Sfingolipidy – významní hráči v procesech karcinogeneze

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00027162%3A_____%2F22%3AN0000075" target="_blank" >RIV/00027162:_____/22:N0000075 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Sfingolipidy – významní hráči v procesech karcinogeneze

Popis výsledku v původním jazyce

Sfingolipidy (SL) a glykosfingolipidy (GSL) jsou bioaktivní lipidy s velkou škálou rolí ve fyziologi a patofyziologii včetně karcinogeneze. Jsou jednak integrálními strukturními komponentami plasmatických membrán, ale také se významně účastní intracelulární signalizace. Modulace jejich hladin je tedy zásadní v řadě patofyziologických procesů. Vysoká komplexnost SL metabolismu, velký počet individuálních látek a jejich diversita až do nedávné doby neumožňovala dostatečně komplexní chemickou analýzu. V současnosti se kromě tenkovrstvé chromatografie, histochemie a průtokové cytometrie uplatňují HPLC/MS/MS, ”shotgun” MS a další metody založené na identifikaci SL a GSL hmotnostní spektrometrií. Tím se otevřel kvalitativně nový metodický základ pro výzkum regulace (a deregulace) metabolismu SL a GSL. Přesná stanovení hladin SL a GSL v tkáni pacientů a v modelech in vivo a in vitro se kombinují nejčastěji se stanovením genové exprese, exprese proteinů event. s dalšími parametry jako je buněčná proliferace, migrace a invasivita buněk. V této prezentaci bude představena studie o modulaci hladin SL a GSL a exprese genů asociovaných s metabolismem a transportem SL a GSL v tkáni pacientů s kolonovým adenokarcinomem a in vitro studie v lidské bronchiální epiteliální buněčné linii HBEC-12KT zabývající se deregulací hladin SL/GSL a příslušných genů během procesu EMT (přechodu buněk z epiteliálního do mesenchymálního stavu) a změn v hladinách extracelulárních vesiklů – exosomů. V tumorové tkáni pacientů s kolonovým adenokarcinomem bylo oproti přilehlé normální tkáni identifikováno signifikantní zvýšení hladin některých SL (ceramid-1-fosfát, sfingosin, sfingosin-1-fosfát) a GSL (glukosylceramid, laktosylceramid, globosid Gb3 a gangliosidy GA2, GM3, GD2). Porovnání genové exprese v nádorové a nenádorové tkáni ukázalo korelaci těchto analytických dat se zvýšenou expresí ceramidázy ASAH1, sfingosinkinázy SPHK1, laktosylsyntázy B4GALT6, regulátoru GSL syntáz GOLPH3 a transportéru glukosylceramidu FAPP2 a sníženou expresí glukosylceramidhydrolázy GBA2. Exprese některých dalších deregulovaných genů, např. dalších syntáz GSL, s modulovanými hladinami GSL nekorelovaly, což ukazuje vysokou komplexnost SL/GSL metabolismu; vysoké hladiny glukosylceramidu a laktosylceramidu by tak mohly být klíčové i pro zvýšené hladiny Gb3 a gangliosidů. V modulacích metabolismu SL a GSL můžeme identifikovat dva “clustery” změn v hladinách SL a GSL: 1) už poměrně známý poměr sfingosin-1-fosfátu (prokarcinogenního lipidu) a ceramidu (jehož signálování vede převážně k apoptóze a buněčné senescenci); 2) zvýšené hladiny GSL, jejichž role v membránách jsou podpora buněčné proliferace nebo migrace a invazivity. Některé identifikované geny/proteiny SL a GSL metabolismu se zdají být potenciálními novými biomarkery kolonového adenokarcinomu. In vitro studie, která sledovala změny v sfingolipidomu normálních a transformovaných (mesenchymálních) buňkách HBEC-12KT a také ve složení SL a GSL v jejich exosomech, ukázala, že změněné koncentrace a relativní zastoupení SL a GSL v transformovaných buňkách jsou v souladu s funkčními vlastnostmi SL a GSL vedoucími k progresi rakoviny (signifikantně byly zvýšeny ceramid-1-fosfát, sfingosin, sfingosin-1-fosfát a dále Gb3 a GD3) a že exosomy jsou transportéry změněného profilu jednotlivých SL a GSL a mohou tak v recipientních buňkách ovlivňovat procesy spojené s karcinogenezí.

Název v anglickém jazyce

Sphingolipids – important players in carcinogenesis

Popis výsledku anglicky

Sphingolipids (SL) and glycosphingolipids (GSL) are bioactive lipids with a wide range of roles in physiology and pathophysiology, including carcinogenesis. They are both integral structural components of plasma membranes and significant player in intracellular signaling. Modulation of SL and GSL levels is essential in a number of pathophysiological processes. The high complexity of SL metabolism, the large number of individual substances and their diversity did not allow a sufficiently complex chemical analysis until recently. Currently, in addition to thin-layer chromatography, histochemistry and flow cytometry, HPLC/MS/MS, ""shotgun"" MS and other methods based on the identification of SL and GSL by mass spectrometry are applied. These new methodologies deeper research into regulation of SL and GSL metabolism in cancer. Precise quantification of SL and GSL levels in patient tissue are most often combined with determination of gene and protein expression, or even with other parameters such as cell proliferation, migration and cell invasiveness. In this presentation, we will show results from a study on the modulation of SL and GSL levels and the expression of genes associated with the metabolism and transport of SL and GSL in the tissue of patients with colon adenocarcinoma. Furthermore, an in vitro study in the human bronchial epithelial cell line HBEC-12KT dealing with the deregulation of SL/GSL levels and of relevant genes during the EMT process (transition of cells from epithelial to mesenchymal state) and changes in the levels of extracellular vesicles, exosomes, will be shown. A significant increase in the levels of some SLs (ceramide-1-phosphate, sphingosine, sphingosine-1-phosphate) and GSLs (glucosylceramide, lactosylceramide, globoside Gb3 and gangliosides GA2, GM3, GD2) was identified in the tumor tissue of patients with colon adenocarcinoma compared to the adjacent normal tissue. Comparison of gene expression in tumor and non-tumor tissue showed correlation of these analytical data with increased expression of ceramidase ASAH1, sphingosine kinase SPHK1, lactosyl synthase B4GALT6, GSL synthase regulator GOLPH3 and glucosylceramide transporter FAPP2 and decreased expression of glucosylceramide hydrolase GBA2. Expression of some other deregulated genes, e.g., other GSL synthases, did not correlate with modulated GSL levels, indicating the high complexity of SL/GSL metabolism; high levels of glucosylceramide and lactosylceramide could thus also be key to elevated levels of Gb3 and gangliosides. In the modulations of SL and GSL metabolism, we can identify two ""clusters"" of changes in SL and GSL levels: 1) the relatively well-known ratio of sphingosine-1-phosphate (a procarcinogenic lipid) and ceramide (whose signaling leads mainly to apoptosis and cell senescence); 2) increased levels of GSLs that support cell proliferation or migration and invasiveness. Some of the identified genes/proteins of SL and GSL metabolism appear to be potential novel biomarkers of colon adenocarcinoma. An in vitro study that monitored changes in the sphingolipidome of normal and transformed (mesenchymal) HBEC-12KT cells, as well as in the composition of SL and GSL in their exosomes, showed that altered concentrations and relative abundance of SL and GSL in transformed cells are consistent with functional properties SLs and GSLs leading to cancer progression (ceramide-1-phosphate, sphingosine, sphingosine-1-phosphate and Gb3 and GD3 were significantly increased) and that exosomes are transporters of the changed profile of individual SLs and GSLs and can thus influence processes associated with carcinogenesis in recipient cells.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

30108 - Toxicology

Projekt

<a href="/cs/project/NU21-03-00421" target="_blank" >NU21-03-00421: Glykosfingolipidy a jejich metabolické dráhy jako potenciální biomarkery nádorů tlustého střeva</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2022

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů