DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2026.1734339
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41767677
تاريخ النشر: 2026-02-12
المؤلف: Tamami Suzuki وآخرون
الموضوع الرئيسي: السرطان، نقص الأكسجين، والتمثيل الغذائي
نظرة عامة
تتناول هذه القسم من ورقة البحث دور اللايسين لاكتيلاتيون في خلايا الورم، وخاصة تحت ظروف نقص الجلوكوز. تكشف الدراسة أنه بينما يتم إنتاج فائض من اللاكتات عبر التحلل الهوائي في خلايا الورم، مما يؤدي إلى لاكتيلاتيون الهيستون الذي ينظم التعبير الجيني، تتغير الديناميات خلال نقص الجلوكوز. على وجه التحديد، وجد المؤلفون أن لاكتيلاتيون اللايسين يعيد توزيع نفسه إلى مواقع بدء النسخ (TSSs) للجينات المرتبطة باستجابات الإجهاد، وتخليق الأسباراجين، والاستجابات المناعية في خلايا الهيمانجيو ساركوما الكلبية (HSA). ومن الجدير بالذكر أن نقص الجلوكوز أدى إلى انخفاض في مستويات لاكتيلاتيون الهيستون العالمية، لكن قمم اللاكتيلاتيون كانت غنية في TSSs للجينات المنظمة بواسطة ATF4، مما أدى إلى زيادة تنظيمها. وقد أظهر تنشيط هذه الجينات المستجيبة للإجهاد أنه يعتمد على ATF4، حيث أن إلغاء هذا الجين ألغى هذا التأثير.
بالإضافة إلى ذلك، أشارت تتبع الأيض باستخدام [U-13C] الجلوتامين إلى أن خلايا HSA يمكن أن تخليق الأسباراجين من الجلوتامين عندما يكون الجلوكوز نادرًا، وقد وُجد أن مكملات الأسباراجين تعزز بشكل معتدل تكاثر الخلايا. كشفت تحليل أنسجة مرضى HSA عن مستويات غير متجانسة من H3K18la، حيث كانت البلعميات الشبيهة بـ M2 تتسلل بشكل تفضيلي إلى مناطق الورم التي تتميز بانخفاض لاكتيلاتيون الهيستون. بشكل عام، تشير هذه النتائج إلى أن لاكتيلاتيون اللايسين يلعب دورًا حاسمًا في تنظيم النسخ الذي يعزز بقاء خلايا الورم ويساهم في بيئة ميكروية مؤيدة للورم، حتى في غياب الجلوكوز.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الملفات الأيضية الفريدة لخلايا الورم، والتي تمكنها من الازدهار في البيئات القاسية، مثل نقص الأكسجين ونقص المغذيات. غالبًا ما تعتمد خلايا الورم على تعزيز التحلل السكري جنبًا إلى جنب مع الفسفرة التأكسدية (OXPHOS)، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج اللاكتات. يلعب الجلوتامين دورًا حاسمًا في هذا التكيف الأيضي، مما يساهم في كل من تخليق النوكليوتيدات وتوليد اللاكتات. ومن الجدير بالذكر أن اللاكتات تُعتبر ليس فقط كناتج ثانوي ولكن كركيزة هامة للاكتيلاتيون الهيستوني، مما له آثار على تنظيم الجينات وتقدم الورم.
تركز الدراسة على الهيمانجيو ساركوما (HSA)، وهو ورم خبيث في الكلاب يشترك في أوجه التشابه مع الأورام الوعائية البشرية. على الرغم من ندرة الحالات البشرية، فإن HSA الكلبية تعتبر نموذجًا قيمًا لفهم بيولوجيا الأورام الوعائية. يفترض المؤلفون أن لاكتيلاتيون الهيستون يؤثر على التعبير الجيني في HSA ويساهم في مسبباته. تشير نتائجهم إلى أن نقص الجلوكوز يقلل من مستويات لاكتيلاتيون الهيستون العالمية، مما يعيد توزيع علامات اللاكتيلاتيون إلى مواقع بدء النسخ للجينات المرتبطة بالإجهاد والمناعة، مما يعزز نسخها. بالإضافة إلى ذلك، تكشف الدراسة أن خلايا HSA يمكن أن تخليق الأسباراجين من الجلوتامين في ظل ظروف نقص الجلوكوز، مما يعزز تكاثر الخلايا. تشير وجود البلعميات الشبيهة بـ M2 في مناطق انخفاض اللاكتيلاتيون في أنسجة HSA إلى أن خلايا الورم قد تخلق بيئة ميكروية مؤيدة للورم، مما يبرز دور اللاكتات في تنظيم النسخ حتى في ظروف نقص المغذيات.
الطرق
تحدد قسم “الطرق” المواد والأساليب المستخدمة في البحث. يوضح المواد المحددة المستخدمة، بما في ذلك أي مواد كيميائية، عينات بيولوجية، أو معدات ضرورية للتجارب. كما يصف القسم تصميم التجربة، بما في ذلك البروتوكولات المتبعة، حجم العينة، والتحليلات الإحصائية المطبقة لتفسير البيانات.
بالإضافة إلى ذلك، قد تتضمن الطرق معلومات عن التقنيات المستخدمة لجمع البيانات، مثل الاستطلاعات، القياسات المخبرية، أو المحاكاة الحاسوبية. يتم التأكيد على صرامة الأساليب لضمان إمكانية إعادة إنتاج النتائج وموثوقيتها، وهو أمر حاسم للتحقق من النتائج المقدمة في الدراسة. بشكل عام، يعمل هذا القسم كدليل شامل للإطار التجريبي الذي يدعم استنتاجات البحث.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. يبرز النتائج المهمة التي تدعم الفرضيات المطروحة في الدراسة. تشير البيانات إلى وجود ارتباط واضح بين المتغيرات التي تم فحصها، مع تأكيد التحليلات الإحصائية على قوة هذه العلاقات.
بالإضافة إلى ذلك، تتضمن النتائج تمثيلات رسومية توضح الاتجاهات الملحوظة، مما يوفر وضوحًا بصريًا للبيانات الرقمية. يتم الإبلاغ عن مقاييس محددة، مثل قيم p وفترات الثقة، لدعم صحة النتائج. بشكل عام، تؤكد النتائج على آثار البحث، مما يشير إلى تطبيقات محتملة واتجاهات للدراسات المستقبلية.
المناقشة
في هذا القسم، يتم مناقشة إنشاء وتوصيف خطوط خلايا الهيمانجيو ساركوما الكلبية (HSA) ونماذج زراعة الأنسجة المستمدة من المرضى (PDX). تم تطوير خطين مستقرين من خلايا HSA الكلبية، HU-HSA-2 و HU-HSA-3، بنجاح من أنسجة الورم الطازجة التي تم الحصول عليها من مرضى الكلاب الذين خضعوا لاستئصال الطحال في مستشفى هوكايدو الجامعي البيطري، مع الموافقة الأخلاقية. تم التحقق من صحة خطوط الخلايا من خلال التعبير عن علامات الأوعية الدموية (PECAM1، VWF، KDR) التي تم تقييمها عبر تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي العكسي (RT-qPCR) وWestern blotting. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت زراعة هذه الخلايا تحت الجلد في فئران KSN/Slc قدرتها على تكوين الأورام، حيث تم تحليل الأورام نسيجيًا بعد أن وصلت إلى حجم 1 سم³.
تم إنشاء نماذج PDX (HU-HSAPDX-1، HU-HSAPDX-2، و HU-HSAPDX-3) عن طريق زراعة قطع من الورم الطحالي في الفئران المستقبلة، مع الحفاظ على الخصائص الأصلية للورم من خلال الفحص النسيجي والمناعة النسيجية. تم التحقق من صحة كل من خطوط الخلايا ونماذج PDX باستخدام تحليل تكرار التسلسل القصير (STR). كما يتناول القسم الأساليب المستخدمة في زراعة الخلايا، بما في ذلك الظروف المحددة لتجارب نقص الجلوكوز والمكملات، بالإضافة إلى البروتوكولات لمختلف الاختبارات مثل تحليل التدفق الخارجي، تسلسل mRNA، والمناعة النسيجية، والتي تهدف مجتمعة إلى توضيح الملفات الأيضية والجزيئية للنماذج التي تم إنشاؤها.
DOI: https://doi.org/10.3389/fvets.2026.1734339
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41767677
Publication Date: 2026-02-12
Author(s): Tamami Suzuki et al.
Primary Topic: Cancer, Hypoxia, and Metabolism
Overview
This section of the research paper investigates the role of lysine lactylation in tumor cells, particularly under glucose-limited conditions. The study reveals that while excess lactate is produced via aerobic glycolysis in tumor cells, leading to histone lactylation that regulates gene expression, the dynamics change during glucose deprivation. Specifically, the authors found that lysine lactylation redistributes to transcription start sites (TSSs) of genes associated with stress responses, asparagine synthesis, and immune responses in canine hemangiosarcoma (HSA) cells. Notably, glucose deprivation resulted in a decrease in global histone lactylation levels, but lactylation peaks were enriched at TSSs of ATF4-regulated genes, leading to their upregulation. The activation of these stress-response genes was shown to be dependent on ATF4, as its knockout abolished this effect.
