Východiska: Rozvoj nádorového onemocnění tlustého střeva je mimo jiné charakterizován abnormalitami v syntéze a metabolizmu lipidů, ovlivňujícími energetickou rovnováhu, strukturu a funkci biologických membrán, produkci specifických mediátorů a buněčné signálování. Změny buněčného lipidového profilu a metabolizmu (lipidomu) zásadně ovlivňují chování buněk i jejich odpověď na terapii. K lepšímu pochopení problematiky na buněčné a molekulární úrovni jsou využívány permanentní linie epiteliálních buněk tlustého střeva různého stupně nádorového rozvoje. Naše práce vycházela z předpokladu, že detailní analýza lipidomu různých buněčných linií tlustého střeva může odhalit takové rozdíly v množství a profilu specifických tříd/typů lipidů, které se mohou podílet na jejich rozdílné odpovědi k různým podnětům. Materiál a metody: Z buněk šesti lidských epiteliálních linií tlustého střeva odvozených z tkáně v různém stupni nádorového rozvoje byly izolovány lipidy a podrobeny LC/MS/MS (kapalinová chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií) analýze. Bylo stanoveno množství a hmotnostní profily všech tříd fosfolipidů (PL), lysofosfolipidů (lysoPL) a sfingolipidů. Tato data byla matematicky vyhodnocena (shluková a diskriminační analýza) s ohledem na vzájemné srovnání linií a na významně diskriminující typy lipidů. Výsledky: Výsledky shlukové analýzy seřadily buněčné linie dle stupně jejich nádorové transformace (normální buňky, adenom, karcinom, lymfatická metastáza). Výsledky diskriminačních analýz odhalily nejvíce rozlišující typy lipidů i odlišnosti v poměru PL: lysoPL. Ukázaly se zejména významné korelace zastoupení a profilu některých specifických tříd lysoPL a sfingolipidů se stupněm nádorové transformace buněk. Podobné přístupy jsou nyní aplikovány při srovnání lipidomu střevních epiteliálních buněk izolovaných z nádorové vs. nenádorové tkáně pacientů s nádory tlustého střeva. Závěr: Naše výsledky ukázaly, že a) vybrané buněčné linie jsou vhodným modelem pro lipidomické studie a mohou sloužit jako základ k navazujícímu klinickému výzkumu, b) analýza buněčného lipidomu by mohla přispět k rozlišení nádorových a nenádorových buněk také u klinických vzorků, u nichž by specifické typy lipidů mohly být využity jako biomarkery.

Backgrounds: Colon cancer development is often characterized by abnormalities in lipid synthesis and metabolism, which may influence energetic balance, structure and function of biological membranes, or production of specific mediators and cell signalling. The changes in lipid profile and metabolism (lipidome) may significantly affect cell behaviour and response to therapy. Permanent epithelial cell lines at various stages of cancer development are used for better understanding of this topic on cellular and molecular levels. In our study, we hypothesized that detailed analyses of colon cancer cell line lipidomes may help to identify major alterations in the amount and profile of specific lipid classes/species, which can contribute to their different response to various stimuli. Material and Methods: Cellular lipids were isolated from six human epithelial cell lines derived from tissues at various stages of tumour development. Liquid chromatography coupled with tandem mass spectometry analyses were performed in order to determine amount and mass profiles of all phospholipid (PL), lysophospholipid (lysoPL) and sphingolipid classes. The data was statistically evaluated (cluster and discrimination analyses) with respect to mutual comparison of cell lines and to significantly discriminating lipid types. Results: The results of cluster analysis arranged cell lines in order corresponding to their level of transformation (normal cells, adenoma, carcinoma and lymph node metastasis). The results of discrimination analyses revealed the most discriminating lipid types and distinction in PL: lysoPL ratios. Particularly, significant correlation of the amount and profiles of both specific lysoPL and sphingolipid classes with cell transformation level were observed. Similar approaches are now applied to compare lipidomes of colon epithelial cells isolated from tumour vs. non-tumour samples of colon cancer patients. Conclusion: Our results indicate that a) selected cancer cell lines are suitable model for lipidomic studies that can serve as a basis for subsequent clinical research, b) cellular lipidome analyses may help to discriminate tumour and non-tumour cells in clinical samples, where specific types of lipids could serve as biomarkers.

Oddělení cytokinetiky Biofyzikální ústav AV ČR v v i Brno

Ústav biostatistiky a analýz LF MU Brno

Ústav experimentální biologie PřF MU Brno

Ústav histologie a embryologie LF UP v Olomouci

Ústav klinické a molekulární patologie LF UP v Olomouci

Výzkumný ústav veterinárního lékařství v v i Brno

Can analysis of cellular lipidome contribute to discrimination of tumour and non-tumour colon cells?