Гетерогенность и базальная аутофагия в клетках гепатокарциномы-29

  • R. S. Dossymbekova
  • Z. B. Tungushbaev
  • K. O. Sharipov
  • Y. S. Taskaev
  • A. O. Solovieva
  • N. P. Bgatova

Аннотация

Тема исследования представляет собой актуальное направление современной экспериментальной онкологии – проблему исследования роли аутофагии в выживании и гибели раковой клетки. Целью данной работы было изучение клеточной гетерогенности популяции гепатокарциномы-29 (Г-29) и развития аутофагии, как способа выживания опухолевых клеток. Научная значимость работы заключается в получении ранее неизвестных фактов о развитии базальной аутофагии в определенных типах клеток гепатокарциномы, которая является способом выживания опухолевых клеток. Новизной данного исследования является выявление типов клеток гепатокарциномы, в которых развивается процесс аутофагии, способствующий выживанию популяции опухолевых клеток и получение данных о структурных особенностях и активности процесса аутофагии. Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных данных для разработки таргетной терапии гепатокарциномы путем комбинированного применения индукторов аутофагии и цитостатиков, что позволит одновременно задействовать различные клеточные сигнальные пути для стимуляции апоптоза и аутофагической клеточной гибели. Работа выполнена на культуре клеток гепатокарциномы -29 с использованием методов световой и электронной микроскопии. Выявлена гетерогенность популяции клеток Г-29, которая определяется размерами клеток и объемной долей ядра и цитоплазмы. По объему клеток и ядерно-цитоплазматическому соотношению выделено пять типов клеток, соответствующих пяти стадиям дифференцировки. В клетках IV и V стадий дифференцировки выявлены аутофагические структуры: аутофагосомы, аутолизосомы и лизосомы. Полученные данные вносят значительный вклад в клеточную биологию, цитологию и гистологию, а также онкологию.
Ключевые слова: гепатокарцинома-29, гетерогенность, стадии дифференцировки клеток, аутофагия

Литература

1. Lu L. C. Tumor heterogeneity in hepatocellular carcinoma: facing the challenges. / L. C. Lu, C. H. Hsu, C. Hsu, A. L. Cheng // Liver Cancer – 2016. – № 5. – Vol. 2. – P. 128–38. 2. Friemel J. Intratumor heterogeneity in hepatocellular carcinoma. / J. Friemel, M. Rechsteiner, L. Frick, F. Böhm, K. Struckmann, M. Egger, H. Moch, M. Heikenwalder, A. Weber // Clin. Cancer Res. – 2015. – № 21. – Vol. 8. – P. 1951–61.

3. Wang K. Cancer stem cells of hepatocellular carcinoma. / K. Wang, D. Sun // Oncotarget – 2018. – № 9. – Vol. 33. – P. 23306–23314.

4. Thorburn A. Apoptosis and autophagy: regulatory connections between two supposedly different processes. / A. Thorburn // Apoptosis – 2008. – № 13. – Vol. 1. – P. 1–9.

5. Edinger A. L. Death by design: apoptosis, necrosis and autophagy. / A. L. Edinger, C. B. Thompson // Curr. Opin. Cell Biol. – 2004. – № 16. – Vol. 6. – P. 663–669.

6. Cui J.The role of autophagy in liver cancer: molecular mechanisms and potential therapeutic targets. / J. Cui, Z. Gong, H. M. Shen // Biochim. Biophys. Acta – 2013. – № 1836. – Vol. 1. – P.15–26.

7. Cooper K. F. Till death do us part: the marriage of autophagy and apoptosis. // K. F. Cooper // Oxid. Med. Cell Longev. – 2018. – № 1. – Vol. 2. – P. 1–13.

8. Roy S. Autophagy and tumorigenesis. / S. Roy, J. Debnath // Semin. Immunopathol. – 2010. – № 32. – Vol. 4. – P. 383–96.

9. Parzych K. R. An overview of autophagy: morphology, mechanism, and regulation. / K. R. Parzych D. J. Klionsky // Antioxid. Redox. Signal. – 2014. – № 20. – Vol. 3. – P. 460–73.

10. БгатоваН.П., ОмельянчукЛ.В., ПожидаеваА.А. идр. Морфологические критерии стадий дифференцировки клеток экспериментальной гепатокарциномы для оценки противоопухолевых средств. Бюл. эксперим. биол. мед. –2015. – Т. 160, № 7. – С. 126-132.

11. Каледин В.И., Жукова Н.А., Николин В.П. и др. Гепатокарцинома-29 – метастазирующая перевиваемая опухоль мышей, вызывающая кахексию // Бюл. эксперим. биол. мед. –2009. –Т. 148. № 12. – С. 664-669.

