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Nano Res.│山西医科大学曹济民课题组:铂纳米粒子通过破坏血管内皮屏障促进乳腺癌细胞转移的研究

本篇文章版权为曹济民课题组所有,未经授权禁止转载。

背景介绍


由于铂纳米粒子(PtNPs)良好的热稳定性和较高的光热转换效率,近年来在癌症光热治疗中受到了广泛的关注。PtNPs既可作为光动力和光热疗法的光敏剂,又可作为抗癌药物的载体。尽管目前认为PtNPs具有较好的抗癌作用,但其安全性仍有待评估。有研究发现,PtNPs可破坏血管内皮细胞的内皮钙粘蛋白(VE-cadherin)之间的相互作用,扰乱内皮细胞之间的连接,最终导致血管内皮渗漏,血管通透性增高。血管通透性与肿瘤转移密切相关。肿瘤转移的过程首先是肿瘤细胞从原发肿瘤脱落,通过“内渗”方式进入血管,继而肿瘤细胞经血液循环在远达部位“外渗”出血管进入组织,形成转移灶。因此,促进肿瘤细胞内渗和外渗的物质(包括纳米材料)可能促进肿瘤转移。但PtNPs对肿瘤血管有何影响,以及是否影响肿瘤转移,尚未见报道。


成果简介


本研究报道了PtNPs可通过破坏血管内皮屏障促进乳腺癌转移。PtNPs通过刺激细胞内活性氧自由基(ROS)的产生,降低VE-cadherin的表达并破坏其连续性,抑制内皮细胞(HUVECs)的增殖、迁移和成管行为,最终导致血管内皮屏障受损。利用4T1-Luc乳腺癌细胞构建乳腺癌原位癌和转移癌小鼠模型;静脉注射不同浓度的PtNPs观察其对乳腺癌转移的影响。小鼠活体成像结果显示,注射PtNPs的小鼠,其乳腺癌比对照组(未注射PtNPs)更容易出现转移灶,提示PtNPs具有促进乳腺癌转移的作用。此外,较小粒径的PtNPs(5nm)比较大粒径的PtNPs(70nm)有更强的内皮毒性及促乳腺癌转移的作用。本研究率先证明,PtNPs作为一种潜在癌症治疗剂,可能会促进乳腺癌转移,提示在设计纳米药物的过程中需妥善考虑纳米粒子的生物安全性,特别是其可能的促癌作用。

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图文导读


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图1 PtNPs对HUVECs的VE-Cadherin表达和结构连续性的影响,以及对F-actin的影响


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图2 PtNPs可诱发内皮细胞渗漏并引起4T1乳腺癌细胞的粘附


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图3 PtNPs促进小鼠乳腺癌原位模型中癌细胞的内渗


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图4 PtNPs 促进小鼠乳腺癌转移模型中癌细胞的外渗


作者简介


曹济民,山西医科大学基础医学院生理学系教授,系主任,博士生导师,细胞生理学教育部重点实验室主任,国家杰出青年科学基金获得者。先后入选百千万人才工程国家级人选、三晋英才支持计划高端领军人才。研究工作涉及细胞对纳米材料等环境化学因素的响应机制、肿瘤细胞活动与肿瘤发生发展的关系,以及心血管疾病的基础研究,已发表学术论文200多篇。兼任中国生理学会常务理事,前任中国生理学会循环生理专业委员会副主任委员。

周鑫,山西医科大学医学影像学院教授,硕士生导师。山西省“三晋英才”青年优秀人才,2017年于南开大学获得博士学位后,主要从事纳米材料在生物医学中的应用以及安全性评价的研究。

王德平,山西医科大学基础医学院生理学系,讲师。2017年于天津大学获得博士学位,主要从事纳米毒理学、蛋白质结构生物学及蛋白质改造等方面研究。


文章信息


D.-P. Wang, J. Shen, C.-Y. Qin, et al. Platinum nanoparticles promote breast cancer cell metastasis by disrupting endothelial barrier and inducing intravasation and extravasation. Nano Research. https://doi.org/10.1007/s12274-022-4404-5.

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