糖皮质激素通过抑制Smad2/3活化抑制肺癌细胞增殖与迁移的机制研究

《Scientific Reports》：Glucocorticoid inhibits lung cancer cells proliferation and migration by suppressing smad2/3 activation

本研究针对糖皮质激素（GCs）在肺癌治疗中作为辅助用药时，其直接抗肿瘤作用机制不清的问题，探讨了地塞米松（DEX）对非小细胞肺癌（NSCLC）细胞增殖与迁移的影响。研究发现DEX通过下调TGFβ1水平及TGFβR1/p-TGFβR1(Ser165)表达，进而抑制Smad2/3磷酸化活化，最终抑制肺癌进展，且该过程不依赖于糖皮质激素受体（GR）。该研究为DEX作为潜在抗NSCLC药物的临床应用提供了理论依据。

　　

肺癌是全球发病率和死亡率最高的癌症，其中非小细胞肺癌（NSCLC）约占85%，其5年生存率极低。在临床治疗中，化疗和免疫检查点抑制剂（ICIs）如PD1、PDL1和CTLA4的应用，常伴随恶心、呕吐、过敏以及免疫相关不良事件（irAEs）等副作用。糖皮质激素（GCs），尤其是地塞米松（DEX），常被用作辅助药物来缓解这些副作用。然而，GCs对NSCLC进展是否存在直接作用，及其具体分子机制，长期以来并不明确。此前研究结果存在矛盾，部分显示GCs可抑制肺癌细胞生长，亦有报道称其可能促进某些癌细胞增殖，这凸显了深入探究GCs直接抗肿瘤机制的必要性。

为了回答上述问题，研究人员在《Scientific Reports》上发表了题为“Glucocorticoid inhibits lung cancer cells proliferation and migration by suppressing smad2/3 activation”的研究论文。本研究旨在系统评估DEX对NSCLC细胞增殖和迁移的直接作用，并深入探索其潜在的分子信号通路。

本研究综合利用了多种关键技术方法。在细胞水平，采用了CCK-8、EdU、Transwell和划痕愈合实验评估细胞活力和迁移；利用小干扰RNA（siRNA）和过表达质粒进行基因敲低和过表达；通过蛋白质印迹（Western blotting）、定量PCR（qPCR）和酶联免疫吸附测定（ELISA）分析蛋白和基因表达。在动物水平，建立了皮下移植瘤和尾静脉肺转移瘤小鼠模型。此外，研究还结合了癌症基因组图谱（TCGA）和人类蛋白质图谱（HPA）数据库进行生物信息学分析。

DEX抑制LLC和A549细胞的增殖

研究人员通过CCK-8和EdU实验发现，用1μM DEX处理小鼠LLC细胞和人A549细胞不同时间后，能显著抑制细胞的增殖能力，且存在时间依赖性。

DEX抑制LLC和A549细胞的迁移

通过Transwell迁移实验和划痕愈合实验，研究证实DEX处理能够显著抑制LLC和A549细胞的迁移能力。

DEX通过抑制Smad2/3活化来抑制LLC和A549细胞的增殖和迁移

生物信息学分析显示，在TCGA和HPA数据库中，Smad2/3的表达在肿瘤患者中上调，且与患者总体生存期负相关。机制上，Western blotting和qPCR结果表明，DEX处理能显著降低LLC和A549细胞中p-Smad2(Ser^465/467)、Smad2、p-Smad3(Ser^423/425)和Smad3的蛋白和mRNA表达水平，即抑制了Smad2/3的活化。

DEX在荷瘤小鼠中通过抑制Smad2/3活化抑制NSCLC细胞的增殖

在皮下移植瘤模型中，DEX处理显著减小了肿瘤体积和重量。免疫组织化学（IHC）分析显示，DEX处理降低了肿瘤组织中增殖标志物Ki67和PCNA的表达，并抑制了Smad2/3的活化。

DEX在荷瘤小鼠中通过抑制Smad2/3活化抑制NSCLC细胞的转移

在肺转移模型中，DEX处理显著减少了肺部转移灶的数量。IHC分析表明，DEX上调了上皮标志物E-钙黏蛋白（E-cadherin）的表达，下调了间质标志物波形蛋白（Vimentin）的表达，并抑制了Smad2/3的活化。

Smad2/3敲低显著促进LLC和A549细胞的增殖和迁移

通过siRNA敲低Smad2、Smad3或两者共敲低，显著抑制了LLC和A549细胞的增殖、迁移以及Smad2/3的活性，证实了Smad2/3在维持肺癌细胞恶性表型中的关键作用。

Smad2/3激活剂肌酸（Creatine）可逆转DEX对NSCLC细胞增殖和迁移的抑制作用

使用Smad2/3的激活剂肌酸进行处理，发现肌酸不仅能增强LLC和A549细胞的增殖和迁移，还能逆转DEX对这些细胞增殖、迁移以及Smad2/3活化的抑制作用。

Smad2/3过表达可逆转DEX介导的A549细胞增殖和迁移抑制

通过质粒过表达Smad2/3，研究发现过表达Smad2/3可以增强A549细胞的增殖和迁移，并逆转DEX的抑制作用，进一步证实了DEX通过靶向Smad2/3发挥功能。

DEX通过抑制TGFβ1-TGFβR1相互作用间接抑制Smad2/3

进一步探索上游机制发现，DEX处理下调了TGFβR1和p-TGFβR1(Ser¹⁶⁵)的蛋白表达，并通过ELISA检测到细胞中TGFβ1的水平也降低，表明DEX通过抑制TGFβ1/TGFβR1轴来影响Smad2/3的活化。

DEX以GR非依赖的方式抑制肺癌细胞增殖、迁移和Smad2/3活化

利用CRISPR/Cas9技术构建GR基因敲除（GR-KO）的A549细胞系后，研究发现GR敲除本身促进了A549细胞的增殖、迁移和Smad2/3活化。然而，DEX处理仍然能够在GR-KO细胞中抑制这些过程，表明DEX抑制肺癌细胞增殖、迁移和Smad2/3活化的作用不依赖于GR。

本研究得出结论，DEX能够抑制NSCLC细胞的增殖和迁移，其作用机制是通过下调TGFβ1水平及TGFβR1磷酸化，进而抑制下游Smad2/3信号通路的活化，并且这一过程是独立于经典糖皮质激素受体（GR）的。讨论部分强调，该研究不仅揭示了DEX直接抗NSCLC的新机制，将DEX的作用与TGF-β/Smad2/3这一重要的癌症相关通路联系起来，而且明确了其GR非依赖性的特点，为理解GCs的复杂生物学效应提供了新视角。研究成果为DEX作为潜在靶向Smad2/3信号通路的抗NSCLC药物，尤其是在联合化疗或免疫治疗时可能带来的额外益处，提供了重要的实验数据和理论依据，具有显著的临床转化潜力。