Abstrakt
Fedme er en væsentlig risikofaktor for udvikling af tyktarmskræft; imidlertid er endokrine /parakrine /metaboliske netværk medierer denne sammenhæng dårligt forstået. Her hypotesen vi at fedme resultater i udskilte produkter fra fedtvæv, der inducerer malignitet-relaterede metaboliske forandringer i colon cancerceller. Humane HCT116 colon cancerceller, blev udsat for konditionerede medier fra dyrkede humane fedtvæv fragmenter af fede vs. ikke-adipøse patienter. Oxygen forbrug sats (OCR, for det meste mitokondrie respiration) og ekstracellulær forsuring sats (ECAR, for det meste laktat produktion via glykolyse) blev undersøgt vis-à-vis celle levedygtighed og udtryk af relaterede gener og proteiner. Vores resultater viser, at konditioneret medium fra overvægtige (vs. ikke-fed) forsøgspersoner nedsat basal (40%,
s 0,05
) og maksimal (50%,
s 0,05
) OCR og genekspression af mitokondrielle proteiner og Bax uden at påvirke cellernes levedygtighed eller ekspression af glycolytiske enzymer. Lignende ændringer kan sammenfattet ved at inkubere celler med leptin, hvorimod, leptin-receptoren specifik antagonist hæmmede reducerede OCR induceret af konditionerede medier fra overvægtige patienter. Vi konkluderer, at udskilte produkter fra fedtvæv af overvægtige patienter inhibere mitokondrisk respiration og funktion i HCT116 colon cancerceller, en effekt, der er mindst delvist medieret af leptin. Disse resultater fremhæve en formodet ny mekanisme for fedme-associerede risiko for gastrointestinale maligniteter, og foreslå potentielle nye terapeutiske veje
Henvisning:. Yehuda-Shnaidman E, Nimri L, Tarnovscki T, Kirshtein B, Rudich A, Schwartz B (2013) udskilt Menneskelig Adipose leptin Fald Mitochondriel respiration i HCT116 Colon Cancer Cells. PLoS ONE 8 (9): e74843. doi: 10,1371 /journal.pone.0074843
Redaktør: Giovanna Bermano, Robert Gordon University, England
Modtaget: Januar 24, 2013; Accepteret: August 8, 2013; Udgivet: 20 September, 2013
Copyright: © 2013 Yehuda-Shnaidman et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres
Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af Israel Science Foundation Grant 134/06 til BS De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser
Introduktion
det bliver mere og mere klart, at den alarmerende stigning i forekomsten af fedme ikke kun vil øge befolkningens risiko for hjerte-metaboliske sygdomme [1], som overskydende kropsvægt nu er også anerkendt som en vigtig risikofaktor for udvikling af udbredte cancere såsom coloncancer [2]. Men mens sammenhængen mellem fedme og dens hjerte-metaboliske manifestationer er blevet grundigt undersøgt i de seneste årtier, mekanismer til “fedme-malignitet forbindelse” stadig dårligt forstået.
Fedtvæv er en aktiv endokrine organ, udskiller fedtsyrer og peptidhormoner eller cytokiner (adipocytokines), der er direkte involveret, ikke kun i reguleringen af hele kroppen stofskifte, men også i inflammatoriske og immunreaktioner [3]. Det er blevet foreslået, at fedme-associerede stigning i fedtcellerne størrelse og /eller nummer, ændret adipocytokine sekretion og øget angiogenese, kan alle bidrage til øget risiko for visse maligniteter, herunder tyktarmskræft [1,4,5]. Ændringer i adipocytokine niveauer påvirker celleproliferation, apoptose, invasive vækst og angiogenese [1]. Selv om der er identificeret adskillige adipocytokines, kun har flere blevet undersøgt for deres evne til at regulere tyktarmskræft tumorvækst. Serumniveau leptin er nært beslægtet med fedtvæv (AT) masse [6] og er tidligere blevet fundet af os at påvirke tyktarmskræft initiering og progression,
in vitro
[7].
I modsætning til normale celler, der er afhængige primært på mitokondrie oxidative fosforylering for ATP produktion, de fleste cancerceller mere afhængige af aerob glykolyse; et fænomen betegnet “Warburg-effekten” [8]. Det blev tidligere vist, at under normale oxygenbetingelser, ikke-metastatiske celler forbruge mindre glucose henviser metastatiske celler konstitutivt udviser højere glycolyse sats, hvilket antyder, at ‘Warburg effekt’ associerer med en højere malign fænotype [9]. Tilsvarende forhøjede glucoseoptagelse selv under normale oxygenbetingelser er kendetegnende for maligne cancere, men de molekylære begivenheder, der er involveret er ikke fuldt forstået. Især er det uklart, om skiftet fra mitokondrie til glycolytisk respiration er primær, dvs en konsekvens af forhøjet ekspression af glycolytiske proteiner, eller er snarere sekundær til mitokondriel dysfunktion (som udgør en ækvivalent til “Pasteur effekt ‘).
den høje forekomst af kræft i fedme kan pege for maligne-fremmende faktorer stammer fra ændrede fedtvæv. Selv om de fleste adipocytter ikke kan være i direkte fysisk kontakt med kolon celler, er der endnu lokale adipocytter i det abdominale fedt, der er placeret i nærheden af colonvæv og kan påvirke, gennem deres udskilte produkter, colon cellemetabolisme. Under kolon carcinogenese kræftceller kan trænge ind i tarmen, nå cirkulationen og indtast leveren. I de vandrende vej kolon kræftceller kan støde blodkar oprindelse fra fedt-masse og rig på adipokiner. Så vidt vi ved, er det uudforskede om AT inducerer metaboliske omprogrammering af colon væv gennem fremme af styrket glykolyse og /eller ved at hæmme mitokondrie respiration. Adressering denne hypotese, udførte vi en detaljeret bioenergetic analyse af et panel af humane coloncancer-cellelinjer udsat for konditionerede medier (CM) opsamlet fra dyrkede humane visceral (oment) AT fragmenter opnået fra individer inden for en bred vifte af BMI. Vi rapporterer her, at HCT116 colon cancerceller udsat for CM fra adipøse personer viser en signifikant reduktion i mitokondriel respiration sats og i genekspression niveau af mitokondrielle proteiner, uden nogen væsentlige ændringer i ekspressionsniveauet af glycolyse proteiner. Desuden finder vi, at leptin kan være en afgørende molekylær signal mægle samspillet mellem AT og tyktarmskræft celler.
Metoder
Menneskelig prøvetagning og konditionerede medier (CM) forberedelse
studie-protokol blev godkendt af lokale etiske udvalg i Soroka University Medical center og Ben Gurion Universitet. Et skriftligt informeret samtykke blev opnået for hvert af de deltagende patienter. Human oment AT biopsier blev opsamlet under elektiv abdominal kirurgi, som tidligere beskrevet [10] fra ikke-overvægtige (BMI: 26,2 kg /m
2 ± 0,9 (middelværdi ± SD), alder: 51.2 ± 11 yrs,
n
= 4) eller overvægtige personer (BMI: 42,1 kg /m
2 ± 5.8, alder: 38,8 ± 16 yrs,
n
= 10). Dyrkede fedtvæv fragmenter (2-3 mm
3, 100 mg /ml medium) blev inkuberet ved 37 ° C i medium [DMEM + 10% (v /v) FCS, 2 mM L-glutamin], lov til at bundfælde natten over, blev mediet udskiftet, og fragmenterne blev yderligere inkuberet i 24 timer i det samme medium uden FCS. Fragmenterne blev fjernet med pincet, og medierne (CM) overført fra brønden til et rent rør, fryses hurtigt (10 sekunder) i flydende nitrogen og opbevaret ved -80 ° C.
