Undersøgelse af glykolysens involvering i reguleringen af ceramids hæmning af proliferation af kroniske myeloide leukæmiceller
Kronisk myelogen leukæmi (CML) er en klonal proliferativ leukæmi i knoglemarvsceller, der tegner sig for ca. 15% af leukæmitilfældene hos voksne. Dens årlige forekomst er 2/100000, høj hos mennesker i alderen 50 ~ 55 år. Kronisk myeloid leukæmi er en tumor, der er forbundet med dannelsen af BCR-ABL1-fusionsprotein gennem Philadelphia-kromosomtranslokation. På nuværende tidspunkt anvendes tyrosinkinaseinhibitor (TKI) målrettede lægemidler hovedsageligt til behandling, hvilket kan forbedre prognosen for CML-patienter betydeligt. Der er dog stadig et tilbagevendende problem med TKI-resistens forårsaget af ustabilitet i tyrosinkinase-genet i BCR-ABL1-onkogenet. Traditionel kinesisk medicin har en terapeutisk effekt på CML, f.eks. ved at øge effekten af kemoterapi og forbedre kroppens immunforsvar. Opdagelse af ledende anti-CML-forbindelser i traditionel kinesisk medicin og analyse af deres virkningsmekanismer kan give nye ideer og et eksperimentelt grundlag for behandling af CML.

Rocaglamid (RocA), der stammer fra grene og blade af den traditionelle kinesiske medicinplante Spartina alterniflora, er et naturligt produkt, der indeholder et cyclopentan-benzofuran-skelet. Det har funktioner som forebyggelse og behandling af luftvejssygdomme som hoste og astma, inflammatoriske hudsygdomme, antiinflammatoriske virkninger, reduktion af lægemiddelskader, neurobeskyttelse og antitumoreffekter. Tidligere undersøgelser har vist, at ceramid hæmmer væksten og spredningen af tumorceller ved nanomolære koncentrationer. Dets antitumormekanisme involverer hovedsageligt hæmning af translationsinitieringsfaktorerne eIF4E og eIF4A i tumorceller, blokering af cellecyklussen ved at aktivere ATM/ATR-Chk1/CHK2-kontrolpunktsvejen og aktivering af tumorceller uden at påvirke MAPK p38- og JNK-vejene i normale celler. Nylige undersøgelser har vist, at sulfonamid kan forbedre kemoterapiens effektivitet og øge leukæmicellernes følsomhed. Flere undersøgelser har vist, at sulfonamid har et stort potentiale som en kandidat til små molekyler til udvikling af antitumorlægemidler.

Nogle tumorceller gennemgår metaboliske ændringer for at opfylde deres energi- og biosyntetiske behov for overlevelse og hurtig spredning, og de øgede niveauer af aerob glykolyse (dvs. Wolberg-effekten) er en af de metaboliske markører for tumorceller. Aerob glykolyse er blevet et vigtigt mål for selektiv indgriben i leukæmi. Det er ikke klart, om sulfonamid hæmmer CML-proliferation ved at regulere CML-glykolysen. Denne artikel bruger CML-cellelinjen K562 som en cellemodel til at undersøge virkningerne af ceramid på CML-celleproliferation og glykolyse og udforske den aerobe glykolyses regulerende rolle i ceramids hæmning af CML-celleproliferation.
Melitamid er et aktivt stof, der udvindes af risorkidéen, og som har antitumoreffekter. Denne artikel undersøger, om sulfonamid hæmmer spredningen af K562-celler gennem aerob glykolyse. Resultaterne af MTT-analysen viste, at væksten og spredningen af K562-celler blev signifikant hæmmet af melitamid på en tids- og koncentrationsafhængig måde, og dets IC50 for hæmning af spredningen af K562-celler nåede det nanomolære niveau. Brugen af flowcytometri-teknologi har vist, at azepam hæmmer spredningen og inducerer apoptose af K562-celler ved at blokere G2/M-fasen i cellecyklussen.
