آستروسیت‌های جنینی موش، همانند سلول‌های سرطانی، قادر به تنظیم متابولیسم انرژی از مسیر واربورگ هستند

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد بیوشیمی بالینی.گروه بیوشیمی بالینی، دانشکدۀ پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی‌شاپور اهواز، اهواز، ایران.

2 کارشناسی ارشد بیوشیمی بالینی. دانشکده علوم پزشکی آبادان ، آبادان ، ایران.

3 استادیار گروه بیوشیمی بالینی.گروه بیوشیمی بالینی، مرکز تحقیقات سلولی و ملکولی، دانشکدۀ پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی جندی‌شاپور اهواز، اهواز، ایران.

چکیده

زمینه و هدف: اثر واربورگ نوعی گلیکولیز بی هوازی در حضور اکسیژن است که در آن سلولهای توموری تمایل به جذب گلوکز و ترشح لاکتات در حضور اکسیژن دارند تا انرژی لازم برای رشد در شرایط فقر غذایی فراهم گردد. در مطالعات گذشته سلول­های جنینی می­توانند مشابه سلول­های سرطانی رفتار کنند بر اساس این تحقیقات در این مطالعه با القای گرسنگی و ایجاد شرایط محیطی مشابه با­ شرایط سلول­های سرطانی به درک اثر واربورگ در سلول­های آستروسیت جنینی کشت شده از مغز نوزاد موش پرداخته شد.
روش بررسی: آستروسیت­ها درDMEM/FBS 10 درصد کشت داده شدند. در کشت ثانویه در زمان­های 16، 48 و 72 ساعت گرسنگی در سلول­ها القا شد و در انتها مصرف گلوکز، میزان ترشح لاکتات و فعالیت LDH داخل سلولی به روش فتومتریک اندازه­گیری گردید.
یافتهها: مصرف گلوکز 48 ساعت بعد از القای گرسنگی سلولی 42% در مقایسه با گروه کنترل افزایش داشت (05/0P<.). همچنین 16 ساعت بعد از القای گرسنگی ترشح لاکتات افزایش و 72 ساعت بعد فعالیتLDH  داخل سلولی افزایش معنادار 63/7 برابری را  نشان داد (05/0P<.) .
نتیجه­گیری: تولید و ترشح لاکتات در این سلول­ها به­عنوان منبع انرژی و همین­طور ترکیبی شیمیایی برای تبادل پیام با یکدیگر، همانند سلول­های توموری، عمل می­کند. با توجه به ایجاد شرایطی مشابه با شرایط سلولهای توموری برای آستروسیت­ها، امید است این یافته­ها منجر به درک بهتر­ مفاهیم­ متابولیسم سلول­های توموری و طراحی استراتژی­های جدید درمانی بر علیه این سلول­ها در مغز گردد.
 

کلیدواژه‌ها


1-Sofroniew MV, Vinters HV. Astrocytes: biology and pathology. Acta neuropathologica. 2010;119(1):7-35. 

2-Volterra A, Meldolesi J. Astrocytes, from brain glue to communication elements: the revolution continues. Nat Rev Neurosci. 2005;6(8):626-40.

3-Fonnum F. Glutamate: a neurotransmitter in mammalian brain. Journal of neurochemistry. 1984;42(1):1-11.

4-Nedergaard M, Ransom B, Goldman SA. New roles for astrocytes: redefining the functional architecture of the brain. Trends in neurosciences. 2003;26(10):523-30.

5-Koehler RC, Roman RJ, Harder DR. Astrocytes and the regulation of cerebral blood flow. Trends in neurosciences. 2009;32(3):160-9.

6-Wolf F, Kirchhoff F. Imaging Astrocyte Activity. Science. 2008;320(5883):1597-9 .

7-Pellerin L, Bouzier-Sore AK, Aubert A, Serres S, Merle M, Costalat R, et al. Activity-dependent regulation of energy metabolism by astrocytes: an update. Glia. 2007;55(12):1251-62.

8-Lorger M. Tumor microenvironment in the brain. Cancers. 2012;4(1):218-43.

9-Sotgia F, Martinez-Outschoorn UE, Pavlides S, Howell A, Pestell RG, Lisanti MP. Understanding the Warburg effect and the prognostic value of stromal caveolin-1 as a marker of a lethal tumor microenvironment. Breast Cancer Research. 2011;13(4):1-13.

10-Tripathi M, Billet S, Bhowmick NA. Understanding the role of stromal fibroblasts in cancer progression. Cell adhesion & migration. 2012;6(3):231-5.

11-Ronnov-Jessen L, Petersen OW, Bissell MJ. Cellular changes involved in conversion of normal to malignant breast: importance of the stromal reaction. Physiological reviews. 1996;76(1):69-125.

12-Mueller-Klieser W, Walenta S, Paschen W, Kallinowski F, Vaupel P. Metabolic imaging in microregions of tumors and normal tissues with bioluminescence and photon counting.Journal of the National Cancer Institute. 1988;80(11):842-8.

13-Vaupel P, Kallinowski F, Okunieff P. Blood flow, oxygen and nutrient supply, and metabolic microenvironment of human tumors: a review. Cancer research. 1989;49(23):6449-65.

14-Baek JH, Jang JE, Kang CM, Chung HY, Kim ND, Kim KW. Hypoxia-induced VEGF enhances tumor survivability via suppression of serum deprivation-induced apoptosis. Oncogene. 2000;19(40):4621-31.

15-Dang CV, Semenza GL. Oncogenic alterations of metabolism. Trends in biochemical sciences. 1999;24(2):68-72.

16-Bae SK, Baek JH, Lee YM, Lee OH, Kim KW. Hypoxia-induced apoptosis in human hepatocellular carcinoma cells: a possible involvement of the 6-TG-sensitive protein kinase(s)-dependent signaling pathway. Cancer letters. 1998;126(1):97-104.

17-Warburg O. On the origin of cancer cells. Science. 1956;123(3191):309-14.

18-Dang CV. PKM2 tyrosine phosphorylation and glutamine metabolism signal a different view of the Warburg effect. Science signaling. 2009;2(97):pe75.

19-Lisanti MP, Martinez-Outschoorn UE, Chiavarina B, Pavlides S, Whitaker-Menezes D, Tsirigos A, et al. Understanding the "lethal" drivers of tumor-stroma co-evolution: emerging role(s) for hypoxia, oxidative stress and autophagy/mitophagy in the tumor micro-environment. Cancer biology & therapy. 2010;10(6):537-42.

20-Lu H, Forbes RA, Verma A. Hypoxia-inducible factor 1 activation by aerobic glycolysis implicates the Warburg effect in carcinogenesis. The Journal of biological chemistry. 2002;277(26):23111-5.

21-Cairns RA, Harris IS, Mak TW. Regulation of cancer cell metabolism. Nature reviews Cancer. 2011;11(2):85-95.

22-Deberardinis RJ, Sayed N, Ditsworth D, Thompson CB. Brick by brick: metabolism and tumor cell growth. Current opinion in genetics & development. 2008;18(1):54-61.

23-Hsu PP, Sabatini DM. Cancer cell metabolism: Warburg and beyond. Cell. 2008;134(5):703-7.

24-Rattigan YI, Patel BB, Ackerstaff E, Sukenick G, Koutcher JA, Glod JW, et al. Lactate is a mediator of metabolic cooperation between stromal carcinoma associated fibroblasts and glycolytic tumor cells in the tumor microenvironment. Experimental cell research. 2012;318(4):326-35.

25-Ito J-i, Nagayasu Y, Lu R, Kheirollah A, Hayashi M, Yokoyama S. Astrocytes produce and secrete FGF-1, which promotes the production of apoE-HDL in a manner of autocrine action. Journal of Lipid Research. 2005;46(4):679-86.

26-Philp A, Macdonald AL, Watt PW. Lactate--a signal coordinating cell and systemic function. The Journal of experimental biology. 2005;208(Pt 24):4561-75.

27-Lemons JM, Feng X-J, Bennett BD, Legesse-Miller A, Johnson EL, Raitman I, et al. Quiescent fibroblasts exhibit high metabolic activity. PLoS Biol. 2010;8(10):e1000514.

28-Golpour M, Akhavan Niaki H, Khorasani HR, Hajian A, Mehrasa R, Mostafazadeh A. Human fibroblast switches to anaerobic metabolic pathway in response to serum starvation: a mimic of Warburgeffect.International journal of molecular and cellular medicine. 2014;3(2):74-80.

29-Wu CA, Chao Y, Shiah SG, Lin WW. Nutrient deprivation induces the Warburg effect through ROS/AMPK-dependent activation of pyruvate dehydrogenase kinase. Biochimica et biophysica acta. 2013;1833(5):1147-56.