Apoptóza versus diferenciace u normálních a transformovaných epiteliálních buněk tlustého střeva po působení butyrátu a vysoce nenasycených mastných kyselin

V epitelu tlustého střeva je dynamická rovnováha mezi proliferací, diferenciací a apoptózou regulována endogenními faktory (cytokiny, hormony), ale je rovněž významně ovlivňována vnějšími faktory jako jsou lipidové složky diety. Zejména mastné kyseliny s krátkým řetězcem jako je butyrát vznikající bakteriální fermentací vlákniny a esenciální vysoce nenasycené mastné kyseliny (VNMK) mohou mít vliv na chování střevních buněk. Lze rovněž předpokládat i jejich úlohu při rozvoji zánětlivých a nádorových onemocnění střeva.

V naší studii jsme navíc vycházeli z předpokladu vzájemné interakce těchto látek. Srovnávali jsme odpověď lidských linií epiteliálních buněk odvozených z normální tkáně (FHC), adenomů (AA/C1, RG/C2) a adenokarcinomů tlustého střeva různého stupně transformace (HT-29, HCT-116) na kombinované působení butyrátu sodného (NaBt) a VNMK (omega-6 kyselina arachidonová -AA, a omega-3 kyselina dokosahexaenová - DHA). V průběhu kultivace (24-72 h) jsme detekovali změny v parametrech odrážejících proliferaci (počty buněk, buněčný cyklus), diferenciaci (aktivita alkalické fosfatázy - ALP, exprese karcinoembryonálního antigenu -CEA) a buněčnou smrt (viabilita, apoptóza - morfologie jader, štěpení PARP). Jednotlivé linie odpovídaly na zkoumané látky (použité jednotlivě nebo v kombinaci) rozdílně v závislosti na stupni transformace. Zatímco NaBt indukoval diferenciaci u linií FHC, AA/C1 a HT-29, vyvolával pouze apoptózu u linií RG/C2 a HCT-116. Ve srovnání se samotným NaBt či VNMK, kombinace těchto látek zvyšovala apoptózu pouze u buněk FHC a snižovala diferenciaci u všech diferencujících linií. Modulace diferenciace vs. apoptóza byly doprovázeny změnami struktury lipidů v membráně, akumulací lipidů v cytoplasmě, produkcí reaktivních kyslíkových metabolitů a modulací transmembránového mitochondriálního potenciálu (detekováno fluorescenčními próbami průtokovou cytometrií). Zárověň byly pozorovány změny v aktivaci kaspázy- 3 a -9 (fluorimetrie) a v expresi regulačního proteinu Mcl-1 (western blotting). U všech parametrů byly pozorovány výraznější účinky u DHA. Lze uzavřít, že interakce NaBt s VNMK může vyvolávat významné změny buněčných lipidů, ovlivňovat mitochondrie a oxidativní metabolismus a modulovat kinetiku střevních buněk v závislosti na stupni jejich transformace.

Práce je podporována granty GA ČR 524/07/1178, IGA AV ČR 1QS500040507 a KJB500040508, AVOZ 50040507.