Cell Culture
human coloncancer cellelinier: HCT116, HM-7 og Caco
2 blev dyrket ved 37 ° C, 5% CO
2 i DMEM suppleret med 10% (v /v) FCS, 2 mM L- glutamin og 0,2% (v /v) penicillin-streptomycin. HCT116 og Caco
2 cellelinier blev opnået fra American Type Culture Collection (ATCC, USA). HM-7 er en celle variant af LS174T, tidligere valgt for sin evne til at producere store mængder af mucin [11], og at være meget metastatiske i
in vivo
[12] og
in vitro
systemer [13]
celler blev podet i:. 0,2% gelatine-dækket 24-brønd XF24 plader (3 × 10
4 celler /brønd, Seahorse Bioscience, North Billerica, MA) til OCR og ECAR eksperimenter; 24-brønds plader (7,5 x 10
5 celler /brønd) i protein eller RNA-ekstraktion. Fireogtyve timer senere blev cellerne behandlet med DMEM (kontrol), leptin (100 ng /ml), ikke-fed eller fede CM. Hvor det er angivet, blev leptin antagonist (1 ng /ml) tilsat til celler, der var inkuberet med CM.
Cell åndedræt målinger
Cellular OCR og ECAR blev målt under anvendelse af XF24 Analyzer (Seahorse Bioscience, MA , USA) som tidligere [14,15] beskrevet. For maksimal respiration, blev 0,4 uM FCCP anvendes. Optimal FCCP koncentrationen blev bestemt i præliminære eksperimenter.
RNA-ekstraktion og real-time PCR
RNA blev isoleret under anvendelse Tri Reagent opløsning (MRC, Cincinnati, OH). Revers transkription blev udført under anvendelse High-Capacity cDNA Kit (Applied Biosystems, Foster City, CA) med tilfældige primere på en Veriti® 96 brønde Thermal Cycler (Applied Biosystems). Real-time PCR blev udført under anvendelse SYBR® Green (Applied Biosystems) i et ABI Prism® 7900HT Sequence Detection System. Primere er beskrevet i tabel S1. Alle resultater blev normaliseret til p-actin-ekspression.
Western blotting
Celler blev podet ved 7,5 x 10
5 celler /brønd plader godt i 24. Efter 24 timer blev cellerne behandlet med DMEM (kontrol), leptin (100 ng /ml), CM fra ikke-overvægtige eller fede personer og inkuberet i 24 timer ved 37 ° C. Cellerne blev lyseret og centrifugeret ved 23.000 g, 15 min. Protein blev bestemt i supernatanter ved microbicinchoninic syre-baserede protein assay (BCA) (Pierce, Rockford, IL). 25-50 ug protein prøver blev elektroforeret på SDS-PAGE, overført til nitrocellulosemembraner (Whatman, Schleicher HCT116 HM-7 [16]. Således betragtes vi HCT116 cellelinie til at være en “medium ondartet ‘coloncancercellelinie og brugt disse celler i vores næste forsøg. Brug af XF24 analysatoren målte vi oxygenforbrugshastighed (OCR, hovedsagelig mitokondriel respiration) og ekstracellulære forsuringshastighed (ECAR, lactat genereret via glykolyse [15]) af HCT116 celler. Faktisk leptin behandling af HCT116 celler resulterede i lavere OCR-niveauer (figur 1A) uden signifikant ændring i ECAR (figur 1B). Derudover maksimale respirationshastighed som målt i nærvær af FCCP var signifikant lavere efter leptin behandling (figur 1C). Af note, havde leptin behandling ikke inducere celledød i lighed med vores tidligere undersøgelse [7] og bekræftet heri ved at måle celleantal (fig S1A) og cellelevedygtighed (figur S1B).
