Étude sur le réarrangement du cytosquelette cytoplasmique et l'inhibition de la migration induits par la leucaménine E dans les cellules HeLa du cancer du col de l'utérus humain
Les microfilaments, les microtubules et les fibres intermédiaires des cellules eucaryotes sont interconnectés avec leurs protéines de liaison pour former un réseau tridimensionnel hautement ordonné comme le système de squelette cytoplasmique. Ils participent à des processus clés de la vie cellulaire tels que le transport de matériaux, la transmission d'informations, la division cellulaire, la migration cellulaire et le maintien de la morphologie cellulaire. Le processus dynamique du cytosquelette est hautement régulé pour répondre aux besoins des activités de la vie cellulaire, et son désordre d'assemblage peut conduire à l'inhibition de la croissance cellulaire, à l'arrêt de la division cellulaire et même à l'apoptose de la cellule. Certains médicaments antitumoraux peuvent perturber l'équilibre dynamique des microtubules en modifiant la dépolymérisation et la polymérisation du cytosquelette, inhibant ainsi la prolifération cellulaire et exerçant des effets antitumoraux. Les alcaloïdes de catharanthe et les taxanes, médicaments anticancéreux dérivés de plantes, peuvent se combiner à la β-tubuline, interférer avec le processus dynamique du squelette des microtubules et être utilisés pour traiter diverses tumeurs, notamment le cancer du sein, le cancer du poumon, le neuroblastome, le rhabdomyosarcome, la leucémie aiguë, etc. La recherche et la découverte de médicaments antitumoraux ciblant le cytosquelette et ses protéines apparentées sont devenues un domaine de recherche très actif.

Les espèces réactives de l'oxygène (ROS) agissent comme des molécules de signalisation à l'intérieur des cellules et participent aux principaux processus de la vie cellulaire tels que la prolifération et la différenciation des cellules. En raison des modifications des voies métaboliques dans les cellules tumorales, la teneur en ROS augmente, en particulier en H2O2, ce qui rend les cellules tumorales plus sensibles aux variations des niveaux de ROS. Par conséquent, les modifications spécifiques des composants intracellulaires par la génération de ROS et la défense antioxydante ont été identifiées comme des cibles pour le traitement du cancer. La recherche a montré que les ROS générés par la NADPH oxydase et d'autres sources peuvent modifier directement les microfilaments, les microtubules et les protéines de soie intermédiaires, affectant leurs processus dynamiques d'assemblage et de désassemblage, ou remodeler le cytosquelette en activant la Rho GTPase en amont par le biais de voies de signalisation connexes. Le stress oxydatif intracellulaire médié par la NADPH oxydase joue également un rôle régulateur important dans les maladies liées au cytosquelette. Ces dernières années, les chercheurs se sont largement intéressés à l'implication des ROS dans la régulation de la dynamique du cytosquelette.

Il existe plus de 90 espèces de plantes du genre Camellia réparties en Chine, dont environ 30 sont utilisées à des fins médicinales. Parmi elles, Isodon rubescens a déjà été incluse dans la pharmacopée chinoise et est principalement utilisée pour le traitement des maladies antibactériennes, anti-inflammatoires et antitumorales. L'oridonine, principal ingrédient actif de Lonicera japonica, a fait l'objet d'études approfondies sur son mécanisme antitumoral, et ses modifications structurelles ont fait l'objet d'essais cliniques de phase I en tant que médicaments contre la leucémie. Plus de 1300 espèces de diterpènes kaempférols énantiomériques ont été découvertes, particulièrement abondantes dans les branches et les feuilles des plantes du genre Camellia. Ces composés présentent une activité anticancéreuse importante et devraient conduire à la découverte de nouveaux médicaments antitumoraux. À l'heure actuelle, seul un très petit nombre de diterpènes énantiomériques tels que l'arbutine ont fait l'objet d'études approfondies et systématiques sur leurs mécanismes anticancéreux. La recherche sur d'autres diterpènes de ce type est encore insuffisante, mais des progrès significatifs ont été réalisés ces dernières années. Ces dernières années, on a découvert que certains énantiomères des diterpènes du kaempférol peuvent agir sur le système du cytosquelette et exercer une activité anticancéreuse. Par exemple, la bactériocine A cible directement la protéine BubR1 pour activer le point de contrôle de l'assemblage du fuseau, empêchant la transition cellulaire moyenne à tardive et inhibant la phase mitotique des cellules leucémiques Raji et Jurkat ; La wangzaozine A et l'épinodosine induisent un réarrangement du cytosquelette (microfilaments, microtubules et filaments intermédiaires) dans les cellules HeLa et HL-60, respectivement, ce qui est associé à l'induction de la différenciation cellulaire ; la leucaménine E peut également induire la phosphorylation de la kératine dans les HUVEC et les cellules PLC, bloquant ainsi l'assemblage normal des réseaux de fibres de kératine. Cet article continue à rapporter les effets de la leucaménine E sur le réarrangement de trois fibres squelettiques (microfilaments, microtubules et fibres de kératine) dans les cellules HeLa, ainsi que les mécanismes possibles d'inhibition de la croissance et de la migration cellulaires. Elle fournit des indices pour élucider les mécanismes moléculaires anticancéreux des diterpénoïdes énantiomériques du kaempférol et une base scientifique pour le développement et l'application ultérieurs de ce composé.

