Impact of the migration potential of implanted cancer cells on microenvironment of the tumor

Mikrośrodowisko nowotworu (TME) jest kluczowym układem, który może promować potencjał migracyjny oraz potęgować wzrost nowotworu. Spośród wielu istniejących parametrów tego środowiska kluczowymi są hipoksja, pH, akumulacja reduktorów a w tym podwyższone stężenie wewnątrzkomórkowego glutationu. Parametry te oddziałują ze sobą zmieniając szlaki metaboliczne tkanki nowotworowej. Zachowanie równowagi pomiędzy tymi czynnikami daje możliwość zahamowania wzrostu i przerzutowania guza. W celu zbadania wpływu potencjału migracyjnego implantowanych komórek nowotworowych mysiego raka sutka linii E0771 na TME do badań in vivo na myszach szczepu C57BL użyto 3 sublini komórkowych: komórek nietraktowanych (WT), traktowanych TGF- β (TGF) oraz komórek wyselekcjonowanych przez dwukrotną transmigrację w komorze Boydena o porach średnicy 8 μm (24x2). Pomiary po implantacji komórek do pakietów mlecznych myszy, prowadzone były przez pięć tygodni przy użyciu elektronowego rezonansu paramagnetycznego (EPR), przystosowanego od pomiarów in vivo oraz specyficznych sond spinowych czułych na zmiany stężenia glutationu (sonda RSSR) i pH (sonda RSG). Analiza otrzymanych wyników wyraźnie wykazała, iż różny potencjał migracyjny trzech badanych podlinii prowadzi do różnic w stężeniu glutationu oraz pH. Poziom glutationu w guzach z grup przerzutujących, w odróżnieniu od grup kontrolnych, rośnie wraz z rozwojem guza, podczas gdy w guzach kontrolnych nie zmienia istotnie swojej wartości. Ma to związek z przezwyciężaniem rosnącego w guzach traktowanych stresu oksydacyjnego. Wartości pH w przypadku wszystkich badanych grup widocznie maleją w trakcie progresji guza, co spowodowane jest rozwijającą się w tkankach kwasicą wynikającą z przestawienia się wszystkich komórek nowotworowych na oddychanie beztlenowe.

Tumor microenvironment (TME) is a key system that can promote migration potential and enhance cancer cell growth. Of the many existing parameters of this environment, the key ones are hypoxia, pH and accumulation of reducing agents, including increased intracellular glutathione concentration. These parameters interact with each other by changing the metabolic pathways of cancerous tissue. The balance between these factors is recognized as a major contributor to cancer aggressiveness and treatment resistance.The aim of this study was to investigate the impact of migration potential of implanted tumor cells of the E0771 murine breast cancer line on TME. Three cell sublines were used for in vivo studies in C57BL mice: control (WT), transformed with TGF-β (TGF) and cells selected by two cycles of transmigration in a Boyden chamber with 8 μm pores. Measurements after implantation of cells into mouse mammary glands were carried out for five weeks using electron paramagnetic resonance (EPR) and specific spin probes sensitive to changes in glutathione concentration (RSSR probe) and pH (RSG probe).The analysis of the obtained results clearly showed that the different migration potential of the three studied sub-lines leads to differences in the concentration of glutathione and pH. Unlike in the control group, glutathione levels in tumors from metastatic groups increased with tumor development, while in control tumors did not change significantly. This is related to overcoming the oxidative stress growing in treated tumors. The pH values for all examined groups visibly decreased during tumor progression, which was caused by the developing acidosis in the tissues, resulting from the metabolic shift of cancer cells to anaerobic respiration.