12. Zhi X. Autophagy in cancer. / X. Zhi, Q. Zhong // F1000Prime Rep. – 2015. – Vol. 7. – P. 18

13. White E. Autophagy, metabolism, and cancer. / E. White, J. M. Mehnert, C. S. Chan // Clin. Cancer Res. – 2015. – № 21. – Vol. 22. – P. 5037–46.

14. Ravikumar B. Regulation of mammalian autophagy in physiology and pathophysiology. / B. Ravikumar, S. Sarkar, J. E. Davies, M. Futter, M. Garcia-Arencibia, Z. W. Green-Thompson et al. // Physiol. Rev. – 2010. – № 90. – Vol. 4. – P. 1383–435. 15. Nikoletopoulou V. Crosstalk between apoptosis, necrosis and autophagy. / V. Nikoletopoulou, M. Markaki, K. Palikaras, N. Tavernarakis // Biochim. Biophys. Acta – 2013. – № 1833. – Vol. 12. – P. 3448–3459.

16. Mukhopadhyay S. Autophagy and apoptosis: where do they meet? // S. Mukhopadhyay, P. K. Panda, N. Sinha, D. N. Das, S. K. Bhutia // Apoptosis – 2014. – № 19. – Vol. 4. – P. 555–66.

17. Kenific C. M. Cellular and metabolic functions for autophagy in cancer cells. / C. M. Kenific, J. Debnath // Trends Cell Biol. – 2015. – № 25. – Vol. 1. – P. 37–45.

18. Yu L. Autophagy pathway: cellular and molecular mechanisms. / L. Yu, Y. Chen, S. A. Tooze // Autophagy – 2018. – № 14. – Vol. 2. – P. 207–215.

19. Yang Z. An overview of the molecular mechanism of autophagy. / Z. Yang, D. J. Klionsky // Curr. Top. Microbiol. Immunol. – 2009. – Vol. 335. – P. 1–32.

20. Suzuki H. Structural biology of the core autophagy machinery. / H. Suzuki, T. Osawa, Y. Fujioka, N. N. Noda // Curr. Opin. Struct. Biol. – 2017. – Vol. 43. – P. 10–17.

21. Ohsumi Y. Molecular dissection of autophagy: two ubiquitin-like systems. / Y. Ohsumi // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. – 2001. – № 2. – Vol. 3. – P. 211–6.

22. Mercer T. J. A molecular perspective of mammalian autophagosome biogenesis. / T. J. Mercer, A. Gubas, S. A. Tooze // J. Biol. Chem. – 2018. – № 293. – Vol. 15. – P. 5386–5395 23. Balogh J. Hepatocellular carcinoma: a review. / J. Balogh, D. 3rd Victor, E. H. Asham, S. G. Burroughs, M. Boktour, A. Saharia et al. // J. Hepatocell. Carcinoma – 2016. – № 3. – Р.41–53.

24. Mazzanti R. Hepatocellular carcinoma: Where are we? / R. Mazzanti, U. Arena, R. Tassi // World J. Exp. Med. – 2016. – № 6. – Vol. 1. – P. 21–36.

25. Ковалева О.В., Шитова М.С., Зборовская И.Б.Аутофагия: клеточная гибельили способ выживания? //Клиническая онкогематология– 2014. – Т.7, №2, С. 103-114

26. Levine B., Klionsky D.J. Development by self-digestion: molecular mech-anisms and biological functions of autophagy. Dev. Cell 2004– Vol. 6(4)– P. 463–77.

27. He C., Klionsky D. J. Regulation mechanisms and signaling pathways of autophagy. Annu. Rev. of Genet. – 2009.–.№ 6 – Vol.43.– P. 67–93.

28.Maycotte P., Thorburn A.. Autophagy and cancer therapy. Cancer Biol. – 2011–.№ 1 – Vol.11.– P. 127—137.

29. Hamacher-Brady A., Brady N. R., Gottlieb R. A.. The interplay between pro-death and prosurvival signaling pathways in myocardial ischemia/reperfusion injury: apoptosis meets autophagy. Cardiovasc. Drugs Ther. – 2006–.№ 6 – Vol.20.– P. 445–462.

30. Shay J. W., Roninson I. B. Hallmarks of senescence incarcinogenesis and cancer therapy. Oncogene. – 2004.–.№ 2– Vol.23.– P. 2919–2933.

31. Klionsky D. J., Cuervo A. M., Seglen P. O. Methods for mo-nitoring autophagy from yeast to human. Autophagy. – 2007 – №3– Vol.3.– P.181–206.

32. Kroemer G., Marino G., Levine B. Autophagy and theintegrated stress response. Mol. Cell. – 2010. – Vol.40.– P.280–293.

33. Mizushima N., Yamamoto A., Matsui M., Yoshimori T., Ohsu-mi Y.. In vivo analysis of autophagy in response to nutrientstarvation using transgenic mice expressing a fluorescent autophagosome marker. Mol. Biol. Cell. – 2004. – № 3–Vol.15.– P. 1101–1011.

34. Codogno P., Meijer A. J. Autophagy and signaling: theirrole in cell survival and cell death. Cell Death Differ. – 2005.– № 6 –Vol.12. – P. 1509– 1518.

35. Harrison D. E., Strong R., Sharp Z. D., Nelson J. F., Ast-le C. M., Flurkey K., Nadon N. L., Wilkinson J. E., Frenkel K., Carter C. S., Pahor M., Javors M. A., Fernandez E., Miller R. A. Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heteroge-neous mice. Nature – 2009.– Vol. 460. – P. 392–395.

36. Okada H., Mak T.W. Pathways of apoptotic and non-apoptotic death intumor cells. Nat. Rev. Cancer – 2004.– Vol. 4(8). – P.592–603.

References

1. Bgatova N. P., Omelyanchuk L. V., Pozhidaeva A. A., et al. (2015) Morphological criteria of cell differentiation of experimental hepatocarcinoma for evaluation of antitumor agents. Bul. experiment. Biol. honey., vol. 160, no. 7, pp. 126-132. 2.Balogh J. (2016) Hepatocellular carcinoma: a review. J. Balogh, D. 3rd Victor, E. H. Asham, S. G. Burroughs, M. Boktour, A. Saharia et al.J. Hepatocell. Carcinoma., no.3, pp.41–53.

3. Cui J. (2013) The role of autophagy in liver cancer: molecular mechanisms and potential therapeutic targets.J. Cui, Z. Gong, H. M. Shen.Biochim. Biophys. Acta., no.1836.,vol. 1.,pp.15–26.

4. Cooper K. F.( 2018) Till death do us part: the marriage of autophagy and apoptosis. K. F. Cooper. Oxid. Med. Cell Longev., no. 1, vol. 2, pp. 1–13.

5. Codogno P., Meijer A. J. (2005) Autophagy and signaling: theirrole in cell survival and cell death. Cell Death Differ. no.6, vol.12, pp. 1509– 1518.

6. Edinger A. L. (2004)Death by design: apoptosis, necrosis and autophagy. A. L. Edinger, C. B. Thompson Curr. Opin. Cell Biol. no.16, vol. 6, pp. 663–669. 7. Friemel J. (2015) Intratumor heterogeneity in hepatocellular carcinoma. J. Friemel, M. Rechsteiner, L. Frick, F. Böhm, K. Struckmann, M. Egger, H. Moch, M. Heikenwalder, A. Weber. Clin. Cancer Res. no. 21, vol. 8, pp. 1951–61.

8.He C., Klionsky D. J.( 2009) Regulation mechanisms and signaling pathways of autophagy. Annu. Rev. of Genet. vol. 43, no 6, pp. 67-93.

9. Hamacher-Brady A., Brady N. R., Gottlieb R. A (2006) The interplay between prodeath and prosurvival signaling pathways in myocardial ischemia, reperfusion injury: apoptosis meets autophagy. Cardiovasc. Drugs Ther. vol. 20, no.6, pp. 445–462.

10. Harrison D. E., Strong R., Sharp Z. D., Nelson J. F., Ast-le C. M., Flurkey K., Nadon N. L., Wilkinson J. E., Frenkel K., Car-ter C. S., Pahor M., Javors M. A., Fernandez E., Miller R. A (2009) Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heteroge-neous mice. Nature. vol. 460, pp. 392–395.

11.Kaledin V. I., Zhukova N. Ah. Nikolin V. P. et al. (2009) Hepatocarcinoma-29 is a metastatic transplantable tumor of mice causing cachexia. Bul. experiment. Biol. honey. vol. 148, no. 12, pp. 664-669.

12. Kenific C. M. (2015) Cellular and metabolic functions for autophagy in cancer cells. C. M. Kenific, J. Debnath , Trends Cell Biol.,no. 25, vol. 1, pp. 37–45.

13. Klionsky D. J., Cuervo A. M., Seglen P. O.(2007)Methods for mo-nitoring autophagy from yeast to human. Autophagy., no. 3, vol.3, pp. 181–206.

14. Kroemer G., Marino G., Levine B.(2010)Autophagy and theintegrated stress response. Mol. Cell. vol. 40, pp. 280—293.

15. Kovaleva O. V., Shitova M. S., Zborovskaya I. B. (2014) Autophagy:the way of survival? Clinical Oncohematology.vol.7, no. 2, pp. 103-114.

16. Lu L. C. (2016) Tumor heterogeneity in hepatocellular carcinoma: facing the challenges. L. C. Lu, C. H. Hsu, C. Hsu, A. L. Cheng. Liver Cancer, vol. 2, pp. 128–38.

