БИОХИМИЯ, 2019, том 84, вып. 11, с. 1759–1768

УДК 576.385.5

Влияние химиотерапевтических препаратов на экспрессию маркеров опухолевых стволовых клеток, эпителиально-мезенхимального перехода и ретиноидных рецепторов

© 2019 O. Исаев 1, Ю. Джу 2, Е. Гасимов 1, Дж. Вернер 3, А.В. Бажин 3*,**

Department of Histology, Embryology and Cytology, Azerbaijan Medical University, Baku, Azerbaijan; E-Mail: isayev.orkhan@yahoo.com, geldar1949@gmail.com

International Joint Laboratory for Cell Medical Engineering of Henan Province, Department of Oncology, Henan University Huaihe Hospital, Kaifeng, Henan 475000, People’s Republic of China; E-mail: celltransplant@163.com

Department of General, Visceral, and Transplantation Surgery, Ludwig-Maximilians-University Munich, Munich 81377, Germany; E-mail: alexandr.bazhin@med.uni-muenchen.de

Поступила в редакцию 14.05.2019
После доработки 14.05.2019
Принята к публикации 14.05.2019

DOI: 10.1134/S0320972519110162

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: аденокарцинома протоков поджелудочной железы, опухолевые стволовые клетки, эпителиально-мезенхимальный переход, ретиноидные рецепторы.

Аннотация

Есть много данных, свидетельствующих о том, что опухолевые стволовые клетки (CSC — cancer stem cells), процесс эпителиально-мезенхимального перехода (EMT — epithelial-mesenchymal transition), а также экспрессия и функционирование ретиноидных рецепторов являются ключевыми признаками возникновения опухоли, ее прогрессирования и развития устойчивости к действию химиотерапевтических агентов. Это положение также верно для аденокарциномы протоков поджелудочной железы (PDAC — pancreatic ductal adenocarcinoma), которая является клинической проблемой в связи с ухудшающейся ситуацией с распространенностью этого заболевания. Поэтому понимание вышеупомянутых особенностей может открыть новые возможности для разработки будущих стратегий лечения PDAC. Главной целью настоящей работы было изучение взаимосвязей между опухолевыми стволовыми клетками, эпителиально-мезенхимальным переходом и ретиноидными рецепторами в клетках аденокарциномы протоков поджелудочной железы после их обработки химиотерапевтическими препаратами: гемцитабином и 5-фторурацилом. Нами были выявлены различия в уровне экспрессии маркеров CSC и EMT, а также ретиноидных рецепторов в нативных клетках линий MiaPaca и Panc1 аденокарциномы протоков поджелудочной железы. Кроме того, было показано, что эти линии клеток также различаются по степени развития спонтанного апоптоза и их распределению по различным фазам клеточного цикла. Также нами было показано, что химиотерапия вызывает снижение количества опухолевых клеток, находящихся в S-фазе клеточного цикла. Более того, было обнаружено, что гемцитабин и 5-фторурацил модулируют экспрессию маркеров CSC, а именно e-кадгерина и RXRβ в клетках Panc1, но не в клетках линии MiaPaca. Мы предположили, что эти эффекты можно объяснить различием в базальном уровне экспрессии исследуемых генов. Полученные результаты могут представлять интерес в плане проведения дальнейших доклинических исследований.

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи:

captcha

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

** Автор является выпускником кафедры биохимии биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Благодарности

Авторы выражают благодарность Микаэле Свихла и Томми Бауэру за оказанную замечательную техническую помощь и Маре Таверне за административную поддержку.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликтов интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей или использованием животных в качестве объектов.

Список литературы

1. Werner, J., Combs, S. E., Springfeld, C., Hartwig, W., Hackert, T., and Buchler, M.W. (2013) Advanced-stage pancreatic cancer: therapy options, Nat. Rev. Clin. Oncol., 10, 323–333.

2. Hartwig, W., Werner, J., Jager, D., Debus, J., and Buchler, M.W. (2013) Improvement of surgical results for pancreatic cancer, Lancet Oncol., 14, e476–e485.

3. Burris, H.A. 3rd, Moore, M.J., Andersen, J., Green, M.R., Rothenberg, M.L., Modiano, M.R., Cripps, M.C., Portenoy, R.K., Storniolo, A.M., Tarassoff, P., Nelson, R., Dorr, F.A., Stephens, C.D., and Von Hoff, D.D. (1997) Improvements in survival and clinical benefit with gemcitabine as first-line therapy for patients with advanced pancreas cancer: a randomized trial, J. Clin. Oncol., 15, 2403–2413.

4. Pusceddu, S., Ghidini, M., Torchio, M., Corti, F., Tomasello, G., Niger, M., Prinzi, N., Nichetti, F., Coinu, A., Di Bartolomeo, M., Cabiddu, M., Passalacqua, R., de Braud, F., and Petrelli, F. (2019) Comparative effectiveness of gemcitabine plus Nab-Paclitaxel and FOLFIRINOX in the first-line setting of metastatic pancreatic cancer: a systematic review and meta-analysis, Cancers (Basel), 11, E484, doi: 10.3390/cancers11040484.

5. Shevchenko, I., Karakhanova, S., Soltek, S., Link, J., Bayry, J., Werner, J., Umansky, V., and Bazhin, A.V. (2013) Low-dose gemcitabine depletes regulatory T cells and improves survival in the orthotopic Panc02 model of pancreatic cancer, Int. J. Cancer, 133, 98–107.

6. Karakhanova, S., Mosl, B., Harig, S., von Ahn, K., Fritz, J., Schmidt, J., Jager, D., Werner, J., and Bazhin, A.V. (2014) Influence of interferon-alpha combined with chemo (radio) therapy on immunological parameters in pancreatic adenocarcinoma, Int. J. Mol. Sci., 15, 4104–4125.

7. Fritz, J., Karakhanova, S., Brecht, R., Nachtigall, I., Werner, J., and Bazhin, A.V. (2015) In vitro immunomodulatory properties of gemcitabine alone and in combination with interferon-alpha, Immunol. Lett., 168, 111–119.

8. Hanahan, D., and Weinberg, R.A. (2011) Hallmarks of cancer: the next generation, Cell, 144, 646–674.

9. Tirino, V., Desiderio, V., Paino, F., De Rosa, A., Papaccio, F., La Noce, M., Laino, L., De Francesco, F., and Papaccio, G. (2013) Cancer stem cells in solid tumors: an overview and new approaches for their isolation and characterization, FASEB J., 27, 13–24.

10. Zhu, Y., Karakhanova, S., Huang, X., Deng, S.P., Werner, J., and Bazhin, A.V. (2014) Influence of interferon-alpha on the expression of the cancer stem cell markers in pancreatic carcinoma cells, Exp. Cell Res., 324, 146–156.

11. Rhim, A.D., Mirek, E.T., Aiello, N.M., Maitra, A., Bailey, J.M., McAllister, F., Reichert, M., Beatty, G.L., Rustgi, A.K., Vonderheide, R.H., Leach, S.D., and Stanger, B.Z. (2012) EMT and dissemination precede pancreatic tumor formation, Cell, 148, 349–361.

12. Amann, P.M., Eichmuller, S.B., Schmidt, J., and Bazhin, A.V. (2011) Regulation of gene expression by retinoids, Curr. Med. Chem., 18, 1405–1412.

13. Bleul, T., Ruhl, R., Bulashevska, S., Karakhanova, S., Werner, J., and Bazhin, A.V. (2015) Reduced retinoids and retinoid receptors’ expression in pancreatic cancer: a link to patient survival, Mol. Carcinog., 54, 870–879.

14. Bazhin, A.V., Bleul, T., de Lera, A.R., Werner, J., and Ruhl, R. (2016) Relationship between all-trans-13,14-dihydro retinoic acid and pancreatic adenocarcinoma, Pancreas, 45, e29–e31.

15. Martins-Neves, S.R., Cleton-Jansen, A.M., and Gomes, C.M.F. (2018) Therapy-induced enrichment of cancer stem-like cells in solid human tumors: where do we stand? Pharmacol. Res., 137, 193–204.

16. Bulle, A., Dekervel, J., Libbrecht, L., Nittner, D., Deschuttere, L., Lambrecht, D., Van Cutsem, E., Verslype, C., and van Pelt, J. (2019) Gemcitabine induces epithelial-to-mesenchymal transition in patient-derived pancreatic ductal adenocarcinoma xenografts, Am. J. Transl. Res., 11, 765–779.

17. Quan, Q., Zhong, F., Wang, X., Guo, L., and Chen, K. (2019) PAR2 inhibition enhanced the sensitivity of colorectal cancer cells to 5-FU and reduced EMT signaling, Oncol. Res., doi: 10.3727/096504018X15442985680348.

18. Bazhin, A.V., Tambor, V., Dikov, B., Philippov, P.P., Schadendorf, D., and Eichmuller, S. B. (2010) cGMP-phosphodiesterase 6, transducin and Wnt5a/Frizzled-2-signaling control cGMP and Ca(2+) homeostasis in melanoma cells, Cell. Mol. Life Sci., 67, 817–828.

19. Schmittgen, T.D., and Livak, K.J. (2008) Analyzing real-time PCR data by the comparative C(T) method, Nat. Protoc., 3, 1101–1108.

20. Diab, M., Azmi, A., Mohammad, R., and Philip, P.A. (2019) Pharmacotherapeutic strategies for treating pancreatic cancer: advances and challenges, Expert. Opin. Pharmacother., 20, 535–546.

21. Chen, W.H., Horoszewicz, J.S., Leong, S.S., Shimano, T., Penetrante, R., Sanders, W.H., Berjian, R., Douglass, H.O., Martin, E.W., and Chu, T.M. (1982) Human pancreatic adenocarcinoma: in vitro and in vivo morphology of a new tumor line established from ascites, In Vitro, 18, 24–34.

22. Sipos, B., Moser, S., Kalthoff, H., Torok, V., Lohr, M., and Kloppel, G. (2003) A comprehensive characterization of pancreatic ductal carcinoma cell lines: towards the establishment of an in vitro research platform, Virchows Arch., 442, 444–452.

23. Kim, S.K., Kim, H., Lee, D.H., Kim, T.S., Kim, T., Chung, C., Koh, G.Y., Kim, H., and Lim, D.S. (2013) Reversing the intractable nature of pancreatic cancer by selectively targeting ALDH-high, therapy-resistant cancer cells, PLoS One, 8, e78130.

24. Was, H., Czarnecka, J., Kominek, A., Barszcz, K., Bernas, T., Piwocka, K., and Kaminska, B. (2018) Some chemotherapeutics-treated colon cancer cells display a specific phenotype being a combination of stem-like and senescent cell features, Cancer Biol. Ther., 19, 63–75.

25. Arumugam, T., Ramachandran, V., Fournier, K.F., Wang, H., Marquis, L., Abbruzzese, J. L., Gallick, G.E., Logsdon, C.D., McConkey, D.J., and Choi, W. (2009) Epithelial to mesenchymal transition contributes to drug resistance in pancreatic cancer, Cancer Res., 69, 5820–5828.

26. Zheng, X., Carstens, J.L., Kim, J., Scheible, M., Kaye, J., Sugimoto, H., Wu, C.C., LeBleu, V.S., and Kalluri, R. (2015) Epithelial-to-mesenchymal transition is dispensable for metastasis but induces chemoresistance in pancreatic cancer, Nature, 527, 525–530.

27. Zhang, W., Feng, M., Zheng, G., Chen, Y., Wang, X., Pen, B., Yin, J., Yu, Y., and He, Z. (2012) Chemoresistance to 5-fluorouracil induces epithelial-mesenchymal transition via up-regulation of Snail in MCF7 human breast cancer cells, Biochem. Biophys. Res. Commun., 417, 679–685.

28. Wu, Q., Wang, R., Yang, Q., Hou, X., Chen, S., Hou, Y., Chen, C., Yang, Y., Miele, L., Sarkar, F. H., Chen, Y., and Wang, Z. (2013) Chemoresistance to gemcitabine in hepatoma cells induces epithelial-mesenchymal transition and involves activation of PDGF-D pathway, Oncotarget, 4, 1999–2009.

29. Druzhkova, I., Ignatova, N., Prodanets, N., Kiselev, N., Zhukov, I., Shirmanova, M., Zagainov, V., and Zagaynova, E. (2019) E-Cadherin in colorectal cancer: relation to chemosensitivity, Clin. Colorectal Cancer, 18, e74–e86.

30. Wang, R., Cheng, L., Xia, J., Wang, Z., Wu, Q., and Wang, Z. (2014) Gemcitabine resistance is associated with epithelial-mesenchymal transition and induction of HIF-1alpha in pancreatic cancer cells, Curr. Cancer Drug Targets, 14, 407–417.

31. Tooker, P., Yen, W. C., Ng, S. C., Negro-Vilar, A., and Hermann, T. W. (2007) Bexarotene (LGD1069, Targretin), a selective retinoid X receptor agonist, prevents and reverses gemcitabine resistance in NSCLC cells by modulating gene amplification, Cancer Res., 67, 4425–4433.