Активация аутофагии в клетках рака молочной железы in vitro после воздействия ингибиторами PI3K/AKT/mTOR

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Химиотерапия рака молочной железы имеет широкий спектр недостатков, в частности развитие сопутствующих инфекций и гормональных нарушений. Комбинация с синтетическими глюкокортикоидами позволяет расширить терапевтический интервал и снизить общую токсичность препаратов основной линии терапии. Однако длительное применение глюкокортикоидов способствует развитию ряда побочных эффектов, которые могут реализовываться за счет различных молекулярных механизмов. Так, глюкокортикоиды могут инициировать индукцию аутофагии, ведущую к выживанию опухолевых клеток. Запуск механизма аутофагии является mTOR-зависимым, в связи с чем актуальной является оценка возможности введения в качестве адъювантов в терапию рака молочной железы ингибиторов сигнального пути PI3K (фосфоинозитид-3‑киназа) / Akt (протеинкиназа B) / mTOR (мишень рапамицина млекопитающих).
Цель работы – анализ действия ингибиторов PI3K / Akt / mTOR рапамицина, вортманнина и LY-294002 в комбинации с глюкокортикоидами на запуск аутофагии в клеточных линиях рака молочной железы различного гистогенеза.
Материалы и методы. Методом Вестерн-блоттинга было показано, что рапамицин, вортманнин и LY-294002 ингибируют активность сигнального пути PI3K / Akt / mTOR и индуцируют аутофагию в клетках рака молочной железы, о чем судили по повышению уровня ключевого белка макроаутофагии, Beclin-1, и его фосфорилированных форм phospho-Beclin-1 по остаткам серина Ser93 и Ser30.
Заключение. В ходе работы было показано, что ингибиторы сигнального пути PI3K / Akt / mTOR в комбинации с дексаметазоном кооперативно подавляют сигнальный путь mTOR и активируют аутофагию в клетках РМЖ in vitro.

Об авторах

Д. Д. Григорьева

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: grigodidmit@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2675-089X

Диана Дмитриевна Григорьева

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

Е. М. Жидкова

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-3318-9391

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

Е. С. Лылова

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-6388-1624

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

А. Д. Еникеев

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-7628-8616

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

К. И. Кирсанов

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-8599-6833

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

117198 Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6

Россия

Г. А. Белицкий

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

М. Г. Якубовская

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9710-8178

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

Е. А. Лесовая

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет им. И.П. Павлова» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-1967-9637