HCT116 celler blev behandlet med DMEM (kontrol), vs. leptin (100 ng /ml), i 24 timer. (
A
) Basal OCR, (
B
), Basal ECAR, (
C
), FCCP-induceret maksimal OCR (0,4 uM) blev målt ved hjælp af XF24 Analyzer (
n
= 5). *,
P
0,01 vs. kontrol (Students
t
-test). **,
P
0,05 vs. kontrol (Students
t
-test). Resultaterne blev normaliseret til celle nummer og udtrykt som procent af kontrol
Forøget udtryk for en række glycolytiske enzymer er blevet forbundet med kræftfremkaldende fænotype (revideret i 8,19,20), herunder:. Pyruvat kinase (især M2 tumor-specifik isoform, men også M1 (PKM1, PKM2 [19,21])), hexokinase (især isoform 2, men også 1 (HK1, HK2 [22,23])), og Phosphofructokinase (PFK [ ,,,0],8]).
leptin behandling resulterede ikke i væsentlige ændringer i gen (figur 2A) eller protein (figur 2B, C) ekspressionsniveauer for HK1, HK2, PKM2 eller PFK. Imidlertid proteinniveauet af total PKM1 og PKM2 isoformer (PKM1M2) var signifikant højere i leptin-behandlede celler (figur 2B, C), hvilket antyder, at leptin kan påvirke glycolytiske vej mindste i et vist omfang (muligvis ved at øge PKM1), selvom ikke afspejlet i ECAR.
HCT116-celler blev behandlet med DMEM (kontrol) versus leptin (100 ng /ml), i 24 timer. (
A
) Gene ekspressionsniveauer blev påvist ved brug af kvantitativ real-time PCR (
n
= 4). (
B
) Totale cellelysater blev analyseret ved Western-blot. (
C
) Densitometrisk analyse af Western blot data blev lavet. *
P
0,05, vs. respektive styring af hvert protein (Students
t
-test).
Mitokondriel respiration kunne blive påvirket af en række ændringer i mitokondrie-gener, herunder de koder respiratoriske kæde komplekser , som også påvirkes af carcinogenese [24,25]. Dernæst vurderes, om den faldt OCR induceret af leptin er forbundet med ændringer i genet og proteinekspression profil af større mitokondrielle proteiner. Vi målte mRNA niveauer af respiratoriske kæde komplekser gener: kompleks 1 (
ND1
,
NDUFA13
), komplekse 2 (
SDHB /C /D
), med 4 (
COX1 /2/4/5
), komplekse 5 (
ATP6, ATP5H
) og cytochrom C (
CytC
). Leptin behandling reducerede signifikant ekspressionsniveauerne af de nukleare kodede mitokondrie-gener:
NDUFA13, COX5, CytC
(figur 3A); og af mitochondriale indkodede gener:
ND1, SDHD, COX2
(figur 3B). Desuden blev proteinet niveau af cytochrom C signifikant reduceret med leptin (figur 3C). Disse resultater antyder, at leptin, som en isoleret faktor; kan falde mitokondriemasse og funktion af HCT116 colon cancerceller.
HCT116-celler blev behandlet med DMEM (kontrol) versus leptin (100 ng /ml), i 24 timer. (
A
,
B
) genekspressionsniveauer blev påvist ved brug af kvantitativ real-time PCR (
n
= 4). *,
P
0,05, **,
P
0.01 vs. respektive styring af hvert gen (Students
t
-test). (
C
) Cellelysater blev analyseret for cytochrom C (CytC, øverste panel) og β-actin (nedre panel) ved Western blot, og densitometrisk analyse af dataene blev foretaget. *
P
0.01, vs. kontrol (Students
t
-test).
Virkninger af den fede CM på HCT116 respiration
Vi testede effekten af konditionerede medier (CM) , indsamlet fra visceral (oment) AT af overvægtige vs. ikke-overvægtige forsøgspersoner, om glycolytiske vs. mitokondrie respiration satser i HCT116 celler [16] (Figur 4). Detaljerne i de emner er sammenfattet i tabel S2.
