Цитотоксическое действие фактора роста нервов и его комбинаций с химиопрепаратами на клетки анапластической астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы in vitro

Обложка


Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Обоснование. В настоящее время эффективность лечения злокачественных опухолей с помощью хирургической резекции, радио- и химиотерапии не всегда высока, что определяет необходимость проведения интенсивных исследований по поиску новых молекул, обладающих противоопухолевым действием. Известно, что фактор роста нервов ингибирует инвазию и миграцию, ангиогенез опухолевых клеток, хотя эти его свойства остаются малоизученными. Исследование эффектов фактора роста нервов, а также его комбинаций с применяемыми в медицине химиопрепаратами на опухоли мозга может способствовать разработке новых схем терапии злокачественных новообразований в центральной нервной системе.

Цель — изучить молекулярно-клеточные механизмы противоопухолевого обособленного и комбинированного действия фактора роста нервов и химиопрепаратов на клетки опухолей головного мозга (глиомы С6, U251, анапластической астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы).

Материалы и методы. Исследование выполнено на клеточных линиях глиомы С6 крысы, U251 человека, а также на первичных культурах клеток пациентов с анапластической астроцитомой (n = 9), глиобластомой (n = 9) и медуллобластомой (n = 38). Цитотоксичность химиопрепаратов, фактора роста нервов и его комбинаций на клетках опухолей оценивали с помощью МТТ-теста. Экспрессию рецепторов TrkA, p75 на клетках астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы оценивали с помощью иммунофлуоресцентного анализа, используя моноклональные антитела anti-TrkA и anti-р75.

Результаты. Фактор роста нервов проявляет in vitro цитотоксическую активность, превосходящую по показателям активность химиопрепаратов в отношении клеток глиом С6 крысы, U251, астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы человека. Цитотоксическая активность фактора роста нервов в комбинации с химиопрепаратами существенно выше активности индивидуального препарата в отношении клеток медуллобластомы, в то время как в отношении клеток астроцитомы она сопоставима с показателями обособленного действия фактора роста нервов, а для клеток глиобластомы — ниже. Эффективность цитотоксического действия комбинаций фактора роста нервов с цисплатином и темозоломидом на клетках астроцитомы и глиобластомы коррелирует как с экспрессией рецепторов TrkA, p75, так и с их коэкспрессией, указывая на то, что показатели экспрессии можно рассматривать в качестве маркеров чувствительности опухолевых клеток к фактору роста нервов.

Заключение. Фактор роста нервов проявляет цитотоксический эффект в отношении клеток глиомы С6, U251, анапластической астроцитомы, глиобластомы и медуллобластомы. Таким образом, он может выступать в качестве потенциального противоопухолевого препарата для разработки новых схем терапии опухолей головного мозга.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Александр Николаевич Чернов

Институт экспериментальной медицины

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

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

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

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

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

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Ольга Валерьевна Шамова

Институт экспериментальной медицины

Email: oshamova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5168-2801

доктор биол. наук, доцент, член-корр. РАН, заведующая отделом общей патологии и патологической физиологии

Россия, 197376, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Список литературы

  1. Global Burden of Disease Cancer Collaboration, Fitzmaurice C, Allen C. et al. Global, regional, and national cancer incidence, mortality, years of life lost, years lived with disability, and disability-adjusted life-years for 32 cancer groups, 1990 to 2015 a systematic analysis for the global burden of disease study // JAMA Oncology. 2017. Vol. 3, No. 4. P. 524–548. doi: 10.1001/jamaoncol.2016.568
  2. International agency for research of cancer (Globocan) [Электронный ресурс] // WHO. 2020. Режим доступа: http: www.globocan.iarc.fr. Дата обращения: 23.11.2023.
  3. Lafay-Cousin L., Smith A., Chi S.N. et al. Clinical, pathological, and molecular characterization of infant medulloblastomas treated with sequential high-dose chemotherapy // Pediatr. Blood Cancer. 2016. Vol. 63, No. 9. P. 1527–1534. doi: 10.1002/pbc.26042
  4. Johnston D.L., Keene D., Strother D. et al. Survival following tumor recurrence in children with medulloblastoma // J. Pediatr. Hematol. Oncol. 2018. Vol. 40, No. 3. P. e159–e163. doi: 10.1097/MPH.0000000000001095
  5. Wen P.Y., Kesari S. Malignant gliomas in adults // N. Engl. J. Med. 2008. Vol. 359, No. 5. P. 492–507. doi: 10.1056/NEJMra0708126
  6. 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
  7. Safdie F., Brandhorst S., Wei M. et al. Fasting enhances the response of glioma to chemo- and radiotherapy // PLoS One. 2012. Vol. 7, No. 9. P. e44603. doi: 10.1371/journal.pone.0044603
  8. Penas-Prado M., Hess K.R., Fisch M.J. et al. Randomized phase II adjuvant factorial study of dose-dense temozolomide alone and in combination with isotretinoin, celecoxib, and/or thalidomide for glioblastoma // Neuro Oncol. 2015. Vol. 17, No. 2. P. 266–273. doi: 10.1093/neuonc/nou155
  9. Tomlinson F.H., Lihou M.G., Smith P.J. Comparison of in vitro activity of epipodophyllotoxins with other chemotherapeutic agents in human medulloblastomas // Br. J. Cancer. 1991. Vol. 64, No. 6. P. 1051–1059. doi: 10.1038/bjc.1991.464
  10. Prolonged Exposure to Doxorubicin in Patients with Glioblastoma Multiforme and Diffuse Intrinsic Pontine Glioma [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02758. Дата обращения: 23.10.2023.
  11. Skaga E., Kulesskiy E., Fayzullin A. et al. Intertumoral heterogeneity in patient-specific drug sensitivities in treatment-naïve glioblastoma // BMC Cancer. 2019. Vol. 19. P. 628. doi: 10.1186/s12885-019-5861-4
  12. 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, No. 2. P. 1–7. doi: 10.1016/j.hemonc.2021.05.006
  13. Чернов А.Н., Шамова О.В. Молекулярные механизмы лекарственной устойчивости глиобластомы. Часть 1. Белки ABC-семейства и ингибиторы // Медицинский академический журнал. 2021. Т. 21, № 4. C. 85–106. doi: 10.17816/MAJ83049
  14. Checa J., Aran J.M. Reactive oxygen species: drivers of physiological and pathological processes // J. Inflamm. Res. 2020. Vol. 13. P. 1057–1073. doi: 10.2147/JIR.S275595
  15. Pimentel E. Neurotrophic growth factors // Handbook of growth factors: CRC Press Inc., 1994. Vol. 2. Chap. 5. P. 217–240.
  16. Levi-Montalcini R. The nerve growth factor: thirty-five years later // EMBO J. 1987. Vol. 6, No. 5. P. 1146–1154.
  17. McDonald N.Q., Lapatto R., Murray-Rust J. et al. New protein fold revealed by a 2.3-A resolution crystal structure of nerve growth factor // Nature. 1991. Vol. 354, No. 6352. P. 411–414. doi: 10.1038/354411a0
  18. Калюнов В.Н. Биология фактора роста нервной ткани. Минск: Наука и техника, 1986. 208 с.
  19. Farina A.R., Di Ianni N., Cappabianca L. et al. TrkAIII promotes microtubule nucleation and assembly at the centrosome in SH-SY5Y neuroblastoma cells, contributing to an undifferentiated anaplastic phenotype // Biomed. Res. Int. 2013. Vol. 2013. P. 740187. doi: 10.1155/2013/740187
  20. Vaishnavi A., Le T., Doebele R.C. TRKing down an old oncogene in a new era of targeted therapy // Cancer Discov. 2015. Vol. 5, No. 1. P. 25–34. doi: 10.1158/2159-8290.CD-14-0765
