научная статья по теме БЫСТРОЕ ПОДАВЛЕНИЕ МНОЖЕСТВЕННОЙ ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕЙКОЗНЫХ КЛЕТОК ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕССОМ Биология

Текст научной статьи на тему «БЫСТРОЕ ПОДАВЛЕНИЕ МНОЖЕСТВЕННОЙ ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕЙКОЗНЫХ КЛЕТОК ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕССОМ»

УДК 576.385.5

БЫСТРОЕ ПОДАВЛЕНИЕ МНОЖЕСТВЕННОЙ ЛЕКАРСТВЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ЛЕЙКОЗНЫХ КЛЕТОК ОКИСЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕССОМ

© 2010 г. М. О. Емельянов, Ю. А. Ким*, А. Ф. Корыстова, Л. Н. Кублик, В. В. Шапошникова, Ю. Н. Корыстов

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290, Пущино Московской области;

электронная почта: ykorystov@rambler.ru;

*Институт биофизики клетки РАН, 142290, Пущино Московской области Поступила в редакцию 19.01.2010 г.

Изучено действие кратковременного (1 ч) окислительного стресса на множественную лекарственную устойчивость (МЛУ) клеток мышиного лейкоза Р388ВР. Оценивали влияние состава среды, концентрации клеток и перекиси водорода на образование активных форм кислорода (АФК), а также действие окислительного стресса на МЛУ клеток. МЛУ определяли по откачке из клеток эфира кальцеина — субстрата транспортных белков, и по их чувствительности к винкристину. Содержание АФК в клетках определяли с помощью 2',7'-дихлордигидрофлуоресцеина (ДХФН2). Показано, что образование АФК в клетках снижается при добавлении в среду сыворотки, увеличении концентрации клеток и возрастает прямо пропорционально увеличению концентрации перекиси водорода. Окислительный стресс, создаваемый добавлением в среду 30—300 мкМ перекиси водорода, снижает МЛУ клеток. Эффект перекиси водорода возрастает при увеличении концентрации и времени воздействия. По критерию откачки из клеток эфира кальцеина МЛУ полностью подавляется через 1 ч при концентрации перекиси водорода, равной 300 мкМ. Обработка клеток Р388ВР перекисью водорода (60 мкМ, 1 ч) приводит к повышению их чувствительности к винкристину, которая становится такой же, как у клеток дикого типа Р388. Быстрое, в пределах часа, подавление МЛУ обусловлено ингибированием активности транспортных белков. Снижение МЛУ опухолевых клеток, подвергнутых окислительному стрессу, может использоваться в терапии опухолей, устойчивых к противоопухолевым препаратам.

Ключевые слова: активные формы кислорода, винкристин, лейкозные клетки, множественная лекарственная устойчивость, перекись водорода.

Множественная лекарственная устойчивость (МЛУ) опухолевых клеток часто обусловлена увеличенной экспрессией транспортных белков, включая Р-гликопротеин (Р-яр), функционирующих как энергозависимый транспортный насос, который снижает концентрацию противоопухолевых средств в клетках [1, 2]. Экспрессия Р-§р в опухолях может быть одним из главных препятствий к эффективному проведению химиотерапии, особенно в опухолях гемопоэтического происхождения [3, 4]. Р-§р млекопитающих кодируется семейством генов, известных как МБЯ-гены. У человека идентифицированы два гена этого семейства: МБЯ1, связанный с МЛУ, и МБЯ2, участвующий в транспорте липидов [2, 5]. У мы-

Сокращения: АФК — активные формы кислорода, ДХФ — 2',7'-дихлорфлуоресцеин, ДХФН2 — 2',7'-дихлордигидро-флуоресцеин, МЛУ — множественная лекарственная устойчивость, Р-яр — Р-гликопротеин.

шей и крыс известны три гена этого семейства: mdrla, mdrlb и mdr2 [6, 7]. С МЛУ связаны только mdrla и mdrlb, а mdr2 кодирует белок, транспортирующий липиды. МЛУ опухолевых клеток определяется как количеством, так и активностью транспортных белков.

Количество транспортных белков в клетках зависит от экспрессии генов, а их активность может регулироваться посттрансляционной модификацией (присоединение фосфатных групп, окисление SH-групп), состоянием мембраны, концентрацией АТР и другими факторами. При окислительном стрессе увеличивается экспрессия гена mdrlb в гепатоцитах и клетках гепатомы крыс [8, 9] и генов mdrla и mdrlb в клетках эндотелия сосудов мозга крыс [10]. В клетках опухолей предстательной железы человека окислительный стресс подавляет экспрессию гена MDRl, а гипоксия увеличивает ее [11, 12]. Показано также, что

устойчивость клеток глиомы человека к противоопухолевым препаратам при гипоксии увеличивается, а экспрессия генов транспортных белков при этом не измененяется [13]. Приведенные данные указывают на то, что изменение оксиге-нации клеток (окислительный стресс) может влиять как на экспрессию транспортных белков, так и на их функциональную активность. Ранее нами было показано [14, 15], что транспорт субстрата Р-§р — эфира кальцеина, из клеток устойчивого к винкристину штамма мышиного лимфолейкоза Р388 (Р388ВР) и устойчивость этих клеток к вин-кристину усиливаются по мере роста опухоли и уменьшения содержания активных форм кислорода (АФК). МЛУ клеток Р388ВР возникает в результате длительной обработки клеток дикого типа винкристином и сверхэкспрессии гена ш&1а, обусловленной вставкой генома ретровируса лейкоза мышей (М^У) в 5'-фланкирующую область [16]. Таким образом, в клетках эндотелия крысы [10] окислительный стресс увеличивает экспрессию гена ш^1а, а в клетках Р388ВР [14, 15], МЛУ которого связана с этим же геном, окислительный стресс снижает МЛУ и транспорт субстрата Р-§р. Это противоречие можно объяснить тем, что АФК ингибируют активность Р-§р. Мы не обнаружили публикаций, в которых изучали влияние АФК на функцию Р-§р. Показано [14], что МЛУ клеток Р388ВР снижается после каждого перевивания опухоли. При перевивании малое количество клеток помещают в брюшную полость, где оксигенация клеток и АФК в них резко возрастают по сравнению с гипоксическими условиями в большой опухоли. Если АФК подавляют активность белка Р-§р, то увеличение количества АФК должно приводить к быстрому уменьшению МЛУ. Если же при повышении содержания АФК экспрессия гена Р-§р в клетках снижается, то МЛУ не может быстро уменьшиться, поскольку количество Р-§р в клетках начинает уменьшаться только через 12 ч после подавления экспрессии гена [17]. Низкая скорость снижения уровня Р-§р при прекращении его синтеза обусловлена медленной его деградацией: количество Р-§р в различных клетках снижается в 2 раза за 18.3-19.1 ч [17].

В настоящей работе изучено влияние кратковременной обработки клеток перекисью водорода (1 ч) на транспорт ацетоксиметилового эфира кальцеина и устойчивость клеток Р388ВР к вин-кристину.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В работе использовали раствор Хенкса с добавлением 20 мМ НЕРЕ8, среду RPMI-1640, модифицированную 20 мМ НЕРЕ8, и Х-глутамина

без бикарбоната, эмбриональную телячью сыворотку, гентамицин, трипановый синий, дигито-нин, ингибитор транспортных белков циклоспорин А, ацетоксиметиловый эфир кальцеина и 2',7'-дихлордигидрофлуоресцеиндиацетат (ДХФН2-ДА) фирмы "Sigma" и аптечный препарат перекиси водорода (3%). Противоопухолевый препарат винкристин был получен из "Gedeon Richter" (Венгрия). Матричный раствор ацеток-симетилового эфира кальцеина (2 мМ) готовили на диметилсульфоксиде, а исходные растворы ДХФН2-ДА (10 мМ) и циклоспорина А — в этаноле. Винкристин (3.3 мМ) растворяли в физиологическом растворе с добавкой 0.9% бензилового спирта. Все матричные растворы хранили при - 20°С.

Клетки лимфолейкоза Р388 выращивали в брюшной полости 8—10 недельных самцов мышей ДВА2 (коллекция животных Института биоорганической химии, Пущино). Мышей содержали группами по 20 особей в клетках размером 35 х 25 х 15 см при температуре 22 ± 2°С, 12 ч световом цикле и свободном доступе к пище и воде. Эксперименты были одобрены этическим комитетом Института. Устойчивые к винкристину клетки Р388 получали с помощью обработки мышей с опухолями винкристином (1 мкг/кг). Вин-кристин вводили в брюшную полость через день после прививки опухолевых клеток (2 х 106 клеток на мышь). После увеличения количества клеток в брюшной полости (через 7 сут после прививки) клетки перевивали, а еще через сутки вводили винкристин (1 мг/кг). Эту процедуру повторяли 6 раз. Полученная линия клеток, названная Р388ВР, обладала устойчивостью к винкристину. Для опытов in vitro клетки обоих типов (Р388 и Р388ВР) извлекали из брюшной полости мышей через 6—7 дней после прививки по 0.5 х 106 клеток на мышь. Клетки помещали в 3 мл среды RPMI-1640 с добавлением 10% сыворотки, центрифугировали в течение 5 мин при 700 g, затем осадок переносили в такую же среду и повторно центрифугировали. Для определения активности транспортных белков клетки после последнего центрифугирования помещали в раствор Хенкса с 1% сыворотки или в среду RPMI-1640 с 10% сыворотки — для определения чувствительности клеток к винкристину или перекиси водорода. Все процедуры выполняли при комнатной температуре.

Для определения выживаемости клетки (3 мл клеточной суспензии различной концентрации на чашку) помещали в пластиковые чашки диаметром 3 см со средой RPMI-1640 с 10% сыворотки и гентамицином (40 мкг/мл). Клетки выдерживали в течение 30 мин для адаптации к темпе-

е

Е

35 30 "25 20 15

§10 <

5

0

** т

Рис. 1. Количество АФК в клетках Р388ВР. 1 — Контрольные клетки в среде RPMI-1640 с 10% сыворотки и 3 — в среде RPMI-1640 и в растворе Хенкса. 2, 4, 5 — Клетки, подвергнутые воздействию 10 мкМ перекиси водорода в среде RPMI-1640 с 10% сыворотки (2), в среде RPMI-1640 (4) и в растворе Хенкса (5). Концентрация клеток 1.2 млн/мл (п = 4). * Р < 0.05 по отношению к (1); ** Р < 0.05 по отношению к (2). ОЕФ — относительные единицы флуоресценции.

ратуре 37°С и инкубировали с винкристином или перекисью водорода в течение 1 ч при 37°С. Затем клетки дважды отмывали от винкристина или перекиси водорода раствором Хенкса с 1% сыворотки и инкубировали в пластиковых чашках диаметром 3 см (3 мл суспензии, содержащей 1.2 —1.5 х 106 клеток/мл, на чашку) в течение 22 ч в атмосфере 5% СО2 и среде RPMI-1640 с 10% сыворотки и гентамицином. По окончании инкубации клетки окрашивали 0.04% раствором трипа-нового синего и определяли долю мертвых клеток. Влияние на выживаемость клеток оценивали по соотношению живых клеток в опытных вариантах (Да) и в контроле (Дс) через 22 ч инкубации: Б,% = Да/Дс х 100%.

Активность транспортных белков в клетках определяли по скорости образования кальцеина из ацетоксиметилового эфира кальцеина, а МЛУ — по изменению скорости образования кальцеина в присутствии циклоспорина А — ингибитора МЛУ. Этот метод был разработан нами ранее [14] на основе метода, описанного в [18]. Субстрат транспортных белков ацетоксиметило-вый эфир

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком