Human glioma malignancy grade and migratory capacity depending on expression of GDNF isoforms in vitro

Shamadykova D.V.; Zakharova L.G.; Pavlova S.A.; Pavlova G.V.

doi:https://doi.org/10.17116/neiro20248806131

Шамадыкова Д.В.

ФГБУН «Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук» Минобрнауки России

ORCID: 0000-0003-3665-667X

Захарова Л.Г.

ORCID: 0009-0005-6812-5402

Павлова С.А.

ORCID: 0000-0002-9595-9358

Павлова Г.В.

ФГБУН «Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук» Минобрнауки России;
ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

SPIN РИНЦ: 4633-8339
Scopus AuthorID: 7005650683
ORCID: 0000-0002-6885-6601

Связь степени злокачественности и миграционной способности глиом человека с экспрессией изоформ GDNF in vitro

Авторы:

Шамадыкова Д.В., Захарова Л.Г., Павлова С.А., Павлова Г.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2024;88(6): 31‑38

DOI: 10.17116/neiro20248806131

Прочитано: 1170 раз

Скачать PDF (EN)

Связаться с автором

Оглавление

Как цитировать:

Шамадыкова Д.В., Захарова Л.Г., Павлова С.А., Павлова Г.В. Связь степени злокачественности и миграционной способности глиом человека с экспрессией изоформ GDNF in vitro. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2024;88(6):31‑38.
Shamadykova DV, Zakharova LG, Pavlova SA, Pavlova GV. Human glioma malignancy grade and migratory capacity depending on expression of GDNF isoforms in vitro. Burdenko's Journal of Neurosurgery. 2024;88(6):31‑38. (In Russ., In Engl.)
https://doi.org/10.17116/neiro20248806131

Подписка 2025 Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко (Burdenko's Journal of Neurosurgery)

Использование инфографики авторами научных работ

Рекомендуем статьи по данной теме:

Перспективы использования антидепрессантов как дополнительных противоопухолевых препаратов при глиомах головного мозга человека. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2024;(6):97-102

Глимфатическая система головного мозга в норме и при патологии: нарративный обзор литературы. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2025;(4):112-118

Скрининг на мутации TERTp методом цифровой капельной ПЦР коллекции из 52 парных образцов ДНК из плазмы крови и опухолевых тканей пациентов с глиобластомой. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н.Н. Бурденко. 2025;(5):87-95

Модели машинного обучения для дифференциальной диагностики опухолей головного мозга. Профилактическая медицина. 2025;(9):87-93

Резюме / Abstract:

Глиальный нейротрофический фактор (GDNF) играет ключевую роль в поддержании жизнеспособности, функционировании и дифференцировки нейрональных клеток здоровой нервной ткани. Помимо этой функции, обнаружено также участие GDNF в патологических процессах, в том числе в развитии глиомы. GDNF представлен двумя основными изоформами: pre-α-pro-GDNF (αGDNF) и pre-β-pro-GDNF (βGDNF) — αGDNF поддерживает жизнеспособность клеток, а βGDNF обладает нейротрофическими свойствами. Связь между уровнем экспрессии GDNF, степенью злокачественности глиом и миграционными свойствами опухолевых клеток изучена недостаточно.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценить экспрессию мРНК сплайс-вариантов GDNF в культурах клеток глиом человека различной степени миграционной активности и злокачественности (Grade I—IV).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Проанализирована экспрессия αGDNF и βGDNF в 15 культурах клеток глиом человека методом Саузерн-блот-гибридизации кДНК GDNF с использованием обратной транскрипции, сопряженной с полимеразной цепной реакцией для амплификации сплайс-вариантов мРНК GDNF.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Наиболее высокая экспрессия изоформ αGDNF и βGDNF наблюдалась в клеточных культурах глиом человека с выраженной миграционной активностью. Низкая экспрессия βGDNF при отсутствии экспрессии αGDNF характерна только для глиом с низкой миграционной активностью. Кроме того, были выявлены дополнительные паттерны экспрессии мРНК, не описанные ранее.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Связь GDNF со степенью злокачественности неочевидна, однако экспрессия GDNF возрастает в глиобластомах. Общий уровень экспрессии GDNF повышен в клетках глиом человека с высокой миграционной активностью. При этом изоформы αGDNF и βGDNF демонстрируют закономерное увеличение экспрессии в активно мигрирующих клетках, что может свидетельствовать об их участии в регуляции миграционных свойств опухоли. Отсутствие экспрессии αGDNF при одновременно низкой экспрессии βGDNF может быть прогностическим признаком низкой миграционной активности клеток глиомы человека.

Ключевые слова / Keywords:

GDNF

изоформы

сплайс-варианты αGDNF и βGDNF

глиома

миграция опухолевых клеток

Авторы / Authors:

Шамадыкова Д.В.

ORCID: 0000-0003-3665-667X

Захарова Л.Г.

ORCID: 0009-0005-6812-5402

Павлова С.А.

ORCID: 0000-0002-9595-9358

Павлова Г.В.

SPIN РИНЦ: 4633-8339
Scopus AuthorID: 7005650683
ORCID: 0000-0002-6885-6601

Дата поступления:

13.09.2024

Дата принятия в печать:

20.09.2024

Закрыть метаданные

Литература / References:

Johansen MD, Rochat P, Law I, Scheie D, Poulsen HS, Muhic A. Presentation of Two Cases with Early Extracranial Metastases from Glioblastoma and Review of the Literature. Case Reports in Oncological Medicine. 2016;2016:8190950. https://doi.org/10.1155/2016/8190950
Demuth T, Berens ME. Molecular mechanisms of glioma cell migration and invasion. Journal of Neuro-Oncology. 2004;70(2):217-228. https://doi.org/10.1007/s11060-004-2751-6
Altieri R, Zenga F, Fontanella MM, Cofano F, Agnoletti A, Spena G, Crobeddu E, Fornaro R, Ducati A, Garbossa D. Glioma Surgery: Technological Advances to Achieve a Maximal Safe Resection. Surgical Technology International. 2015;27:297-302.
Suzuki H, Aoki K, Chiba K, Sato Y, Shiozawa Y, Shiraishi Y, Shimamura T, Niida A, Motomura K, Ohka F, Yamamoto T, Tanahashi K, Ranjit M, Wakabayashi T, Yoshizato T, Kataoka K, Yoshida K, Nagata Y, Sato-Otsubo A, Tanaka H, Sanada M, Kondo Y, Nakamura H, Mizoguchi M, Abe T, Muragaki Y, Watanabe R, Ito I, Miyano S, Natsume A, Ogawa S. Mutational landscape and clonal architecture in grade II and III gliomas. Nature Genetics. 2015;47(5):458-468. https://doi.org/10.1038/ng.3273
Sottoriva A, Spiteri I, Piccirillo SGM, Touloumis A, Collins VP, Marioni JC, Curtis C, Watts C, Tavaré S. Intratumor heterogeneity in human glioblastoma reflects cancer evolutionary dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013;110(10):4009-4014. https://doi.org/10.1073/pnas.1219747110
Lin LFH, Doherty DH, Lile JD, Bektesh S, Collins F. GDNF: A glial cell line — Derived neurotrophic factor for midbrain dopaminergic neurons. Science. 1993;260(5111):1130-1132. https://doi.org/10.1126/science.8493557
Lonka-Nevalaita L, Lume M, Leppänen S, Jokitalo E, Peränen J, Saarma M. Characterization of the intracellular localization, processing, and secretion of two glial cell line-derived neurotrophic factor splice isoforms. Journal of Neuroscience. 2010;30(34):11403-11413. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5888-09.2010
Ku MC, Wolf SA, Respondek D, Matyash V, Pohlmann A, Waiczies S, Waiczies H, Niendorf T, Synowitz M, Glass R, Kettenmann H. GDNF mediates glioblastoma-induced microglia attraction but not astrogliosis. Acta Neuropathologica. 2013;125(4):609-620. https://doi.org/10.1007/s00401-013-1079-8
Qu DW, Liu Y, Wang L, Xiong Y, Zhang CL, Gao DS. Glial cell line-derived neurotrophic factor promotes proliferation of neuroglioma cells by up-regulation of cyclins PCNA and Ki-67. European Reviews for Medical and Pharmacological Sciences. 2015;19(11):2070-2075.
Lu DY, Leung YM, Cheung CW, Chen YR, Wong KL. Glial cell line-derived neurotrophic factor induces cell migration and matrix metalloproteinase-13 expression in glioma cells. Biochemical Pharmacology. 2010;80(8):1201-1209. https://doi.org/10.1016/j.bcp.2010.06.046
Wiesenhofer B, Stockhammer G, Kostron H, Maier H, Hinterhuber H, Humpel C. Glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and its receptor (GFR-alpha 1) are strongly expressed in human gliomas. Acta Neuropathologica. 2000;99(2):131-137. https://doi.org/10.1007/pl00007416
Yu ZQ, Zhang BL, Ren QX, Wang JC, Yu RT, Qu DW, Liu ZH, Xiong Y, Gao DS. Changes in transcriptional factor binding capacity resulting from promoter region methylation induce aberrantly high GDNF expression in human glioma. Molecular Neurobiology. 2013;48(3):571-580. https://doi.org/10.1007/s12035-013-8443-5
Song H, Moon A. Glial cell-derived neurotrophic factor (GDNF) promotes low-grade Hs683 glioma cell migration through JNK, ERK-1/2 and p38 MAPK signaling pathways. Neuroscience Research. 2006;56(1):29-38. https://doi.org/10.1016/j.neures.2006.04.019
Taraviras S, Marcos-Gutierrez CV, Durbec P, Jani H, Grigoriou M, Sukumaran M, Wang L-C, Hynes M, Raisman G, Pachnis V. Signalling by the RET receptor tyrosine kinase and its role in the development of the mammalian enteric nervous system. Development. 1999;126:2785-2797.
Mograbi B, Bocciardi R, Bourget I, Juhel T, Farahi-Far D, Romeo G, Ceccherini I, Rossi B. The sensitivity of activated Cys Ret mutants to glial cell line-derived neurotrophic factor is mandatory to rescue neuroectodermic cells from apoptosis. Molecular and Cellular Biology. 2001;21(20):6719-6730. https://doi.org/10.1128/MCB.21.20.6719-6730.2001
Zuo T, Qin JY, Chen J, Shi Z, Liu M, Gao X, Gao D. Involvement of N-cadherin in the protective effect of glial cell line-derived neurotrophic factor on dopaminergic neuron damage. International Journal of Molecular Medicine. 2013;31(3):561-568. https://doi.org/10.3892/IJMM.2013.1226
Cao JP, Yu JK, Li C, Sun Y, Yuan HH, Wang HJ, Gao DS. Integrin beta1 is involved in the signaling of glial cell line-derived neurotrophic factor. Journal of Comparative Neurology. 2008;509(2):203-210. https://doi.org/10.1002/CNE.21739
Shinoura N, Paradies NE, Warnick RE, Chen H, Larson JJ, Tew JJ, Simon M, Lynch RA, Kanai Y, Hirohashi S, Hemperly JJ, Menoni AG, Brackenbury R. Expression of N-cadherin and α-catenin in astrocytomas and glioblastomas. British Journal of Cancer. 1995;72(3):627-633. https://doi.org/10.1038/bjc.1995.384
Noronha C, Ribeiro AS, Taipa R, Castro DS, Reis J, Faria C, Paredes J. Cadherin Expression and EMT: A Focus on Gliomas. Biomedicines. 2021;9(10):1328. https://doi.org/10.3390/BIOMEDICINES9101328
Asano K, Duntsch CD, Zhou Q, Weimar JD, Bordelon D, Robertson JH, Pourmotabbed T. Correlation of N-cadherin expression in high grade gliomas with tissue invasion. Journal of Neurooncology. 2004;70(1):3-15. https://doi.org/10.1023/B:NEON.0000040811.14908.F2
Maret D, Gruzglin E, Sadr MS, Siu V, Shan W, Koch AW, Seidah NG, del Maestro RF, Colman DR. Surface expression of precursor N-cadherin promotes tumor cell invasion. Neoplasia. 2010;12(12):1066-1080. https://doi.org/10.1593/NEO.10954
Xiong Y, Liu L, Zhu S, Zhang B, Qin Y, Yao R, Zhou H, Gao DS. Precursor N-cadherin mediates glial cell line-derived neurotrophic factor-promoted human malignant glioma. Oncotarget. 2017;8(15):24902. https://doi.org/10.18632/ONCOTARGET.15302
Pavlova G, Kolesnikova V, Samoylenkova N, Drozd S, Revishchin A, Shamadykova D, Usachev DY, Kopylov A. A Combined Effect of G-Quadruplex and Neuro-Inducers as an Alternative Approach to Human Glioblastoma Therapy. Frontiers in Oncology. 2022;12:880740. https://doi.org/10.3389/FONC.2022.880740/BIBTEX
Kolesnikova V, Revishchin A, Fab L, Alekseeva A, Ryabova A, Pronin I, Usachev DY, Kopylov A, Pavlova G. GQIcombi application to subdue glioma via differentiation therapy. Frontiers in Oncology. 2024;14:1322795. https://doi.org/10.3389/FONC.2024.1322795/FULL
Pavlova S, Fab L, Savchenko E, Ryabova A, Ryzhova M, Revishchin A, Pronin I, Usachev D, Kopylov A, Pavlova G. The Bi-(AID-1-T) G-Quadruplex Has a Janus Effect on Primary and Recurrent Gliomas: Anti-Proliferation and Pro-Migration. Pharmaceuticals. 2024;17(1):74. https://doi.org/10.3390/PH17010074
Legatova V, Samoylenkova N, Arutyunyan A, Tashlitsky V, Zavyalova E, Usachev D, Pavlova G, Kopylov A. Covalent Bi-Modular Parallel and Antiparallel G-Quadruplex DNA Nanocostructs Reduce Viability of Patient Glioma Primary Cell Cultures. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(7):3372. https://doi.org/10.3390/IJMS22073372
Pavlova G, Belyashova A, Savchenko E, Panteleev D, Shamadykova D, Nikolaeva A, Pavlova S, Revishchin A, Golbin D, Potapov A, Antipina N, Golanov A. Reparative properties of human glioblastoma cells after single exposure to a wide range of X-ray doses. Frontiers in Oncology. 2022;12:912741. https://doi.org/10.3389/FONC.2022.912741
Dell’Albani P. Stem cell markers in gliomas. Neurochemical Research. 2008;33(12):2407-2415. https://doi.org/10.1007/S11064-008-9723-8
Lombard A, Goffart N, Rogister B. Glioblastoma Circulating Cells: Reality, Trap or Illusion? Stem Cells International. 2015;2015:182985. https://doi.org/10.1155/2015/182985
Quail DF, Joyce JA. The Microenvironmental Landscape of Brain Tumors. Cancer Cell. 2017;31(3):326-341. https://doi.org/10.1016/J.CCELL.2017.02.009
Li CX, Wang XQ, Cheng FF, Yan X, Luo J, Wang QG. Hyodeoxycholic acid protects the neurovascular unit against oxygen-glucose deprivation and reoxygenation-induced injury in vitro. Neural Regeneration Research. 2019;14(11):1941-1949. https://doi.org/10.4103/1673-5374.259617
Tang CX, Luan L, Zhang L, Wang Y, Liu XF, Wang J, Xiong Y, Wang D, Huang LY, Gao DS. Golgin-160 and GMAP210 play an important role in U251 cells migration and invasion initiated by GDNF. PLoS One. 2019;14(1):e0211501. https://doi.org/10.1371/JOURNAL.PONE.0211501
Ayanlaja AA, Zhang B, Ji GQ, Gao Y, Wang J, Kanwore K, Gao DS. The reversible effects of glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) in the human brain. Seminars in Cancer Biology. 2018;53:212-222. https://doi.org/10.1016/J.SEMCANCER.2018.07.005