Апоптоз в опухолевых клетках, подвергнутых сочетанному действию гипертермии и облучения: исследование молекулярных механизмов и мишеней

Автор: Кабаков А.Е., Кудрявцев В.А., Хохлова А.В., Макарова Ю.М., Лебедева Т.В.

Журнал: Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра) @radiation-and-risk

Статья в выпуске: 2 т.27, 2018 года.

Бесплатный доступ

В данной работе мы изучали молекулярную природу радиосенсибилизирующего действия гипертермии на раковые клетки. Исследовались клеточные линии, происходящие из карцином (HeLa, MCF-7), фибросаркомы (НТ 1080) и Т-лимфомы (Jurkat) человека. Культуры клеток выдерживали в условиях гипертермии (42-44 оС) и/или облучали g-фотонами (2-6 Гр), после чего оценивались такие параметры как интенсивность и тип клеточной гибели, клоногенность, количество двунитевых разрывов в ядерной ДНК и динамика их репарации, локализация белков теплового шока (БТШ) и пр. Нами показано, что (1) вызываемое гипертермией усиление пострадиационной гибели клеток в основном обусловлено стимуляцией каспазазависимого апоптоза, (2) запускание такого апоптотического механизма происходит, по-видимому, в результате нарушения клеточной реакции на радиационное повреждение генома, когда белковые компоненты системы репарации ДНК не работают после теплового стресса, (3) экспрессия и распределение белков теплового шока БТШ90, БТШ70 и БТШ27 могут быть важными детерминантами, определяющими дальнейшую судьбу (выживание или «самоубийство») злокачественной клетки, испытавшей воздействие гипертермии и облучения. Обсуждается, что такие факторы как тепловой стресс-ответ, уровень агрегированного клеточного белка и функциональная активность БТШ могут существенно влиять на эффективность радиосенсибилизации опухолей посредством прогревания. Рассматриваются новые подходы и мишени для усиления радиосенсибилизирующего действия гипертермии на раковые клетки.

Еще

Радиосенсибилизация, g-излучение, gh2ax фокусы, репарация днк, тепловой стресс, каспаза, белки теплового шока, протеотоксичность, денатурация белков, опухоли, радиобиологические эффекты, лучевая терапия

Короткий адрес: https://sciup.org/170170348

IDR: 170170348 | DOI: 10.21870/0131-3878-2018-27-2-62-75

Список литературы Апоптоз в опухолевых клетках, подвергнутых сочетанному действию гипертермии и облучения: исследование молекулярных механизмов и мишеней

Курпешев О.К. Возможности и перспективы использования гипертермии в медицине//Клиническая медицина. 1996. № 1. С. 14-16.
Курпешев О.К., Андреев В.Г., Панкратов В.А., Гулидов И.А., Орлова А.В. Сравнительные результаты консервативной химиолучевой и термохимиолучевой терапии местно-распространённого рака гортани//Вопросы онкологии. 2014. Т. 60, № 5. С. 602-606.
Datta N.R., Ordonez S.G., Gaipl U.S., Paulides M.M., Crezee H., Gellermann J., Marder D., Puric E., Bodis S. Local hyperthermia combined with radiotherapy and-/or chemotherapy: recent advances and promises for the future//Cancer Treat. Rev. 2015. V. 41, N 9. P. 742-753.
Курпешев О.K., van der Zee J. Локорегионарная гипертермия злокачественных опухолей: методики, термометрия, аппаратура//Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2017. № 5. С. 52-63.
Ohguri T. Current status of clinical evidence for electromagnetic hyperthermia on prospective trials//Thermal Med. 2015. V. 31, N 2. P. 5-12.
Курпешев О.К., Рагулин Ю.А., Мозеров С.А., Орлова А.В., Лебедева Т.В. Возможности локальной гипертермии при лечении больных отёчной формой рака молочной железы//Вопросы онкологии. 2016. № 5. С. 680-687.
Курпешев О.К. Закономерности радиосенсибилизирующего и повреждающего эффектов гипертермии на нормальные и опухолевые ткани (экспериментально-клиническое исследование): автореф. дис. … докт. мед. наук. Обнинск, 1989. 35 с.
Hyperthermic oncology from bench to bedside/Eds.: S. Kokura, T. Yoshikawa, T. Ohnishi. Springer, 2016. 444 p.
Kabakov A.E., Gabai V.L. Cell death and survival assays//Methods Mol. Biol. 2018. V. 1709. P. 107-127.
Sharma A., Singh K., Almasan A. Histone H2AX phosphorylation: a marker for DNA damage//Methods Mol. Biol. 2012. V. 920. P. 613-626.
Кудрявцев В.А., Макарова Ю.М., Кабаков А.Е. Термосенсибилизация опухолевых клеток ингибиторами активности и экспрессии шаперонов//Биомедицинская химия. 2012. Т. 58, № 6. С. 662-672.
Kabakov A.E., Gabai V.L. Protein aggregation as primary and characteristic cell reaction to various stresses//Experientia. 1993. V. 49, N 8. P. 706-713.
Kabakov A.E., Gabai V.L. Stress-induced insolubilization of certain proteins in ascites tumor cells//Arch. Biochem. Biophys. 1994. V. 309, N 2. P. 247-253.
Schmitt C.A. Cellular senescence and cancer treatment//Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Reviews on Cancer. 2007. V. 1775. P. 5-20.
O’Callaghan-Sunol C., Gabai V.L. Involvement of heat shock proteins in protection of tumor cells from genotoxic stresses. A chapter in: Heat shock proteins in cancer/Eds.: S.K. Calderwood, M.Y. Sherman, D.R. Ciocca. Springer, 2007. P. 169-189.
Koff J.L., Ramachandiran S., Bernal-Mizrachi L. A time to kill: targeting apoptosis in cancer//Int. J. Mol. Sci. 2015. V. 16. P. 2942-2955.
Balcer-Kubiczek E.K. Apoptosis in radiation therapy: a double-edged sword//Exp. Oncol. 2012. V. 34, N 3. P. 277-285.
Pandita T.K., Pandita S., Bhaumik S.R. Molecular parameters of hyperthermia for radiosensitization//Crit. Rev. Eukaryot. Gene Expr. 2009. V. 19, N 3. P. 235-251.
van den Tempel N., Laffeber C., Odijk H., van Cappelen W.A., van Rhoon G.C., Franckena M., Kanaar R. The effect of thermal dose on hyperthermia-mediated inhibition of DNA repair through homologous recombination//Oncotarget. 2017 DOI: 10.18632/oncotarget.17861
Takahashi A., Mori E., Nakagawa Y., Kajihara A., Kirita T., Pittman D.L., Hasegawa M., Ohnishi T. Homologous recombination preferentially repairs heat-induced DNA double-strand breaks in mammalian cells//Int. J. Hyperthermia. 2017 DOI: 10.1080/02656736.2016.1252989
van Oorschot B., Granata G., Di Franco S., Ten Cate R., Rodermond H.M., Todaro M., Medema J.P., Franken N.A. Targeting DNA double strand break repair with hyperthermia and DNA-PKcs inhibition to enhance the effect of radiation treatment//Oncotarget. 2016. V. 7, N 40. P. 65504-65513.
Kennedy D., Jager R., Mosser D.D., Samali A. Regulation of apoptosis by heat shock proteins//IUBMB Life. 2014. V. 66, N 5. P. 327-338.
Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований -основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику//Радиация и риск. 2017. Т. 26. № 2. С. 26-40.

Еще

Статья научная