Onderzoek naar individuele reacties van colorectale kankercellen op H₂O₂-eustress

In een recent onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschapsbulletinhebben onderzoekers van het Nano Life Science Institute (WPI-NanoLSI) van de Kanazawa Universiteit gebruik gemaakt van hopping probe scanning ion conductance microscopie (HPICM) en zeer gevoelige platina-gefunctionaliseerde nano-elektroden om een ​​diepgaand onderzoek uit te voeren naar de dynamische respons van individuele levende colorectale kanker Caco -2 cellen tegen veranderingen in intracellulair en extracellulair waterstofperoxide (H₂O₂) gradiënten, specifiek gericht op eustress, op eencellig niveau en in realtime.

Hun bevindingen zijn veelbelovend voor innovatieve therapieën tegen kanker en H₂O₂-gerelateerde ontstekingsziekten.

De productie van reactieve zuurstofsoorten (ROS) speelt een belangrijke rol bij verschillende ziekten, waaronder atherosclerose, chronische obstructieve longziekte en kanker. Ondanks veelbelovende preklinische antioxidanttherapieën hebben klinische onderzoeken onbevredigende resultaten opgeleverd. Waterstofperoxide (H₂O₂), een stabiel ROS-derivaat, fungeert als een cruciale deelnemer aan fysiologische signalering door als eustressor te dienen.

De concentratie van H₂O₂ in de tumormicro-omgeving is nauw verbonden met het optreden en de progressie van colorectale kanker. Een dieper begrip van hoe H₂O₂ functies en de specifieke werkzaamheid ervan in individuele kankercellen kunnen de weg vrijmaken voor effectievere ROS-gerelateerde behandelingen.

De auteurs gebruikten hopping probe scanning ion conductivity microscopy (HPICM) naast Pt-gefunctionaliseerde nano-elektroden om de dynamische respons in celmorfologie, celmechanische eigenschappen en extracellulaire tot intracellulaire eustress H kwantitatief te beoordelen.₂O₂ gradiënten van individuele colorectale kanker Caco-2-cellen onder H₂O₂ eustress.

Uit het onderzoek is gebleken dat blootstelling aan 0,1 of 1 mmol/LH₂O₂ eustress verhoogde de extracellulaire naar intracellulaire H₂O₂ gradiënt van respectievelijk 0,3 naar 1,91 of 3,04. Bovendien bleek uit de studie dat de F-actine-afhankelijke celstijfheid toenam onder eustress van 0,1 mmol H₂O₂ maar nam af onder eustress van 1 mmol H₂O₂.

Bovendien werd de door eustress geïnduceerde celstijfheid positief gereguleerd door AKT-activering en had een negatieve invloed op de expressie van de H₂O₂-wegvangend enzym GPX2, waardoor uiteindelijk relatief stabiele cellulaire H₂O₂ niveaus.

Deze studie suggereert dat de eustress veroorzaakt door lage niveaus van H₂O₂ kan bijdragen aan het falen van sommige H₂O₂ gerichte therapieën. De resultaten onthullen een nieuw samenspel tussen cellulaire fysische eigenschappen en biochemische signalering in de antioxidantafweer van kankercellen, wat licht werpt op het gebruik van H₂O₂ eustress voor overleving op eencellig niveau.

Dit begrip is van cruciaal belang voor het begrijpen van de ontwikkeling van kanker en andere H₂O₂-gerelateerde ontstekingsziekten. GPX remmen onder H₂O₂ eustress resulteerde in cytotoxiciteit, wat een mogelijke verbetering van de behandeling van darmkanker suggereert. Deze bevindingen zijn veelbelovend voor de ontwikkeling van innovatieve therapieën gericht op kanker en H₂O₂-gerelateerde ontstekingsziekten.