Hipertermi ve Plazma membranı Ca ATPaz: HT'nin PMCA Üzerinde Herhangi Bir Etkisi Var mı?

Giriş ve Amaç:Hipertermi (HT) ile kanser hücrelerinitedavi etme fikri en az 5000 yıl öncesine dayanır.Kanser araştırmalarındaki geçmiş teknolojiler,özellikle derin çekirdekli tümörlerde, tam olarak etkilive homojen bir ısıtma sağlayamadığından dolayımodern kanser araştırmalarında HT'ye ilgi eksikliğinesebep oldu. Ayrıca, HT'nin kanser hücrelerindeapoptozu indüklediği bilinmektedir. Öte yandan,plazma membranı Ca ATPaz (PMCA), apoptozyolaklarında önemli bir pompadır. PMCA, hücredekiCa iyonlarını hücrenin dışına pompalar. Bu çalışmanın amacı HT'nin PMCA kinetik parametrelerine etkisinideğerlendirmektir.Yöntem:PMCA üzerinde HT'nin etkisinideğerlendirmek için, kırmızı kan hücrelerinin plazmamembranı kullandık. Sağlıklı donörden izole edileninsan kırmızı kan hücreleri, termomikser kullanılarak30 dakika, 60 dakika, 90 dakika, 120 dakika boyunca37oC, 44oC, 50oC'de ısıtıldı. Eritrositler (39ul) lizisçözeltisi 1,7ml eklendi ve 15 dakika inkübe edildi.İnkübasyon sırasında karışım hafifçe karıştırıldı.Karışım 0°C'de 20 dakika için 17000 xg'de santrifüjetabi tutuldu. Bunlar, 1,7 ml KCl tampon içinde yenidensüspansiyona alınmış ve tekrar santrifüje tabitutulmuştur. Daha sonra, eritrositlerden hemoglobinçıkarılır. Bundan sonra, 0.4 ml'lik bu boş eritrositsüspansiyonu, Indo 1FF-AM ile 0.1 ml tampon ilekarıştırıldı. Bu süspansiyon, buz üzerinde 15 dakikainkübe edildi. Bu boş eritrositler 37°C'de 45 dakikainkübe edilerek tekrar kapatılmış ve kullanıma kadarbuz üzerinde depolanmıştır.Sonuçlar:Kalsiyum konsantrasyon seviyelerine görekontrol ile diğer sıcaklık arasında belirgin farklarvardır. Ayrıca, 37oC ile diğer sıcaklık arasında belirginbir fark vardır. PMCA 37oC üzerindeki sıcaklıklardaçok iyi çalışmadı. Bu nedenle, yüksek kalsiyumkonsantrasyonu ölçüldü.Pompa düzgün bir şekilde çalışıyorsa, kalsiyumkonsantrasyon seviyesi zamanla azalacaktır. Aksine,eritrosit keseciklerinde artan kalsiyum konsantrasyonseviyeleri ölçtük. HT'ye maruz kalan PMCA, yükseksıcaklıktan etkilenir ve PMCA çalışmaz, böylece Caiyonları hücrelerden dışarı çıkamaz. Hücre ölümüısının etkisi ile bozulan PMCA kinetiğinden dolayıtetiklenmektedir.

Hyperthermia and Plasma Membrane Ca ATPase: Is There Any Effect of HT on PMCA?

Introduction and Aim: The idea of treating cancercells with hyperthermia (HT) is based on at least 5000years back. Past technologies in cancer research couldnot deliver effective and homogenous heating to allcites, especially in deep-seeded tumors. This is themain reason for lack of interest in modern cancerresearch. Also, HT is known to induce apoptosis incancer cells. On the other hand, Plasma membrane CaATPase (PMCA) is an important pump in apoptosispathways. PMCA pumps Ca ions in the cell to theoutside of the cell. The aim of the present study is toevaluate the effect of HT in the kinetic parameters ofPMCA.Materials and Methods:To evaluate the effect of HTin PMCA, we used red blood cells plasma membrane.Human red blood cells which isolated from the healthydonor were heated at control, 37oC, 44oC, 50oCduring 30min, 60min, 90min, 120min by usingthermomixer. 1,7ml Lysis solution were added toErythrocytes (39ul) and incubated for 15 minutes.During the incubation, the mix was gently stirred. Themix was centrifuged at 17000xg for 20 minutes at 0oC.They were resuspended in 1,7ml KCl buffer andcentrifuged again. Then, hemoglobin removed fromerythrocytes. After that, 0.4ml of this emptyerythrocytes suspension was mixed with 0.1ml bufferwith Indo 1FF-AM. This suspension was incubated for15min on ice. These empty erythrocytes were resealedby incubation at 37°C for 45 min and stored on ice untilusResults:According to calcium concentration levels,there are significant differences between 0oC and theother temperatures. Also, there is a significantdifference between 37oC and the other temperatures.PMCA did not work very well at the temperatures over37oC. So we measured high concentration levels ofcalcium in the erythrocytes.Conclusion:If the pump worked properly, we had tosee decreasing concentration levels of calcium withtime. On the contrary, we measured growingconcentration levels of calcium in the erythrocytes.Then, HT effects to PMCA and when PMCA does notwork, Ca ions cannot go out from the cells. As a result,calcium overloading is one of the consequences ofapoptosis.

___

  • 1. Ahmed K, Tabuchi Y, Kondo T. Hyperthermia: an effective strategy to induce apoptosis in cancer cells. Apoptosis. 01 Kasım 2015;20(11):1411-9.
  • 2. L-G LFF. Pathological Effects of Hyperthermia in Normal Tissues. Cancer Res. 01 Ekim 1984;44(10 Supplement):4826s-4835s.
  • 3. Richter K, Haslbeck M, Buchner J. The Heat Shock Response: Life on the Verge of Death. Mol Cell. 22 Ekim 2010;40(2):253-66.
  • 4. Bruce JIE. Metabolic regulation of the PMCA: Role in cell death and survival. Cell Calcium. 08 Haziran 2017;
  • 5. Lew VL, Daw N, Perdomo D, Etzion Z, Bookchin RM, Tiffert T. Distribution of plasma membrane Ca2+ pump activity in normal human red blood cells. Blood. 01 Aralık 2003;102(12):4206-13.
  • 6. Kubitscheck U, Pratsch L, Passow H, Peters R. Calcium pump kinetics determined in single erythrocyte ghosts by microphotolysis and confocal imaging. Biophys J. Temmuz 1995;69(1):30-41.
  • 7. Shaklai N, Yguerabide J, Ranney HM. Interaction of hemoglobin with red blood cell membranes as shown by a fluorescent chromophore. Biochemistry (Mosc). 13 Aralık 1977;16(25):5585-92.
  • 8. Strehler EE, Zacharias DA. Role of alternative splicing in generating isoform diversity among plasma membrane calcium pumps. Physiol Rev. Ocak 2001;81(1):21-50.