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发育医学电子杂志  2025, Vol. 13 Issue (4): 241-251    DOI: 10.3969/j.issn.2095-5340.2025.04.001
  结构畸形   论著 |
CXCL12/CXCR4 轴在儿童期神经纤维瘤I 型中的作用及机制
路媛芳  郭晓兰  杨爱云  等
1. 北京工业大学化学与生命科学学部 环境与病毒肿瘤学北京市重点实验室,北京 100124;2. 首都儿科研究所转化医学研究室 儿童发育营养组学北京市重点实验室,北京 100020;3. 首都医科大学附属首都儿童医学中心 神经内科,北京 100020;4. 中国医学科学院基础医学研究所 北京协和医学院基础学院,北京 100005;5. 上海交通大学医学院附属第九人民医院 整复外科,上海 200003)
Role and mechanism of the CXCL12/CXCR4 axis in pediatric neurofibromatosis type Ⅰ
Lu Yuanfang , Guo Xiaolan , Yang Aiyun, et al
 (1. Beijing Key Laboratory of Environment and Viral Oncology, Faculty of Environment and Life Sciences, Beijing University of Technology, Beijing 100124, China; 2. Beijing Key Laboratory of Child Development and Nutriomics, Translational Medicine Laboratory, Capital Institute of Pediatrics, Beijing 100020, China; 3. Department of Neurology, Capital Center for Children’s Health, Capital Medical University, Institute of Basic 
Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100020, China; 4. School of Basic Medicine, Peking Union Medical College, Institute of Basic Medicine, Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100005, China; 5. Department of Plastic and Reconstructive Surgery, Shanghai Ninth People's Hospital, Shanghai JiaoTong University School of Medicine, Shanghai 200003, China)
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摘要 【摘要】 目的  探究 C-X-C 趋化因子配体 12/C-X-C 趋化因子受体 4(C-X-C chemokine ligand 12/C-X-C chemokine receptor 4,CXCL12/CXCR4)轴在儿童期神经纤维瘤Ⅰ型(neurofibromatosis type Ⅰ, NF1)中的作用及机制。 方法 从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库中获取 GSE241224数据集,比较 CXCL12 表达在 NF1 儿童恶性周围神经鞘(malignant peripheral nerve sheath tumour,MPNST)与良性神经纤维瘤之间的差异。通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)对数据集中的前 5 000 个高方差基因进行分析,识别与 CXCL12 基因相关性最高的模块,并进行基因本体论(gene ontology,GO)功能富集分析。利用基因表达谱交互分析(gene expression profiling interactive analysis,GEPIA)数据库分析 CXCR4 基因在肿瘤与正常组织中的表达谱。利用人正常施万细胞(ipn02.3 2λ)、患者来源的丛状神经纤维瘤(plexiform neurofibroma,PNF)细胞系(WZJ)和 MPNST 细胞系(S462 和 sNF96.2),通过流式细胞术、Western blotting 法检测 CXCR4 表达,并使用 CXCR4 特异性抑制剂 AMD3100 处理细胞,细胞划痕实验探究其对细胞迁移的影响。统计学方法采用方差分析和 Dunnett's t 检验,采用 R 语言对生物信息学数据进行分析。 结果  MPNST
中 CXCL12 表达显著高于良性神经纤维瘤组(P=0.041 1),其中上调基因 1 630 个,下调基因 877 个。CXCL12 的表达与微 RNA 基因(MIR3687)(r=0.57,P=3.72×10-8)、E3 泛素连接酶基因(RNF185)(r=0.58,P=1.53×10-8)、含锌结合域的脱氢酶基因(ZADH2)(r=0.58,P=1.58×10-8)、唾液酸转移酶基因(ST8SIA3)r=0.59,P=1.43×10-8)和锌指蛋白基因(ZNF791)(r=0.50,P=6.83×10-9)等呈显著正相关;与微管切割酶基因(KATNAL1)(r=-0.58,P=2.56×10-6)、迁移和侵袭抑制蛋白基因(MIIP)(r=-0.52,P=1.16×10-6)、去泛素化酶基因(USP42)(r=-0.52,P=9.40×10-7)等呈显著负相关。WGCNA 分析发现,blue 模块与 CXCL12相关性最高(r=-0.46,P<0.001),其基因富集于细胞周期调控、DNA 代谢的正向调控、高尔基体至质膜的蛋白转运、细胞组件的解体以及细胞器定位等生物学功能。其中相关性最强的 3 个基因分别为自噬相
关 4C 半胱氨酸肽酶基因(ATG4C)、血小板白细胞 C 激酶底物同源结构域 M2 蛋白基因(PLEKHM2)和锌指蛋白 140 基因(ZNF140)。NF1 神经相关肿瘤中,CXCR4 的表达显著高于正常组织(P<0.05)。流式细胞术检测结果发现,CXCR4 在 ipn02.3 2λ、WZJ、S462、sNF96.2 这 4 种细胞膜表面的阳性率分别为 2.52%、0.18%、2.03%、0.57% ;细胞内阳性率分别为 89.7%、79.3%、94.3%、96.4%。Western blotting 法检测结果显示,CXCR4 在 MPNST 细胞中高表达。使用 CXCR4 特异性抑制剂 AMD3100 进行干预,发现与 ipn02.3 2λ 细胞[(60.30±2.43)%]相比,其对 MPNST 细胞[(38.05±10.58)%]迁移有明显的抑制作用(P=0.026)。 结论 CXCL12/CXCR4 轴在儿童 NF1 中,特别是在 MPNST 中高表达,促进恶性细胞迁移,并可能通过 MIR3687、RNF185、ZADH2、ST8SIA3、ZNF791、KATNAL1、MIIP、USP42、ATG4C、PLEKHM2、ZNF140 等基因影响 NF1 细胞中基因的表达,影响 MPNST 的发生和发展。

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关键词:  儿童  NF1  CXCL12  CXCR4  细胞迁移    
Abstract: Abstract】 Objective To investigate the role and mechanism of the C-X-C chemokine ligand 12/C-X-C chemokine receptor 4 (CXCL12/CXCR4) axis in neurofibromatosis type I (NF1) in children.Method The GSE241224 dataset was obtained from the Gene Expression Omnibus (GEO) database, and compared the expression of CXCL12 between malignant peripheral nerve sheath tumor (MPNST) and benign neurofibromas in children with NF1. Weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) was conducted on the top 5 000 high-variance genes to identify the module most significantly correlated with 
