Энергетическая метаплазия раковой клетки

В современной литературе отсутствуют научные исследования и работы по изучению способа получения энергии злокачественной клеткой. В 1987 году нами выдвинута и опубликована рабочая гипотеза об «энергетической метаплазии раковых клеток», т. е. смена гетеротрофного пути получения энергии на автотрофный (хемосинтез). Успешное доказательство этой гипотезы открывает перспективы объяснения неко-

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОНКОЛОГИЯ

торых вопросов онкогенеза и нового подхода к профилактике и лечению раковых заболеваний – применение эффективных ингибиторов хемосинтеза.

Цель. Доказать в эксперименте существование хемосинтетического способа получения энергии раковой клеткой.

Материалы и методы. Проведенный аналитический обзор научных работ по эволюции способа получения энергии растительными и животными клетками выявил возможную хемосинтетическую реакцию у раковых клеток – окисление ионов железа (Fe+2 Fe+3 + E).

Изучение хемосинтеза по пути окисления ионов Fe у раковых клеток было проведено в 53 опытах со связыванием Fe в культуральной среде. Известно, что реагентом, связывающим Fe являются соли кальция. Для эксперимента была взята химически чистая соль СаСl2 в дозе 1 mg/мл культуральной жидкости и для контроля в той же дозе использована химически чистая соль NaCl (выбор именно этой дозы проведен в предварительных опытах влияния различных доз указанных солей на культуральную среду: осмолярность, рН).

В эксперименте использовалась культура базальных эпителиальных клеток альвеолярной аденокарциномы человека A549 и в качестве контроля культура мезенхимальных стромальных стволовых клеток (МСК), полученная из ткани пуповины донора. Клетки вносились в чистую стандартную среду. На 3 сутки культивирования среды заменялась на среды с CaCl2 (опытная среда), с NaCl (контрольная среда № 1) и среды без добавок (контрольная среда № 2). Культивирование проводилось в 24-луночных планшетах при 37 °C, CO2 5% в течение 8 суток. В процессе культивирования проводился подсчет количества клеток в поле зрения, оценка общей морфологии культуры и жизнеспособности клеток, по завершении культивирования – автоматический подсчет абсолютного количества клеток.

Культивирование проводили с использованием стандартных питательных сред: DMEM high glucose without L-glutamine (LONZA, Швейцария), 2mM L-глютамина (ПанЭко, Россия), 10% сыворотки плодов коровы (MSC FBS, Gibko, Австралия). Фотодокументирование проводилось с помощью микроскопа CarlZeiss AxioObserver A1. Подсчет количества клеток в поле зрения проводился в течение 4 суток культивирования (с 5 по 8 сутки) на программном обеспечении AxioVision 2011. Подсчет общего количества клеток, оценка жизнеспособности проводилось на автоматическом клеточном анализаторе Countess II FL (Life Technologies, США) по завершении культивирования.

Обработка данных с помощью программного обеспечения Excel (пакета Microsoft Office 2007, Microsoft, США).

Результаты. Анализ результатов проведенных экспериментальных исследований показал, что введение в культуральную среду СаСl2 и NaCl не влияет на рост МСК в процессе культивирования, так как не получено статистически значимых различий по изучаемым показателям с контрольным экспериментом. Так, в контрольной среде № 2 (без добавок) количество клеток в поле зрения прогрессивно увеличивалось со 110,5±6,2 до 357,5±8,2 в конце культивирования. В среде с добавлением СаСl2 также увеличивалось концу культивирования количество клеток со 100±5,4 до 340,5±6,8. Культивация в среде с NaCl выявляла аналогичные результаты. Проведенный по завершению культивирования на 8 сутки автоматический подсчет клеток и оценка их жизнеспособности показали, что существенных различий между анализируемыми опытами нет.

Анализ серии экспериментов по культивированию злокачественных клеток А549 показал статистически значимые различия по показателям при культивировании в среде с добавлением СаСl2 и отсутствие статистических различий при культивировании в среде с добавлением NaCl. Изменение количества клеток в поле зрения в контрольной среде № 2 (без добавок) происходило от 30,0±3,4 до 112,5±3,6 в конце культивирования. В среде с добавлением СаСl2 к концу культивирования количество клеток было в 2,3 раза меньше (48,0±2,7), чем в контрольной среде № 2 (112,5±3,6). Абсолютное количество клеток в конце культивирования в среде с добавлением СаСl2 составило 2,21±1,6 • 105, а в контрольной среде № 2–3,54±1,3 • 105. Жизнеспособность культуры А549 в опытной среде достоверно снижалась в процессе культивирования и на 8-й день составила 43,7%, против 86,2% в контрольной среде № 2. Культивация в среде с NaCl не выявляла торможения роста клеток и снижения их жизнеспособности.

Выводы. Проведенные исследования со связыванием Fe в культуральной среде выявили различные реакции изучаемых клеток. Культура МСК достоверно не реагирует на дефицит Fe в культуральной среде, а культура злокачественных клеток А549 резко останавливает свой рост. Эти данные могут указывать на наличие хемосинтетических реакций у раковых клеток А549 и отсутствие их у клеток МСК.

Таким образом, у злокачественных клеток А549 возможны хемосинтетические реакции связанные с окислением железа, что указывает на смену способа получения энергии злокачественной клеткой в процессе онкогенеза.