Влияние гипоксии на секретом клеток мультиформной глиобластомы человека

Введение. Мультиформная глиобластома (МГБ) развивается на фоне гипоксической микросреды, играющей важную роль в патогенезе заболевания и тесно связанной с ростом и развитием опухоли и плохим прогнозом. Гипоксия (ГС) повышает резистентность опухолевых клеток (ОК) к лучевой терапии и химиотерапии, способствует появлению агрессивного фенотипа ОК, приводящего к рецидиву заболевания. Молекулярные механизмы действия ГС на секретом клеток МГБ, участвующий в формировании микроокружения опухоли, остается не изученным. В настоящее время также не установлены маркеры агрессивного гипоксического фенотипа опухолевых клеток.

Цель исследования – изучение молекулярных механизмов действия гипоксии на секретом клеток U251 МГБ.

Материалы и методы: протеомная масс-спектрометрия высокого разрешения, клеточные технологии.

Результаты. В секретомах двух типов клеток МГБ (контроля и опыта) в целом идентифицированы 1432 белка. После действия гипоксии зарегистрированы статистически значимые изменения в экспрессии 390 белков. Повышение экспрессии более чем на два порядка наблюдали у 11 протеинов. Идентифицированы внутриклеточные сигнальные пути, ответственные за действие гипоксии на клетки U251 МГБ.

Заключение. Гипоксия оказывала заметное влияние на протеомный состав секретома клеток МГБ. В качестве потенциальных маркеров гипоксического фенотипа МГБ предложены 5 гиперэкспрессированных белков секретома: S100A6, HEY1, ZIP3, S100A4, ZEB2, для которых ранее доказано участие в патогенезе мультиформной глиобластомы.

1. Evans S.M., Judy K.D., Dunphy I. et al. Hypoxia is important in the biology and aggression of human glial brain tumors. Clin Cancer Res 2004;10:8177–84. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-04-1081.

2. Cooper L.A.D., Gutman D.A., Chisolm C. et al. The tumor microenvironment strongly impacts master transcriptional regulators and gene expression class of glioblastoma. Am J Pathol 2012;180:2108–19. DOI: 10.1016/j.ajpath.2012.01.040.

3. Masson N., Ratcliffe P.J. Hypoxia signaling pathways in cancer metabolism: the importance of co-selecting interconnected physiological pathways. Cancer Metab 2014;2(1):3. DOI: 10.1186/2049-3002-2-3.

4. Schito L., Semenza G.L. Hypoxiainducible factors: master regulators of cancer progression. Trends Cancer 2016;2:758–70. DOI: 10.1016/j.trecan.2016.10.016.

5. Finger E.C., Giaccia A.J. Hypoxia, inflammation, and the tumor microenvironment in metastatic disease. Cancer Metastasis Rev 2010;29:285–93. DOI: 10.1007/s10555-010-9224-5.

6. Shevchenko V., Arnotskaya N., Kushnir T. et al. Transforming growth factor-β mimics the key proteome properties of CD133-differentiated and CD133+ cancer stem cells in glioblastoma. Int Rev Neurobiol 2020;151: 220–42. DOI: 10.1016/bs.irn.2020.03.007.

7. Tesarova P., Kalousova M., Zima T., Tesar V. HMGB1, S100 proteins and other RAGE ligands in cancer – markers, mediators and putative therapeutic targets. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub 2016;160:1–10. DOI: 10.5507/bp.2016.003.

8. Fei F., Qu J., Zhang M., Li Y., Zhang S. S100A4 in cancer progression and metastasis: A systematic review. Oncotarget 2017;8:73219–39. DOI: 10.18632/oncotarget.18016.

9. Dao Trong P., Rösch S., Mairbäurl H. et al. Identification of a prognostic hypoxia-associated gene set in IDH-mutant glioma. Int J Mol Sci 2018;19:2903. DOI: 10.3390/ijms19102903.

10. Yu N.M., Ahn J.Y., Choi E.J. et al. Detection of differentially expressed genes in glioblastoma by suppression subtractive hybridization. J Korean Neurosurg Soc 2005;37:443–8.

11. Lesniak W., Slomnicki L.P., Filipek A. S100A6 – new facts and features. Biochem Biophys Res Commun 2009;4:1087–92. DOI: 10.1016/j.bbrc.2009.10.150.

12. Hulleman E., Quarto M., Vernell R. et al. A role for the transcription factor HEY1 in glioblastoma. J Cell Mol Med 2009;1:136–46. DOI: 10.1111/j.1582-4934.2008.00307.x.

13. Liu Z., Sanders A.J., Liang G. et al. Hey factors at the crossroad of tumorigenesis and clinical therapeutic modulation of hey for anticancer treatment. Mol Cancer Ther 2017;16:775–87. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-16-0576.

14. Chen P., Liu H., Hou A. et al. Prognostic significance of zinc finger E-Box-binding homeobox family in glioblastoma. Med Sci Monit 2018;24:1145–51. DOI: 10.12659/MSM.905902.

15. Lin Y., Chen Y., Wang Y. et al. ZIP4 is a novel molecular marker for glioma. Neuro-Oncology 2013;15:1008–16. DOI: 10.1093/neuonc/not042.