Úloha p38 MAPK v regulaci monocytární diferenciace indukované 1alfa ,25-dihydroxyvitamínem D3 a inhibitory 5-lipoxygenázy u lidských leukemických buněk

Mgr. Lenka Stixová, Ph.D.

Doctoral thesis

The role of p38 MAPK in regulation of monocytic differentiation induced by 1alfa,25-dihydroxyvitamin D3 and 5-lipoxygenase inhibitors in human leukemia cells

Abstract:

Mitogeny aktivované proteinkinázy (MAPK) představují uspořádaný systém signálních drah, které zprostředkovávají buněčnou odpověď na široké spektrum podnětů. MAPK se podílejí na regulaci mnoha důležitých biologických procesů, jako jsou buněčný růst, diferenciace, apoptóza či zánětlivá odpověď a modulací MAPK lze přispět k ovlivnění procesu karcinogeneze. Hlavním cílem této práce bylo studium indukované monocytární diferenciace, možnosti jejího posílení a dále studium mechanizmů zapojených do regulace tohoto procesu. Experimentálním modelem použitým v této práci byly lidské leukemické buňky HL-60 a NB-4, které mají charakter promyelocytů. Monocytární diferenciace byla indukována 1alfa,25-dihydroxyvitaminem D3 (VD3) a byly sledovány možnosti jejího posílení modulací metabolizmu kyseliny arachidonové. K tomu byly využity specifické inhibitory 5-lipoxygenázy (5-LPO) - MK-886 a AA-861. Působení VD3 u buněk HL-60 a v nižší míře u buněk NB-4 indukovalo diferenciaci do monocytární/makrofágové řady, což bylo prokázáno zvýšenou expresí povrchových antigenů CD11b a CD14 a produkcí reaktivních kyslíkových metabolitů (ROS). Navíc u citlivějších buněk HL-60 byla detekována zvýšená exprese proteinů 5-LPO, Mcl-1, IkappaB a c-Jun doprovázená aktivací p38 MAPK. Tyto účinky na diferenciaci buněk HL-60 byly významně posíleny inhibitory 5-LPO - MK-886 a AA-861 a naopak potlačeny pomocí inhibitoru p38 MAPK - SB202190. Inhibice diferenciace prostřednictvím SB202190 byla prokázána snížením exprese CD14 a snížením produkce ROS. V této práci bylo prokázáno, že monocytární diferenciace indukovaná VD3 může být významně posílená inhibitory 5-LPO - MK-886 nebo AA-861. Současně bylo zjištěno, že v tomto procesu mohou hrát významnou úlohu signální dráhy JNK/p38 MAPK.

Abstract:

Mitogen-activated protein kinases (MAPK) represent organized system of signaling pathways, which mediate cell response to broad spectrum of stimuli. MAPK participate in regulation of many important biological processes as are cell proliferation, differentiation, apoptosis, and inflammation response and modulation of MAPK can contribute to inhibition of carcinogenesis. The main object of the present work was to study induced monocytic differentiation, possibilities of its reinforcing and next examine the mechanisms involved in the regulation of this process. In this study, human promyelocytic leukemia cell lines HL-60, and NB-4 were used as experimental models. Monocytic differentiation was induced by 1alpha,25-dihydroxyvitamin D3 (VD3) and possibilities how to enhance monocytic differentiation by modulation of arachidonic acid metabolism were tested. Consequently, specific 5-lipoxygenase (5-LPO) inhibitors - MK-886 and AA-861 were used. The treatment of HL-60 cells and in a lesser extent of NB-4 cells with VD3, induces differentiation towards the monocytic/macrophage lineage, demonstrated by the increased expression of cell surface antigens CD11b and CD14, and the production of reactive oxygen species (ROS). Moreover, in more sensitive HL-60 cells, increased expression of 5-LPO, Mcl-1, IkappaB and c-Jun, accompanied by the activation of p38 MAPK, was detected. These VD3 effects on HL-60 cell differentiation were significantly potentiated by 5-LPO inhibitors MK-886 and AA-861 and were inverted by SB202190, a p38 MAPK inhibitor. The inhibition of differentiation by SB202190 was demonstrated by a reduction of CD14 expression and by a decrease in ROS production. This study showed the strong enhancement of the effects of VD3 on monocytic differentiation in HL-60 and NB-4 cell lines pre-treated with 5-LPO inhibitors MK-886 or AA-861. Moreover, the important role of JNK/p38 MAPK in these effects was evidenced.

Keywords

1alpha, 25-dihydroxyvitamin D3, differentiation, promyelocytic leukemia, 5-lipoxygenase inhibitors, p38 MAPK, SB202190

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 10. 2009

Thesis defence

• Date of defence: 5. 11. 2009
• Supervisor: prof. RNDr. Alois Kozubík, CSc.
• Reader: doc. MUDr. Iva Slaninová, Ph.D., prof. RNDr. Jiřina Vávrová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Animal Physiology