115522 Москва, Каширское шоссе, 24

390026 Рязань, ул. Высоковольтная, 9

Россия

Список литературы

  1. Rezanejad Gatabi Z., Mirhoseini M., Khajeali N. et al. The Accuracy of electrical impedance tomography for breast cancer detection: a systematic review and meta-analysis. Breast J 2022;2022:8565490. doi: 10.1155/2022/8565490
  2. Onitilo A.A., Engel J.M., Greenlee R.T. et al. Breast cancer subtypes based on ER/PR and Her2 expression: comparison of clinicopathologic features and survival. Clin Med Res 2009; 7(1–2):4–13. doi: 10.3121/cmr.2009.825
  3. Vaidya J.S., Baldassarre G., Thorat M.A. et al. Role of glucocorticoids in breast cancer. Curr Pharm Des 2010;16(32):3593–600. doi: 10.2174/138161210793797906
  4. Slamon D.J., Leyland-Jones B., Shak S. et al. Use of chemotherapy plus a monoclonal antibody against HER2 for metastatic breast cancer that overexpresses HER2. N Engl J Med 2001;344(11): 783–92. doi: 10.1056/NEJM200103153441101
  5. Piccart-Gebhart M.J., Procter M., Leyland-Jones B. et al. Trastuzumab after adjuvant chemotherapy in HER2-positive breast cancer. N Engl J Med 2005;353(16):1659–72. doi: 10.1056/NEJMoa052306
  6. Cidlowski J.A. Glucocorticoids and their actions in cells. Retina 2009;29(Suppl. 6):21–3. doi: 10.1097/IAE. 0b013e3181ad2636
  7. Жидкова Е.М., Кузин К.А., Тилова Л.Р. и др. Сравнительный анализ биологических эффектов селективного агониста глюкокортикоидного рецептора CpdA на клеточные линии рака молочной железы различных молекулярных подтипов. Сибирский онкологический журнал 2017;16(6):41–6. doi: 10.21294/1814-4861-2017-16-6-41-46
  8. Conzen S.D. Recent advances in understanding glucocorticoid receptor function in cancer. Clin Adv Hematol Oncol 2017;15(5):338–40.
  9. Kach J., Conzen S.D., Szmulewitz R.Z. Targeting the glucocorticoid receptor in breast and prostate cancers. Sci Transl Med 2015;7(305):19. doi: 10.1126/scitranslmed.aac7531
  10. Vandewalle J., Luypaert A., De Bosscher K. et al. Therapeutic mechanisms of glucocorticoids. Trends Endocrinol Metab 2018;29(1):42–54. doi: 10.1016/j.tem.2017.10.010
  11. Britto F.A., Cortade F., Belloum Y. et al. Glucocorticoid-dependent REDD1 expression reduces muscle metabolism to enable adaptation under energetic stress. BMC Biol 2018;16(1):65. doi: 10.1186/s12915-018-0525-4
  12. Baida G., Bhalla P., Kirsanov K. et al. REDD1 functions at the crossroads between the therapeutic and adverse effects of topical glucocorticoids. EMBO Mol Med 2015;7(1):42–58. doi: 10.15252/emmm.201404601
  13. Baida G., Bhalla P., Yemelyanov A. et al. Deletion of the glucocorticoid receptor chaperone FKBP51 prevents glucocorticoid-induced skin atrophy. Oncotarget 2018;9(78):34772–83. doi: 10.18632/oncotarget.26194
  14. Li Z., Chen B., Wu Y. et al. Genetic and epigenetic silencing of the beclin 1 gene in sporadic breast tumors. BMC Cancer 2010;10:98. doi: 10.1186/1471-2407-10-98
  15. Zhu R., Yang G., Cao Z. et al. The prospect of serum and glucocorticoid-inducible kinase 1 (SGK1) in cancer therapy: a rising star. Ther Adv Med Oncol 2020;12:1758835920940946. doi: 10.1177/1758835920940946
  16. Wu W., Chaudhuri S., Brickley D.R. et al. Microarray analysis reveals glucocorticoid-regulated survival genes that are associated with inhibition of apoptosis in breast epithelial cells. Cancer Res 2004;64(5):1757–64. doi: 10.1158/0008-5472.can-03-2546
  17. Melhem A., Yamada S.D., Fleming G.F. et al. Administration of glucocorticoids to ovarian cancer patients is associated with expression of the anti-apoptotic genes SGK1 and MKP1/DUSP1 in ovarian tissues. Clin Cancer Res 2009;15(9):3196–204. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-08-2131
  18. Karvonen H., Arjama M., Kaleva L. et al. Glucocorticoids induce differentiation and chemoresistance in ovarian cancer by promoting ROR1-mediated stemness. Cell Death Dis 2020;11(9):790. doi: 10.1038/s41419-020-03009-4
  19. Sorrentino G., Ruggeri N., Zannini A. et al. Glucocorticoid receptor signalling activates YAP in breast cancer. Nat Commun 2017;8:14073. doi: 10.1038/ncomms14073
  20. Ohnaka K. Wnt signaling and glucocorticoid-induced osteoporosis. Clin Calcium 2006;16(11):1812–6. DOI: CliCa061118121816
  21. Polman J.A., Hunter R.G., Speksnijder N. et al. Glucocorticoids modulate the mTOR pathway in the hippocampus: differential effects depending on stress history. Endocrinology 2012;153(9):4317–27. doi: 10.1210/en.2012-1255
  22. Hirose I., Kanda A., Noda K. et al. Glucocorticoid receptor inhibits Muller glial galectin-1 expression via DUSP1-dependent and -independent deactivation of AP-1 signalling. J Cell Mol Med 2019;23(10):6785–96. doi: 10.1111/jcmm.14559
  23. Lesovaya E.A., Savinkova A.V., Morozova O.V. et al. A novel approach to safer glucocorticoid receptor-targeted anti-lymphoma therapy via REDD1 (regulated in development and DNA damage 1) inhibition. Mol Cancer Ther 2020;19(9):1898–908. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-19-1111
  24. Григорьева Д.Д., Жидкова Е.М., Лылова Е.С. и др. Ингибиро- вание глюкокортикоидиндуцированной экспрессии REDD1 рапамицином в клетках рака молочной железы. Успехи моле- кулярной онкологии 2022;9(1):42–47. doi: 10.17650/2313-805X-2022-9-1-42-47
  25. Molitoris J.K., McColl K.S., Swerdlow S. et al. Glucocorticoid elevation of dexamethasone-induced gene 2 (Dig2/RTP801/REDD1) protein mediates autophagy in lymphocytes. J Biol Chem 2011;286(34):30181–9. doi: 10.1074/jbc.M111.245423
  26. Parzych K.R., Klionsky D.J. An overview of autophagy: morphology, mechanism, and regulation. Antioxid Redox Signal 2014;20(3):460–73. doi: 10.1089/ars.2013.5371
  27. Yun C.W., Lee S.H. The roles of autophagy in cancer. Int J Mol Sci 2018;19:11. doi: 10.3390/ijms19113466
  28. Bhat P., Kriel J., Shubha Priya B. et al. Modulating autophagy in cancer therapy: advancements and challenges for cancer cell death sensitization. Biochem Pharmacol 2018;147:170–82. doi: 10.1016/j.bcp.2017.11.021
  29. Wang Y., Zhang H. Regulation of autophagy by mTOR signaling pathway. Adv Exp Med Biol 2019;1206:67–83. doi: 10.1007/978-981-15-0602-4_3
  30. Romero M.A., Bayraktar Ekmekcigil O., Bagca B.G. et al. Role of autophagy in breast cancer development and progression: opposite sides of the same coin. Adv Exp Med Biol 2019;1152:65–73. doi: 10.1007/978-3-030-20301-6_5
  31. Kang R., Zeh H.J., Lotze M.T. et al. The Beclin 1 network regulates autophagy and apoptosis. Cell Death Differ 2011;18(4):571–80. doi: 10.1038/cdd.2010.191
  32. Vega-Rubin-de-Celis S. The role of Beclin 1-dependent autophagy in cancer. Biology (Basel) 2019;9(1). doi: 10.3390/biology9010004
  33. Liang X.H., Jackson S., Seaman M. et al. Induction of autophagy and inhibition of tumorigenesis by beclin 1. Nature 1999;402(6762):672–6. doi: 10.1038/45257
  34. Qu X., Yu J., Bhagat G. et al. Promotion of tumorigenesis by heterozygous disruption of the beclin 1 autophagy gene. J Clin Invest 2003;112(12):1809–20. doi: 10.1172/JCI20039
  35. Valente G., Morani F., Nicotra G. et al. Expression and clinical significance of the autophagy proteins BECLIn 1 and LC3 in ovarian cancer. Biomed Res Int 2014;2014:462658. doi: 10.1155/2014/462658
  36. Tang H., Sebti S., Titone R. et al. Decreased BECN1 mRNA expression in human breast cancer is associated with estrogen receptor-negative subtypes and poor prognosis. EBioMedicine 2015;2(3):255–63. doi: 10.1016/j.ebiom.2015.01.008
  37. Gao J., Cheng T.S., Qin A. et al. Glucocorticoid impairs cell-cell communication by autophagy-mediated degradation of connexin 43 in osteocytes. Oncotarget 2016;7(19):26966–78. doi: 10.18632/oncotarget.9034
  38. Loffing J., Flores S.Y., Staub O. Sgk kinases and their role in epithelial transport. Annu Rev Physiol 2006;68:461–90. doi: 10.1146/annurev.physiol.68.040104.131654
  39. Hall B.A., Kim T.Y., Skor M.N. et al. Serum and glucocorticoidregulated kinase 1 (SGK1) activation in breast cancer: requirement for mTORC1 activity associates with ER-alpha expression. Breast Cancer Res Treat 2012;135(2):469–79. doi: 10.1007/s10549-012-2161-y
  40. Jiang L., Xu L., Xie J. et al. Inhibition of autophagy overcomes glucocorticoid resistance in lymphoid malignant cells. Cancer Biol Ther 2015;16(3):466–76. doi: 10.1080/15384047.2015.1016658
  41. Surjit M., Ganti K.P., Mukherji A. et al. Widespread negative response elements mediate direct repression by agonist-liganded glucocorticoid receptor. Cell 2011;145(2):224–41. doi: 10.1016/j.cell.2011.03.027
  42. Komakech A., Im J.H., Gwak H.S. et al. Dexamethasone interferes with autophagy and affects cell survival in irradiated malignant glioma cells. J Korean Neurosurg Soc 2020;63(5):566–78. doi: 10.3340/jkns.2019.0187
  43. Chen S., Rehman S.K., Zhang W. et al. Autophagy is a therapeutic target in anticancer drug resistance. Biochim Biophys Acta 2010;1806(2):220–9. doi: 10.1016/j.bbcan.2010.07.003
  44. Mabuchi S., Ohmichi M., Kimura A. et al. Estrogen inhibits paclitaxel-induced apoptosis via the phosphorylation of apoptosis signal-regulating kinase 1 in human ovarian cancer cell lines. Endocrinology 2004;145(1):49–58. doi: 10.1210/en.2003-0792
  45. Stephan S., Datta K., Wang E. et al. Effect of rapamycin alone and in combination with antiangiogenesis therapy in an orthotopic model of human pancreatic cancer. Clin Cancer Res 2004;10(20):6993–7000. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-04-0808
  46. Abrams S.L., Steelman L.S., Shelton J.G. et al. Enhancing therapeutic efficacy by targeting non-oncogene addicted cells with combinations of signal transduction inhibitors and chemotherapy. Cell Cycle 2010;9(9):1839–46. doi: 10.4161/cc.9.9.11544
  47. Rexer B.N., Engelman J.A., Arteaga C.L. Overcoming resistance to tyrosine kinase inhibitors: lessons learned from cancer cells treated with EGFR antagonists. Cell Cycle 2009;8(1):18–22. doi: 10.4161/cc.8.1.7324
  48. Holloway R.W., Marignani P.A. Targeting mTOR and glycolysis in HER2-positive breast cancer. Cancers (Basel) 2021;13(12):2922. doi: 10.3390/cancers13122922
  49. Mery B., Poulard C., Le Romancer M. et al. Targeting AKT in ERpositive HER2-negative metastatic breast cancer: from molecular promises to real life pitfalls? Int J Mol Sci 2021;22(24):13512. doi: 10.3390/ijms222413512
  50. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of proteindye binding. Anal Biochem 1976;72:248–54. doi: 10.1006/abio.1976.9999
  51. Menon M.B., Dhamija S. Beclin 1 phosphorylation – at the center of autophagy regulation. Front Cell Dev Biol 2018;6:137. doi: 10.3389/fcell.2018.00137
  52. Ducker G.S., Atreya C.E., Simko J.P. et al. Incomplete inhibition of phosphorylation of 4E-BP1 as a mechanism of primary resistance to ATP-competitive mTOR inhibitors. Oncogene 2014;33(12):1590–600. doi: 10.1038/onc.2013.92
  53. Gremke N., Polo P., Dort A. et al. mTOR-mediated cancer drug resistance suppresses autophagy and generates a druggable metabolic vulnerability. Nat Commun 2020;11(1):4684. doi: 10.1038/s41467-020-18504-7
  54. Yellen P., Saqcena M., Salloum D. et al. High-dose rapamycin induces apoptosis in human cancer cells by dissociating mTOR complex 1 and suppressing phosphorylation of 4E-BP1. Cell Cycle 2011;10(22):3948–56. doi: 10.4161/cc.10.22.18124
  55. Easton J.B., Houghton P.J. Therapeutic potential of target of rapamycin inhibitors. Expert Opin Ther Targets 2004;8(6):551–64. doi: 10.1517/14728222.8.6.551
  56. Dowling R.J., Topisirovic I., Alain T. et al. mTORC1-mediated cell proliferation, but not cell growth, controlled by the 4E-BPs. Science 2010;328(5982):1172–6. doi: 10.1126/science.1187532
  57. Qian X., Li X., Cai Q. et al. Phosphoglycerate kinase 1 phosphorylates beclin1 to induce autophagy. Mol Cell 2017;65(5):917–31. doi: 10.1016/j.molcel.2017.01.027

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 57560 от  08.04.2014.