HCT116 celler blev behandlet i 24 timer med DMEM (kontrol), CM indsamlet fra visceral AT af ikke-overvægtige personer (n = 4) eller overvægtige (n = 10) og analyseret for deres OCR (
A
) og ECAR (
B
) niveauer ved hjælp af XF24 Analyzer. *,
P
0,05 over ikke-fed eller kontrol (t-test). (
C
) Maximal OCR niveauer efter FCCP (0,4 uM) blev målt ved hjælp af XF24 Analyzer. Kontrol (
n
= 9), ikke-overvægtige (
n
= 4), overvægtige (
n
= 10). *,
P
0,05 over ikke-fed prøve (Mann Whitney-test). Resultaterne blev normaliseret til koncentrationen protein og udtrykt som procent af kontrol
Vores data viser, at CM fra fede AT førte til en signifikant. (P 0,05) faldt OCR niveau ved ~ 40% (figur 4A) . Interessant nok blev ECAR niveauer ikke forøget ved fede CM (figur 4B), som ville forventes i reaktion på “Warburg effekt ‘. Desuden er de maksimale respirationshastigheder målt ved mitochondrial afkobleren FCCP, var signifikant lavere i celler udsat for den fede-CM vs. cellerne eksponeret for ikke-fed CM (figur 4C). Salg
Kollektivt, disse resultater antyder, at CM af aT, især fra fede personer, har kapacitet til at inhibere mitokondrisk respiration i HCT116 colon cancerceller; en ændring karakteristisk for metabolisk omprogrammering typisk for malign transformation.
Effekt af den fede CM på HCT116 glykolyse
I betragtning af den langsigtede debat om glykolytiske vs. mitokondrie funktioner under kræft [26], vi først bekræftet, at den manglende stigning i ECAR som reaktion på den fede CM svarede med ekspressionsniveauerne af vigtige glycolytiske proteiner. Vi har derfor testet effekten af den fede CM på gen- og protein ekspressionsniveauer af disse udvalgte centrale glycolytiske enzymer. Celler udsat for den fede CM ikke udøvede eventuelle stigninger i genet (figur 5A) eller protein (figur 5B) ekspressionsniveauer af HK1, HK2, PKM1 eller PFK sammenlignet med celler udsat for den ikke-fed CM. Derimod kan et signifikant fald i mRNA-niveauet af
PKM2
(figur 5A) blev bemærket, men dette var ikke forbundet med en parallel fald i protein-ekspressionsniveauer (figur 5B). HM-7 og Caco
2-celler blev anvendt som kontroller til celler med mere eller mindre maligne karakteristika i forhold til HCT116 henholdsvis [16]. Vores resultater viser en positiv korrelation mellem malignitet niveau af cellerne og proteinet ekspressionsniveauet af HK1 og PKM2, mens ekspressionsniveauet af PFK blev reduceret i HM7 cellelinje (figur 5B, C). Dette er i sammenhæng med den nedsatte OCR /ECAR forholdet mellem kolon kræftceller med malignitet niveau (Caco
2 HCT116 HM-7, figur S2). Disse resultater er konsistente med resultaterne rapporteret for cancervæv og aktive prolifererende celler [27]. Tilsammen tyder disse resultater, at ændringer i glycolytiske enzymer ekspression ikke kan forklare de respiratoriske virkninger induceret af den fede CM. Det fik os til at teste, om CM ændrer mitokondrie funktion.
HCT 116 celler blev behandlet i 24 timer med CM indsamlet fra visceral AT af ikke-overvægtige forsøgspersoner (
n
= 4) eller fede fag (
n
= 9). (
A
) blev påvist Bax genekspressionsniveauer ved brug af kvantitativ real-time PCR. *,
P
0,05 over respektive ikke-fed prøve af hvert gen (Mann Whitney-test). (
B
) Cellelysater blev analyseret ved Western blot. HM-7 og Caco
2 blev anvendt som kontroller (se Resultater) (
C
), Densitometrisk analyse af de Western blot data. *,
P
0,01, **,
P
0,05 (Two Way ANOVA, Bonferroni test)
Effekt af den fede CM på HCT116 celler mitokondrier
I forhold til. ikke-fed CM, celler inkuberet med den fede CM udviste signifikant lavere mRNA-niveauer af mitochondriale respiratoriske kæde-komplekser (figur 6). Faldet blev påvist i gener kodes af enten nuklear (figur 6A) eller mitokondrisk (figur 6B) DNA, fællesskab antyder lavere mitokondriemasse. ATP syntase (ATP5H, ATP6) nedgang udviste lignende tendens. Notatet var overvægtige CM ikke mindre celle nummer (figur S3A) eller cellernes levedygtighed (figur S3B). Desuden HCT116-celler behandlet med den ikke-fed CM udtrykte højere gen- og protein-niveauer af Bax, et stort pro-apoptotiske Bcl-2 familiemedlem [28], i sammenligning med kontrol eller fede CM-behandlede celler (figur 6C, D ). Kollektivt viser disse resultater alvorlig mitokondriel dysfunktion af HCT116 celler induceret af CM fra overvægtige personer.
HCT116-celler blev behandlet i 24 timer med DMEM (kontrol), CM opsamlet fra visceral AT af ikke-adipøse patienter. (
A
,
B
) genekspressionsniveauer blev påvist ved brug af kvantitativ real-time PCR. Fede (
n
= 8), ikke-fed (
n
= 4). *,
P
0,05, **,
P
0,01 vs. respektiv ikke-fed prøve af hvert gen (Mann Whitney-test). (
C
) Gene ekspressionsniveauer blev påvist ved brug af kvantitativ real-time PCR. Kontrol (
n
= 3), ikke-overvægtige (
n
= 4), overvægtige (
n
= 9). *,
P
0,05, vs. kontrol (Mann Whitney), **
P
0,05 vs. ikke-fed (Mann Whitney). (
D
) Cellelysater blev analyseret for Bax (øverste panel) eller β-actin (nedre panel) antistoffer, ved Western blot og densitometrisk analyse blev foretaget. Lodrette hvide linjer betegne billede splejsning at præsentere eneste relevante bands, for klarhed (vist er en enkelt blot). Kontrol (
n
= 3), ikke-overvægtige (
n
= 3), overvægtige (
n
= 6). *,
P
0,01 vs. Kontrol (One Way ANOVA, Tukey test). **,
P
0,001, vs ikke-overvægtige prøver (One Way ANOVA, Tukey test).
Endelig, som det tidligere blev vist, at leptin koncentrationen i CM var direkte korreleret med BMI af fedtvæv donorer [29 ], således bestemte vi, hvis leptin udskilt fra fedtvæv eksplantater kunne mediere effekten af fede-CM på coloncancercelle respiration. Faktisk tilsætning af leptin-antagonist, som blokerer leptin action [30], signifikant beskyttet mod faldet i OCR, der blev induceret af den fede CM (figur 7).
HCT116-celler blev behandlet i 24 timer med CM indsamlet fra visceral AT ikke-overvægtige eller fede personer, med eller uden leptin antagonist (1 ng /ml). OCR-niveauer blev målt ved anvendelse af XF24 Analyzer. Ikke-fede (
n
= 4), overvægtige (
n
= 7), ikke-overvægtige antagonist (Lepa ikke-fede,
n
= 3), overvægtige antagonist (Lepa fede,
n
= 6). *,
P
0,05 i forhold til prøver fra fede (t-test). Resultaterne blev normaliseret til koncentrationen protein og udtrykt som procent af kontrol.
Diskussion
fedtvæv er en stor endokrine organ påvirker hele kroppen stofskifte. På et tidspunkt under fedme progression, kan forskellige stress stimuli medføre en dysfunktionel AT, hvilket igen vil hemmelighed forstyrret signaler, der kan ændre funktionen af tilstødende eller fjerne celler og væv (parakrine og endokrine kommunikation). Dette forstyrret krydstale kan bidrage til inflammation, til udviklingen af insulinresistens og til indtræden og /eller progression af forskellige kræftformer (gennemgået i 4,31). Faktisk fedme er nu blevet klart forbundet med øget risiko for udvikling af forskellige typer af cancer, især kræft i perifere væv, der er i tæt nærhed til den viscerale AT (såsom: lever, colon, pancreas, nyre [1,2] ). En relevant undersøgelse for nylig blev rapporteret af Sung et al. [32], som viste, at i mus, hvor colon carcinogenese blev kemisk induceret, blev det højeste antal tyktarmstumorer hos mus fodret med et højt fedtindhold kost. Dette var forbundet med højere abdominal fedt og koncentrationer af leptin, insulin og IGF-1. Faktisk har det for nylig blevet revideret, at den fede visceral AT udøver forskellige virkninger på tumorprogression på forskellige stadier af carcinogenese [4]. Men den grundlæggende bidrag AT til tumor fysiologi er ikke klar eller er de involverede mekanismer. Vi rapporterer her, at AT af fede emne kan fremme kræft progression ved at inducere metaboliske ændringer og især, mitokondriel dysfunktion.
Energi metabolisme af celler resulterer fra samspillet mellem de to vigtigste bioenergetic veje, oxidativ phosphorylering og glykolyse [33 ]. Det er velkendt, at en hyppig metabolisk ændring observeret i tumorceller er en højere glycolyse sats og mælkesyre produktionen på grund af den forøgede ekspression af gener, der koder for glycolytiske enzymer og glukosetransportører ([34] og ref. Deri). Men vores resultater viser kun en mild virkning af leptin på glykolyse. Da celledeling ikke blev påvirket af CM fra fede ved disse resultater kan forklares ved, at mange tumorer producerer det meste af deres ATP ( 80%) af mitokondrie respiration [33], [35], som er langt mere effektiv end glykolyse. Desuden er det ikke alle resultater støtter glycolytiske ændringer med tumorigenese. I stedet nogle støtte en forbedret mitokondriel ATP-produktion for at støtte energibehovet af cancerceller [36,37]. Notatet kan vores resultater ikke udelukke ændringer i glukoseoptagelse og udnyttelse af opstrøms glycolytiske mellemprodukter ved leptin /fede CM. Fremtidige undersøgelser om, hvorvidt og hvordan ændringer i glukose udnyttelse og glukosemetabolismen ændres af leptin eller fede CM kan være en mekanistisk komponent af fedme /leptin effekt ud over ændringer i mitokondrie respiration.
Mange molekyler kan forestillede til mediere krydstale mellem fede aT og tyktarmskræft. Leptin er et hormon produceret af AT i korrelation med hele kropsfedt fedme. Det er kendt at påvirke fødeindtagelse via centrale aktioner [38], men det udøver også perifere virkninger via dets receptorer i perifere væv (såsom lever, muskel, AT, colon [7,39]) og kan være til stede ved høj koncentrationer inden perifere væv omgivet af visceralt fedt depot. Faktisk, akkumulering rapporter tyder leptin som værende en vigtig kandidat forbinder fedme og kræft, herunder: (a) leptin fremmer tyktarmskræft progression og aggressivitet [7,40], celleproliferation og tumorvækst [17,18]; (B) leptin fremmer brysttumorer hos fede mus [41]; (C) leptin receptors ekspression er forøget i tumorvæv og er nødvendigt for at fremme tumorudvikling [42]; og (D) leptin og leptin receptor niveauer bruges til at angive brystkræft progression [43]. Faktisk vores data fremlægge bevis for metaboliske ændringer fremkaldt af leptin i HCT116 kolon kræftceller, der ligner de observerede den fede CM dem. Vores resultater er i overensstemmelse med en tidligere rapport fra Park et al. (2012) i mus, der viste, at tumor epiteliale celler, der mangler leptin receptor besidder højere basal og maksimal OCR plan sammenligne til celler med normal leptin receptor [42]. Interessant, Park et al. ikke påvise en signifikant forskel i mitokondrie-gener udtryk eller i OCR-niveau efter leptin behandling. Denne forskel kan forklares med de forskellige indstillinger for eksperiment, ved hjælp af mus tumor epitelceller vs menneskelige kolon kræftceller; og af de forskellige leptin anvendes. Mitokondriel dysfunktion efter 24 timers behandling med leptin kan være en konsekvens af initial stigning i fedtsyrer oxidation skyldes højere fede-syrer-koncentrationer og AMP aktiveret protein kinase aktivering [44], for at støtte øget-ATP efterspørgsel af cancerceller [36 , 37]. Dette kan glider ind senere skade på mitokondrier, som påvist i hjertet [45]. Faktisk ved omgående eksponering af HCT116 celler til CM, blev en forøget OCR observeret (ikke vist).
