肿瘤细胞外泌体Twist1在癌症诱导的抑郁症中的作用及机制研究

Epidemiological studies have shown the higher incidence of depression in cancer patients and depression further worsens the quality of life and survival of cancer patients, indicating significant clinical value to seek the key target for mediating the pathogenesis of cancer-induced depression (CID). Twist1 is a pro-cancer transcription factor, which has a high expression in tumor cells and promotes invasion and metastasis of malignancies. Our previous study found that 4T1 breast cancer cells may secrete exosomes enriched Twist1. Subcutaneous inoculation of 4T1 established the CID model and increased Twist1 expression in the medial prefrontal cortex (mPFC). Meanwhile, overexpression of Twist1 contributed to neuronal atrophy and defective dendrite morphogenesis. Taking advantage of CID model, the proposed study will investigate the role and mechanism of tumor cell-derived Twist1 in the cancer-induced depression, with application of behavioral tests, molecular biology techniques, genetic manipulation, immunohistochemistry and pharmacological tools. Our research will elucidate the pathological mechanism of CID and provide scientific basis for the treatment and drug development of CID.

流行病学研究显示癌症患者具有较高的抑郁症发病率，抑郁症同时进一步降低癌症患者生存质量和存活率，寻找介导癌症诱导的抑郁症（CID）病理过程的关键靶点具有重大临床价值。转录因子Twist1是一种促癌分子，高表达于肿瘤细胞，促进多种恶性肿瘤侵袭和转移。本项目前期预实验发现4T1乳腺癌细胞可分泌富含Twist1的外泌体，后续利用4T1细胞皮下种植构建CID小鼠模型发现该模型小鼠表现有抑郁样行为并伴有内侧前额皮层（mPFC）脑区Twist1表达显著增高，Twist1可促进神经元萎缩进而导致神经元形态发生受损。鉴于此，本课题应用CID小鼠模型，结合行为学检测、分子生物学、基因工程、免疫组化技术以及药理学干预手段，拟从整体和细胞水平，探讨肿瘤细胞源性的Twist1在癌症诱导的抑郁症中的作用及分子机制。研究结果有望进一步阐明CID的病理机制，为CID的治疗和药物研发提供科学依据。

研究背景：流行病学研究显示癌症患者具有较高的抑郁症发病率，抑郁症同时进一步降低癌症患者生存质量和存活率，寻找介导癌症诱导的抑郁症（CID）病理过程的关键靶点具有重大临床价值。转录因子Twist1是一种促癌分子，高表达于肿瘤细胞，促进多种恶性肿瘤侵袭和转移，其在CID中的作用还不清楚。.研究方法：本项目利用行为学检测、分子生物学、基因工程、免疫组化技术以及药理学干预手段，分别从整体以及细胞水平研究慢性应激诱导的Twist1以及肿瘤细胞源性的Twist1在抑郁症中的作用及其分子机制。.研究结果：1、多种慢性应激小鼠模型mPFC脑区Twist1表达增高，通过病毒沉默Twist1表达具有抗抑郁作用，并且逆转慢性应激导致的神经元形态发生受损，表现为树突长度和树突复杂性增加；2、Twist1通过激活miR-214/PPAR-δ信号通路，损伤线粒体功能，导致ATP生成不足，神经元形态发生受损，进而诱导抑郁样行为；3、通过药理学工具药以及基因学手段激活PPAR-δ，可改善慢性应激诱导的抑郁样行为；4、4T1荷瘤小鼠表现抑郁样行为，mPFC脑区Twist1表达增高，给与病毒沉默Twist1表达，具有抗抑郁作用；5、4T1乳腺癌细胞分泌富含Twist1 mRNA的外泌体，4T1荷瘤小鼠表现抑郁样行为，而给与外泌体释放抑制剂具有抗抑郁作用；6、利用慢病毒表达shRNA以及嘌呤霉素筛选系统构建稳转shTwist1的4T1细胞，该细胞系Twist1 mRNA和蛋白表达水平显著下降；7、提取4T1细胞培养液中的外泌体，小鼠分别经鼻腔吸收以及尾静脉注射外泌体后，表现出显著的抑郁样行为；8、小鼠分别接种正常4T1细胞以及稳转shTwist1的4T1细胞，提取荷瘤小鼠血清中的外泌体，分别经鼻腔或者尾静脉给予至正常小鼠，接种正常4T1细胞的荷瘤小鼠来源的血清外泌体可诱导小鼠抑郁样行为，降低小鼠mPFC脑区神经元树突长度以及树突复杂性，而接种稳转shTwist1的4T1细胞的荷瘤小鼠来源的血清外泌体无此作用。.研究意义：本项目对于阐明癌症诱导抑郁症的病理机制提供理论参考依据，针对 Twist1 设计特异性的抑制剂，可为临床上肿瘤合并抑郁症的患者治疗提供新的靶点。

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