  21. Giannakopoulou D., Daguin-Nerrière V., Mitsacos A. et al. Ectopic expression of TrkA in the adult rat basal ganglia induces both nerve growth factor-dependent and independent neuronal responses // J. Neurosci. Res. 2012. Vol. 90, No. 8. P. 1507–1521. doi: 10.1002/jnr.23031
  22. Kraemer B.R., Yoon S.O., Carter B.D. The biological functions and signaling mechanisms of the p75 neurotrophin receptor // Handb. Exp. Pharmacol. 2014. Vol. 220. P. 121–164. doi: 10.1007/978-3-642-45106-5_6
  23. Исаев Н.К., Стельмашук Е.В., Генрихс Е.Е. Роль фактора роста нервов в пластических перестройках холинэргических нейронов базальных ядер переднего мозга // Биохимия. 2017. Т. 82, № 3. C. 429–440. doi: 10.1134/S0006297917030075
  24. Deppmann C.D., Mihalas S., Sharma N. et al. A model for neuronal competition during development // Science. 2008. Vol. 320, No. 5874. P. 369–373. doi: 10.1126/science.1152677
  25. Tacconelli A., Farina A.R., Cappabianca L. et al. TrkA alternative splicing: a regulated tumor-promoting switch in human neuroblastoma // Cancer Cell. 2004. Vol. 6, No. 4. P. 347–360. doi: 10.1016/j.ccr.2004.09.011
  26. Ho R., Minturn J.E., Simpson A.M. et al. The effect of P75 on Trk receptors in neuroblastomas // Сancer Lett. 2011. Vol. 305, No. 1. P. 76–85. doi: 10.1016/j.canlet.2011.02.029
  27. Nakagawara A., Arima-Nakagawara M., Scavarda N.J. et al. Association between high levels of expression of the trk gene and favorable outcome of human neuroblastoma // N. Engl. J. Med. 1993. Vol. 328, No. 12. P. 847–854. doi: 10.1056/NEJM199303253281205
  28. Bassili M., Birman E., Schor N.F. et al. Differential roles of Trk and p75 neurotrophin receptors in tumorigenesis and chemoresistance ex vivo and in vivo // Cancer Chemother. Pharmacol. 2010. Vol. 65, No. 6. P. 1047–1056. doi: 10.1007/s00280-009-1110-x
  29. Mendonça L.M., da Silva Machado C., Correia Teixeira C.C. et al. Curcumin reduces cisplatin-induced neurotoxicity in NGF-differentiated PC12 cells // Neurotoxicology. 2013. Vol. 34. P. 205–211. doi: 10.1016/j.neuro.2012.09.011
  30. Zhang S., Xie R., Wan F. et al. Identification of U251 glioma stem cells and their heterogeneous stem-like phenotypes // Oncol. Lett. 2013. Vol. 6, No. 6. P. 1649–1655. doi: 10.3892/ol.2013.1623
  31. Буравлев В.М., Вепринцев Б.Н., Викторов И.В. и др. Руководство по культивированию нервной ткани. Методы. Техника. Проблемы. Москва: Наука, 1988. 315 с.
  32. Mosmann T. Rapid colorimetric assay for cellular growth and survival: application to proliferation and cytotoxicity assays // J. Immunol. Methods. 1983. Vol. 65, No. 1–2. P. 55–63. doi: 10.1016/0022-1759(83)90303-4
  33. Mohamadi N., Maryam Kazemi S., Mohammadian M. et al. Toxicity of cisplatin-loaded poly butyl cyanoacrylate nanoparticles in a brain cancer cell line: anionic polymerization results // Asian Pac. J. Cancer Prev. 2017. Vol. 18, No. 3. P. 629–632. doi: 10.22034/APJCP.2017.18.3.629
  34. Ghinelli E., Johansson J., Ríos J.D. et al. Presence and localization of neurotrophins and neurotrophin receptors in rat lacrimal gland // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2003. Vol. 44, No. 8. P. 3352–3357. doi: 10.1167/iovs.03-0037
  35. van Belle G., Fisher L.D., Heagerty P.J. et al. Biostatistics: a methodology for the health sciences. Canada: Jonh Wiley and Sons Inc., 2004. 889 p.
  36. IA Carboplatin + Radiotherapy in Relapsing GBM: Clinical Trials [Электронный ресурс] // NBTS. Режим доступа: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT03672721. Дата обращения: 21.11.2023.
  37. Fernandes C., Costa A., Osório L. et al. Current standards of care in glioblastoma therapy // Glioblastoma [Internet]. Ed. by S. De Vleeschouwer. Codon Publications Brisbane, Australia, 2017. Chap. 11. P. 197–241. doi: 10.15586/codon.glioblastoma.2017.ch11
  38. Díaz R., Jordá M.V., Reynés G. et al. Neoadjuvant cisplatin and etoposide, with or without tamoxifen, prior to radiotherapy in high-grade gliomas: a single-center experience // Anticancer Drugs. 2005. Vol. 16, No. 3. P. 323–329. doi: 10.1097/00001813-200503000-00012
