Transkripční a fenotypové změny během indukce EMT benzo[a]pyrenem v lidských bronchiálních epiteliálních buňkách a alveolárních adenokarcinoma buňkách

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F00027162%3A_____%2F24%3AN0000188" target="_blank" >RIV/00027162:_____/24:N0000188 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Transkripční a fenotypové změny během indukce EMT benzo[a]pyrenem v lidských bronchiálních epiteliálních buňkách a alveolárních adenokarcinoma buňkách

Popis výsledku v původním jazyce

Přednáška. Abstrakt v publikaci: GENETICKÁ TOXIKOLOGIE A PREVENCE RAKOVINY, 3. – 6. 6. 2024, Praha, ČR, ISBN: 978-80-88038-12-2, p20-21. Dýchací trakt představuje významný cíl mnoha chemických karcinogenních látek, jejichž efekty jsou často spojovány s jejich vazbou na aryluhlovodíkový receptor (AhR). Role AhR v procesu vzniku nádoru a nádorové progrese v plicích nebyla dosud dostatečně popsána a je předmětem našich studií. Ačkoliv AhR může být aktivován velkým množstvím látek, mezi nejlépe charakterizované ligandy AhR s rozdílnou afinitou patří rozmanité spektrum všudypřítomných planárních hydrofóbních látek znečišťujících životní prostředí, jako jsou polychlorované uhlovodíky (PCBs, PCDDs, PCDFs) a nehalogenované polycyklické aromatické uhlovodíky (PAHs). Indukce drah spojených s aktivací AhR může podporovat proces tzv. epiteliálně mesenchymální tranzice (EMT) v plicních buňkách. EMT je komplexní biologický proces probíhající v různých typech epiteliálních buněk během embryonálního vývoje a oprav tkání, a zároveň se jedná o klíčový proces během progrese karcinogeneze, kdy dochází k přeměně epiteliálního fenotypu buněk na mesenchymální, který umožňuje buňkám efektivní migraci do cílových tkání a vytvoření metastází. Pro naše studie jsme vybrali dva zástupce ze známých karcinogenních ligandů AhR - genotoxický benzo[a]pyren (BaP) a negenotoxický 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD). Efekty těchto látek jsme zkoumali v lidských plicních nádorových buňkách A549 a v normálních bronchiálních buňkách HBEC-12KT. Průběžná dvoutýdenní expozice buněk A549 BaP vedla sice ke snížení buněčné proliferace, ale zároveň indukovala proces EMT a s tím spojenou zvýšenou buněčnou migraci, invazivitu a docházelo k morfologickým změnám buněk. Expozice TCDD v buňkách A549 naopak zvyšovala proliferaci, indukovala některé markery EMT, ale k samotnému procesu EMT nedocházelo. Následná genová transkripční analýza a opačné efekty BaP a TCDD na buněčnou proliferaci ukázaly na vliv zástavy v buněčném cyklu a aktivaci proteinu p21 po expozici BaP. Pro potvrzení zapojení dráhy CDKNA1/p21 v rozvoji EMT jsme využili model A549 se sníženou expresí p21. V druhé části studie nás zajímal časový rozvoj BaP-indukované transformace a EMT u normálních buněk. Proto jsme sledovali morfologické změny buněk a deregulace genů spojených s progresí nádoru (např. EMT, zánět) v nenádorových bronchiálních buňkách HBEC-12KT po dvoutýdenní a osmitýdenní expozici BaP a TCDD. Tyto efekty jsme srovnávali s buněčnou linií transformovanou BaP po dobu 12týdnů - HBEC-12KT-B1. Zatímco k morfologickým změnám došlo již po 2týdenní expozici BaP, mesenchymální markery a zvýšená migrace byly indukovány až po 8 týdnech expozice BaP. TCDD neindukoval morfologické změny, ani mesenchymální markery, ale byla identifikována zvýšená exprese řady genů spojených s nádorovou progresí. Naše výsledky ukazují, že expozice genotoxickým ligandem AhR vede ke komplexním interakcím, které přispívají k nádorové progresi - AhR-dependentní genová exprese, modulace buněčného cyklu, prozánětlivé procesy a indukce regulátorů EMT. Poděkování: Práce byla podpořena GAČR, č. projektu 24-10086S.

Název v anglickém jazyce

Transcriptional and Phenotypic Changes During EMT Induction by Benzo[a]pyrene in Human Bronchial Epithelial Cells and Alveolar Adenocarcinoma Cells

Popis výsledku anglicky

Lecture. Abstract in Publication: GENETIC TOXICOLOGY AND CANCER PREVENTION, June 3–6, 2024, Prague, Czech Republic, ISBN: 978-80-88038-12-2, p. 20–21. The respiratory tract represents a significant target for numerous chemical carcinogens, whose effects are often associated with their interaction with the aryl hydrocarbon receptor (AhR). The role of AhR in tumor initiation and progression in the lungs has not yet been sufficiently described and is the subject of our studies. Although AhR can be activated by a wide range of substances, the best-characterized AhR ligands with varying affinities include a diverse spectrum of ubiquitous planar hydrophobic environmental pollutants, such as polychlorinated hydrocarbons (PCBs, PCDDs, PCDFs) and non-halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Activation of AhR-associated pathways may promote epithelial-mesenchymal transition (EMT) in lung cells. EMT is a complex biological process occurring in various epithelial cell types during embryonic development and tissue repair. It is also a key process in carcinogenesis progression, wherein epithelial cells transform into a mesenchymal phenotype, enabling efficient migration to target tissues and metastasis formation. For our studies, we selected two representatives of known carcinogenic AhR ligands: the genotoxic benzo[a]pyrene (BaP) and the non-genotoxic 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD). We investigated the effects of these compounds on human lung cancer cells A549 and normal bronchial cells HBEC-12KT. A two-week exposure of A549 cells to BaP led to reduced cellular proliferation but simultaneously induced EMT, characterized by increased cell migration, invasiveness, and morphological changes. In contrast, exposure to TCDD in A549 cells enhanced proliferation and induced certain EMT markers, though the full EMT process did not occur. Subsequent transcriptomic analysis and the opposing effects of BaP and TCDD on cell proliferation highlighted the role of cell cycle arrest and activation of p21 protein following BaP exposure. To confirm the involvement of the CDKN1A/p21 pathway in EMT development, we used an A549 model with reduced p21 expression. In the second part of the study, we investigated the time-dependent progression of BaP-induced transformation and EMT in normal cells. Morphological changes and deregulation of tumor progression-associated genes (e.g., EMT and inflammation) were monitored in non-tumor bronchial cells HBEC-12KT after two-week and eight-week exposures to BaP and TCDD. These effects were compared with a cell line transformed by BaP over 12 weeks—HBEC-12KT-B1. While morphological changes were observed after only two weeks of BaP exposure, mesenchymal markers and increased migration were induced only after eight weeks. TCDD did not induce morphological changes or mesenchymal markers but increased the expression of several genes associated with tumor progression. Our findings demonstrate that exposure to a genotoxic AhR ligand leads to complex interactions contributing to tumor progression, including AhR-dependent gene expression, cell cycle modulation, pro-inflammatory processes, and the induction of EMT regulators. Acknowledgments: The work was supported by the Czech Science Foundation (GAČR), project number 24-10086S.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

30108 - Toxicology

Projekt

<a href="/cs/project/GA24-10086S" target="_blank" >GA24-10086S: Dopady působení polycyklických aromatických uhlovodíků na buněčné procesy spojené se stresovou signalizací a deregulací metabolismu</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