转铁蛋白介导多发性骨髓瘤细胞铁死亡的机制研究

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目的:探究多发性骨髓瘤(Multiple Myeloma,MM)细胞对铁死亡(Ferroptosis)产生异质性的原因,并寻找诱导MM细胞铁死亡的方法,揭示新的转铁蛋白(Transferrin,TF)调控通路,为MM的临床治疗提供新的方向。方法:检测三株MM细胞中铁死亡诱导剂Erastin的IC50(The half maximal inhibitory concentration,IC50),利用液相色谱-质谱联用技术(Liquid Chromatography coupled to Mass Spectrometry,LC-MS)获得三株 MM 细胞的代谢数据。KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)数据库用于对差异代谢物进行富集分析,从差异代谢物中筛选与铁死亡相关的代谢物,探究三株MM细胞氨基酸、多不饱和脂肪酸代谢物差异。收集MM患者铁代谢相关数据,明确铁代谢异常蛋白。结合体内及体外实验验证Erastin联合转铁蛋白治疗MM的效果。利用GEO(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库,分析TF在MM疾病进展中的变化,生存分析评价TF在MM预后中的价值。MM上清培养单核细胞,qPCR、免疫荧光、ELISA明确单核细胞TF基因表达量及蛋白分泌水平的变化。通过UCSC(Universityof California Santa Cruz,UCSC)预测可能调控TF的转录因子,并通过染色质免疫共沉淀技术(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)进行验证。分离纯化 MM 细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs),流式细胞术和激光共聚焦下示踪观察,检测单核细胞对MM细胞来源EVs的摄取,Western blot 验证 CCAAT 增强子结合蛋白β(CCAAT enhancer binding protein beta,CEBPB)在MM细胞来源EVs中的表达。将下调CEBPB表达的EVs加入单核细胞中并检测单核细胞TF基因表达量及蛋白分泌水平的变化。使用DrugBank数据库寻找针对CEBPB的抑制剂,检测骨髓瘤细胞中槲皮素的IC50以及CEBPB蛋白表达水平。结果:U266较另两株MM细胞对Erastin更为敏感,其谷胱甘肽(Glutathione,GSH)含量高于其他两株MM细胞。MM病人TF显著降低,TF增强了 Erastin诱导MM细胞发生铁死亡的效果,体内实验中TF联合Erastin抑制了 MM小鼠肿瘤生长,同时小鼠的生存时间延长。随着MM的进展,TF表达量显著降低,TF低表达组MM患者预后较差。MM病人骨髓TF降低,骨髓单个核细胞中主要由CD14+单核细胞分泌转铁蛋白。MM细胞培养上清抑制单核细胞TF表达量与蛋白分泌含量。MM细胞来源的EVs可以被单核细胞所摄取,MM细胞来源的EVs直接抑制单核细胞TF表达量与蛋白分泌含量。在三套数据库中共有且仅有一个转录因子CEBPB与TF呈显著的负相关,ChIP-qPCR验证CEBPB可与TF的启动子区域结合。Western blot结果验证了 CEBPB存在于MM细胞分泌的EVs中,在MM细胞系中下调CEBPB的表达,MM分泌的EVs中CEBPB表达水平同样被下调。下调CEBPB表达的MM-EVs加入单核细胞中,单核细胞TF表达量与蛋白分泌含量未被抑制。CEBPB的表达量在健康人中较低,随着骨髓瘤疾病的进展其表达量逐渐升高,CEBPB高表达的患者预后较差。槲皮素为CEBPB的抑制剂,槲皮素抑制MM细胞增殖,同时CEBPB的基因表达量和蛋白水平降低。结论:MM病人TF显著降低,TF与Erastin联合使用有效引起MM细胞发生铁死亡,并且MM细胞分泌的EVs会被单核细胞所吞噬,其内含物CEBPB会与单核细胞TF启动子区域结合抑制其转录,从而抑制单核细胞分泌TF。同时提出槲皮素作为CEBPB的抑制剂,能有效抑制MM细胞增殖。
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