Additionally, metabolic tracing with [U-13C]glutamine indicated that HSA cells could synthesize asparagine from glutamine when glucose was scarce, and asparagine supplementation was found to modestly enhance cell proliferation. Analysis of HSA patient tissues revealed heterogeneous levels of H3K18la, with M2-like macrophages preferentially infiltrating tumor regions characterized by low histone lactylation. Overall, these findings suggest that lysine lactylation plays a critical role in regulating transcription that promotes tumor cell survival and contributes to a pro-tumor microenvironment, even in the absence of glucose.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the unique metabolic profiles of tumor cells, which enable them to thrive in adverse environments, such as hypoxia and nutrient scarcity. Tumor cells often rely on enhanced glycolysis alongside oxidative phosphorylation (OXPHOS), leading to increased lactate production. Glutamine plays a crucial role in this metabolic adaptation, contributing to both nucleotide synthesis and lactate generation. Notably, lactate is recognized not just as a byproduct but as a significant substrate for histone lysine lactylation, which has implications for gene regulation and tumor progression.
The study focuses on hemangiosarcoma (HSA), a malignant tumor in dogs that shares similarities with human angiosarcoma. Despite the rarity of human cases, canine HSA serves as a valuable model for understanding angiosarcoma biology. The authors hypothesize that histone lactylation influences gene expression in HSA and contributes to its pathogenesis. Their findings indicate that glucose deprivation reduces global histone lactylation levels, redistributing lactylation marks to transcription start sites of stress-response and immune-related genes, thereby enhancing their transcription. Additionally, the study reveals that HSA cells can synthesize asparagine from glutamine under glucose-deprived conditions, promoting cell proliferation. The presence of M2-like macrophages in low lactylation regions of HSA tissues suggests that tumor cells may create a pro-tumor microenvironment, highlighting the role of lactate in transcriptional regulation even in nutrient-poor conditions.
Methods
The “Methods” section outlines the materials and methodologies employed in the research. It details the specific materials used, including any reagents, biological samples, or equipment necessary for the experiments. The section also describes the experimental design, including the protocols followed, the sample size, and the statistical analyses applied to interpret the data.
Additionally, the methods may include information on the techniques used for data collection, such as surveys, laboratory measurements, or computational simulations. The rigor of the methodologies is emphasized to ensure reproducibility and reliability of the findings, which are critical for validating the results presented in the study. Overall, this section serves as a comprehensive guide to the experimental framework that supports the research conclusions.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments and analyses. It highlights the significant outcomes that support the hypotheses posited in the study. The data indicates a clear correlation between the variables examined, with statistical analyses confirming the robustness of these relationships.
Additionally, the results include graphical representations that illustrate the trends observed, providing visual clarity to the numerical data. Specific metrics, such as p-values and confidence intervals, are reported to substantiate the validity of the findings. Overall, the results underscore the implications of the research, suggesting potential applications and directions for future studies.
Discussion
In this section, the establishment and characterization of canine hemangiosarcoma (HSA) cell lines and patient-derived xenograft (PDX) models are discussed. Two stable canine HSA cell lines, HU-HSA-2 and HU-HSA-3, were successfully developed from fresh tumor tissues obtained from canine patients undergoing splenectomy at Hokkaido University Veterinary Teaching Hospital, with ethical approval. The cell lines were validated through the expression of endothelial markers (PECAM1, VWF, KDR) assessed via reverse transcription quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) and western blotting. Additionally, subcutaneous transplantation of these cell lines into KSN/Slc mice demonstrated their tumorigenicity, with tumors being analyzed histopathologically after reaching a volume of 1 cm³.
The PDX models (HU-HSAPDX-1, HU-HSAPDX-2, and HU-HSAPDX-3) were established by transplanting splenic tumor fragments into recipient mice, maintaining the original tumor characteristics through histopathological examination and immunohistochemistry. Authentication of both cell lines and PDX models was performed using short tandem repeat (STR) analysis. The section also details the methodologies employed for cell culture, including specific conditions for glucose starvation and supplementation experiments, as well as the protocols for various assays such as extracellular flux analysis, mRNA sequencing, and immunohistochemistry, which collectively aim to elucidate the metabolic and molecular profiles of the established models.