Ukr.Biochem.J. 2018; Том 90, № 3, травень-червень, c. 41-48

doi: https://doi.org/10.15407/ubj90.03.041

Активація ємнісного входу Ca(2+) в резистентних до цисплатину лейкемічних клітинах за дії фотозбудженого фулерену С(60) та цисплатину

Д. В. Франскевич, І. І. Гринюк, С. В. Прилуцька, О. П. Матишевська

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна;
e-mail: dashaqq@gmail.com

Припускають, що у злоякісно трансформованих клітинах Са2+-регуляторна система є ремодульованою, зокрема, внаслідок послаблення входу катіона крізь плазматичну мембрану за ємнісним механізмом (SOCE), що дозволяє утримувати концентрацію цитозольного Са2+ на помірно підвищеному рівні та уникати апоптозу. У роботі з використанням зонда Indo 1AM оцінено відносні величини Ca2+-пулу ендоплазматичного ретикулума та ємнісного входу Ca2+ у лейкемічних клітинах дикого типу (L1210) та резистентних до цисплатину (L1210R) у контролі,  за дії цисплатину (1 мкг/мл) або фотозбудженого С60 (10-5 М) окремо, чи за їх комбінації. Показано, що величина SOCE в резистентних до цисплатину клітинах L1210R була нижчою, ніж у клітинах L1210. За дії цис­платину величина тапсигаргін (TG)-чутливого Ca2+ пулу ЕПР у клітинах L1210 знижувалась без підвищення SOCE, тоді як у клітинах L1210R не було відмічено змін. Фотозбудження акумульованого фулерену С60 у видимому діапазоні спектра (410–700 нм) спричиняло посилення SOCE не тільки в чутливих, але й в резистентних до дії цисплатину клітинах. У резистентних клітинах L1210R за дії фотозбу­дженого фулерену С60 цисплатин впливав на Ca2+ гомеостаз: величина SOCE зростала більше, ніж за дії тільки фотозбудженого С60. Одержані дані вказують на вплив фотозбу­дженого С60 не тільки на Ca2+-регуляторну систему, але й на компоненти систем, що контролюють надходження цис­платину в резистентних до препарату злоякісно трансформованих клітинах.

Ключові слова: , , , ,


Посилання:

