 CLR 在 OSCC 進(jìn)展過程中異常升高，并與較差的臨床病理特征和患者結(jié)局相關(guān)。

在低糖環(huán)境中誘導(dǎo)癌細(xì)胞保護(hù)性自噬

通過敲低 ATG5?

a-b: 在指定培養(yǎng)條件下 24 h Cal27 細(xì)胞中 LC3B 和 p62 的水平及 LC3B-II 的凈通量；c: 體外 Cal27 細(xì)胞在指定培養(yǎng)條件下生長 48 h (n = 3)；d: Cal27 異種舌移植模型在不同處理?xiàng)l件的腫瘤體積 (n = 4-5)

上調(diào)?Rap1 介導(dǎo)的 mTOR Raptor 相互作用

Rap1 的過度激活會使 mTOR 通路失活，而這種 mTOR 通路失活已知會激活自噬。作者發(fā)現(xiàn) TG CM 在低糖培養(yǎng)和 2-DG 處理下抑制癌細(xì)胞中 mTOR 的磷酸化，這些作用可以被 Rimegepan 拮抗。Rap1 與 Raptor 相互作用，與 rhCGRP 孵育后這種相互作用增強(qiáng)?。Rap1 和 Raptor 之間的相互作用會阻礙 mTOR 和 Raptor 之間的相互作用，從而阻礙 mTOR 信號的激活?。這些結(jié)果表明，CGRP 介導(dǎo)的 Rap1 的激活通過破壞 mTOR Raptor 相互作用抑制了 mTOR 的磷酸化。

a: 在指定的培養(yǎng)條件下 24 小時(shí)，Cal27 細(xì)胞 LC3B 和 p62 水平的變化; b, c: 在 Cal27 細(xì)胞中，Raptor 與 Rap1 以及 Raptor 與 mTOR 的相互作用

在低糖環(huán)境下，癌細(xì)胞利用痛覺神經(jīng)產(chǎn)生 CGRP

作者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn) c-Jun 是觀察到的人類和小鼠 NGF/ NGF 轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)最有可能的調(diào)節(jié)因子?。JNK-c Jun 通路可被活性氧激活，Cal27 和 B16F10 細(xì)胞中低糖培養(yǎng)和 2-DG 處理后 ROS 水平升高，顯著刺激 JNK-c-Jun 活性，被激活的 c-Jun 定位于 Cal27 細(xì)胞的 NGF 位點(diǎn)?，過氧化氫酶預(yù)處理抑制了癌細(xì)胞 NGF 分泌升高?。這些結(jié)果表明，在低糖環(huán)境下，癌細(xì)胞分泌 NGF 依賴于 JNK-c-Jun 通路。

a: 確定 c-Jun 為人類和小鼠 NGF/ NGF 轉(zhuǎn)錄因子的 TOP1 候選因子；b: 在指定的培養(yǎng)條件下 2 h, 對 Cal27 細(xì)胞 JNK-c-Jun 通路的 IB 分析；c: 在指定培養(yǎng)條件下，在 Cal27 細(xì)胞 NGF 啟動(dòng)子上進(jìn)行 c-Jun 的 ChIP-qPCR 檢測；d: 在指定培養(yǎng)條件下 24 h，Cal27 細(xì)胞分泌 NGF 的情況 (n = 3)

在低糖環(huán)境中觀察到的癌細(xì)胞和痛覺神經(jīng)之間的雙向相互作用表明，打破這種惡性循環(huán)會增強(qiáng)營養(yǎng)饑餓療法的治療效果。在兩類營養(yǎng)饑餓療法：?NGF??TGs??CGRP??Rimegepant?戳下表，Get 大牛同款產(chǎn)品~

相關(guān)產(chǎn)品

Capsaicin

TRPV1 激動(dòng)劑， 具有減輕疼痛、抗氧化、抗炎、神經(jīng)保護(hù)和抗癌作用。

Atropine

毒堿乙酰膽堿受體 (mAChR) 拮抗劑，拮抗 Human mAChR M4 和 Chicken mAChR M4 的 IC50?值分別為 0.39 nM 和 0.71 nM。

Oxidopamine hydrochloride

神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺 (neurotransmitter dopamine) 的拮抗劑。是一種廣泛應(yīng)用的神經(jīng)毒素，可選擇性破壞多巴胺能神經(jīng)元。

Rimegepant

降鈣素基因相關(guān)肽 (CGRP) 受體拮抗劑，對 hCGRP 受體的 Ki?為 0.027 nM，IC50?為 0.14 nM。

V-9302

跨膜谷氨酰胺通量的競爭性拮抗劑。靶向氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 ASCT2 (SLC1A5)，不是 ASCT1。

GW-441756

神經(jīng)生長因子 (NGF) 受體酪氨酸激酶 a (TrkA) 抑制劑 (IC50=2 nM)，可消除 BmK NSPK-induced 神經(jīng)突生長。

Netupitant

具有口服活性的 Neurokinin-1 受體 (NK1) 拮抗劑，在 CHO 細(xì)胞中對 hNK1?的 Ki?值為 0.95 nM。

GSK3179106

選擇性的 RET 激酶抑制劑，對人和大鼠 RET 的 IC50?分別為 0.4 nM 和 0.2 nM。

ANA-12

選擇性的 TrkB 拮抗劑，對高親和力和低親和力位點(diǎn)的 IC50?分別為 45.6 nM 和 41.1 μM。

ESI-05

特異性 EPAC2 抑制劑。ESI-05 可用于糖尿病、胰島素分泌和神經(jīng)系統(tǒng)疾病的研究。

WZB117

葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 1 (Glut1) 抑制劑，可下調(diào)糖酵解，誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，并在體內(nèi)外抑制癌細(xì)胞生長。

Lonidamine

己糖激酶 (Hexokinase) 和丙酮酸載體 (mitochondrial pyruvate carrier) 抑制劑 (Ki: 2.5 μM)。可用于線粒體代謝和炎癥的研究，如肺纖維化。

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參考文獻(xiàn)

Zhang Y, et al. Cancer cells co-opt nociceptive nerves to thrive in nutrient-poor environments and upon nutrient-starvation therapies. Cell Metab. 2022 Dec 6;34(12):1999-2017.e10.