探索个体结直肠癌细胞对H2O2良性应激的反应

在最近发表在《科学通报》杂志上的一项研究中，金泽大学纳米生命科学研究所(WPI-NanoLSI)的研究人员利用跳跃探针扫描离子电导显微镜(HPICM)和高灵敏度的铂功能化纳米电极进行了深入研究单个活结直肠癌Caco-2细胞对细胞内和细胞外过氧化氢(H2O2)梯度变化的动态响应，特别关注单细胞水平的实时良应激。

他们的发现为针对癌症和H2O2相关炎症性疾病的创新疗法带来了希望。

活性氧(ROS)的产生在多种疾病中发挥着重要作用，包括动脉粥样硬化、慢性阻塞性肺病和癌症。尽管临床前抗氧化疗法很有前景，但临床试验的结果并不令人满意。过氧化氢(H2O2)是一种稳定的ROS衍生物，通过充当良性应激源，在生理信号传导中发挥重要作用。

肿瘤微环境中H2O2浓度与结直肠癌的发生、进展密切相关。更深入地了解H2O2的功能及其在单个癌细胞中的具体功效可能为更有效的ROS相关治疗铺平道路。

作者利用跳跃探针扫描离子电导显微镜(HPICM)和Pt功能化纳米电极，定量评估了单个结直肠癌Caco-2细胞在细胞形态、细胞机械特性以及细胞外到细胞内良好应激H2O2梯度方面的动态响应H2O2良应激。

研究表明，暴露于0.1或1mmol/LH2O2良应激下，细胞外到细胞内的H2O2梯度分别从0.3增加到1.91或3.04。此外，研究发现，F-肌动蛋白依赖性细胞硬度在0.1mmolH2O2的正应力下增加，但在1mmolH2O2的正应力下下降。

此外，优应激诱导的细胞硬度受到AKT激活的正向调节，并对H2O2清除酶GPX2的表达产生负向影响，最终维持相对稳定的细胞H2O2水平。

这项研究表明，低水平的H2O2引起的良性应激可能导致某些H2O2靶向治疗的失败。这些结果揭示了癌细胞抗氧化防御中细胞物理特性和生化信号之间的新相互作用，揭示了利用H2O2良应激在单细胞水平上维持生存。

这种理解对于理解癌症发展和其他H2O2相关炎症性疾病至关重要。在H2O2良应激下抑制GPX会导致细胞毒性，表明可能增强结肠癌的治疗。这些发现为开发针对癌症和H2O2相关炎症性疾病的创新疗法带来了希望。

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