Фактор роста нервов: влияние на миграцию, клоногенность и биоэнергетический метаболизм митохондрий клеток глиомы U251

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Глиобластома — самая злокачественная опухоль центральной нервной системы. Темозоломид является стандартом лечения глиом, но его применение часто приводит к лекарственной резистентности и рецидивам глиобластомы. Существует острая необходимость в исследованиях для поиска новых препаратов, позволяющих повысить эффективность стандартных методов лечения.

Цель — изучить эффекты фактора роста нервов, темозоломида на клоногенность, миграцию и энергетический метаболизм митохондрий клеток глиомы U251 человека.

Материалы и методы. Исследование проведено на клетках линии глиомы U251 человека. Для анализа способности клеток глиомы образовывать колонии in vitro использовали тест на формирование колоний. Миграцию клеток глиомы U251 оценивали с помощью анализа Scratch Assay. Для изучения митохондриального метаболизма в клетках глиомы измеряли скорость потребления кислорода и скорость внеклеточного подкисления, используя наборы Seahorse XF Сell Mito и Seahorse XF Glycolysis Stress Test соответственно.

Результаты. Обнаружено, что фактор роста нервов (7,55 × 10–3 мкмоль/л) и темозоломид (155 мкмоль/л) ингибируют клоногенность клеток глиомы U251 на 66,2 % и 73,5–81,3 % соответственно в течение 1–2 сут. Воздействие фактора роста нервов (7,55 × 10–3 мкмоль/л) также подавляет миграцию клеток глиомы U251 на 3-и и 4-е сутки. Темозоломид (155 мкмоль/л) ингибирует миграцию клеток глиомы на 1–3-и сутки. Антиклоногенная и антимиграционная активность фактора роста нервов и темозоломида, возможно, связана с их способностью снижать базальную скорость потребления кислорода, ингибировать аденозинтрифосфат-синтетазу и максимальное дыхание митохондрий в клетках глиомы человека U251. Фактор роста нервов и темозоломид не влияли на гликолиз, гликолитическую емкость и гликолитический резерв в клетках глиомы U251 по сравнению с контролем.

Заключение. Таким образом, фактор роста нервов и темозоломид ингибируют миграцию, клоногенность и биоэнергетический метаболизм митохондрий в клетках глиомы U251, проявляя антимитогенный, антимиграционный и снижающий энергетический метаболизм эффекты.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александр Николаевич Чернов

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: al.chernov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2464-7370
SPIN-код: 8454-1568

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела общей патологии и патологической физиологии, ассистент кафедры биологической химии

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Руслан Иванович Глушаков

Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: glushakovruslan1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0161-5977
SPIN-код: 6860-8990

д-р мед. наук, доцент кафедры фармакологии с курсом клинической фармакологии и фармакоэкономики

Россия, Санкт-Петербург

Софья Сергеевна Ландынья

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: sofia.landynya@mail.ru

лаборант отдела общей патологии и патофизиологии, лаборант кафедры биохимии

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Ярослав Артемович Шарапов

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: yarostloff@yandex.ru

лаборант отдела общей патологии и патофизиологии, лаборант кафедры биохимии

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Эльвира Сафуановна Галимова

Институт экспериментальной медицины; Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Email: elya-4@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8773-0932
SPIN-код: 1989-2143

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела общей патологии и патологической физиологии, старший научный сотрудник междисциплинарной лаборатории нейробиологии

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Ольга Валерьевна Шамова

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5168-2801
SPIN-код: 2913-4726

д-р биол. наук, доцент, член-корреспондент РАН, заведующий отделом общей патологии и патофизиологии, и.о. заведующей кафедрой биохимии, профессор кафедры

