Sumário

O cancro do pulmão é a principal causa de mortalidade relacionada ao câncer, e cerca de 85% dos casos são o cancro do pulmão de células não pequenas-(NSCLC). Importante, recente avanço na pesquisa do câncer sugere que a alteração bioenergética da célula cancerosa pode fornecer um meio eficaz para atingir tais células cancerosas avançadas que tenham adquirido mutações em vários reguladores celulares. Este estudo tem como objetivo identificar alterações bioenergéticas em células de câncer de pulmão, medindo e comparando atividades metabólicas importantes em um par de linhas de células que representam as células normais e NSCLC desenvolvidos a partir do mesmo paciente diretamente. Descobrimos que as taxas de consumo de oxigênio e biossíntese do heme foram intensificadas em células NSCLC. Além disso, as células NSCLC exibidas aumentou substancialmente os níveis em uma matriz de proteínas que promovem a síntese do heme, absorção e função. Estas proteínas incluem a enzima limitante da velocidade biossintética do heme ALA, proteínas transportadoras e HRG1 HCP1 que estão envolvidos na absorção de heme, e vários tipos de hemoproteínas-utilização de oxigénio, tais como citoglobina e citocromos. Vários tipos de xenoenxertos de tumores humanos, também apresentado o aumento dos níveis de tais proteínas. Além disso, verificou-se que a redução da biossíntese do heme e absorção, como diminuição da respiração mitocondrial, efetivamente reduziu o consumo de oxigênio, a proliferação de células cancerígenas, migração e formação de colónias. Em contraste, baixando a degradação do heme não tem um efeito sobre as células de cancro do pulmão. Estes resultados mostram que o aumento do fluxo e função de heme são uma característica chave das células NSCLC. Além disso, o aumento da produção e fornecimento de heme e HEMOPROTEÍNAS-utilização de oxigênio em células cancerosas vai levar ao consumo intensificou oxigênio e produção de energia celular pela respiração mitocondrial, que abasteceria proliferação de células cancerígenas e progressão. Os resultados mostram que a inibição da heme e função respiratória pode efectivamente prender a progressão de células cancerígenas do pulmão. Assim, a compreensão da função heme pode ter um impacto positivo sobre a investigação em biologia câncer de pulmão e terapêutica

Citation:. Hooda J, CADINU D, Alam MM, Shah A, Cao TM, Sullivan LA, et al. (2013) Função Heme aprimorada e respiração mitocondrial Promover a progressão das células do cancro do pulmão. PLoS ONE 8 (5): e63402. doi: 10.1371 /journal.pone.0063402

editor: Shree Ram Singh, National Cancer Institute, Estados Unidos da América

Recebido: 02 de fevereiro de 2013; Aceito: 31 de março de 2013; Publicado em: 21 de maio de 2013

Direitos de autor: © 2013 Hooda et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Financiamento:. Este trabalho foi apoiado pelo Cecil H. e os fundos Ida verdes (LZ) ea concessão NCI SPORE P50CA70907 (RB). Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

As células tumorais têm uma maior demanda por nutrientes, que fornecem energia celular e blocos de construção metabólicas. Aumento da demanda metabólica nas células tumorais muitas vezes acompanha metabolismo alterado. Na década de 1920, Otto Warburg demonstrou que as células tumorais metabolizar a glicose e gerar lactato em níveis mais elevados, apesar da presença de ampla oxigênio, um fenômeno chamado de efeito Warburg [1], [2]. Estudos mais recentes têm descoberto os eventos moleculares subjacentes muitas alterações metabólicas em células cancerosas [3] – [5]. Por exemplo, Anastasiou et ai. [5] demonstraram recentemente que a enzima piruvato-quinase M2 (PKM2), que é o piruvato-quinase predominante encontrado em células de cancro, é crucial para manter a homeostase celular redox. Além disso, estudos recentes sugerem que as enzimas metabólicas podem agir como supressores tumorais (por exemplo, hidratase fumarato e succinato desidrogenase), ou oncogenes (por exemplo, isocitrato desidrogenase mutante 1 e 2) [6] – [8]. Estes estudos recentes confirmaram que metabolismo alterado é realmente uma marca de câncer, e sugeriu que as alterações no metabolismo das células cancerosas são muito mais complexos do que foi sugerido inicialmente.

