Energetic metabolism of glioma stem cells

Abstract

Tumor cell energy metabolism is often invoked as marker of aggressiveness and resistance in the study of cancer. Warburg was the first researcher to propose the high consumption of glucose and reduction of tumor cell oxidative metabolism as prominent feature of cancer cells. In clinical practice, this feature is used in PET imaging (positron emission tomography) to visualize the 2-FDG antimetabolite enhancing lesions. In reality, not all tumors are characterized by high levels of glycolysis. To highlight certain features affected by glucose and energy, four types of cancer stem cells (CSCs) were isolated from the third degree of malignancy gliomas (anaplastic glioma, WHO, World Health Organization). The NADH cells’ levels of CSCs in sphere cultures where evaluated and compared to a proliferation index. Surprisingly, the cells with the highest proliferation index showed a lowest ratio of NADH/ proliferation. Thus, the energy status of cancer stem cells lines derived from gliomas is inversely correlated to proliferation in vitro. Glucose dependency varied considerably among the four types of glioma stem cells. In one case, NADH levels were maintained in the absence of glucose by substitution with glutamine. DCA (dichloroacetat) is an energy modulator acting as a mitochondrial function stimulator. In our experiments, DCA could stimulate NADH production, showing the possibility of mitochondrial function recovery in glioma cancer stem cells.

В исследовании агрессивности и сопротивления рака часто используются особенности энергетического метаболизма опухолевых клеток. Варбург был первым, кто поставил акцент на высокий уровень потребления глюкозы и снижения окислительной функции опухолевых клеток. В клинической практике эта функция используется в ПЭТ (позитронно-эмиссионной томографии), сканирование с помощью метаболит 2-FDG. На самом деле, не все опухоли можно охарактеризовать высоким уровнем гликолиза. Для характеристики зависимости от глюкозы и выделения некоторых энергетических особенностей были выделены из глиомы четыре типа стволовых клеток, с сопоставимой степени злокачественности (3 anaplastic – 3 анапластической, Всемирная Организация Здравоохранения). Удивительно, что стволовые клетки с высоким индексом пролиферации показали самый низкий уровень NADH (энергетический эквивалент снижения). Энергетический статус нормальных нервных стволовых клеток, вызванный NADH, был самым высоким. Зависимость от глюкозы значительно различалась между четырьмя типами стволовых клеток глиомы, а в одном случае, уровень NADH был сохранен в отсутствие глюкозы при замещении глутамина. При лечении с DCA (dichloroacetat) производства NADH можно стимулировать, показывая возможность частичного восстановления митохондриальной функции опухоли.