Biopolym. Cell. 2016; 32(3):190-202.
Геномика, транскриптомика и протеомика
Митохондрии не играют основной роли в индукции оксидативного стресса при преодолении множественной лекарственной устойчивости в лейкозных клетках линии HL-60 ландомицином Е
1Панчук Р. Р., 1Легкая Л. В., 2Рор Ю., 3Бергер В., 1Стойка Р. С.
  1. Институт биологии клетки НАН Украины
    ул. Драгоманова, 14/16, Львов, Украина, 79005
  2. Университет Кентукки, Колледж фармации
    789 ул. C. Леймстоун Лексингтон, США
  3. Институт исследований рака и Центра исследования рака, Медицинский университет Вены
    8а, Бошегасе, Вена 1090, Австрия

Abstract

Цель. Молекулярные механизмы участия активных форм кислорода (АФК) в преодолении множественной лекарственной устойчивости злокачественных клеток новым ангуциклиновым антибиотиком ландомицином E в лейкозных клетках человека линии HL-60 и ее сублиниях HL-60/adr и HL-60/vinc, резистентных к химиотерапии. Методы. МТТ тест, тест на жизнеспособность клеток с трипановым синим, окраска клеток флуоресцентными красителями DCFDA и JC-1. Результаты. Ландомицин Е (ЛЕ) приводит к значительному росту продукции пероксида водорода в клетках линии HL-60 уже на 1 ч после добавления препарата к культуре клеток, в то время как деполяризация митохондрий наблюдаются только на 6–12 ч, что указывает на внемитохондриальный источник АФК происхождения при действии этого антибиотика. Клетки линии HL-60 vinc (P-гликопротеин+), несмотря на 100-кратный рост устойчивости к доксорубицину (Dx), продемонстрировали идентичную чувствительность к ЛЕ по сравнению с исходной клеточной линией, в то время как клетки линии HL-60/adr (MRP-1+), которые проявляли 200-кратный рост устойчивости к действию Dx, показали слабое (в 2 раза) снижение чувствительности к ЛЕ. Преодоление устойчивости к лекарствам ландомицином Е в клетках линии HL-60/adr сопровождалось 2-кратным ростом уровня Н2О2 по сравнению с клетками дикого типа, но митохондриальные ингибиторы дыхательной цепи не проявляли никакого влияния на это явление. Выводы. ЛЕ-индуцированная гибель опухолевых клеток сопровождается массовым производством перекиси водорода, состоящей из двух пиков – основного (1 час) и вторичного (на 12 ч действия препарата). Самая высокая продукция АФК наблюдалась в клетках линии HL-60/adr, которые показали 2-кратное увеличение устойчивости к ЛЕ по сравнению с исходной линией HL-60. Митохондрии, очевидно, играют вторичную роль в этом процессе, поскольку использование специфических ингибиторов митохондриальной дыхательной цепи никак не повлияло на раннюю индукцию АФК при действии ЛЕ на опухолевые клетки.
Keywords: ландомицин Е, ROS, митохондрии, устойчивость опухолей к лекарствам, апоптоз