Estudos recentes ilustrado que fluxo glicolítico reforçada em células cancerosas não é dependente do consumo de oxigénio diminuída ou respiração mitocondrial [9] – [11]. Por exemplo, dois estudos separados [12], [13] mostraram que a respiração mitocondrial é amplificado em células de cancro da mama humano. Outro estudo mostrou que as células cancerosas podem manter a fosforilação oxidativa em uma diminuída, mas ainda taxa substancial, mesmo a nível de oxigênio% 1 [14]. Esses resultados evidenciam que a respiração e função mitocondrial são cruciais para o metabolismo das células de câncer e bioenergética. Particularmente, heme é um fator central na função mitocondrial e metabolismo de oxigênio [15], [16]. Heme desempenha um papel crítico em praticamente todos os processos envolvidos no metabolismo do oxigênio. Heme serve como um grupo prostético na hemoglobina, mioglobina e outras globinas que o transporte ou armazenamento de oxigénio, nos complexos da cadeia respiratória mitocondrial, em citocromo oxigenases P450 e outros que usam oxigênio para reações biossintéticas e degradação, e em outras enzimas que usam ou desintoxicar oxigênio tais como peroxidases e catalases [15], [17]. Do mesmo modo, a biossíntese do heme requer oxigénio como um substrato, embora o km de enzimas biossintéticas do heme para oxigénio é muito baixo [18]. Assim, heme e oxigênio estão intimamente ligados e interdependentes.

Aqui nós investigamos a função do heme e mitocôndrias no desenvolvimento do câncer de pulmão. O cancro do pulmão é a principal causa de mortalidade relacionada ao câncer em os EUA e no mundo, e cerca de 85% dos casos são o cancro do pulmão de células não pequenas-(NSCLC) [19], [20]. A maioria dos pacientes têm localmente avançado estágio III /IV tumores no momento da apresentação [21]. Exploração de vulnerabilidades metabólicas podem fornecer estratégias eficazes alternativas para combater a progressão do câncer de pulmão. Nós, portanto, caracterizadas e comparadas metabolismo do oxigênio e função heme em HBEC30KT e HCC4017 células [22], [23]. Este par de linhas de células representam células normais HBEC não maligna (HBEC30KT) e NSCLC (HCC4017) desenvolvidos a partir do mesmo paciente. Comparou-se a metabólica e perfis moleculares deste par correspondente de linhas de células cultivadas em condições idênticas. Nós estávamos interessados ​​em determinar se e em que medida metabolismo do oxigênio e os níveis de heme são alterados e se tais alterações contribuir para a manutenção e proliferação das células de câncer de pulmão. Os nossos dados indicam que o consumo de oxigénio e a síntese do heme são intensificados significativamente em células do cancro do pulmão, em comparação com as células normais. Além disso, os níveis de proteínas envolvidas na síntese do heme intracelular e absorção são substancialmente aumentados em células de cancro de pulmão. Além disso, os níveis de hemoproteínas utilizando-oxigénio, tal como citoglobina, foram drasticamente aumentada em células cancerosas. A inibição da heme ou função mitocondrial preferencialmente suprimiu o consumo de oxigênio, a proliferação de células cancerosas, a formação de colónias e migração. Estes resultados mostram que a síntese de heme e HEMOPROTEÍNAS em células de cancro de pulmão resulta em consumo de oxigénio intensificada e a respiração mitocondrial que o desenvolvimento de células de cancro de combustível.

Materiais e Métodos

pulmonar manutenção de células, e tratamento celular melhorada contagem

HBEC30KT e linhas celulares HCC4017 que representam as células normais e NSCLC [22], [23] foram fornecidos pelo laboratório do Dr. John Minna (UTSW) como um presente. Eles foram desenvolvidos a partir do mesmo paciente e foram mantidas em ACL4 suplementado com FBS a 2% sob 5% de CO

2 a 37 ° C [23]. Para o tratamento com o inibidor da síntese do heme, acetona succinilo, as células foram cultivadas em meio contendo soro depletado de heme. Heme empobrecido soro foi preparado como descrito anteriormente [24]. Para medir o efeito de reagentes na proliferação das células do pulmão, as células foram semeadas em placa de 48 poços a uma densidade de 10

3 células /poço. Após cultura durante 24 h, as células foram tratadas com 0,5 mM succinilo acetona ou com 10 fiM carbonil cianeto de 3-clorofenilhidrazona (CCCP). Cada 24 horas após o tratamento, o número de células vivas foi contado utilizando coloração com azul de tripano e um hemocitómetro.

A medição do consumo de glicose, consumo de oxigênio e Heme síntese