  39. Бунятян Н.Д., Васильев А.Н., Журавлева М.В. и др. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. Москва: Гриф и К, 2012. 944 с.
  40. Barbagallo G.M., Paratore S., Caltabiano R. et al. Long-term therapy with temozolomide is a feasible option for newly diagnosed glioblastoma: a single-institution experience with as many as 101 temozolomide cycles // Neurosurg. Focus. 2014. Vol. 37, No. 6. P. E4. doi: 10.3171/2014.9.FOCUS14502
  41. Конопля Н.Е. Лечение медуллобластомы у детей младше четырех лет // Медицинский журнал. 2009. № 1. С. 112–114.
  42. Wang Y., Kong X., Guo Y. et al. Continuous dose-intense temozolomide and cisplatin in recurrent glioblastoma patients // Medicine (Baltimore). 2017. Vol. 96, No. 10. P. e6261. doi: 10.1097/MD.0000000000006261
  43. Химиотерапия злокачественных новообразований / под ред. Э. Чу, В. Де Виты-младшего; пер. с англ. С.В. Кузнецова, Е.А. Окишевой, А.А. Моисеева. Москва: Практика, 2008. 447 с.
  44. Watanabe Т., Katayama Y., Kimura S. et al. Control of proliferation and survival of C6 glioma cells with modification of the nerve growth factor autocrine system // J. Neurooncol. 1999. Vol. 41, No. 2. P. 121–128. doi: 10.1023/a:1006127624487
  45. Singer H., Hansen B., Martinie D. et al. Mitogenesis in glioblastoma multiforme cell lines: A role for NGF and its TrkA receptors // J. Neurooncol. 1999. Vol. 45, No. 1. P. 1–8. doi: 10.1023/a:1006323523437
  46. Weis C., Wiesenhofer B., Humpel C. Nerve growth factor plays a divergent role in mediating growth of rat C6 glioma cells via binding to the P75 neurotrophin receptor // J. Neurooncol. 2002. Vol. 56, No. 1. P. 59–67. doi: 10.1023/a:1014410519935
  47. Emmett C.J., McNeeley P.A., Jonson R.M. Evaluation of human astrocytoma and glioblastoma cell lines for nerve growth factor release // Neurochem. Int. 1997. Vol. 30, No. 4–5. P. 465–474. doi: 10.1016/s0197-0186(96)00083-6
  48. Tоrnatоre C., Rabin S., Baker-Cairns B. et al. Engraftment of C6-2B cells into the striatum of ACI nude rats as a tool for comparison of the in vitro and in vivo phenotype of a glioma cell line // Cell Transplant. 1997. Vol. 6, No. 3. P. 317–326. doi: 10.1177/096368979700600314
  49. Chou T.T., Trojanowski J.Q., Lee V.M. A novel apoptotic pathway induced by nerve growth factor-mediated TrkA activation in medulloblastoma // J. Biol. Chem. 2000. Vol. 275, No. 1. P. 565–570. doi: 10.1074/jbc.275.1.565
  50. Vaishnavi A., Le A.T., Doebele RC. TRKing down an old oncogene in a new era of targeted therapy // Cancer Discov. 2015. Vol. 5, No. 1. P. 25-34. doi: 10.1158/2159-8290.CD-14-0765
  51. Bodnarchuk TW, Napper S, Rapin N. et al. Mechanism for the induction of cell death in ONS-76 medulloblastoma cells by Zhangfei/CREB-ZF // J. Neurooncol. 2012. Vol. 109, No. 3. P. 485–501. doi: 10.1007/s11060-012-0927-z
  52. Stetson LC, Dazard J-E, Barnholtz-Sloan JS. Protein markers predict survival in glioma patients // Mol. Cell Proteomics. 2016. Vol. 15, No. 7. P. 2356–2365. doi: 10.1074/mcp.M116.060657
  53. Nakagawara A., Arima-Nakagawara M., Scavarda N.J. et al. Association between high levels of expression of the TRK gene and favorable outcome in human neuroblastoma // N. Engl. J. Med. 1993. Vol. 328, No. 12. P. 847–854. doi: 10.1056/NEJM199303253281205
  54. Antonelli A., Lenzi L., Nakagawara A. et al. Tumor suppressor proteins are differentially affected in human ependymoblastoma and medulloblastoma cells exposed to nerve growth factor // Cancer Invest. 2007. Vol. 25, No. 2. P. 94–101. doi: 10.1080/07357900701205689
  55. Bassili M., Birman E., Schor N.F. et al. Differential roles of Trk and p75 neurotrophin receptors in tumorigenesis and chemoresistance ex vivo and in vivo // Cancer Chemother. Pharmacol. 2010. Vol. 65, No. 6. P. 1047–1056. doi: 10.1007/s00280-009-1110-x
  56. Aloe L., Rocco M.L., Balzamino B.O. et al. Nerve growth factor: role in growth, differentiation and controlling cancer cell development // J. Exp. Clin. Cancer Res. 2016. Vol. 35. P. 116. doi: 10.1186/s13046-016-0395-y

