Исследование участия гликолиза в регуляции ингибирования пролиферации клеток хронического миелоидного лейкоза церамидом
Хронический миелогенный лейкоз (ХМЛ) - это клонально-пролиферативный лейкоз клеток костного мозга, составляющий около 15% случаев лейкозов у взрослых. Его ежегодная частота заболеваемости составляет 2/100000, причем высокий уровень заболеваемости наблюдается у людей в возрасте 50-55 лет. Хронический миелоидный лейкоз - это опухоль, связанная с образованием слитого белка BCR-ABL1 через транслокацию филадельфийской хромосомы. В настоящее время для лечения в основном используются таргетные препараты ингибиторов тирозинкиназы (TKI), которые могут значительно улучшить прогноз больных ХМЛ. Однако до сих пор существует проблема рецидива резистентности к TKI, вызванная нестабильностью гена тирозинкиназы онкогена BCR-ABL1. Традиционная китайская медицина оказывает терапевтическое воздействие на ХМЛ, например, повышает эффективность химиотерапии и улучшает иммунную функцию организма. Обнаружение в традиционной китайской медицине ведущих соединений против ХМЛ и анализ механизмов их действия может дать новые идеи и экспериментальную базу для лечения ХМЛ.

Рокагламид (RocA), получаемый из ветвей и листьев растения традиционной китайской медицины Spartina alterniflora, представляет собой натуральный продукт, содержащий циклопентановый бензофурановый скелет. Он выполняет такие функции, как профилактика и лечение респираторных заболеваний, таких как кашель и астма, воспалительных заболеваний кожи, противовоспалительное действие, снижение лекарственного повреждения, нейропротекция и противоопухолевое действие. Предыдущие исследования показали, что церамид подавляет рост и пролиферацию опухолевых клеток в наномолярных концентрациях. Его противоопухолевый механизм в основном включает ингибирование факторов инициации трансляции eIF4E и eIF4A опухолевых клеток, блокирование клеточного цикла путем активации пути контрольной точки ATM/ATR-Chk1/CHK2 и активацию опухолевых клеток без влияния на пути MAPK p38 и JNK нормальных клеток. Недавние исследования показали, что сульфаниламид может повышать эффективность химиотерапии и усиливать чувствительность лейкозных клеток. Многочисленные исследования показали, что сульфаниламид обладает большим потенциалом в качестве кандидата на создание противоопухолевых препаратов из малых молекул.

Некоторые опухолевые клетки подвергаются метаболическим изменениям, чтобы удовлетворить свои энергетические и биосинтетические потребности для выживания и быстрого распространения, а повышенный уровень аэробного гликолиза (т.е. эффект Вольберга) является одним из метаболических маркеров опухолевых клеток. Аэробный гликолиз стал важной мишенью для селективного вмешательства в лейкемию. Неясно, ингибирует ли сульфаниламид пролиферацию ХМЛ, регулируя гликолиз ХМЛ. В данной работе клеточная линия ХМЛ K562 используется в качестве клеточной модели для исследования влияния церамида на пролиферацию и гликолиз клеток ХМЛ, а также для изучения регулирующей роли аэробного гликолиза в ингибировании церамидом пролиферации клеток ХМЛ.
Мелитамид - активное вещество, добываемое из рисовой орхидеи и обладающее противоопухолевым действием. В этой статье исследуется, ингибирует ли сульфаниламид пролиферацию клеток K562 посредством аэробного гликолиза. Результаты МТТ-анализа показали, что рост и пролиферация клеток K562 значительно подавлялись мелитамидом в зависимости от времени и концентрации, а его IC50 для ингибирования пролиферации клеток K562 достигал наномолярного уровня. Использование технологии проточной цитометрии показало, что азепам подавляет пролиферацию и индуцирует апоптоз клеток K562, блокируя фазу G2/M клеточного цикла.
Опухолевые клетки по-прежнему демонстрируют высокий уровень поглощения глюкозы, гликолиза и лактата в аэробных условиях, что известно как эффект Варбурга. Транскрипционный фактор c-Myc широко вовлечен в регуляцию клеточных функций, таких как пролиферация клеток, их выживание, ремоделирование тканей и ангиогенез, а также инициирует метаболическое перепрограммирование опухолевых клеток. c-Myc повышает уровень транспортеров глюкозы и почти всех гликолитических ферментов, тем самым способствуя метаболизму глюкозы в опухолевых клетках. Меченая 13C-глюкоза показала, что c-Myc способствует потреблению глюкозы в лимфоме Буркитта и раке печени, вызванном c-Myc. Исследования показали, что c-Myc способствует выделению лактата, который является не только метаболическим веществом, участвующим в гликолизе, но и участвует в развитии ангиогенеза, иммунного бегства, миграции клеток, метаболической потребности и других канцерогенных эффектов. В результате лечения клеток K562 глюкозой мы обнаружили, что удаление глюкозы снижает уровень выработки лактата и уровень экспрессии белка c-Myc, а также не способствует пролиферации клеток K562. Это подтверждает, что рост и пролиферация клеток K562 зависят от поступления глюкозы, что отражает корреляцию между уровнем c-Myc и уровнем глюкозы в клетках K562. В условиях голодания было обнаружено, что относительная скорость ингибирования формамида на клетках К562 после удаления глюкозы была ниже, чем в группе с добавлением глюкозы. Таким образом, можно предположить, что ингибирование формамидом роста клеток K562 частично зависит от глюкозы, а это означает, что формамид не может вызывать дальнейшее ингибирование роста клеток K562 без поступления глюкозы. Мелитамид также значительно снижал уровень потребления глюкозы и выработки лактата в супернатанте клеток K562, что указывает на то, что мелитамид ингибировал аэробный гликолиз в клетках K562.
Гексокиназа 2 (HK2) является специфическим ключевым ферментом гликолиза опухолевых клеток, который может связываться с внешней митохондриальной мембраной для поддержания высокоскоростного аэробного гликолиза опухолевых клеток и обеспечения энергией для быстрого размножения опухолевых клеток. Исследователи подтвердили, что HK2 играет важную роль в возникновении и развитии рака молочной железы, рака легких и других опухолей на мышиных моделях; Гексокиназа 1 (HK1) широко экспрессируется в тканях взрослого человека и считается подтипом гексокиназы домашнего хозяйства; Фосфофруктокиназа P (PFKP) играет важнейшую роль в инициации и метастазировании рака. Некоторые исследования показали, что PFKP может стать диагностическим маркером или мишенью для лекарств при раке груди и раке легких; Пируваткиназа 2 (PKM2) экспрессируется во всех клетках с высокой скоростью синтеза нуклеиновых кислот, таких как нормальные пролиферирующие клетки, эмбриональные клетки и особенно опухолевые клетки; Лактатдегидрогеназа A (LDHA) катализирует взаимное превращение пирувата и L-молочной кислоты. Уровень LDHA во многих опухолевых клетках человека выше, чем в нормальных клетках. Ингибирование LDHA может уменьшить пролиферацию опухолевых клеток, таких как рак головы и шеи, рак поджелудочной железы, рак шейки матки и рак простаты. Мы проанализировали влияние церамида на уровни экспрессии белков HK2, HK1, PFKP, PKM2, LDHA и онкогенного транскрипционного фактора c-Myc в клетках K562 и обнаружили, что церамид почти не регулирует уровни экспрессии белков HK1, PFKP, PKM2 и LDHA, но значительно снижает уровни экспрессии белков c-Myc и HK2. Мы предполагаем, что мелинамид проявляет свою анти-K562 активность путем снижения уровня c-Myc и HK2 и ингибирования аэробного пути гликолиза. Регуляторная связь между c-Myc и HK2 требует дальнейшего изучения.