Modulace specifických signálních drah a transkripčních faktorů u epiteliálních buněk kolonu po působení mastných kyselin

Bc. Zuzana Tylichová

Master's thesis

Modulation of specific signalling pathways and transcription factors in colon epithelial cells after treatment with fatty acids

Abstract:

Kolorektální karcinom (CRC) je jednou z hlavních příčin úmrtí mezi nádorovými onemocněními zvláště ve vyspělých západních zemích. Tento typ rakoviny může být výrazně ovlivněn dietou - zvláště obsahem a typem mastných kyselin. Náš výzkum byl proto zaměřen na poznání úlohy mastných kyselin v CRC s cílem porovnat vliv butyrátu sodného – NaBt, n-3 kyseliny dokosahexaenové – DHA a jejich kombinace na linie epiteliálních buněk kolonu in vitro odvozených z tkáně různého stupně nádorové transformace. U linie z adenokarcinomu HCT-116 a fetální linie FHC byly zkoumány parametry jako je např. proliferace či diferenciace a následně i některé z předpokládaných mechanismů působení studovanýchmastných kyselin. S využitím nových metod CyQUANT a xCELLigence jsme zjistili, že zatímco u nádorových buněk HCT-116 NaBt i jeho kombinace s DHA snižují proliferaci, u fetálních buněk FHC byla proliferace rychle snižována zejména po kombinaci NaBt s DHA. Detekce aktivity alkalické fosfatázy ukázala, schopnost NaBt indukovat diferenciaci u buněk FHC nikoli však u buněk HCT-116. Po působení NaBt a jeho kombinace s DHA byla u obou linií prokázána zvýšená exprese inhibitorů cyklin dependentních kináz p21waf1/cip1 a p27kip1.. a snížená exprese cdk25c. S ohledem na další mechanismy účinků mastných kyselin jsme pomocí luciferázového testu dále prokázali výraznou aktivaci jaderného receptoru aktivovaného peroxisomovými proliferátory – PPARγ po působení NaBt a jeho kombinace s DHA. Tyto typy ovlivnění aktivovaly u buněk FHC rovněž aktivaci signální dráhy PI3K/Akt, jejíž inhibice následně přispěla ke snížení akumulace lipidových kapének v cytoplazmě a změnám ve struktuře membránových lipidů. Naše výsledky podporují myšlenku, že NaBt i DHA jsou schopny ovlivňovat chování epiteliálních buněk kolonu modulací různých molekulárních mechanismů v závislosti na stupni nádorové transformace buněk a jejich účinky jsou v některých případech ještě posíleny při kombinovaném působení Tyto poznatky by mohly být využity v prevenci a podpůrné terapii CRC.

Abstract:

Colorectal cancer (CRC) is one of the leading causes of cancer death in Western countries. This type of cancer can be significantly influenced by the diet, especially by fatty acid type and content. Therefore our research was focused on the role of fatty acids in CRC comparing the effects of sodium butyrate – NaBt, n-3 docosahexaenoic acid – DHA and their combination in vitro in epithelial colon cell lines derived from tissue with different grade of malignancy. We investigated characteristics like proliferation and differentiation and consequently some of the supposed mechanisms of fatty acid effects in adenocarcinoma HCT-116 cells and fetal FHC cells. Using new methods CyQUANT and xCELLigence we have found that NaBt and its combination with DHA decreased proliferation in HCT-116 cancer cells. In FHC fetal cells, proliferation was rapidly decreased especially by combination of NaBt with DHA. Detection of alkaline phosphatase activity demonstrated the ability of NaBt to induce differentiation in FHC cells, but not in HCT-116 cells. We detected increased expression of cyclin dependent kinase inhibitors p21waf1/cip1 and p27kip1 as well as reduced expression of cdc25c in both lines after treatment with NaBt alone and its combination with DHA. With regard to other mechanisms of fatty acid treatment we performed the luciferase assay to analyse the peroxisome proliferator activated receptor (PPARγ) activation. NaBt and its combination with DHA significantly activated PPARγ. This type of treatment also activated PI3K/Akt signalling pathway in FHC cells. Inhibition of this pathway then contributed to decreased lipid droplet accumulation in the cytoplasm and to changes in plasma membrane lipid structure. Our results support the idea that NaBt and DHA are able to influence the behavior of epithelial colon cells by modulation of different molecular mechanisms dependent on cell malignant potencial. Some of these effects were still enhanced by fatty acid combined treatment. Our knowledge could be useful for CRC prevention and supportive therapy.

Keywords

rakovina tlustého střeva, colon cancer, vysoce nenasycené mastné kyseliny, polyunsaturated fatty acids, butyrát, butyrate, kyselina dokosahexaenová, docosahexaenoic acid, lipidové kapénky, lipid droplet, PI3K/Akt, PPAR

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2011
• Supervisor: prof. RNDr. Jiřina Hofmanová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology