CGRP通过破坏mTOR-Raptor相互作用促进癌症进展 - MedChemExpress

在今年 12 月 6 日，Cell Metabolism 上发表了一篇名为 ”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环境中，癌细胞利用活性氧触发的 c-Jun 的激活来分泌神经生长因子 (NGF)，NGF 调节痛觉神经以产生降钙素基因相关肽 (CGRP)，CGRP 随后会通过 Rap1 介导的 mTOR-Raptor 相互作用的破坏来诱导癌细胞的细胞保护性自噬 保护性自噬：自噬是癌细胞进行抗癌治疗时的一种保护机制，能使癌细胞逃避凋亡。癌细胞对多种抗癌药物的耐药性可通过上调自噬而增加。图1. 该研究通路机制图痛觉神经有助于 OSCC 肿瘤生长痛觉神经存在于 TME 且促进 OSCC 进展为了进一步研究癌症相关痛觉神经对癌症进展的作用，作者在 BALB/c 裸鼠的舌粘膜下层 (该区域与痛觉神经轴突末梢在解剖学上相邻) 接种人 OSCC 细胞系 Cal27 或黑素瘤细胞系 B16F10 以建立骨科舌异种移植模型，这些模型中均检测到了神经生态位和高比例的 CGRP+ 神经，并且从第 8 天开始，小鼠血浆中鼠 CGRP 缓慢增加 (图 2b)，这意味着小鼠痛觉活性升高。在用辣椒素 (HY-10448) 对小鼠的痛觉神经进行化学去神经化后，Cal27 和 B16F10 肿瘤均变小了 (图 2c)。这些表明癌症相关痛觉神经有助于肿瘤生长。

图 2. 口腔黏膜癌存在于痛觉神经密度高的微环境 (TME) 中，有助于肿瘤生长

a: 4-**喹啉1-氧化物(4NQO) 诱导的小鼠 OSCC 泛神经 (PGP9.5+) 和痛觉神经 (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：浸润性肿瘤); b: Cal27 异种移植小鼠在指定时间点血浆中的人鼠 CGRP 水平，鼠CGRP水平显著升高，人CGRP水平没有显著变化; c: Cal27 和 B16F10 异种舌移植体积，使用辣椒素 (Cap) 处理后肿瘤体积显著减小

■ 葡萄糖和氨基酸等营养物质可以深刻影响 TME 中的癌细胞-基质/免疫细胞相互作用。在小鼠异种舌移植模型中，肿瘤组织中葡萄糖含量的下降与邻近正常组织相比明显更大，这表明肿瘤在口腔粘膜中快速消耗葡萄糖，同时该模型具有更高水平的应激反应蛋白和糖酵解酶 (图 3a)，高糖酵解活性可能有助于 OSCC 肿瘤的低糖环境。在低糖培养条件下用 TG CM (三叉神经节条件培养基) 培养时，所有三种肿瘤细胞系 (HN6、Cal27 和 B16F10) 的生长都得到了促进 (图 3b)。当癌细胞被给予 2-脱氧-D-葡萄糖 (2-DG, 用于模拟低糖环境) 时也观察到类似的效果。此外，在 Cal27 细胞中，TG CM 增加了增殖细胞核抗原 (PCNA) 的水平 (图 3c)。这些结果表明，在体外低糖环境下，痛觉神经促进癌细胞增殖。

图 3. 痛觉神经在低糖环境中促进癌细胞生长

a: 糖酵解和应激反应蛋白水平和组织葡萄糖含量的变化；b: HN6、Cal27 和 B16F10 细胞在指定培养条件下的生长 (n=3)；c: 在指定的培养条件下 24h 时，Cal27 细胞的 PCNA 和裂解的 caspase-3 蛋白水平；d-e: Cal27 异种舌移植模型中经不同处理后的肿瘤体积

■ 

 介导的细胞生长被显著抑制 (图 4a)。用 siRNA 在 Cal27 细胞中敲低 CGRP 结合相关受体 (RAMP1 和 CLR) 也会抑制 TG CM 的促生长作用。

(rhCGRP)(图 4b)图 4. 神经源性 CGRP 在低糖环境中介导痛觉神经对癌细胞的生长促进作用

■ 为了研究神经源性 CGRP 在人类 OSCC 进展过程中的影响，作者对人类 OSCC 组织进行了组织学分析，发现在具有高 GCRP 神经生态位的近端肿瘤区域，癌细胞的比例更高。肿瘤组织中 CALCA (编码 CGRP) 水平较高的患者的生存率更低。与健康人相比，OSCC 患者术前血浆 CGRP 水平显著升高。CLR 水平越高，OSCC 患者的总体生存率越差。这些结果表明，神经源性 CGRP 及其受体 CLR 在 OSCC 进展过程中异常升高，并与较差的临床病理特征和患者结局相关。

在低糖环境中诱导癌细胞保护性自噬

通过敲低 ATG5 

a-b: 在指定培养条件下 24 h Cal27 细胞中 LC3B 和 p62 的水平及 LC3B-II 的净通量；c: 体外 Cal27 细胞在指定培养条件下生长 48 h (n = 3)；d: Cal27 异种舌移植模型在不同处理条件的肿瘤体积 (n = 4-5)

上调 Rap1 介导的 mTOR Raptor 相互作用

Rap1 的过度激活会使 mTOR 通路失活，而这种 mTOR 通路失活已知会激活自噬。作者发现 TG CM 在低糖培养和 2-DG 处理下抑制癌细胞中 mTOR 的磷酸化，这些作用可以被 Rimegepan 拮抗。Rap1 与 Raptor 相互作用，与 rhCGRP 孵育后这种相互作用增强 。Rap1 和 Raptor 之间的相互作用会阻碍 mTOR 和 Raptor 之间的相互作用，从而阻碍 mTOR 信号的激活 。这些结果表明，CGRP 介导的 Rap1 的激活通过破坏 mTOR Raptor 相互作用抑制了 mTOR 的磷酸化。

a: 在指定的培养条件下 24 小时，Cal27 细胞 LC3B 和 p62 水平的变化; b, c: 在 Cal27 细胞中，Raptor 与 Rap1 以及 Raptor 与 mTOR 的相互作用

在低糖环境下，癌细胞利用痛觉神经产生 CGRP

作者进一步发现 c-Jun 是观察到的人类和小鼠 NGF/ NGF 转录诱导最有可能的调节因子 。JNK-c Jun 通路可被活性氧激活，Cal27 和 B16F10 细胞中低糖培养和 2-DG 处理后 ROS 水平升高，显著刺激 JNK-c-Jun 活性，被激活的 c-Jun 定位于 Cal27 细胞的 NGF 位点 ，过氧化氢酶预处理抑制了癌细胞 NGF 分泌升高 。这些结果表明，在低糖环境下，癌细胞分泌 NGF 依赖于 JNK-c-Jun 通路。

a: 确定 c-Jun 为人类和小鼠 NGF/ NGF 转录因子的 TOP1 候选因子；b: 在指定的培养条件下 2 h, 对 Cal27 细胞 JNK-c-Jun 通路的 IB 分析；c: 在指定培养条件下，在 Cal27 细胞 NGF 启动子上进行 c-Jun 的 ChIP-qPCR 检测；d: 在指定培养条件下 24 h，Cal27 细胞分泌 NGF 的情况 (n = 3)

在低糖环境中观察到的癌细胞和痛觉神经之间的双向相互作用表明，打破这种恶性循环会增强营养饥饿疗法的治疗效果。在两类营养饥饿疗法： NGF  TGs  CGRP  Rimegepant 戳下表，Get 大牛同款产品~

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参考文献

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.