Ces dernières années, l'activité pharmacologique anticancéreuse des diterpènes énantiomériques du kaempférol a suscité un grand intérêt parmi les chercheurs. De plus en plus de rapports ont été publiés sur les mécanismes anticancéreux de ces composés ayant différentes configurations moléculaires, et il a été constaté que leurs effets sur les processus vitaux cellulaires sont multiples, démontrant des effets multi-cibles au niveau moléculaire. Par exemple, ils induisent l'apoptose et la différenciation des cellules par le biais de diverses voies de signalisation cellulaire. En ciblant les peroxydases I et II, la protéine BubR1 et la protéine cancéreuse AML1-ETO, ils peuvent réguler l'activité de la NADPH oxydase et induire la phosphorylation de la kératine. Notre groupe de recherche a rapporté successivement les effets des diterpènes énantiomériques du kaempférol sur le système du cytosquelette : L'épinodosine et la wangzaozine A peuvent respectivement affecter l'assemblage dynamique du cytosquelette dans les cellules HL-60 et HeLa, provoquant un réarrangement du cytosquelette cytoplasmique, modifiant la distribution des microfilaments, des microtubules et des fibres intermédiaires du squelette, et interférant avec l'homéostasie du système du cytosquelette cytoplasmique. Cependant, leurs mécanismes d'action ne sont pas bien compris.

Dans cet article, nous avons d'abord étudié les caractéristiques du réarrangement du cytosquelette des cellules HeLa induit par de faibles concentrations de leucaménine E (0,4-1,0 μ mol/L). Une faible concentration de leucaménine E a modifié de manière significative la morphologie des cellules après un traitement prolongé (48h et 72h), entraînant la formation de longues bandes, une réduction significative du nombre de pseudopodes, l'allongement des pseudopodes, et un changement significatif de la morphologie nucléaire, avec une augmentation du nombre de "noyaux en forme de rein". Comme on le sait, les microfilaments, les microtubules et les fibres moyennes ont tous pour fonction de maintenir la morphologie des cellules et de leurs noyaux. Par conséquent, ces changements suggèrent que le leucomène E peut interférer avec l'équilibre dynamique du cytosquelette et induire un réarrangement du cytosquelette. D'autres colorations par fluorescence ont confirmé cette hypothèse : le nombre de fibres de stress cytoplasmiques a diminué, les microtubules et les fibres de kératine se sont rassemblés autour du noyau, la disposition des microtubules et des fibres intermédiaires de kératine a changé de manière significative, et certaines fibres intermédiaires de microtubules et de kératine se sont épaissies. L'analyse par cytométrie en flux a également confirmé une diminution des microfilaments cohésifs, une augmentation significative des microtubules agrégés et une légère augmentation de la polymérisation des fibres de kératine dans les cellules HeLa. Ce résultat est similaire à notre rapport précédent sur l'induction du réarrangement du cytosquelette dans les cellules HeLa par le diterpénoïde énantiomérique wangzaozin A. Cependant, le traitement des cellules HepG2, H1299, PLC et HUVEC avec la leucaménine E à des concentrations élevées (2,0~4,0 μ mol/L) pendant 24 heures a entraîné des changements minimes dans la morphologie cellulaire, ce qui est complètement différent du schéma des changements observés après un traitement à faible concentration. Nous avons constaté que des concentrations élevées de leucomène E peuvent activer la voie de signalisation ERK dans les cellules, induire la phosphorylation de K8-S431/73 et K18-S52, inhiber l'assemblage des fibres de kératine et réduire le nombre de fibres de kératine. Cela indique que différentes concentrations de leucoménane E peuvent participer à la régulation de différentes voies de signalisation dans les cellules, provoquant différents événements de réponse cellulaire.

