Сравнительный анализ аутофагической активности и потока в клеточных линиях рака молочной железы: MDA-MB-231 и MCF-7 в условиях стресса
DOI:
https://doi.org/10.54500/2790-1203-2025-3-125-amj005%20Ключевые слова:
аутофагия, аутофагический поток, рак молочной железы, тройной отрицательный рак молочной железыАннотация
Аутофагия - это фундаментальный клеточный процесс, отвечающий за переработку цитоплазматических компонентов, который играет важную роль в поддержании клеточного гомеостаза и влияет на прогрессию рака. Рак молочной железы включает различные молекулярные подтипы с разной агрессивностью и ответом на терапию. Целью этого исследования было сравнение уровня аутофагической активности и потока у двух линий рака молочной железы - MDA-MB-231 (тройной отрицательный агрессивный подтип) и MCF-7 (люминальный гормонозависимый подтип) - в сравнении с нетуморогенными эпителиальными клетками молочной железы MCF-10A. Также мы оценили влияние фармакологической модуляции на аутофагию, чтобы понять, как аутофагический статус может влиять на поведение раковых клеток.
Методы. Проведено in vitro исследование с использованием клеток MDA-MB-231, MCF-7 и MCF-10A. Аутофагическая активность оценивалась по уровням белков LC3B и p62 с помощью вестерн-блоттинга и иммунофлуоресцентной микроскопии. Фармакологическая модуляция включала голодание для индукции аутофагии, 3-метиладенин для ингибирования инициации и Bafilomycin A1 для блокировки деградации. Данные анализировались описательными и сравнительными методами.
Результаты. Обе линии рака молочной железы показали более высокую базальную аутофагию, чем MCF-10A. В клетках MCF-7 наблюдалось накопление p62 и LC3B-II, что указывает на нарушение деградации. В клетках MDA-MB-231 уровень p62 был снижен, а LC3B-II повышен, что свидетельствует об активном потоке. После фармакологической модуляции клетки MDA-MB-231 показали ожидаемые изменения маркеров, подтверждающие функциональную аутофагию. В клетках MCF-7 наблюдалось дальнейшее накопление LC3B-II и p62, что указывает на блок в деградации.
Вывод. Исследование выявило чёткие различия в аутофагии между подтипами рака молочной железы. У клеток MDA-MB-231 активный аутофагический поток может способствовать их агрессивности и устойчивости к стрессу. У клеток MCF-7 блок деградации может ограничивать их реакцию на метаболический стресс и лечение. Эти данные подчеркивают важность учёта статуса аутофагии при разработке стратегий терапии рака молочной железы.
Скачивания
Библиографические ссылки
Aman Y, Schmauck-Medina T, Hansen M, Morimoto RI, Simon AK, Bjedov I, et al. Autophagy in healthy aging and disease. Nat Aging. 2021;1(8):634–50. https://doi.org/10.1038/s43587-021-00098-4
Deretic V. Autophagy in inflammation, infection, and immunometabolism. Immunity. 2021;54(3):437–53. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.01.018
Klionsky DJ, Petroni G, Amaravadi RK, Baehrecke EH, Ballabio A, Boya P, et al. Autophagy in major human diseases. EMBO J. 2021;40(19):e108863. https://doi.org/10.15252/embj.2021108863
Nixon RA, Rubinsztein DC. Mechanisms of autophagy–lysosome dysfunction in neurodegenerative diseases. Nat Rev Mol Cell Biol. 2024; 25(11): 926–46. https://doi.org/10.1038/s41580-024-00757-5
Cao W, Li J, Yang K, Cao D. An overview of autophagy: Mechanism, regulation and research progress. Bull Cancer. 2021; 108(3): 304–22. https://doi.org/10.1016/j.bulcan.2020.11.004
Wu Q, Sharma D. Autophagy and breast cancer: Connected in growth, progression, and therapy. Cells. 2023;12(8):1156. https://doi.org/10.3390/cells12081156
Hassan AMIA, Zhao Y, Chen X, He C. Blockage of autophagy for cancer therapy: A comprehensive review. Int J Mol Sci. 2024; 25(13): 7459. https://doi.org/10.3390/ijms25137459
Wang Z, Zhang P, Jiang H, Sun B, Luo H, Jia A. Ursolic acid enhances the sensitivity of MCF-7 and MDA-MB-231 cells to epirubicin by modulating the autophagy pathway. Molecules. 2022; 27(11): 3399. https://doi.org/10.3390/molecules27113399
Wu D, Zhang Y, Tang H, Yang J, Li M, Liu H, et al. Melatonin inhibits growth and metastasis of MDA-MB-231 breast cancer cells by activating autophagy. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2022; 42(2): 278–85. https://doi.org/10.12122/j.issn.1673-4254.2022.02.16
Wu YT, Tan HL, Shui G, Bauvy C, Huang Q, Wenk MR, et al. Dual role of 3-methyladenine in modulation of autophagy via different temporal patterns of inhibition on class I and III phosphoinositide 3-kinase. J Biol Chem. 2010;285(14):10850–61. https://doi.org/10.1074/jbc.M109.080796
