Komplexní změny v lipidovém metabolismu v adenokarcinomu kolonu

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00027162%3A_____%2F24%3AN0000179" target="_blank" >RIV/00027162:_____/24:N0000179 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Komplexní změny v lipidovém metabolismu v adenokarcinomu kolonu

Popis výsledku v původním jazyce

"V průběhu karcinogeneze dochází v rámci buněčné transformace také k reprogramování metabolismu cukrů, lipidů a aminokyselin. Sfingolipidy (SL) a glykosfingolipidy (GSL) jsou zapojeny v řadě procesů spojených s karcinogenezí (v membránové a intracelulární signalizaci, v modulaci buněčné proliferace, buněčné smrti, migrace a invazivity buněk a také v chemoresistenci), nicméně změny metabolismu SL a GSL v karcinogenezi a mechanismy s těmito procesy spojené nejsou dosud dostatečně popsány. Cílem naší práce bylo identifikovat tyto změny na úrovni hladin metabolitů SL a GSL a změn exprese genů a popř. i proteinů zapojených do metabolismu SL/GSL v tkáni pacientů adenokarcinomu kolonu (CRC) ve srovnání s hladinami metabolitů, genů a proteinů v okolní normální tkáni. Ve vzorcích nádorové a okolní normální tkáně byly stanoveny a porovnány hladiny SL a GSL metodou HPLC/MS/MS a změny v expresi genů metabolismu, transportu a regulace metabolismu SL, GSL, ale také mastných kyselin a cukrů (metodou RT-qPCR). Změny v expresi vybraných genů jsou v současné době konfirmovány imunohistochemickou analýzou (high-plex immunofluorescence imaging) hladin příslušných proteinů. Dále jsou také porovnávány změny v metabolismu SL a GSL s údaji z mutační analýzy (KRAS, NRAS, BRAF, MSI). Nejprve byly stanoveny změny v metabolismu mastných kyselin, fosfolipidů, SL a GSL v epiteliálních (EpCAM+) buňkách izolovaných z tumorové a okolní normální tkáně [Hofmanová et al (2021); Procházková et al (2020)]. V nádorové tkáni byly nalezeny zvýšené hladiny mastných kyselin a zvýšená exprese genů biosyntézy, desaturace a elongace mastných kyselin (FASN, ACLY, SCD, ELOVL1, ELOVL5/2, FADS2) a také zvýšené hladiny lysofosfolipidů s velmi dlouhými řetězci mastných kyselin (very long-chain fatty acids). Dále jsme pozorovali signifikantní změny hladin SL a GSL v EpCAM-pozitivních buňkách. Jednalo se především o vysokou akumulaci laktosylceramidu (LacCer); laktosylceramid syntázy B4GALT5 a B4GALT6 byly také identifikovány jako dva kandidátní geny přispívající v nádorové tkáni ke zvýšené hladině LacCer. Analýzy celkových vzorků nádorové tkáně a okolních normálních tkání pacientů s CRC ukázaly korelaci mezi zvýšenými hladinami SL, které přispívají k tumorové promoci a progresi (např. sfingosin-1-fosfátu) a zvýšenou expresí některých genů (ASAH1, SPHK1, B4GALT6). Posílení biosyntézy SL může být také podpořeno zvýšenou biosyntézou mastných kyselin. Na druhou stranu zvýšené hladiny komplexních GSL v tumorové tkáni (glukosylceramidu a gangliosidů GA2, GM3 a GD2) byly provázeny sníženou hladinou genů dalších GSL syntáz. Zvýšené hladiny GSL mohou souviset se zvýšenou expresí regulačních a transportních genů metabolismu SL/GSL (GOLPH3, FAPP2, GORASP2), jednak celkovým metabolickým přeprogramováním tumorových buněk – zvýšeným transportem glukózy a UDP-galaktózy a především zvýšením hladin LacCer [Machala et al, připravovaný rukopis].Naše data přispívají k pochopení mechanismů karcinogeneze vedoucích ke vzniku a rozvoji CRC, i k identifikaci potenciálních nových biomarkerů a možných terapeutických cílů. Budoucí studie by měly být zaměřeny na mechanismy potlačení syntézy GSL, a dalších procesů spojených s reprogramováním metabolismu glukózy a komplexních lipidů, a to včetně dopadů známých mutací asociovaných s CRC na tyto procesy. "

Název v anglickém jazyce

Complex Changes in Lipid Metabolism in Colon Adenocarcinoma

Popis výsledku anglicky

During carcinogenesis, as part of cellular transformation, there is also a reprogramming of the metabolism of sugars, lipids, and amino acids. Sphingolipids (SL) and glycosphingolipids (GSL) are involved in several processes related to carcinogenesis (in membrane and intracellular signaling, in the modulation of cell proliferation, cell death, migration, and invasiveness, as well as in chemoresistance); however, changes in the metabolism of SL and GSL during carcinogenesis and the mechanisms associated with these processes have not yet been sufficiently described. The aim of our work was to identify these changes at the level of SL and GSL metabolite levels and changes in gene expression, and possibly also in proteins involved in SL/GSL metabolism in colon adenocarcinoma (CRC) patient tissue compared to the levels of metabolites, genes, and proteins in surrounding normal tissue. SL and GSL levels in tumor and surrounding normal tissue samples were determined and compared using HPLC/MS/MS, and changes in the expression of genes involved in metabolism, transport, and regulation of SL, GSL, as well as fatty acids and sugars were assessed by RT-qPCR. Changes in the expression of selected genes are currently being confirmed by immunohistochemical analysis (high-plex immunofluorescence imaging) of the corresponding protein levels. Furthermore, changes in SL and GSL metabolism are also being compared with data from mutation analysis (KRAS, NRAS, BRAF, MSI). Initially, changes in the metabolism of fatty acids, phospholipids, SL, and GSL were determined in epithelial (EpCAM+) cells isolated from tumor and surrounding normal tissue [Hofmanová et al. (2021); Procházková et al. (2020)]. Increased levels of fatty acids and elevated expression of genes involved in fatty acid biosynthesis, desaturation, and elongation (FASN, ACLY, SCD, ELOVL1, ELOVL5/2, FADS2), as well as increased levels of lyso-phospholipids with very long-chain fatty acids, were found in tumor tissue. Additionally, significant changes in SL and GSL levels were observed in EpCAM-positive cells. This mainly involved a high accumulation of lactosylceramide (LacCer); lactosylceramide synthases B4GALT5 and B4GALT6 were also identified as two candidate genes contributing to the increased LacCer levels in tumor tissue. Analysis of total tumor and surrounding normal tissue samples from CRC patients revealed a correlation between elevated SL levels, which contribute to tumor promotion and progression (e.g., sphingosine-1-phosphate), and increased expression of certain genes (ASAH1, SPHK1, B4GALT6). Enhanced SL biosynthesis may also be supported by increased fatty acid biosynthesis. On the other hand, increased levels of complex GSL in tumor tissue (glucosylceramide and gangliosides GA2, GM3, and GD2) were accompanied by reduced levels of genes for other GSL synthases. Elevated GSL levels may be related to increased expression of regulatory and transport genes involved in SL/GSL metabolism (GOLPH3, FAPP2, GORASP2), as well as overall metabolic reprogramming of tumor cells – increased glucose and UDP-galactose transport, and primarily an increase in LacCer levels [Machala et al., manuscript in preparation]. Our data contribute to the understanding of the mechanisms of carcinogenesis leading to the development and progression of CRC, as well as the identification of potential new biomarkers and therapeutic targets. Future studies should focus on the mechanisms that suppress GSL synthesis and other processes associated with reprogramming glucose and complex lipid metabolism, including the effects of known mutations associated with CRC on these processes.

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

2024

Kód důvěrnosti údajů

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