Tumorceller udviser stadig høje niveauer af glukoseoptagelse, glykolyse og laktatniveauer under aerobe forhold, kendt som Warburg-effekten. Transkriptionsfaktoren c-Myc er i vid udstrækning involveret i reguleringen af cellulære funktioner som celleproliferation, celleoverlevelse, vævsmodellering og angiogenese og igangsætter også metabolisk omprogrammering af tumorceller. c-Myc opregulerer glukosetransportører og næsten alle glykolytiske enzymer og fremmer derved tumorcellernes glukosemetabolisme. 13C-mærket glukose viste, at c-Myc fremmede glukoseforbruget i Burkitt-lymfom og c-Myc-drevet leverkræft. Forskning har vist, at c-Myc fremmer udskillelsen af laktat, som ikke kun er et metabolisk stof, der er involveret i glykolysen, men også er med til at fremme angiogenese, immunflugt, cellemigration, metabolisk efterspørgsel og andre kræftfremkaldende effekter. Vi fandt gennem glukosesultbehandling af K562-celler, at fjernelse af glukose reducerede laktatproduktionsniveauet og proteinekspressionsniveauet for c-Myc og ikke var befordrende for spredning af K562-celler. Dette bekræfter, at væksten og spredningen af K562-celler afhænger af tilførslen af glukose, hvilket afspejler sammenhængen mellem c-Myc-niveauer og glukoseniveauer i K562-celler. Under sultebetingelser blev det konstateret, at den relative hæmning af formamid på K562-celler efter fjernelse af glukose var lavere end for den gruppe, der blev tilsat glukose. Derfor spekuleres der i, at formamids hæmning af K562-cellers vækst er delvist afhængig af glukose, hvilket betyder, at formamid ikke yderligere kan fremkalde væksthæmning i K562-celler uden glukoseforsyning. Melitamid reducerede også signifikant glukoseforbruget og laktatproduktionen i supernatanten fra K562-celler, hvilket indikerer, at melitamid hæmmede den aerobe glykolyse i K562-celler.
Hexokinase 2 (HK2) er et specifikt nøgleenzym i tumorcellers glykolyse, som kan binde sig til den ydre mitokondriemembran for at opretholde højhastigheds aerob glykolyse af tumorceller og give energi til hurtig spredning af tumorceller. Forskerne bekræftede, at HK2 spiller en vigtig rolle i forekomsten og udviklingen af brystkræft, lungekræft og andre tumorer ved hjælp af musemodeller; Hexokinase 1 (HK1) udtrykkes bredt i voksnes væv og betragtes som en husholdningssubtype af hexokinase; Phosphofructokinase P (PFKP) spiller en afgørende rolle i initiering og metastase af kræft. Nogle undersøgelser har vist, at PFKP har potentiale til at være en diagnostisk markør eller et lægemiddelmål for brystkræft og lungekræft; Pyruvatkinase 2 (PKM2) udtrykkes i alle celler med høje nukleinsyresyntesehastigheder, såsom normale prolifererende celler, embryonale celler og især tumorceller; Laktatdehydrogenase A (LDHA) katalyserer den gensidige transformation af pyruvat og L-mælkesyre. LDHA-niveauet i mange humane tumorceller er højere end i normale celler. Hæmning af LDHA kan reducere spredningen af tumorceller som hoved- og halskræft, bugspytkirtelkræft, livmoderhalskræft og prostatakræft. Vi analyserede virkningerne af ceramid på proteinekspressionsniveauerne af HK2, HK1, PFKP, PKM2, LDHA og den onkogene transkriptionsfaktor c-Myc i K562-celler og fandt, at ceramid næppe regulerede proteinekspressionsniveauerne af HK1, PFKP, PKM2 og LDHA, men signifikant nedregulerede proteinekspressionsniveauerne af c-Myc og HK2. Vi spekulerer i, at melinamid udøver sin anti-K562-celleaktivitet ved at nedregulere c-Myc og HK2 og hæmme aerobe glykolyseveje. Det regulatoriske forhold mellem c-Myc og HK2 kræver yderligere udforskning.