Метаболические изменения в фибробластах при взаимодействии с опухолевыми клетками: НАД(Ф)Н, ФАД, цитоплазматический рН и пероксид водорода

I. N. Druzhkova; M. M. Lukina; V. V. Dudenkova; N. I. Ignatova; M. V. Shirmanova; E. V. Zagaynova

doi:10.25557/2310-0435.2019.04.33-42

I. N. Druzhkova Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Нижний Новгород, Россия http://orcid.org/0000-0003-0293-3069
M. M. Lukina Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Нижний Новгород, Россия http://orcid.org/0000-0003-1374-8571
V. V. Dudenkova Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Нижний Новгород, Россия http://orcid.org/0000-0001-6761-5585
N. I. Ignatova Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Нижний Новгород, Россия http://orcid.org/0000-0002-4570-9342
M. V. Shirmanova Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Нижний Новгород, Россия http://orcid.org/0000-0002-3207-7227
E. V. Zagaynova Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Приволжский исследовательский медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Нижний Новгород, Россия http://orcid.org/0000-0003-2097-0525

DOI: https://doi.org/10.25557/2310-0435.2019.04.33-42

Ключевые слова: опухоль-ассоциированные фибробласты, опухолевое микроокружение, энергетический метаболизм, цитоплазматический рН, пероксид водорода

Аннотация

Актуальность. В последние десятилетия большое внимание уделяется исследованию роли опухолевого микроокружения в канцерогенезе и исходе лечения онкологических заболеваний. Основными клетками микроокружения являются опухоль-ассоциированные фибробласты (CAFs), которые поддерживают прогрессию опухоли. При этом между
опухолевыми клетками и фибробластами формируются специфические метаболические взаимоотношения, разобщение которых рассматривается в качестве одного из современных подходов к лечению опухолей.
Цель данной работы состояла в изучении метаболических изменений в фибробластах при взаимодействии с опухолевыми клетками в динамике в модели клеточного сокультивирования.
Методы. В качестве метаболических показателей исследованы цитоплазматический рН, уровень внутриклеточного пероксида водорода и эндогенные метаболические кофакторы НАД(Ф)Н и ФАД. Работа выполнена на фибробластах кожи человека и клетках рака шейки матки человека HeLa. Фибробласты культивировали совместно с опухолевыми клетками в течение 5 дней, контролем служили фибробласты в монокультуре. Метаболические кофакторы анализировали по интенсивности и времени жизни собственной флуоресценции. Цитоплазматический рН и пероксид водорода оценивали с помощью генетически-кодируемых флуоресцентных сенсоров SypHer2 и HyPer2, соответственно.
Результаты. В условиях сокультивирования с опухолевыми клетками в фибробластах наблюдался более щелочной pH и повышенное содержание пероксида водорода по сравнению с монокультурой. Кроме того, при совместном культивировании с опухолевыми клетками в фибробластах зарегистрировано увеличение флуоресцентного редокс-отношения ФАД / НАД(Ф)Н, снижение относительных вкладов свободной формы НАД(Ф)Н и формы ФАД с открытой конформацией, что говорит о развитии окислительного метаболического статуса.
Заключение. Полученные результаты подтверждают активное метаболическое взаимодействие фибробластов с опухолевыми клетками. Динамика и степень выраженности метаболических изменений в процессе такого взаимодействия позволяют рассматривать воздействие на НАД- и ФАД-зависимые реакции энергетического обмена как перспективный способ разобщения метаболического диалога.