Mohsen S, Sobash PT, Algwaiz GF, Nasef N, Al-Zeidaneen SA, Karim NA. Autophagy agents in clinical trials for cancer therapy: A brief review. Curr Oncol. 2022; 29(3): 1695–708. https://doi.org/10.3390/curroncol29030141
World Health Organization. International Agency for Research on Cancer. Kazakhstan. Source: Globocan 2020. https://gco.iarc.fr/today/data/factsheets/populations/398-kazakhstan-fact-sheets.pdf
Midlenko A, Mussina K, Zhakhina G, Sakko Y, Rashidova G, Saktashev B, et al. Prevalence, incidence, and mortality rates of breast cancer in Kazakhstan: data from the Unified National Electronic Health System, 2014–2019. Front Public Health. 2023; 11: 1132742. https://doi.org/10.3389/fpubh.2023.1132742
Toguzbayeva A, Telmanova Z, Khozhayev A, Jakipbayeva A, Aimbetova G, Zhantureyeva A, et al. Impact of screening on breast cancer incidence in Kazakhstan: Results of component analysis. Asian Pac J Cancer Prev. 2021; 22(9): 2807–17. https://doi.org/10.31557/APJCP.2021.22.9.2807
Fu W, Sun H, Zhao Y, Chen M, Yang X, Liu Y, et al. BCAP31 drives TNBC development by modulating ligand-independent EGFR trafficking and spontaneous EGFR phosphorylation. Theranostics. 2019; 9: 6468–84. https://doi.org/10.7150/thno.35383
Klionsky DJ, Abdel-Aziz AK, Abdelfatah S, Abdellatif M, Abdoli A, Abel S, et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition). Autophagy. 2021; 17(1): 1–382. https://doi.org/10.1080/15548627.2020.1797280
Fraiberg M, Tamim-Yecheskel BC, Kokabi K, Subic N, Heimer G, Eck F, et al. Lysosomal targeting of autophagosomes by the TECPR domain of TECPR2. Autophagy. 2021; 17(10): 3096–108. https://doi.org/10.1080/15548627.2020.1852727
Zhu W, Qu H, Xu K, Jia B, Li H, Du Y, et al. Differences in the starvation-induced autophagy response in MDA-MB-231 and MCF-7 breast cancer cells. Anim Cells Syst. 2017; 21(3): 190–8. https://doi.org/10.1080/19768354.2017.1330763
White E. The role for autophagy in cancer. J Clin Invest. 2015; 125(1): 42–6. https://doi.org/10.1172/JCI73941
Ueno T, Komatsu M. Monitoring autophagy flux and activity: Principles and applications. Bioessays. 2020; 42(11): e2000122. https://doi.org/10.1002/bies.202000122
Hennig J, Fenini G, Di Filippo M, Beer HD, Werner S. The pathways underlying the multiple roles of p62 in inflammation and cancer. Biomedicines. 2021; 9(7): 707. https://doi.org/10.3390/biomedicines9070707
Pankiv S, Clausen TH, Lamark T, Brech A, Bruun JA, Outzen H, et al. p62/SQSTM1 binds directly to Atg8/LC3 to facilitate degradation of ubiquitinated protein aggregates by autophagy. J Biol Chem. 2007; 282(33): 24131–45. https://doi.org/10.1074/jbc.M702824200
Garbar C, Mascaux C, Giustiniani J, Merrouche Y, Bensussan A. Chemotherapy treatment induces an increase of autophagy in the luminal breast cancer cell MCF7, but not in the triple-negative MDA-MB231. Sci Rep. 2017; 7(1): 7201. https://doi.org/10.1038/s41598-017-07489-x
Maycotte P, Aryal S, Cummings CT, Thorburn J, Thorburn A. Autophagy supports breast cancer stem cell maintenance by regulating IL6 secretion. Mol Cancer Res. 2012; 10(4): 448–56. https://doi.org/10.1158/1541-7786.MCR-11-0544
Önder GÖ, Sezer G, Özdamar S, Yay A. Melatonin has an inhibitory effect on MCF-7 and MDA-MB-231 human breast cancer cell lines by inducing autophagy and apoptosis. Fundam Clin Pharmacol. 2022; 36(6): 1038–56. https://doi.org/10.1111/fcp.12813
Welsh J. Animal models for studying prevention and treatment of breast cancer. In: Conn PM, editor. Animal models for the study of human disease. Elsevier; 2013. p. 997–1018. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-415894-8.00040-3
Baeken MW, Weckmann K, Diefenthäler P, Schulte J, Petzold GC. Novel insights into the cellular localization and regulation of the autophagosomal proteins LC3A, LC3B and LC3C. Cells. 2020; 9(10): 2315. https://doi.org/10.3390/cells9102315
Mauvezin C, Neufeld TP. Bafilomycin A1 disrupts autophagic flux by inhibiting both V-ATPase-dependent acidification and Ca-P60A/SERCA-dependent autophagosome-lysosome fusion. Autophagy. 2015; 11(8): 1437–8. https://doi.org/10.1080/15548627.2015.1066957
Yuan N, Song L, Zhang S, Lin W, Cao Y, Xu F, et al. Bafilomycin A1 targets both autophagy and apoptosis pathways in pediatric B-cell acute lymphoblastic leukemia. Haematologica. 2015; 100(3): 345–56. https://doi.org/10.3324/haematol.2014.113324
Seglen PO, Gordon PB. 3-Methyladenine: specific inhibitor of autophagic/lysosomal protein degradation in isolated rat hepatocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 1982; 79(6): 1889–92.