L'implication profonde du cytosquelette dans la division et la migration cellulaires est étroitement liée à la carcinogenèse et à la détérioration cellulaires. Le réseau de fibres dynamique composé du cytosquelette et des protéines régulatrices est impliqué dans le processus de migration cellulaire, qui se manifeste par des changements continus de la morphologie cellulaire, la réorganisation du cytosquelette et le mouvement directionnel des cellules. Les composés ciblant le cytosquelette, tels que la cytochalasine, la colchicine et la vincristine, inhibent la prolifération et la migration cellulaires en affectant l'assemblage du cytosquelette. Nos recherches montrent que 0,8~1,0 μ mol/L de leucomène E peut interférer avec l'équilibre dynamique du cytosquelette des cellules HeLa, provoquant un réarrangement significatif du cytosquelette cytoplasmique, inhibant la migration cellulaire, et réduisant le taux de prolifération cellulaire en bloquant le fonctionnement du cycle cellulaire. Cela indique que le leucomène E a une valeur importante dans la recherche et la découverte de nouveaux médicaments anticancéreux.

Les ROS sont un type de radical libre contenant de l'oxygène produit dans les organismes vivants, plus actif que l'oxygène moléculaire, tel que O2, H2O2, - OH, etc. Dans des conditions physiologiques normales, les ROS jouent un rôle important en tant que second messager en déterminant le destin des cellules et en modifiant diverses molécules de signalisation. La recherche a confirmé que les ROS participent à la voie de signalisation du remodelage du cytosquelette, modifiant directement le cytosquelette ou les protéines liées au cytosquelette, et constituent un important facteur de régulation impliqué dans la structure et la fonction du cytosquelette. Nous avons précédemment rapporté que le leucomène E peut augmenter les niveaux de ROS intracellulaires et induire la différenciation des cellules HL-60 en granulocytes matures en régulant l'activité de la NADPH oxydase dans les cellules HL-60. Dans cette étude, le traitement des cellules HeLa avec 0,4~1,0 μ mol/L de leucomène E a augmenté de manière significative les niveaux de ROS intracellulaires, et la teneur en ROS a augmenté de manière significative avec l'augmentation de la concentration du médicament et le temps de traitement prolongé. Nous supposons que les ROS peuvent être un événement en amont des changements morphologiques cellulaires, de l'inhibition de la migration cellulaire et du réarrangement du cytosquelette induits par le leukomenen E. Le leucomène E peut réguler le réarrangement du cytosquelette par la voie de signalisation des ROS, entraînant des changements dans la morphologie cellulaire et l'inhibition de la migration cellulaire. D'autres expériences ont confirmé les hypothèses ci-dessus : l'ajout de NAC a un effet inhibiteur significatif sur les changements morphologiques induits par le leucomène E (vers des pseudopodes allongés et allongés réduits), et il a été observé que la NAC affaiblissait l'induction de la réduction des fibres de stress par le leucomène E et réduisait l'agrégation des microtubules et des fibres de kératine autour du noyau. Ces phénomènes indiquent que le réarrangement du cytosquelette et les changements dans la morphologie cellulaire provoqués par le leucomène E sont associés à une augmentation des niveaux de ROS. Des études ont montré que les ROS sont impliqués dans les processus dynamiques d'agrégation et de dépolymérisation des microfilaments. Dans les chondrocytes primitifs humains, une augmentation des ROS favorise la modification oxydative de Racl et induit des changements dans la structure du cytosquelette des cellules d'actine ; les ROS perturbent le réseau de fibres de stress et d'autres faisceaux de microfilaments des cellules de Sertoli (SC) testiculaires par le biais de la voie ERK. En outre, les ROS affectent de manière significative l'instabilité dynamique des microtubules, régulent l'organisation du cytosquelette des protéines de microtubules et induisent la modification des protéines de microtubules. Il n'existe aucun rapport pertinent sur la corrélation et le mécanisme entre les ROS et la polymérisation des fibres de kératine. Nous supposons que le réarrangement du cytosquelette causé par la leucaménine E est déclenché par l'activation des voies de signalisation liées au réarrangement du cytosquelette par l'augmentation des niveaux de ROS, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer la voie spécifique. Lai et al. ont rapporté que la naringine induisait une augmentation des niveaux de ROS dans les cellules HeLa, activait la voie ROS/JNK/Bcl2 et inhibait la prolifération et la migration des cellules. Nos recherches confirment que les ROS peuvent agir comme des molécules de signalisation sur le système du cytosquelette, interférant avec la réorganisation coordonnée du cytosquelette pendant le mouvement des cellules, ce qui conduit à l'inhibition de la migration cellulaire. D'autres recherches approfondies sont nécessaires sur la voie de signalisation par laquelle la leucaménine E inhibe la prolifération cellulaire.