《Cancer Management and Research》:Molecular Actions of Cyclophosphamide (CPA) in the Ovaries of Rats with Mammary Neoplasia
编辑推荐:
本文通过转录组(RNA-Seq)与蛋白质组(2D-DIGE/MS)技术,系统揭示了环磷酰胺(CPA)在乳腺癌模型大鼠卵巢中引发免疫应答失调、细胞凋亡(apoptosis)与铁死亡(ferroptosis)等关键分子事件,为深入理解化疗药物卵巢毒性机制及开发生育力保护策略提供了重要理论依据。
Abstract
本研究旨在探讨环磷酰胺(CPA)对患有乳腺肿瘤的大鼠卵巢组织的分子作用机制。通过整合转录组学和蛋白质组学分析,研究发现CPA主要通过诱导免疫细胞反应、触发卵泡细胞凋亡或铁死亡等途径导致卵巢功能紊乱,为开发卵巢保护策略提供了新的分子靶点。
Introduction
女性癌症患者常接受以环磷酰胺(CPA)为代表的强效化疗,但其显著的性腺毒性可导致卵巢储备功能下降和原发性卵巢功能不全。既往研究提示CPA所致卵泡耗竭涉及直接DNA损伤、间接激活原始卵泡以及卵巢间质微血管损伤等多种机制。近年来,CPA还被发现可诱导卵巢颗粒细胞衰老、免疫原性细胞死亡(ICD)以及铁死亡等新型细胞死亡方式。为更精确模拟临床情境,本研究在MNU诱导的乳腺肿瘤大鼠模型中,利用多组学技术全面解析CPA对卵巢组织的分子影响。
Materials and Methods
实验使用6周龄雌性Wistar大鼠,建立MNU诱导的乳腺肿瘤模型,随机分为对照组和CPA处理组。CPA给药方案为:第3天腹腔注射50 mg/kg,之后每周注射10 mg/kg直至第31天。所有动物于第34天处死,收集卵巢组织进行RNA-Seq和2D-DIGE/MS分析。RNA-Seq数据通过Illumina NovaSeq 6000平台获取,并进行长链非编码RNA(lncRNA)鉴定及差异表达分析。蛋白质组学分析通过2D-DIGE技术分离差异表达蛋白点,并利用MALDI-TOF/TOF质谱进行鉴定。生物信息学分析包括GO功能富集、KEGG通路分析以及STRING蛋白互作网络构建。
Results
Impact of CPA on the Ovarian mRNA Expression Profile in Rats
RNA-Seq分析共鉴定出112个差异表达基因(DEGs),其中55个上调,57个下调。主成分分析(PCA)显示组内重复性好。显著变化的基因包括上调的Bbc3(PUMA)、Tp53i11以及下调的Il12rb2、CITED4等。
Functional Characterization of the Identified DEGs
GO富集分析显示DEGs显著富集于免疫细胞活化、粘附、分化与增殖等生物学过程。KEGG通路分析提示DEGs主要参与细胞粘附分子、T细胞受体信号等免疫相关通路。蛋白互作网络分析进一步揭示了与免疫调节(如Cd80、Cd27、Il2ra)和类固醇代谢(如Apoa1、Hmgcr)相关的基因模块。
Impact of CPA on the Ovarian lncRNA Expression Profile in Rats
共鉴定出3888个lncRNA基因,其中1400个为新发现。差异表达分析筛选出31个差异表达lncRNA(DELs)。共表达网络分析预测了DELs与DEGs之间存在大量反式(trans)调控关系,其靶基因同样富集于免疫细胞激活与增殖等过程。
Impact of CPA on the Ovarian Proteome in Rats
蛋白质组学分析发现56个差异表达蛋白点(DEPSs),成功鉴定出22个蛋白质,包括波形蛋白(Vim)、膜联蛋白A5(ANXA5)、抑制素(Phb)、热休克蛋白Hsp7c、醛脱氢酶2(Aldh2)等。STRING分析显示这些蛋白主要参与应激反应和化学刺激应答。
Discussion
本研究证实CPA在乳腺肿瘤大鼠卵巢中引发广泛的分子水平改变。关键发现包括:1)CPA通过上调Bbc3(PUMA)和下调CITED4等基因促进卵泡细胞凋亡;2)CPA显著影响Il12rb2、Il2ra、Cd27、Cd80等免疫相关基因表达,提示其卵巢毒性可能与免疫抑制效应相关;3)CPA下调Slc7a10(一种抗铁死亡转运蛋白)并改变铁蛋白和超氧化物歧化酶的表达水平,暗示铁死亡可能参与卵巢损伤过程。这些发现为理解CPA卵巢毒性的多机制特性提供了新视角,并为研发诸如他莫昔芬等具有卵巢保护潜力的辅助药物提供了理论依据。
Conclusions
环磷酰胺(CPA)通过干扰卵巢免疫调节、诱导细胞凋亡及铁死亡等多条通路,导致卵巢功能损伤。本研究系统描绘了CPA作用的分子图谱,为未来开发针对化疗性卵巢功能不全的生育力保护策略奠定了重要基础。