Evaluation of ROS and glutathione production in hematopoietic stem cells and leukemic cells and its relationship with the response to chemotherapy

La leucemia es una neoplasia en donde las células progenitoras hematopoyéticas CD34+ proliferan de forma incontrolada y debido a distintas mutaciones genéticas y epigenéticas estas células presentan un aumento en la producción de las especies reactivas de oxígeno (ROS), derivadas de procesos enzimáticos y no enzimáticos. Estos cambios van a participar en la promoción de la leucemogénesis y la progresión del tumor, lo que difiere claramente con las células progenitoras hematopoyéticas normales, pues, aunque se presenten niveles de ROS, estos no son tan elevados como los encontrados en las células tumorales. El incremento de ROS puede ser nocivo para la célula, ya que causa estrés oxidativo y apoptosis, sin embargo, para evitar esto existen sistemas antioxidantes los cuales, con diferentes reacciones, controlan los niveles de ROS. Uno de los antioxidantes principales en las células es el glutatión, dentro de sus múltiples funciones se destaca el mantenimiento redox intracelular por medio de reacciones catalizadas por enzimas como la glutatión peroxidasa, la glutatión reductasa y la glutatión S tranferasa, las cuales, se han visto incrementadas en diferentes tipos de cáncer, como lo es la leucemia. Las células leucémicas presentan una alta actividad de Glutatión que contrarresta los ROS que poseen, en comparación con las células progenitoras hematopoyéticas normales, que, aunque si llegan a tener niveles de Glutatión, no son tan elevados. Se ha encontrado en la literatura la participación de los sistemas antioxidantes, especialmente, el sistema Glutatión como medio de resistencia a la quimioterapia. En varios estudios se encontró que diferentes polimorfismos de la enzima Glutatión S Transferasa (GST), específicamente GSTμ, GSTӨ y GSTπ se encuentran sobrexpresados en células leucémicas quimioresistentes a varios medicamentos, además se encontró que otra enzima de la vía de Glutatión permanece elevada en células de pacientes pronóstico desfavorable, esta enzima es la Glutatión Peroxidasa (GPx), específicamente el polimorfismo GPx3. No se encontraron referencias que indiquen a la enzima Glutatión Reductasa (GR) como posible fuente de quimioresistencia o mal pronóstico en pacientes con leucemia. En conclusión, la eficiencia de la quimioterapia se ha visto afectada por múltiples mecanismos entre los que están los sistemas antioxidantes, ya que, las células leucémicas presentan altos niveles de ROS basales, pero también altos niveles de enzimas antioxidantes, adquiriendo propiedades de las células madre hematopoyéticas, las cuales utilizan estos ROS para procesos como autorenovación, senescencia y proliferación. Por tal motivo es indispensable la búsqueda de estrategias alternativas, que permitan combatir las propiedades biológicas o los mecanismos de resistencia desarrollados por las células tumorales.Leukemia is a neoplasm where CD34 + hematopoietic progenitor cells proliferate in an uncontrolled way and due to different genetic and epigenetic mutations, these cells present an increase in the production of reactive oxygen species (ROS), derived from enzymatic and non-enzymatic processes. These changes will participate in the promotion of leukemogenesis and tumor progression, which clearly differs with normal hematopoietic progenitor cells, because although ROS levels are present, they are not as high as those found in tumor cells. The increase of ROS can be harmful to the cell, since it causes oxidative stress and apoptosis, however, to avoid this there are antioxidant systems which, with different reactions, control the ROS levels. One of the main antioxidants in cells is glutathione, within its multiple functions intracellular redox maintenance is highlighted through reactions catalyzed by enzymes such as glutathione peroxidase, glutathione reductase and glutathione S tranferase, which have been seen increased in different types of cancer, such as leukemia. Leukemic cells have a high glutathione activity that counteracts the ROS they have, compared to normal hematopoietic progenitor cells, which, although they do have glutathione levels, are not as high. The involvement of antioxidant systems, especially the Glutathione system, has been found in the literature as a means of resistance to chemotherapy. In several studies it was found that different polymorphisms of the enzyme Glutathione S Transferase (GST), specifically GSTμ, GSTӨ and GSTπ are found to be overexpressed in leukemic cells chemoresistant to various drugs, and it was also found that another enzyme of the Glutathione pathway remains elevated in cells In patients with an unfavorable prognosis, this enzyme is Glutathione Peroxidase (GPx), specifically the GPx3 polymorphism. No references were found indicating the enzyme Glutathione Reductase (GR) as a possible source of chemoresistance or poor prognosis in patients with leukemia. In conclusion, the efficiency of chemotherapy has been affected by multiple mechanisms, including antioxidant systems, since leukemic cells have high levels of basal ROS, but also high levels of antioxidant enzymes, acquiring properties of stem cells. hematopoietic, which use these ROS for processes such as self-renewal, senescence and proliferation. For this reason, it is essential to search for alternative strategies that allow combating the biological properties or resistance mechanisms developed by tumor cells