Metabolomická analýza vplyvu onkometabolitov na bazálny metabolizmus ľudských neuroblastómových buniek

Úvod: Zvýšenie koncentrácie 2-hydroxyglutarátu (2-OHG) v sére koreluje s neurologickým, neurodegeneratívnym poškodením a vývojom niekoľkých typov rakoviny.

Materiály a metódy: Ľudské neuroblastómové bunky (SHSY-5Y) boli rozdelené do troch skupín. Bunky prvej a druhej skupiny sa inkubovali v neprítomnosti a v prítomnosti L-2-OHG alebo D-2-OHG (0,1 mM) počas 24 hodín. Následne boli kultivačné médiá v oboch prípadoch nahradené čerstvým médiom obohateným o L-2-OHG alebo D-2-OHG (0,1 mM). Tieto médiá boli podrobené metabolomickej analýze po 24 hodinách inkubácie. Bunky tretej skupiny, ako kontrola, boli inkubované za rovnakých podmienok, ale bez pridania 2-HG. Za účelom identifikácie možných účinkov obidvoch (L- a D-) 2-HG enantiomérov na bazálny metabolizmus ľudských neuroblastómových buniek sa:

a) kvantifikoval špecifický príjem obidvoch 2-OHG enantiomérov z kultivačného média kombináciou vysoko účinnej kvapalinovej chromatografie (HPLC) s hmotnostnou spektrometriou s vysokým rozlíšením (HRMS)

b) metódou protónovej nukleárnej magnetickej rezonancie (1 H-NMR) kvalitatívne a kvantitatívne analyzovali metabolity v kultivačnom médiu.

Výsledky: Výsledky našej metabolickej analýzy naznačujú, že neuroblastómy metabolizujú glukózu, glutamín a pyruvát významným spôsobom. Podobne leucín, izoleucín, valín a histidín boli tiež významným spôsobom absorbované neuroblastómami. Účinok onkometabolitov spomaľuje príjem glukózy oproti kontrole a spomaľuje metabolizmus voľných esenciálnych aminokyselín s rozvetveným reťazcom, pričom množstvo ich príslušných  ketokyselín je zvýšený oproti kontrole. S účinkom 2-HG na neuroblastómy je syntéza alanínu zvýšená oproti kontrole. HPLC-HRMS analýza ukázala, že L-2OHG a D-2-OHG sú absorbované z kultivačného média neuroblastómovými bunkami a rýchlosť absorpcie súvisí s L alebo D formou 2-OHG.

Záver: Naše výsledky sú v súlade s hypotézou, že glukóza je metabolizovaná v nádorových bunkách anaeróbnou glykolýzou. Vzhľadom na účinok L a D foriem 2-OHG na bunky neuroblastómu sa metabolizmus glukózy a esenciálnych aminokyselín s rozvetveným reťazcom znížil v porovnaní s kontrolou, čo môže korelovať s vývojom neurologického poškodenia alebo s rozvojom nádorových ochorení mozgu.