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Индекс цитотоксичности фактора роста нервов (NGF) и химиопрепаратов при in vitro действии на клетки глиомы U251 по данным МТТ-теста. * Статистически значимые отличия индексов цитотоксичности химиопрепаратов от NGF

Скачать (62KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Индекс цитотоксичности химиопрепаратов и фактора роста нервов (NGF) при действии in vitro на клетки анапластической астроцитомы. * Статистически значимые отличия индекса цитотоксичности химиопрепаратов от NGF

Скачать (56KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Индекс цитотоксичности химиопрепаратов и фактора роста нервов (NGF) при действии на клетки глиобластомы. * Статистически значимые отличия индекса цитотоксичности химиопрепаратов от NGF

Скачать (59KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Индекс цитотоксичности химиопрепаратов и фактора роста нервов (NGF) при in vitro действии на клетки медуллобластомы. * Статистически значимые отличия индекса цитотоксичности химиопрепаратов от NGF

Скачать (54KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Индекс цитотоксичности комбинаций фактора роста нервов (NGF) с химиопрепаратами на клетки анапластической астроцитомы. * Cтатистически значимые отличия индекса цитотоксичности химиопрепаратов от NGF

Скачать (66KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Индекс цитотоксичности комбинаций фактора роста нервов (NGF) с химиопрепаратами на клетки глиобластомы

Скачать (66KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Индекс цитотоксичности комбинаций фактора роста нервов (NGF) с химиопрепаратами на клетки медуллобластомы. * Статистически значимые отличия индекса цитотоксичности химиопрепаратов от NGF

Скачать (64KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Экспрессия рецепторов TrkA и р75 на клетках анапластической астроцитомы при воздействии фактора роста нервов (NGF) и его комбинаций с цисплатином и темозоломидом. * Статистически значимые (p < 0,05) отличия экспрессии рецептора TrkA от контроля в пределах одной группы; ** статистически значимые (p < 0,05) отличия экспрессии рецептора p75 от контроля в пределах другой группы

Скачать (85KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Экспрессия рецепторов TrkA и р75 на клетках глиобластомы при воздействии фактора роста нервов и его комбинаций с цисплатином и темозоломидом. * Cтатистически значимые (p < 0,05) отличия экспрессии рецептора TrkA от контроля в пределах одной группы; ** статистически значимые (p < 0,05) отличия экспрессии рецептора p75 от контроля в пределах другой группы

Скачать (82KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Экспрессия рецепторов TrkA и р75 на клетках медуллобластомы при воздействии фактора роста нервов (NGF) и его комбинаций с цисплатином и темозоломидом. * Статистически значимые (p < 0,05) отличия экспрессии рецептора TrkA от контроля в пределах одной группы; ** статистически значимые (p < 0,05) отличия экспрессии рецептора p75 от контроля в пределах другой группы

Скачать (82KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Корреляции между экспрессией рецепторов TrkA (a), p75 (b), TrkA/p75 (c) и индексом цитотоксичности фактора роста нервов (NGF) и его комбинаций с цисплатином (ЦП) или темозоломидом (ТМЗ) при воздействии на клетки анапластической астроцитомы (АА) и глиобластомы (ГБМ) in vitro. Уровень значимости корреляций: * p < 0,01, ** p < 0,01, *** p < 0,001

Скачать (170KB)
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.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах