ЗНАЧЕНИЕ БАЗАЛЬНОЙ ЭКСПРЕССИИ ГЕМОКСИГЕНАЗЫ-1 ДЛЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ КЛЕТОК МЕЛАНОМЫ ЧЕЛОВЕКА К ОКИСЛИТЕЛЬНОМУ СТРЕССУ IN VITRO

Введение. Молекулярная основа механизма действия радио- и фотодинамической терапии, а также ряда противоопухолевых химиопрепаратов – окислительный стресс (ОS). Фермент гемоксигеназа-1 (НО-1), молекулярный маркер ОS – ключевой участник системы защиты и адаптации опухолевых клеток в условиях стресса.

Цель исследования – выяснить, зависит ли чувствительность опухолевых клеток меланомы человека к ОS от базального и индуцированного модуляторами уровня экспрессии гена НО-1.

Материалы и методы. В работе были использованы опухолевые клетки меланомы человека разных линий. Экспрессию мРНК НО-1 в клетках изучали методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в реальном времени, содержание активных форм кислорода в клетках – методом проточной цитометрии, цитотоксичность препаратов – с применением МТТ-метода.

Результаты. По нашим данным, клетки меланомы человека имеют разные по величине базальные уровни транскрипции НО-1: высокий (3,0–3,5 o. е.) у линий MelIL, MelP, средний (1,5 о. е.) у линий MeWo, MelZ, MelIbr и низкий (0,5 о. e.) у MelMе, A375). Установлено, что чувствительность клеток к Н₂О₂, индуктору OS, не зависит от величины базальной экспрессии НО-1. Гемининдуцированное увеличение базальной экспрессии НО-1 обнаружено только в клетках меланомы со средним (MeWo) и низким (А375) уровнями этого параметра и сопровождается увеличением их устойчивости к Н₂О₂ (в 2 раза). Определено, что репрессия НО-1 в присутствии апигенина регистрируется в клетках меланомы с разным базальным уровнем, однако сенситизация к Н₂О₂ (2–4 раза) наблюдалась только для клеток со средним (MeWo) и низким (А375) уровнями базальной экспрессии НО-1. Выявлено, что снижение базальной экспрессии НО-1, индуцированное апигенином, сопровождается увеличением содержания активных форм кислорода в клетках и вносит вклад в увеличение чувствительности их к Н₂О₂.

Заключение. Результаты нашего исследования показывают значение природного флавона апигенина в качестве модулятора экспрессии HO-1.

1. MacKie R.M., Hauschild A., Eggermont A.M. Epidemiology of invasive cutaneous melanoma. Ann Oncol 2009;20(Suppl 6)1–7. DOI: 10.1093/annonc/mdp252.

2. Bhatia S., Tykodi S.S., Thompson J.A. Treatment of metastatic melanoma: an overview. Oncology (Williston Park) 2009;23(6):488–96.

3. Emri G., Paragh G., Tósaki Á. et al. Ultraviolet radiation-mediated development of cutaneous melanoma: an update. J Photochem Photobiol B 2018;185:169–75. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2018.06.005.

4. De Yulia G.J.Jr., Cárcamo J.M., Bórquez-Ojeda O. et al. Hydrogen peroxide generated extracellularly by receptor-ligand interaction facilitates cell signaling. Proc Natl Acad Sci USA 2005;102(14):5044–9. DOI: 10.1073/pnas.0501154102.

5. Matés J.M., Sánchez-Jiménez F.M. Role of reactive oxygen species in apoptosis: implications for cancer therapy. Int J Biochem Cell Biol 2000;32(2):157–70. DOI: 10.1016/s1357-2725(99)00088-6.

6. Wittgen H.G., van Kempen L.C. Reactive oxygen species in melanoma and its therapeutic implications. Melanoma Res 2007;17(6):400–9. DOI: 10.1097/cmr.0b013e3282f1d312.

7. Vile G.F., Tyrrell R.M. Oxidative stress resulting from ultraviolet A irradiation of human skin fibroblasts leads to a heme oxygenase-dependent increase in ferritin. J Biol Chem 1993;268(20):14678–81.

8. Vanella L., Barbagallo I., Tibullo D. et al. The non-canonical functions of the heme oxygenases. Oncotarget 2016;7(42):69075–86. DOI: 10.18632/oncotarget.11923.

9. Bian C., Zhong M., Nisar M.F. et al. A novel heme oxygenase-1 splice variant, 14 kDa HO-1, promotes cell proliferation and increases relative telomere length. Biochem Biophys Res Commun 2018;500(2):429–34. DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.04.096.

10. Сидорова Т.А., Вагида М.С., Калия О.Л., Герасимова Г.К. Роль каталазы в защите опухолевых клеток от окислительного стресса, индуцированного бинарной каталитической системой «терафтал + аскорбиновая кислота». Клиническая онкогематология 2014;7(3):282–9.

11. Сидорова Т.А., Рябая О.О., Прокофьева А.А., Хоченков Д.А. Гемоксигеназа-1/ферритин в защите лейкозных клеток от окислительного стресса, индуцированного каталитической системой «терафтал + аскорбиновая кислота». Клиническая онкогематология 2019;12(4):416–27.

12. Sheftel A.D., Kim S.F., Ponka P. Nonheme induction of heme oxygenase-1 does not alter cellular iron metabolism. J Biol Chem 2007;282(14):10480–6. DOI: 10.1074/jbc.m700240200.

13. Torti F.M., Torti S.V. Regulation of ferritin genes and protein. Blood 2002;99(10):3505–16. DOI: 10.1182/blood.v99.10.3505.

14. Kweon M.H., Adhami V.M., Lee J.S., Mukhtar H. Constitutive overexpression of Nrf2-dependent heme oxygenase-1 in A549 cells contributes to resistance to apoptosis induced by epigallocatechin 3-gallate. J Biol Chem 2006;281(44):33761–72. DOI: 10.1074/jbc.m604748200.

15. Ma J., Yu K.N., Cheng C. et al. Targeting Nrf2-mediated heme oxygenase-1 enhances non-thermal plasma-induced cell death in non-smallcell lung cancer A549 cells. Arch Biochem Biophys 2018;658:54–65. DOI: 10.1016/j.abb.2018.09.015.

16. Abate A., Yang G., Wong R.J. et al. Apigenin decreases hemin-mediated heme oxygenase-1 induction. Free Radic Biol Med 2005;39(6):711–8. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2005.01.020.

17. Raso G.M., Meli R., di Carlo G. et al. Inhibition of inducible nitric oxide synthase and cyclooxygenase-2 expression by flavonoids in macrophage J774A.1. Life Sci 2001;68(8):921–31. DOI: 0.1016/s0024-3205(00)00999-1.

18. Pourahmad J., Amirmostofian M., Kobarfard F., Shahraki J. Biological reactive intermediates that mediate dacarbazine cytotoxicity. Cancer Chemother Pharmacol 2009;65(1):89–96. DOI: 10.1007/s00280-009-1007-8.

19. De Oliveira Júnior R.G., Bonnet A., Braconnier E. et al. Bixin, an apocarotenoid isolated from Bixa orellana L., sensitizes human melanoma cells to dacarbazine-induced apoptosis through ROS-mediated cytotoxicity. Food Chem Toxicol 2019;125:549–61. DOI: 10.1016/j.fct.2019.02.013.