Energy metabolism alterations in MCF-7 breast cancer cell cultures

YÖK Tez ID: 157994ÖZET Uzel Y, MCF-7 meme kanseri hücre kültürlerinde enerji metabolizması değişimleri, Kırıkkale Üniversitesi, Biyokimya ve Klinik Biyokimya Anabilim Dalı Uzmanlık Tezi, Kırıkkale, 2004. Sağlıklı ya da kanserleşmiş hücrelerin en önemli ortak özellikleri sahip oldukları adaptasyonlarıdır. Kanser hücreleri, artmış olan ATP ihtiyaçlarını karşılayabilmek için glikoliz oranlarını aşırı şekilde artmışlardır. Kanser hücreleri, temel olarak, anaerobik glikolitik yolu kullanmalarına rağmen, her bir kanser hücre tipinin bu yolu kullanma oranları farklılık göstermektedir. Kanser hücreleri, ortamın oksijen konsantrasyonu yanında, ortamın substrat konsantrasyonuna göre de metabolik yolunu düzenleyebilmektedir. Crabtree etkisi olarak adlandırılan bu prosesde, ortamın substrat konsantrasyonu yüksek olduğu sürece anaerobik yol, substrat konsantrasyonun düştüğü durumlarda ise aerobik yol kullanılmaktadır. Bu çalışma, in-vitro şartlarda MCF-7 meme kanser hücrelerinde Pasteur etkisini araştırmak ve farklı substrat konsantrasyonlarında Crabtree etkisinin var olup olmadığını belirmek amacı ile yapıldı. MCF-7 meme kanser hücrelerinde Pasteur etkisini araştırmak farklı substrat konsantrasyonlarında Crabtree etkisinin var olup olmadığını belirlemek amacıyla yapıldı. MCF-7 meme kanser hücrelerinden, düşük glukoz, yüksek glukoz, aerobik normal ve anaerobik normal glukoz grupları oluşturuldu. Ardından radyoaktif glukoz ile inkübe edildi, sonrasında hücreler tarafından üretilen işaretli C02, sintilasyon viallerinde toplanarak likit sintilasyon cihazında ölçüldü. Karbonhidrat katabolizmasının son ürünü olan laktat, spektrofotometrik olarak ölçüldü. Ayrıca her bir grubun hücre sayısı ve glikojen değerleri belirlenerek, saatteki glikojen değerleri 1000 hücre başına hesaplandı. Glukoz yıkımı ile oluşan son ürünlerden laktat, anaerobik grupta aerobik gruba göre 4,37 kat fazla iken, C02 üretimi aerobik grupta anaerobik gruba göre 5,74 kat daha fazla bulundu. Glikojen tüketimleri incelendiğinde anaerobik grubun tüketimi, aerobik gruba göre 3,7 kat fazla bulundu. Yüksek glukoz içeren grubun glikojen tüketim, düşük glukoz içeren gruba göre 3,06VI kat, laktat üretimi ise 27 kat daha fazla bulundu. C02 üretimi ise düşük glukozlu grupta 1,13 kat fazlaydı. Sonuç olarak MCF-7 hücrelerinin in vitro şartlarda, esas olarak anaerobik glikolizi kullandıkları ve Pasteur etkisini gösterdikleri izlendi, ayrıca Crabtree etkisine sahip oldukları belirlendi. Anahtar Kelimeler: Pasteur etkisi, Crabtree etkisi, MCF-7 malign meme kanser hücresi, enerji metabolizması.vu ABSTRACT Uzel Y, Energy metabolism alterations in MCF-7 breast cancer cell cultures, University of Kırıkkale, Faculty of Medicine, Department of Biochemistry and Clinical Biochemistry, Speciality Thesis, Kırıkkale, 2004. The most important features of healthy cells and cancer cells are the adaptations that they have. Cancer cells are increased their glycolytic rates for excessively increased ATP need. Although cancer cells use basically anaerobic glycolytic pathways, the pathway usage rates of each type of cancer cells show differences. Beside the oxygen concentrations of media, cancer cells may regulate their metabolic pathways according to the substrate concentrations of media as well. In this process, known as Crabtree effect, anaerobic pathways are used as long as substrate concentrations are high in media, aerobic pathways are used in cases of substrate concentrations are low. The study was conducted to investigate the Pasteur effect in MCF-7 breast cancer cells, in-vitro and, to determine whether Crabtree effect occured at different substrate concentrations or not. Low, high, aerobic normal and anaerobic normal glucose groups have been formed. MCF-7 cancer cells were incubated with the radiolabelled glucose. Following that, the measurement of radiolabelled C02 produced by the cells was performed on a liquid scintillation analyzer by collecting in a scintillation vials. The lactate, which is a end-product of carbohydrate catabolism, was measured spectrophotometrically. Additionally, cell numbers and glycogen levels of each group were determined and glycogen consumption per 1000 cells per of hour was calculated. While the lactate which is one of the end- products of glucose catabolism, found 4,37-fold higher in anaerobic group compared to aerobic group, C02 production was 5,74-fold higher in aerobic group compared to anaerobic group. When glycogen consumption by anaerobic group is corcemed, it was found that 3,7-fold greater than that was observed in aerobic group. In the group with high glucose levels, it was foundvuı that glycogen consumption was 3,06-fold higher, and lactate production was also 27-fold higher than the group with lower glucose levels. CO2 production was also 27-fold higher than the group with lower glucose levels. CO2 production was also 1,13-fold higher in lower glucose group. As a consequence it was observed that in in-vitro conditions, MCF-7 cells use mainly anaerobic glycolysis and show Pasteur effect, additionally it was determined that they also have Crabtree effect. Keywords: Pasteur effect, Crabtree effect, MCF-7 malignant breast cancer cell, energy metabolism