Hypoxie obnovuje membránové lipidy, pohání pankreatické buňky k pohybu: studie IIT-Bombay

Karcinomy pankreatu jsou agresivní a smrtelné, s vysokou mírou metastáz a špatnou prognózou. Prostředí nádoru je také hypoxické: buňky se rychle dělí a prospívají v podmínkách velmi nízkého obsahu kyslíku.

Nyní výzkumníci z IIT-Bombay prokázali, že hypoxie končí zvýšením metastatického chování buněk. Ovlivněním lipidů plazmatické membrány buněk mohou hypoxické podmínky pomoci buňkám více migrovat.

„Membrána není jen něco, co zakrývá buňku a udržuje vše, co by mělo být uvnitř, uvnitř a vše, co by mělo být venku, venku,“ řekl biofyzik BITS Pilani Sudipta Maiti, který se na práci nepodílel. „Je to také okno buňky do vnějšího světa.“

Tuhá a přitom tvárná

Ve dvou studiích publikovaných v letech 2023 a 2025 chemička IIT-Bombay Shobhna Kapoor a její kolegové ukázali, že hypoxie může modifikovat druhy lipidů přítomné v plazmatické membráně rakovinných buněk, a tak ovlivnit, jak snadno jsou buňky schopny fluidizovat a pohybovat se. V roce 2023 Biochemický a biofyzikální časopis referovali, že hypoxie způsobuje buňky buněčné linie rakoviny pankreatu PANC-1 více migrovat. Stalo se to proto, že hypoxie byla schopna modulovat poměry lipidů v buňkách: lipidy, které podporují zpevnění membrány, byly vytlačeny směrem k cytoplazmě a vnitřním organelám. Také pozorovali, že buňky měly menší kortikální tuhost, což znamená, že vrstva skeletu těsně pod membránou umožňovala větší tekutost.

V Journal of Membrane Biology studie zveřejněná v srpnu, vědci studovali jinou buněčnou linii nazvanou CAPAN-2. Na rozdíl od toho vědci zjistili, že tato buněčná linie rakoviny slinivky břišní měla vyšší kortikální tuhost v reakci na hypoxii. Stále si však zachoval svou tvárnou povahu přidáním dalších membránových složek do své plazmatické membrány. Dokonce i modifikace lipidomu byly v tomto případě odlišné, přičemž některé lipidy, které podporují zpevnění membrány, se dostaly do plazmatické membrány. Vědci se však domnívají, že se jedná o lokální ztužující účinek a neovlivňuje celkové vlastnosti membrány.

I když hypoxie ovlivnila tuhost buněk ve dvou buněčných liniích rakoviny slinivky břišní, které studovali, odlišně, buňky stále modifikovaly svou vlastní membránu tak, že se jejich migrace zvýšila, když bylo málo kyslíku. Společně by studie mohly otevřít nové cesty, které by mohly přispět k nadměrné buněčné migraci v buňkách rakoviny slinivky a zabránit jí, a jejich modulace by mohla potenciálně pomoci zmírnit metastázování nádoru.

Čeká vás překvapení

Když si Dr. Kapoor a její student zpočátku uvědomili, že hypoxie způsobila rychlejší migraci buněk PANC-1, rozhodli se zkontrolovat, jak se mění biofyzikální vlastnosti membrány – jako je uspořádanost, tekutost nebo ohyb membrány. Ale čekalo je překvapení, když zjistili, že některé široké vlastnosti membrány se dramaticky nezměnily.

„Pak jsme se rozhodli, že se nebudeme dívat na celkové vlastnosti membrány, možná se podíváme na složení membrány,“ řekl Dr. Kapoor. „A pak jsme si uvědomili, že hypoxie ve skutečnosti mění lipidom buňky.“

Zjistili, že i když se zdálo, že buňka zvyšuje množství lipidů zpevňujících membránu, jako jsou lipidy s dlouhými řetězci mastných kyselin nebo nasycenými vazbami, lipidy v plazmatické membráně se tolik nezměnily.

„Probíhá smyčka zpětné vazby, která pomáhá membráně udržovat homeostázu, takže vlastnosti membrány zůstávají stejné,“ řekl Dr. Kapoor. „Změny, které hypoxie způsobuje v hladinách lipidů, jsou kompenzovány ve vnitřních organelách, jako je jádro, mitochondrie a endoplazmatické retikulum.“

Také zjistili, že buňky PANC-1 měly menší kortikální tuhost kvůli nízkému objemu aktinu. S nízkou tuhostí a veškerými lipidy zpevňujícími membránu, které se dostaly dovnitř, by si buňka mohla udržet tvárnou membránu, která jí pomohla migrovat, spekulovali vědci.

„Jako pulci“

Příběh je mírně odlišný pro CAPAN-2. Hypoxie stále pomáhala buňkám více migrovat, ale jejich kortikální tuhost byla v hypoxických podmínkách vyšší. Jiné experimenty však odhalily, že buňka dopravuje více membránového materiálu do plazmatické membrány, aby působila proti této tuhosti a pravděpodobně si zachovala své migrační chování.

Vědci také zjistili zvýšení nasycených lipidů v plazmatické membráně, což naznačuje, že buňka se může také snažit lokálně zvýšit tuhost membrány.

„Zdá se, že existuje určitá rozmanitost mezi jednotlivými buněčnými typy,“ řekl Mohammed Saleem, biofyzik z Národního institutu vědeckého vzdělávání a výzkumu v Bhubaneshwar. „(Některé) změny buňky pociťují a snaží se znovu uvést do rovnováhy, aby těmto změnám čelily.“

Dr. Maiti řekl, že nukleární magnetická rezonance v pevné fázi (NMR) – technika, která využívá magnetická pole k pohledu na strukturu a dynamiku pevných molekul na atomové úrovni – by mohla proniknout hlouběji do plazmatické membrány a zjistit, jak přesně by hypoxie mohla měnit její vlastnosti.

„Molekuly lipidů jsou jako pulci: je to malá hlava a malý ocásek a celá věc je pravděpodobně dlouhá dva nanometry. NMR v pevné fázi se může podívat na tento malý ocásek a zjistit, jak je dynamický,“ vysvětlil.

„Může (může) šíleně kolísat nebo je docela stabilní, protože lipidy jsou sbalené, (což) se promítá do mechanických vlastností – jak je něco tuhé, jak je něco volné. Bude hezké kvantitativně ukázat pomocí NMR v pevné fázi, jak hypoxie vede ke změně tohoto membránového řádu.“

Účinky na jiné druhy rakoviny

Jak Dr. Kapoor, tak Dr. Saleem řekli, že v budoucnu je třeba také prozkoumat, jak hypoxie ovlivňuje jiné druhy rakoviny.

„Každý z těchto typů rakovinných buněk má své vlastní místo a mikroprostředí,“ řekl Dr. Saleem. „Bylo by zajímavé, jak by hypoxie a rozdíly v těchto mikroprostředích mohly vstoupit do hry při řízení migrace.“

„Malá biochemická reakce (způsobující hypoxii) může vyvolat větší fyzickou manipulaci s buněčnou membránou a (pomoci) buňkám migrovat rychleji,“ dodal Dr. Saleem. „To by také mohlo otevřít místa pro zkoumání membránově cílených protirakovinných terapeutik.“

Rohini Subrahmanyam je novinář na volné noze v Bengaluru.

Publikováno – 25. listopadu 2025 11:30 IST