the CXCL12 gene, followed by gene ontology (GO) functional enrichment analysis. The expression profile of the CXCR4 gene in tumor and normal tissues was analyzed using the gene expression profiling interactive analysis (GEPIA) database. Human Schwann cells (ipn02.3 2λ), patient-derived plexiform neurofibroma (PNF) cell line (WZJ), and MPNST cell lines (S462 and sNF96.2) were utilized, CXCR4 expression was detected by flow cytometry and Western blotting, and its effect in cell migration was investigated using the CXCR4-specific inhibitor AMD3100 through a cell scratch assay. Statistical analysis was performed by analysis of variance and Dunnett's t-test, and the bioinformatics data were analyzed using R language. Result The expression of CXCL12 in MPNST was significantly higher than in the benign neurofibroma group (P=0.041 1), with 1 630 genes upregulated and 877 genes downregulated. The expression levels of CXCL12 showed positive correlations with genes such as microRNA MIR3687 (r=0.57, P=3.72×10-8), E3 ubiquitin ligase gene RNF185 (r=0.58, P=1.53×10-8), Zinc-binding dehydrogenase gene ZADH2 (r=-0.58, P=1.58×10-8), sialyltransferase gene ST8SIA3 (r=0.59, P=1.43×10-8), and Zinc finger protein gene ZNF791(r=0.50, P=6.83×10-9). The expression levels of CXCL12 showed significant negative correlations with the microtubule-severing enzyme gene KATNAL1 (r=-0.58, P=2.56×10-6), migration and invasion inhibitory protein gene MIIP
(r=-0.52, P=1.16×10-6), and deubiquitinase gene USP42 (r=-0.52, P=9.40×10-7). WGCNA analysis revealed that the blue module had the highest correlation with CXCL12 (r=-0.46, P<0.001), with its genes enriched in biological functions such as regulation of the cell cycle, positive regulation of DNA metabolic processes, protein transport from the Golgi to the plasma membrane, cellular component disassembly, and organelle localization. The three genes exhibiting the strongest correlations were autophagy-related 4C cysteine peptidase (ATG4C), pleckstrin homology domain containing, family M with Rundomia member M2 (PLEKHM2), and Zinc finger protein 140 (ZNF140). In NF1-related neural tumors, the expression of CXCR4 was significantly higher than in normal tissues (P<0.05). The results of flow cytometry showed that the positivity rates of CXCR4 on the cell membrane surfaces of ipn02.3 2λ, WZJ, S462, and sNF96.2 were 2.52%, 0.18%, 2.03%, and 0.57%, respectively, while the intracellular positivity rates were 89.7%, 79.3%,94.3%, and 96.4%, respectively. The results of Western blotting confirmed that CXCR4 was highly expressed in MPNST cells. Treatment with the CXCR4-specific inhibitor AMD3100 significantly inhibited the migration of MPNST cells [(38.05±10.58) % ]compared to ipn02.3 2λcells [(60.30±2.43)% ](P=0.026). ConclusionThe CXCL12/CXCR4 axis is highly expressed in pediatric NF1, particularly in MPNST, which promoted 
the migration of malignant cells. It may also influence gene expression in NF1 cells through genes such as MIR3687, RNF185, ZADH2, ST8SIA3, ZNF791, KATNAL1, MIIP, USP42, ATG4C, PLEKHM2 and ZNF140, thereby affects the development and progression of MPNST

Key words:  Children    Neurofibromatosis type I    C-X-C chemokine ligand 12    C-X-C chemokine receptor 4    Cell migration
收稿日期:  2025-03-10                     发布日期:  2025-07-30     
基金资助: 国家自然科学基金(U23A20420);北京市自然科学基金(7244291);首都儿科研究所研究基金(JHYJ-2023-03,JCYJ-2023-15)
通讯作者:  王建华    E-mail:  fywjh@163.com
引用本文:    
路媛芳  郭晓兰  杨爱云 等. CXCL12/CXCR4 轴在儿童期神经纤维瘤I 型中的作用及机制[J]. 发育医学电子杂志, 2025, 13(4): 241-251.
Lu Yuanfang , Guo Xiaolan , Yang Aiyun, et al. Role and mechanism of the CXCL12/CXCR4 axis in pediatric neurofibromatosis type Ⅰ. Journal of Developmental Medicine(Electronic Version), 2025, 13(4): 241-251.
链接本文:  
http://www.fyyxzz.com/CN/10.3969/j.issn.2095-5340.2025.04.001  或          http://www.fyyxzz.com/CN/Y2025/V13/I4/241
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