vigtigt, fandt vi, at HCT116 celler udsat for fede CM viste lavere basal og maximum OCR niveauer sammen med lavere ekspression niveauer af nuklearrelaterede og mitokondrier-kodede gener, hvilket tyder på en central rolle for mitokondrier i den metaboliske omprogrammering af tyktarmskræft med fedme. Støt vore resultater, er det blevet vist, at mitokondrierne spiller en central rolle under tumorigenese (gennemgået i 24,25), hvor det kan være dysfunktionel skyldes fejl i den oxidative phosphorylering behandling og /eller på grund af lavere mitokondrie-DNA [20, 24]. Som eksempler kan nævnes: NDUFA13 (GRIM-19), en essentiel underenhed af komplekse 1, reduceres i colorectal carcinom [46]; SDHs, kompleks 2 underenheder, anses tumorsuppressorgener da deres mutationer fører til tumorigenese; og COX2, kompleks 4 subunit, er reduceret i mange typer af kræft ([24] og ref. deri). Desuden er mitokondrie-DNA sig at blive reduceret i tilstande af fedme [47] og cancer ([20], [24], men se 25). Mekanismen kan indbefatte forøget mitokondriel nedbrydning (mitophagy) og /eller lavere mitokondriske proliferation [20]. Den forstærkede oxidative stress i cancerceller kan formindske ekspressionen af mitokondrielle gener [48]. Vigtigst er faldet i mitokondrie-DNA korreleret med progression og aggressivitet af cancer malignitet. Dette fænomen gør det muligt for mitokondrie-DNA for at være et diagnostisk redskab til at vurdere kræft progression ([24,25] og ref. Deri). Alt i alt er resultaterne tyder på, at fedme forskud kræftceller progression og aggressivitet, hvilket resulterer i en mere alvorlig sygdom.
Et andet interessant resultat er den observation, at HCT116 celler udsat for fede CM ikke er i stand til at øge Bax ekspression, i modsætning til de ikke-overvægtige CM-behandlede celler (figur 6C, D). Selvom Bax aktivitetsniveau, per se, ikke blev målt, kan forklaringen medtage “mitocheckpoint ‘teori (beskrevet i 24), med henvisning til den mitokondriske evne at over-komme skadelige stimuli ved at genskabe mitokondriefunktionen eller fremme apoptose under anvendelse genekspression ændringer. I tilfælde, hvor mitokondrier er dysfunktionel, ville celler blive resistente over for apoptose og derfor kan skade stimulus medføre tumorigenese. De respiratoriske komplekser anses for at være den mitokondrielle ‘checkpoint’ mekanisme spiller en rolle i at undertrykke tumorigenese. Således kan vores resultater tyder dysfunktionelle mitokondrier af de berørte kræftceller. De forøgede Bax niveauer induceret af ikke-fed CM kan forklares ved adipo-cytokiner produktion af AT, der er forskellige mellem fede og ikke-fed AT grund af den forskellige makrofag populationer (de fleste makrofager i lean AT er M2 makrofager, mens i fede er M1 makrofager [31]). Når dissekere forholdet mellem fedme og tyktarmskræft disse resultater tilføje værdifuld og roman indsigt i at fremhæve mitokondrierne som en vigtig faktor i denne proces.
Endelig har vi registreret en betydelig beskyttelse af leptin antagonist mod fede-CM-induceret
Leave a Reply
Du skal være logget ind for at skrive en kommentar.