References

[1] Gottesman MM, Fojo T, Bates SE. Multidrug resistance in cancer: role of ATP-dependent transporters. Nat Rev Cancer. 2002;2(1):48-58.
[2] Young RC. Drug resistance: the clinical problem. Cancer Treat Res. 1989;48:1-12.
[3] Ford JM, Hait WN. Pharmacology of drugs that alter multidrug resistance in cancer. Pharmacol Rev. 1990;42(3):155-99.
[4] Jamroziak K, Robak T. Pharmacogenomics of MDR1/ABCB1 gene: the influence on risk and clinical outcome of haematological malignancies. Hematology. 2004;9(2):91-105.
[5] Leighton JC Jr, Goldstein LJ. P-glycoprotein in adult solid tumors. Expression and prognostic significance. Hematol Oncol Clin North Am. 1995;9(2):251-73.
[6] Eberl S, Renner B, Neubert A, Reisig M, Bachmakov I, König J, Dörje F, Mürdter TE, Ackermann A, Dormann H, Gassmann KG, Hahn EG, Zierhut S, Brune K, Fromm MF. Role of p-glycoprotein inhibition for drug interactions: evidence from in vitro and pharmacoepidemiological studies. Clin Pharmacokinet. 2007;46(12):1039-49.
[7] Munoz M, Henderson M, Haber M, Norris M. Role of the MRP1/ABCC1 multidrug transporter protein in cancer. IUBMB Life. 2007;59(12):752-7.
[8] Kodaira H, Kusuhara H, Ushiki J, Fuse E, Sugiyama Y. Kinetic analysis of the cooperation of P-glycoprotein (P-gp/Abcb1) and breast cancer resistance protein (Bcrp/Abcg2) in limiting the brain and testis penetration of erlotinib, flavopiridol, and mitoxantrone. J Pharmacol Exp Ther. 2010;333(3):788-96.
[9] Henkel T, Rohr J, Beale JM, Schwenen L. Landomycins, new angucycline antibiotics from Streptomyces sp. I. Structural studies on landomycins A-D. J Antibiot (Tokyo). 1990;43(5):492-503.
[10] Luzhetskyy A, Zhu L, Gibson M, Fedoryshyn M, Dürr C, Hofmann C, Hoffmeister D, Ostash B, Mattingly C, Adams V, Fedorenko V, Rohr J, Bechthold A. Generation of novel landomycins M and O through targeted gene disruption. Chembiochem. 2005;6(4):675-8.
[11] Shaaban KA, Srinivasan S, Kumar R, Damodaran C, Rohr J. Landomycins P-W, cytotoxic angucyclines from Streptomyces cyanogenus S-136. J Nat Prod. 2011;74(1):2-11.
[12] Panchuk R, Korynevska A, Ostash B, Osyp Y, Fedorenko V, Stoika R. Study of mechanisms of landomycin E action on mammalian cells. Visn L’viv Univ Ser Biol 2004; 35:54-9.
[13] Korynevska A, Heffeter P, Matselyukh B, Elbling L, Micksche M, Stoika R, Berger W. Mechanisms underlying the anticancer activities of the angucycline landomycin E. Biochem Pharmacol. 2007;74(12):1713-26.
[14] Lehka LV, Panchuk RR, Berger W, Rohr J, Stoika RS. The role of reactive oxygen species in tumor cells apoptosis induced by landomycin A. Ukr Biochem J. 2015;87(5):72-82.
[15] Dröse S, Brandt U. Molecular mechanisms of superoxide production by the mitochondrial respiratory chain. Adv Exp Med Biol. 2012;748:145-69.
[16] Riganti C, Gazzano E, Polimeni M, Costamagna C, Bosia A, Ghigo D. Diphenyleneiodonium inhibits the cell redox metabolism and induces oxidative stress. J Biol Chem. 2004;279(46):47726-31.
[17] Chen Q, Vazquez EJ, Moghaddas S, Hoppel CL, Lesnefsky EJ. Production of reactive oxygen species by mitochondria: central role of complex III. J Biol Chem. 2003;278(38):36027-31.
[18] Shchepina LA, Pletjushkina OY, Avetisyan AV, Bakeeva LE, Fetisova EK, Izyumov DS, Saprunova VB, Vyssokikh MY, Chernyak BV, Skulachev VP. Oligomycin, inhibitor of the F0 part of H+-ATP-synthase, suppresses the TNF-induced apoptosis. Oncogene. 2002;21(53):8149-57.
[19] Jagtap JC, Chandele A, Chopde BA, Shastry P. Sodium pyruvate protects against H(2)O(2) mediated apoptosis in human neuroblastoma cell line-SK-N-MC. J Chem Neuroanat. 2003;26(2):109-18.
[20] Samuni Y, Goldstein S, Dean OM, Berk M. The chemistry and biological activities of N-acetylcysteine. Biochim Biophys Acta. 2013;1830(8):4117-29. Review.
[21] Minotti G, Menna P, Salvatorelli E, Cairo G, Gianni L. Anthracyclines: molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity. Pharmacol Rev. 2004;56(2):185-229.
[22] Liou GY, Storz P. Reactive oxygen species in cancer. Free Radic Res. 2010;44(5):479-96.
[23] Lutzky J, Astor MB, Taub RN, Baker MA, Bhalla K, Gervasoni JE Jr, Rosado M, Stewart V, Krishna S, Hindenburg AA. Role of glutathione and dependent enzymes in anthracycline-resistant HL60/AR cells. Cancer Res. 1989;49(15):4120-5.
[24] Legrand O, Zittoun R, Marie JP. Role of MRP1 in multidrug resistance in acute myeloid leukemia. Leukemia. 1999;13(4):578-84.
[25] Versantvoort CH, Broxterman HJ, Bagrij T, Scheper RJ, Twentyman PR. Regulation by glutathione of drug transport in multidrug-resistant human lung tumour cell lines overexpressing multidrug resistance-associated protein. Br J Cancer. 1995;72(1):82-9.