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Miller K.D., Ostrom Q.T., Kruchko C., et al. Brain and other central nervous system tumor statistics // CA Cancer J Clin. 2021. Vol. 71, N 5. P. 381–406. doi: 10.3322/caac.21693
  2. Skaga E., Kulesskiy E., Fayzullin A., et al. Intertumoral heterogeneity in patient-specific drug sensitivities in treatment-naïve glioblastoma // BMC Cancer. 2019. Vol. 19, N 1. P. 628. doi: 10.1186/s12885-019-5861-4
  3. Taylor O.G., Brzozowski J.S., Skelding K.A. Glioblastoma multiforme: an overview of emerging therapeutic targets // Front Oncol. 2019. Vol. 9. P. 963. doi: 10.3389/fonc.2019.00963
  4. Chernov A.N., Alaverdian D.A., Galimova E.S., et al. The phenomenon of multidrug resistance in glioblastomas // Hematol Oncol Stem Cell Ther. 2022. Vol. 15, N 2. P. 1–7. doi: 10.1016/j.hemonc.2021.05.006
  5. Olivier C., Oliver L., Lalier L., et al. Drug resistance in glioblastoma: The two faces of oxidative stress // Front Mol Biosci. 2021. Vol. 7. P. 620677. doi: 10.3389/fmolb.2020.620677
  6. Marzagalli M., Fontana F., Raimondi M., et al. Cancer stem cells-key players in tumor relapse // Cancers (Basel). 2021. Vol. 13, N 3. P. 376. doi: 10.3390/cancers13030376
  7. Bazzoni R., Bentivegna A. Role of notch signaling pathway in glioblastoma multiforme pathogenesis // Cancers (Basel). 2019. Vol. 11, N 3. P. 292. doi: 10.3390/cancers11030292
  8. Bhuvanalakshmi G., Gamit N., Patil M., et al. Stemness, pluripotentiality, and wnt antagonism: sFRP4, a wnt antagonist mediates pluripotency and stemness in glioblastoma // Cancers (Basel). 2018. Vol. 11, N 1. P. 25. doi: 10.3390/cancers11010025
  9. Dymova M.A., Kuligina E.V., Richter V.A. Molecular mechanisms of drug resistance in glioblastoma // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, N 12. P. 6385. doi: 10.3390/ijms22126385
  10. Diehn M., Cho R.W., Lobo N.A., et al. Association of reactive oxygen species levels and radioresistance in cancer stem cells // Nature. 2009. Vol. 458, N 7239. P. 780–783. doi: 10.1038/nature07733
  11. Wang L., Zhang X., Cui G., et al. A novel agent exerts antitumor activity in breast cancer cells by targeting mitochondrial complex II // Oncotarget. 2016. Vol. 7, N 22. P. 32054–32064. doi: 10.18632/oncotarget.8410
  12. Redza-Dutordoir M., Averill-Bates D.A. Activation of apoptosis signalling pathways by reactive oxygen species // Biochim Biophys Acta. 2016. Vol. 1863, N 12. P. 2977–2992. doi: 10.1016/j.bbamcr.2016.09.012
  13. Li Y., Chang Y., Ye N., et al. Advanced glycation end products-induced mitochondrial energy metabolism dysfunction alters proliferation of human umbilical vein endothelial cells // Mol Med Rep. 2017. Vol. 15, N 5. P. 2673–2680. doi: 10.3892/mmr.2017.6314
  14. D’Alterio C., Scala S., Sozzi G., et al. Paradoxical effects of chemotherapy on tumor relapse and metastasis promotion // Semin Cancer Biol. 2020. Vol. 60. P. 351–361. doi: 10.1016/j.semcancer.2019.08.019
  15. Franco M.L., Nadezhdin K.D., Light T.P., et al. Interaction between the transmembrane domains of neurotrophin receptors p75 and TrkA mediates their reciprocal activation // J Biol Chem. 2021. Vol. 297, N 2. P. 100926. doi: 10.1016/j.jbc.2021.100926
  16. Huang E.J., Reichardt L.F. Neurotrophins: Roles in neuronal development and function // Annu Rev Neurosci. 2001. Vol. 24. P. 677–736. doi: 10.1146/annurev.neuro.24.1.677
  17. Donato M.D., Galasso G., Giovannelli P., et al. Targeting the nerve growth factor signaling impairs the proliferative and migratory phenotype of triple-negative breast cancer cells // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. P. 676568. doi: 10.3389/fcell.2021.676568
  18. Paul A.B., Grant E.S.F., Habib K. The expression and localisation of beta-nerve growth factor (beta-NGF) in benign and malignant human prostate tissue: relationship to neuroendocrine differentiation // Br J Cancer. 1996. Vol. 74, N 12. P. 1990–1996. doi: 10.1038/bjc.1996.665
  19. Sierra-Fonseca J.A., Najera O., Martinez-Jurado J., et al. Nerve growth factor induces neurite outgrowth of PC12 cells by promoting Gβγ-microtubule interaction // BMC Neurosci. 2014. Vol. 15. P. 132. doi: 10.1186/s12868-014-0132-4
  20. Li R., Li D., Wu C., et al. Nerve growth factor activates autophagy in Schwann cells to enhance myelin debris clearance and to expedite nerve regeneration // Theranostics. 2020. Vol. 10, N 4. P. 1649–1677. doi: 10.7150/thno.40919
  21. Буравлев В.М., Вепринцев Б.Н., Викторов И.В. и др. Руководство по культивированию нервной ткани. Методы. Техника. Проблемы. Москва: Наука, 1988. 315 с. EDN: VTGDTL
  22. Li C., Zhou C., Wang S., et al. Sensitization of glioma cells to tamoxifen-induced apoptosis by Pl3-kinase inhibitor through the GSK-3β/β-catenin signaling pathway // PLoS One. 2011. Vol. 6, N 10. P. e27053. doi: 10.1371/journal.pone.0027053
  23. Ge H., Mu L., Jin L., et al. Tumor associated CD70 expression is involved in promoting tumor migration and macrophage infiltration in GBM // Int J Cancer. 2017. Vol. 141, N 7. P. 1434–1444. doi: 10.1002/ijc.30830
  24. Gu X., Ma Y., Liu Y., et al. Measurement of mitochondrial respiration in adherent cells by seahorse XF96 cell mito stress // STAR Protoc. 2020. Vol. 2, N 1. P. 100245. doi: 10.1016/j.xpro.2020.100245
  25. Little A.C., Kovalenko I., Goo L.E., et al. High-content fluorescence imaging with the metabolic flux assay reveals insights into mitochondrial properties and functions // Commun Biol. 2020. Vol. 3, N 1. P. 271. doi: 10.1038/s42003-020-0988-z
  26. Li Y., Chang Y., Ye N., et al. Advanced glycation end products-induced mitochondrial energy metabolism dysfunction alters proliferation of human umbilical vein endothelial cells // Mol Med Rep. 2017. Vol. 15, N 5. P. 2673–2680. doi: 10.3892/mmr.2017.6314
  27. Agilent Seahorse XF Glycolysis Stress Test Kit User Guide Kit 103020-100. USA: Agilent Technologies, Inc., 2019. 22 p.
  28. Гланц С. Медико-биологическая статистика. Москва: Практика, 1999. 459 с.
  29. Zhou X., Hao Q., Liao P., et al. Nerve growth factor receptor negates the tumor suppressor p53 as a feedback regulator // eLife. 2016. Vol. 5. P. e15099. doi: 10.7554/eLife.1509
  30. Aubert L., Guilbert M., Corbet C., et al. NGF-induced TrkA/CD44 association is involved in tumor aggressiveness and resistance to lestaurtinib // Oncotarget. 2015. Vol. 6, N 12. P. 9807–9819. doi: 10.18632/oncotarget.3227
  31. Johnston A.L., Lun X., Rahn J.J., et al. The p75 neurotrophin receptor is a central regulator of glioma invasion // PLoS Biol. 2007. Vol. 5, N 8. P. e212. doi: 10.1371/journal.pbio.0050212
  32. Tong B., Pantazopoulou V., Johansson E., et al. The p75 neurotrophin receptor enhances HIF-dependent signaling in glioma // Exp Cell Res. 2018. Vol. 371, N 1. P. 122–129. doi: 10.1016/j.yexcr.2018.08.002
  33. Wang T.C., Luo S.J., Lin C.L., et al. Modulation of p75 neurotrophin receptor under hypoxic conditions induces migration and invasion of C6 glioma cells // Clin Exp Metastasis. 2015. Vol. 32, N 1. P. 73–81. doi: 10.1007/s10585-014-9692-z
  34. Donato M.D., Galasso G., Giovannelli P., et al. Targeting the nerve growth factor signaling impairs the proliferative and migratory phenotype of triple-negative breast cancer cells // Front Cell Dev Biol. 2021. Vol. 9. P. 676568. doi: 10.3389/fcell.2021.676568
  35. Arthurs A.L., Keating D.J., Stringer B.W., Conn S.J. The suitability of glioblastoma cell lines as models for primary glioblastoma cell metabolism // Cancers (Basel). 2020. Vol. 12, N 12. P. 3722. doi: 10.3390/cancers12123722
  36. Warburg O. On the origin of cancer cells // Science. 1956. Vol. 123. P. 309–314. doi: 10.1126/science.123.3191.309
  37. Vlashi E., Lagadec C., Vergnes L., et al. Metabolic state of glioma stem cells and nontumorigenic cells // Proc Natl Acad Sci USA. 2011. Vol. 108, N 38. P. 16062–16067. doi: 10.1073/pnas.1106704108
  38. Di K., Lomeli N., Bota D.A., et al. Magmas inhibition as a potential treatment strategy in malignant glioma // J Neurooncol. 2019. Vol. 141, N 2. P. 267–276. doi: 10.1007/s11060-018-03040-8
  39. Kanu L.N., Ross A.E., Farhat W., et al. Development and characterization of a photocrosslinkable, chitosan-based, nerve growth factor-eluting hydrogel for the ocular surface // Transl Vis Sci Technol. 2024. Vol. 13, N 6. P. 12. doi: 10.1167/tvst.13.6.12
  40. Nerve Growth Factor Eye Drops Treatment in Patients with Retinitis Pigmentosa and Cystoid Macular Edema (NEMO). Режим доступа: https://ctv.veeva.com/study/nerve-growth-factor-eye-drops-treatment-in-patients-with-retinitis-pigmentosa-and-cystoid-macular-ed . Дата обращения: 29.06.2024.
  41. An 8-week Study to Evaluate Safety and Efficacy of NGF Eye Drops Solution Versus Vehicle in Patients with Dry Eye. Режим доступа: https://clinicaltrials.gov/study/NCT03019627 . Дата обращения: 29.06.2024.
  42. Cvrljevic A.N., Akhavan D., Wu M., et al. Activation of Src induces mitochondrial localization of de2-7EGFR (EGFRvIII) in glioma cells: implications for glucose metabolism // J Cell Sci. 2011. Vol. 124, N Pt 17. P. 2938–2950. doi: 10.1242/jcs.083295

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Оценка различных типов митохондриального дыхания по скорости поглощения кислорода с помощью анализатора XF24 Seahorse Bioscience. АТФ — аденозинтрифосфат; FCCP — карбонилцианид-4-(трифторметокси)фенилгидразон

Скачать (148KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема эксперимента по оценке гликолитической способности клеток с помощью анализатора XF24 Seahorse Bioscience

Скачать (119KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Микроскопические изображения, отражающие процесс формирования колоний клетками глиомы человека U251 в присутствии фактора роста нервов и темозоломида. Клоногенная способность клеток глиомы человека U251 на 1–3- и сутки в контроле ( a , b , c ), через 1–3 сут воздействия фактора роста нервов (7,55 × 10 –3 мкмоль/л) ( d , e , f ) и темозоломида (155 мкмоль/л) ( g , h , i ). Увеличение объектива ×10. Масштаб 400 мкм

Скачать (288KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Микроскопические изображения, отражающие миграцию клеток глиомы U251 в зону «царапины»: в контроле в течение 1–3 сут ( a , b , c ), через 1–3 сут воздействия фактора роста нервов (7,55 × 10 –3 мкмоль/л) ( d , e , f ) и темозоломида (155 мкмоль/л) ( g , h , i ). Общее увеличение ×100. Масштаб 200 мкм

Скачать (306KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Скорость потребления кислорода клетками глиомы человека U251 при воздействии фактора роста нервов (NGF) и темозоломида (ТМЗ) по сравнению с контролем. ** р < 0,01, *** р < 0,001, **** р < 0,0001

Скачать (161KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Скорость внеклеточного подкисления среды в клетках глиомы U251 при воздействии фактора роста нервов (NGF) (7,55 × 10 –3 мкмоль/л) и темозоломида (TMЗ) (155 мкмоль/л) по сравнению с контролем. *** р < 0,001

Скачать (182KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74760 от 29.12.2018 г.