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 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.

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



Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».