Mitochondria do not play a major role in landomycin E-induced ROS burst and circumvention of multiple drug resistance in HL-60 leukemia cells

Abstract

Aim. To study the molecular mechanisms of reactive oxygen species (ROS) involvement in circumventing the cancer drug resistance by novel angucycline antibiotic landomycin E in HL-60 human leukemia cells and its drug-resistant sublines HL-60/adr and HL-60/vinc. Methods. MTT assay, trypan blue exclusion test, DCFDA and JC-1 staining of cells. Results. Landomycin E (LE) leads to a massive hydrogen peroxide production in HL-60 cell line already 1h after the drug addition to the cell culture, while depolarization of mitochondria is observed only at 6–12h, which indicates on the extra-mitochondrial ROS production by LE. The drug-resistant cells of HL-60/vinc (P-gp+) despite 100-fold resistance to doxorubicin (Dx) action, demonstrated no difference in the resistance to LE compared to the parental cell line, while HL-60/adr line (MRP-1+), which was found to be 200-fold resistant to Dx action, had shown a weak (2-fold) decrease in sensitivity to LE. Circumvention of drug resistance by LE in HL-60/adr cells was accompanied by a 2-fold higher level of H2O2 compared to the wild-type cells, but the mitochondrial respiratory chain inhibitors had no impact on this phenomenon. Conclusions. LE-induced cell death is accompanied by massive hydrogen peroxide production, consisting of two peaks – major one at 1h and secondary at 12h after drug treatment. The highest ROS production was observed in HL-60/adr cells, which have shown a 2-fold increase of resistance to LE compared to parental cells. However, mitochondria seem to play secondary role in this process, due to the fact that the use of specific inhibitors of mitochondrial respiratory chain did not affect the early ROS burst, induced by LE in tumor cells.

Мета. Молекулярні механізми участі активних форм кисню (АФК) в доланні множинної лікарської стійкості злоякісних клітин новим ангуцикліновим антибіотиком ландоміцином E в лейкозних клітинах людини лінії HL-60 і її сублініях HL-60/adr і HL-60/vinc, резистетних до хіміотерапії. Методи. МТТ тест, тест на життєздатність клітин з трипановим синім, фарбування клітин флуоресцентними барвниками DCFDA і JC-1. Результати. Ландоміцин Е (ЛЕ) призводить до значного зростання продукції пероксиду водню в клітинах лінії HL-60 вже на 1 год після додавання препарату до культури клітин, в той час як деполяризация мітохондрій спостерігаються тільки на 6-12 год, що вказує на позамітохондріальне джерело АФК за дії цього антибіотика. Клітини лінії HL-60/vinc (P-глікопротеїн +), незважаючи на 100-кратне зростання стійкості до доксорубіцину (Dx), продемонстрували ідентичну чутливість до ЛЕ в порівнянні з вихідною клітинною лінією, в той час як клітини лінії HL-60/adr (MRP- 1+), які проявляли 200-кратне зростання стійкості до дії Dx, показали слабке (в 2 рази) зниження чутливості до ЛЕ. Долання стійкості до ліків ландоміцином Е у клітинах лінії HL-60/adr супроводжувалося 2-кратним зростанням рівня Н2О2 в порівнянні з клітинами дикого типу, але мітохондріальні інгібітори дихального ланцюга не проявляли ніякого впливу на це явище. Висновки. ЛЕ-індукована загибель пухлинних клітин супроводжується масовим виробництвом перекису водню, що складається з двох піків – основного (1 год) і вторинного (на 12 год дії препарату). Найвища продукція АФК спостерігалася в клітинах лінії HL-60/adr, які показали 2-кратне збільшення стійкості до ЛЕ в порівнянні з вихідною лінією HL-60. Мітохондрії, очевидно, відіграють вторинну роль в цьому процесі, оскільки використання специфічних інгібіторів дихального ланцюга мітохондрій ніяк не вплинуло на ранню індукцію АФК за дії ЛЕ в пухлинних клітинах.

Цель. Молекулярные механизмы участия активных форм кислорода (АФК) в преодолении множественной лекарственной устойчивости злокачественных клеток новым ангуциклиновым антибиотиком ландомицином E в лейкозных клетках человека линии HL-60 и ее сублиниях HL-60/adr и HL-60/vinc, резистентных к химиотерапии. Методы. МТТ тест, тест на жизнеспособность клеток с трипановым синим, окраска клеток флуоресцентными красителями DCFDA и JC-1. Результаты. Ландомицин Е (ЛЕ) приводит к значительному росту продукции пероксида водорода в клетках линии HL-60 уже на 1 ч после добавления препарата к культуре клеток, в то время как деполяризация митохондрий наблюдаются только на 6–12 ч, что указывает на внемитохондриальный источник АФК происхождения при действии этого антибиотика. Клетки линии HL-60 vinc (P-гликопротеин+), несмотря на 100-кратный рост устойчивости к доксорубицину (Dx), продемонстрировали идентичную чувствительность к ЛЕ по сравнению с исходной клеточной линией, в то время как клетки линии HL-60/adr (MRP-1+), которые проявляли 200-кратный рост устойчивости к действию Dx, показали слабое (в 2 раза) снижение чувствительности к ЛЕ. Преодоление устойчивости к лекарствам ландомицином Е в клетках линии HL-60/adr сопровождалось 2-кратным ростом уровня Н2О2 по сравнению с клетками дикого типа, но митохондриальные ингибиторы дыхательной цепи не проявляли никакого влияния на это явление. Выводы. ЛЕ-индуцированная гибель опухолевых клеток сопровождается массовым производством перекиси водорода, состоящей из двух пиков – основного (1 час) и вторичного (на 12 ч действия препарата). Самая высокая продукция АФК наблюдалась в клетках линии HL-60/adr, которые показали 2-кратное увеличение устойчивости к ЛЕ по сравнению с исходной линией HL-60. Митохондрии, очевидно, играют вторичную роль в этом процессе, поскольку использование специфических ингибиторов митохондриальной дыхательной цепи никак не повлияло на раннюю индукцию АФК при действии ЛЕ на опухолевые клетки.