PANC-1 cells proliferative response to ionizing radiation is related to GSK-3β phosphorylation

Abstract

Radiotherapy may be used to treat pancreatic cancer and relieve pain. We have previously reported that histamine modulates pancreatic adenocarcinoma PANC-1 cell proliferation. This work was aimed to evaluate whether histamine improves radiosensitivity of PANC-1 cells in relation to phosphorylation/inhibition of glycogen synthase kinase3β (GSK-3β). Immediately after irradiation, intracellular hydrogen peroxide was markedly decreased together with a rapid increase in catalase activity. Although histamine diminished catalase activity in nonirradiated cells, it only partially hindered the increase observed in irradiated cells and could not modify radiosensitivity. In control cells, a high expression of total and a very low expression of phosphorylated/inactive GSK-3β were found. An increment in reactive oxygen species levels produced an augmentation in GSK-3β phosphorylation and suppressed cell proliferation. In both control and histamine-treated irradiated cells, the rise in catalase activity lowered reactive oxygen species levels and only a small increase in phosphorylated GSK-3β was detected. Alternatively, 3-aminotriazole, an irreversible inhibitor of catalase, reduced the survival fraction in irradiated control cells along with an increment in phosphorylated GSK-3β. These results suggest that upon irradiation, early catalase activation may be responsible for keeping GSK-3β active conceding cells a survival advantage toward cytotoxic effects of ionizing radiation.

La radiothérapie peut être utilisée pour traiter le cancer du pancréas et soulager aussi la douleur. Nous avons déja` rapporté que l’histamine module la prolifération des cellules de cancer pancréatique PANC-1. Ce travail visait a` évaluer si l’histamine pouvait améliorer la radiosensibilité des cellules PANC-1 en lien avec la phosphorylation/inhibition de la glycogène synthase kinase-3β (GGSK-3β). Immédiatement après l’irradiation gamma, le peroxyde d’hydrogène intracellulaire diminuait de façon marquée, parallèlement a` une augmentation rapide de l’activité de la catalase. Même si l’histamine diminuait l’activité de la catalase chez les cellules non irradiées, elle freinait partiellement seulement l’augmentation observée chez les cellules irradiées et n’affectait pas la radiosensibilité. Chez les cellules contrôles, une expression élevée de GSK-3β totale et une très faible expression de GSK-3β phosphorylée/inactive étaient trouvées. Une augmentation des niveaux d’espèces réactives d’oxygène produisait une augmentation de la phosphorylation de GSK-3β et inhibait la prolifération cellulaire. Tant chez les cellules contrôles que chez les cellules irradiées traitées a` l’histamine, l’augmentation de l’activité de la catalase abaissait les niveaux d’espèces réactives d’oxygène et seule une petite augmentation de GSK-3β phosphorylée était détectée. Sinon, le 3-aminotriazole, un inhibiteur irréversible de la catalase, réduisait la fraction survivante des cellules contrôles irradiées parallèlement a` une augmentation de GSK-3β phosphorylée. Ces résultats suggèrent qu’a` la suite de l’irradiation, l’activation précoce de la catalase pourrait être responsable de garder la GSK-3β active, conférant aux cellules un avantage de survie envers les effets cytotoxiques des radiations ionisantes.