  1. Parekh AB. Store-operated CRAC channels: function in health and disease. Nat Rev Drug Discov. 2010 May;9(5):399-410. PubMed, CrossRef
  2. Park CY, Hoover PJ, Mullins FM, Bachhawat P, Covington ED, Raunser S, Walz T, Garcia KC, Dolmetsch RE, Lewis RS. STIM1 clusters and activates CRAC channels via direct binding of a cytosolic domain to Orai1. Cell. 2009 Mar 6;136(5):876-90. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  3. Harr MW, Distelhorst CW. Apoptosis and autophagy: decoding calcium signals that mediate life or death. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2010 Oct;2(10):a005579. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Lebiedzinska M, Szabadkai G, Jones AW, Duszynski J, Wieckowski MR. Interactions between the endoplasmic reticulum, mitochondria, plasma membrane and other subcellular organelles. Int J Biochem Cell Biol. 2009 Oct;41(10):1805-16.  PubMed, CrossRef
  5. Prevarskaya N, Ouadid-Ahidouch H, Skryma R, Shuba Y. Remodelling of Ca2+ transport in cancer: how it contributes to cancer hallmarks? Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2014 Feb 3;369(1638):20130097.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  6. Roderick HL, Cook SJ. Ca2+ signalling checkpoints in cancer: remodelling Ca2+ for cancer cell proliferation and survival. Nat Rev Cancer. 2008 May;8(5):361-75. PubMed, CrossRef
  7. Yang H, Zhang Q, He J, Lu W. Regulation of calcium signaling in lung cancer. J Thorac Dis. 2010 Mar;2(1):52-6. PubMed, PubMed
  8. Kato H, Nishitoh H. Stress responses from the endoplasmic reticulum in cancer. Front Oncol. 2015 Apr 20;5:93. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Gélébart P, Kovács T, Brouland JP, van Gorp R, Grossmann J, Rivard N, Panis Y, Martin V, Bredoux R, Enouf J, Papp B. Expression of endomembrane calcium pumps in colon and gastric cancer cells. Induction of SERCA3 expression during differentiation. J Biol Chem. 2002 Jul 19;277(29):26310-20. PubMed, CrossRef
  10. Flourakis M, Lehen’kyi V, Beck B, Raphaël M, Vandenberghe M, Abeele FV, Roudbaraki M, Lepage G, Mauroy B, Romanin C, Shuba Y, Skryma R, Prevarskaya N. Orai1 contributes to the establishment of an apoptosis-resistant phenotype in prostate cancer cells. Cell Death Dis. 2010 Sep 16;1:e75. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Galluzzi L, Vitale I, Michels J, Brenner C, Szabadkai G, Harel-Bellan A, Castedo M, Kroemer G. Systems biology of cisplatin resistance: past, present and future. Cell Death Dis. 2014 May 29;5:e1257. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. Köberle B, Tomicic MT, Usanova S, Kaina B. Cisplatin resistance: preclinical findings and clinical implications. Biochim Biophys Acta. 2010 Dec;1806(2):172-82. PubMed, CrossRef
  13. Wilson S. R. Biological aspects of fullerenes. Fullerenes: Chemistry, Physics and Technology. New York: John Wiley & Sons. 2000; 437–465.
  14. Piotrovsky L.B., Kiselev O.I. Fullerene in biology. SPb: Rostoc, 2006. 336 p. (In Russian).
  15. Horie M, Nishio K, Kato H, Shinohara N, Nakamura A, Fujita K, Kinugasa S, Endoh S, Yamamoto K, Yamamoto O, Niki E, Yoshida Y, Iwahashi H. In vitro evaluation of cellular responses induced by stable fullerene C60 medium dispersion. J Biochem. 2010 Sep;148(3):289-98.  PubMed, CrossRef
  16. Yamakoshi Y, Umezawa N, Ryu A, Arakane K, Miyata N, Goda Y, Masumizu T, Nagano T. Active oxygen species generated from photoexcited fullerene (C60) as potential medicines: O2-* versus 1O2. J Am Chem Soc. 2003 Oct 22;125(42):12803-9. PubMed, CrossRef
  17. Moor KJ, Snow SD, Kim JH. Differential photoactivity of aqueous [C60] and [C70] fullerene aggregates. Environ Sci Technol. 2015 May 19;49(10):5990-8. PubMed, CrossRef
  18. Yan Y, Wei CL, Zhang WR, Cheng HP, Liu J. Cross-talk between calcium and reactive oxygen species signaling. Acta Pharmacol Sin. 2006 Jul;27(7):821-6. PubMed, CrossRef
  19. Brookes PS, Yoon Y, Robotham JL, Anders MW, Sheu SS. Calcium, ATP, and ROS: a mitochondrial love-hate triangle. Am J Physiol Cell Physiol. 2004 Oct;287(4):C817-33. PubMed, CrossRef
  20. Franskevych D, Palyvoda K, Petukhov D, Prylutska S, Grynyuk I, Schuetze C, Drobot L, Matyshevska O, Ritter U. Fullerene C60 Penetration into Leukemic Cells and Its Photoinduced Cytotoxic Effects. Nanoscale Res Lett. 2017 Dec;12(1):40. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  21. Franskevych DV, Prylutska SV, Grynyuk II, Grebinyk DM, Matyshevska OP. Enhanced cytotoxicity of photoexcited fullerene C60 and cisplatin combination against drug-resistant leukemic cells. Exp Oncol. 2015 Sep;37(3):187-91. PubMed
  22. Scharff P, Risch K, Carta-Abelmann L, DmytrukIM, Bilyi MM, Golub OA, Khavryuchenko AV, Buzaneva EV, Aksenov VL, Avdeev MV, Prylutskyy YuI, Durov SS. Structure of C60 fullerene in water: spectroscopic data. Carbon. 2004;42(5–6):1203-1206. CrossRef
  23. Grynyuk ІІ, Prylutska SV, Slobodyanik NS, Chunikhin ОYu,  Matyshevska ОP. The aggregate state of C60-fullerene in various media. Biotechnologia Acta. 2013;6(6):71–76 (In Russian). CrossRef
  24. Grynkiewicz G, Poenie M, Tsien RY. A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties. J Biol Chem. 1985 Mar 25;260(6):3440-50. PubMed
  25. Jones A. Altered Cellular Signaling and Metabolism in Cisplatin Cytotoxicity and Chemoresistance. Available at http://discovery.ucl.ac.uk/1335835/1/1335835.pdf.
  26. Hoffmann EK, Lambert IH. Ion channels and transporters in the development of drug resistance in cancer cells. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2014 Feb 3;369(1638):20130109.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  27. Grebinyk SM, Palyvoda KO, Prylutska SV, Grynyuk II, Samoylenko AA, Drobot LB, Matyshevska OP. Photoactivated fullerene C60 induces store-operated Ca2+ entry and cytochrome c release in Jurkat cells. Ukr Biokhim Zhurn. 2012 Nov-Dec;84(6):58-63. PubMed
  28. Grynyuk I, Grebinyk S, Prylutska  S, Mykhailova A, Franskevich D, Matyshevska O, Schutze C, Ritter U. Photoexcited fullerene C60 disturbs prooxidant-antioxidant balance in leukemic L1210 cells. Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2013;44(2–3):139-143.  CrossRef
  29. Csordás G, Hajnóczky G. SR/ER-mitochondrial local communication: calcium and ROS. Biochim Biophys Acta. 2009 Nov;1787(11):1352-62.  PubMed, PubMed, CrossRef
  30. Joseph SK, Nakao SK, Sukumvanich S. Reactivity of free thiol groups in type-I inositol trisphosphate receptors. Biochem J. 2006 Jan 15;393(Pt 2):575-82. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  31. Foskett JK, White C, Cheung KH, Mak DO. Inositol trisphosphate receptor Ca2+ release channels. Physiol Rev. 2007 Apr;87(2):593-658. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  32. Bogeski I, Kilch T, Niemeyer BA. ROS and SOCE: recent advances and controversies in the regulation of STIM and Orai. J Physiol. 2012 Sep 1;590(17):4193-200.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef

Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.