17. Levine B., Klionsky D.J. (2004) Development by self-digestion: molecular mech-anisms and biological functions of autophagy. Dev. Cell 6(4)., pp. 463–77.

18. Mukhopadhyay S. (2014) Autophagy and apoptosis: where do they meet? S. Mukhopadhyay, P. K. Panda, N. Sinha, D. N. Das, S. K. Bhutia Apoptosis. no.19. vol. 4, pp. 555–66.

19. Mercer T. J. (2018) A molecular perspective of mammalian autophagosome biogenesis. T. J. Mercer, A. Gubas, S. A. Tooze J. Biol. Chem. no.293.,vol. 15, pp. 5386–5395.

20. Mazzanti R. (2016) Hepatocellular carcinoma: Where are we? R. Mazzanti, U. Arena, R. Tassi . World J. Exp. Med. no. 6, vol. 1, pp. 21–36.

21. Maycotte P., Thorburn A..(2011) Autophagy and cancer therapy. Cancer Biol. no. 1, vol. 11, pp. 127—137.

22. Mizushima N.,Yamamoto A.,Matsui M.,Yoshimori T., Ohsu-mi Y. (2004) In vivo analysis of autophagy in response to nutrientstarvation using transgenic mice expressing a fluorescent autophagosome marker. Mol. Biol. Cell. no.3, vol.15, pp. 1101—1011. 23.Nikoletopoulou V. (2013)Crosstalk between apoptosis, necrosis and autophagy. V. Nikoletopoulou, M. Markaki, K. Palikaras, N. Tavernarakis,Biochim. Biophys. Acta , no. 1833, vol. 12, pp. 3448–3459.

24. Ohsumi Y. (2001) Molecular dissection of autophagy: two ubiquitin-like systems. Y. Ohsumi . Nat. Rev. Mol. Cell Biol., no. 2, vol. 3, pp. 211–6.

25. Okada H., Mak T.W.(2004) Pathways of apoptotic and non-apoptotic death intumor cells. Nat. Rev. Cancer; 4(8), pp.592–603.

26. Parzych K. R. (2014) An overview of autophagy: morphology, mechanism, and regulation. K. R. Parzych D. J. Klionsky. Antioxid. Redox. Signal., no.20, vol. 3, pp. 460–73.

27. Roy S. (2010) Autophagy and tumorigenesis. S. Roy, J. Debnath . Semin. Immunopathol.,no. 32, vol. 4, pp. 383–96.

28. Ravikumar B(2010) Regulation of mammalian autophagy in physiology and pathophysiology. B. Ravikumar, S. Sarkar, J. E. Davies, M. Futter, M. Garcia-Arencibia, Z. W. Green-Thompson et al. Physiol. Rev., no. 90, vol. 4, pp. 1383–435.

29. Suzuki H. (2017) Structural biology of the core autophagy machinery. H. Suzuki, T. Osawa, Y. Fujioka, N. N. Noda .Curr. Opin. Struct. Biol., vol. 43, pp. 10–17.

30. Shay J. W., Roninson I. B.(2004)Hallmarks of senescence incarcinogenesis and cancer therapy. Oncogene. no. 2, vol.23, pp. 2919—2933.

31. Thorburn A (2008) Apoptosis and autophagy: regulatory connections between two supposedly different processes. A. . Apoptosis.,no.13, vol. 1, pp. 1–9.

32. Wang K. (2018) Cancer stem cells of hepatocellular carcinoma. K. Wang, D. Sun. Oncotarget .,no. 9, vol. 33, pp. 23306–23314.

33. White E. (2015) Autophagy, metabolism, and cancer. E. White, J. M. Mehnert, C. S. Chan. Clin. Cancer Res.,no. 21, vol. 22, pp. 5037–46.

34. Yu L. (2018) pathway: cellular and molecular mechanisms. L. Yu, Y. Chen, S. A. Tooze. Autophagy., no.14, vol. 2, pp. 207–215.

35. Yang Z. (2009) An overview of the molecular mechanism of autophagy. Z. Yang, D. J. Klionsky. Curr. Top. Microbiol. Immunol. vol. 335, pp. 1–32.

36. Zhi X. (2015) Autophagy in cancer. X. Zhi, Q. Zhong. F1000 Prime Rep., vol. 7, pp. 18
Опубликована
2019-05-04
Как цитировать
DOSSYMBEKOVA, R. S. et al. Гетерогенность и базальная аутофагия в клетках гепатокарциномы-29. Experimental Biology, [S.l.], v. 78, n. 1, p. 140-150, may 2019. ISSN 2617-7498. Доступно на: <https://bb.kaznu.kz/index.php/biology/article/view/1398>. Дата доступа: 24 june 2019 doi: https://doi.org/10.26577/eb-2019-1-1398.

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.