La línea celular HL-60 es una línea de leucemia mieloide primaria humana derivada de la leucemia mieloide aguda (LMA). Esta línea celular fue obtenida inicialmente por S.J. Collins et al. a partir de una paciente femenina de 36 años con leucemia promielocítica aguda y ha sido ampliamente utilizada para estudiar la diferenciación, proliferación, apoptosis y sensibilidad a fármacos de las células mieloideas [9].
Las células HL-60 tienen la capacidad de diferenciarse por sí mismas y pueden inducirse para que se diferencien en granulocitos maduros, monocitos y macrófagos a través de diversos inductores químicos como el dimetilsulfóxido (DMSO), ácido trans-retinoico (ATRA), 1,25-dihidroxivitamina D3, etc. [5,6,10]. Estos inductores promueven la diferenciación de las células HL-60 activando vías de señalización específicas, como la mediada por el receptor de ácido retinoico (RAR) [7,12].
Las células HL-60 exhiben una alta heterogeneidad durante el proceso de cultivo, con algunas células diferenciándose en fenotipos similares a macrófagos o eosinófilos [9]. Además, las células HL-60 presentan características como actividad fagocítica, quimiotaxis, producción de superóxido y ensayo de reducción de tinte NBT, lo que las convierte en un modelo ideal para estudiar la función de las células mieloideas [6].
En la investigación farmacológica, las células HL-60 se utilizan ampliamente para evaluar la actividad de los fármacos antitumorales. Por ejemplo, α - tomatina se ha demostrado que inhibe el crecimiento de las células HL-60 y induce su apoptosis, involucrando la activación de NF - κ B y sus efectos sobre proteínas relacionadas con la apoptosis, como Bcl-2 y Survive [2]. Además, algunos estudios también han explorado los efectos citotóxicos de otros compuestos como Lp16-PSP sobre las células HL-60, encontrando que induce muerte celular a través de la vía apoptótica [8].
La línea celular HL-60 se ha convertido en una herramienta importante para comprender la patogénesis, el cribado de fármacos y el desarrollo de nuevos fármacos de la leucemia mieloide debido a su amplia aplicación y multifuncionalidad en la investigación de la leucemia.
La línea celular HL-60 es un modelo ampliamente utilizado para estudiar el programa de diferenciación de la leucemia humana, y su mecanismo de diferenciación involucra múltiples vías de señalización y mecanismos moleculares. En particular, la señalización mediada por ácido retinoico (RA) juega un papel crucial en la diferenciación de las células HL-60.
El ácido retinoico promueve la diferenciación de las células HL-60 a través de vías de señalización mediadas por sus receptores (RAR α, RXR α, y RXR γ). Específicamente, después de unirse a RAR α, el RA activa factores de transcripción aguas abajo como el factor nuclear kappa B (NF κ B) y el factor de transcripción ERK, regulando así la expresión génica [17,19,20]. La activación de estos factores de transcripción promueve la expresión de genes clave involucrados en la arresto del ciclo celular y diferenciación, como BLR1 y CXCR5 [19,22].
La señalización inducida por RA también involucra la vía de señalización MAPK, particularmente la activación de ERK. La activación de ERK no solo mejora la diferenciación celular, sino que además refuerza la señalización inducida por RA a través de un mecanismo de retroalimentación positiva [19,20]. Además, el RA también puede inhibir el crecimiento tumoral y la angiogénesis al suprimir las interacciones Rb RAF [17].
Además, el proceso de diferenciación inducido por RA también involucra otras moléculas y vías de señalización importantes. Por ejemplo, el RA puede promover la acumulación nuclear de Raf1 y mejorar la transducción de señales a lo largo del eje c-Raf/GSK-3/VDR [17]. Además, el RA puede prevenir la apoptosis celular inhibiendo la vía de señalización c-Raf/MEK/ERK [17].
En resumen, el ácido retinoico promueve la diferenciación de las células HL-60 a través de su vía de señalización mediada por receptor, particularmente activando factores de transcripción como NF κ B y ERK, así como regulando la vía de señalización MAPK.
¿Cómo se genera la heterogeneidad exhibida por las células HL-60 durante el proceso de cultivo y qué impacto tiene esta heterogeneidad en la investigación?
Según los resultados de búsqueda, el enfoque principal está en las condiciones de cultivo, el proceso de diferenciación y algunos resultados experimentales de las células HL-60, pero no hay una explicación detallada del mecanismo de heterogeneidad celular y su impacto específico en la investigación.
Sin embargo, se pueden inferir algunas razones e impactos posibles a partir de cierta evidencia:
1. Diferencias en las condiciones de cultivo: Las células HL-60 exhiben diferentes características de crecimiento bajo diferentes condiciones de cultivo. Por ejemplo, las diferencias en el medio de cultivo, valor de pH, temperatura y concentración de dióxido de carbono pueden conducir a la heterogeneidad celular [24]. Estos cambios en las condiciones pueden afectar el estado fisiológico y el comportamiento de las células, resultando en heterogeneidad.
2. Cambios durante la diferenciación:Las células HL-60 pueden diferenciarse añadiendo diferentes estímulos (como ATRA, DMSO, etc.), y la expresión génica y el fenotipo de las células cambiarán durante la diferenciación [23,25,26]. Los cambios durante este proceso de diferenciación también pueden conducir a la heterogeneidad celular.
3. Diferencias en los procedimientos experimentales: Los diferentes procedimientos experimentales (como lavado, centrifugación, tinción, etc.) también pueden afectar la heterogeneidad celular [23]. Por ejemplo, los diferentes pasos de lavado pueden conducir a diferencias en marcadores de superficie celular, afectando así la heterogeneidad celular.
4. Diferenciación espontánea de las células: Las células HL-60 tienen la característica de diferenciación espontánea, e incluso sin estimulación externa, las células pueden diferenciarse espontáneamente en diferentes subtipos [15]. Esta diferenciación espontánea también es una razón posible para la heterogeneidad.
5. Impacto en la investigación: La heterogeneidad celular puede afectar la interpretación y aplicación de los resultados experimentales. Por ejemplo, al utilizar células HL-60 como modelo para investigación, la heterogeneidad puede llevar a resultados experimentales inconsistentes, afectando la fiabilidad y reproducibilidad del estudio [26].
En resumen, aunque la información buscada no respondió directamente a la pregunta, se puede inferir que la heterogeneidad de las células HL-60 puede ser causada por diversos factores, incluyendo condiciones de cultivo, procesos de diferenciación, procedimientos experimentales y diferenciación espontánea de las células.
¿Cuál es el mecanismo específico de α - tomatina en la inhibición del crecimiento e inducción de apoptosis de las células HL-60?
Los mecanismos específicos mediante los cuales α - tomatina inhibe el crecimiento e induce apoptosis de las células HL-60 involucran múltiples aspectos, incluyendo interacciones con el colesterol asociado a la membrana celular, cambios en el potencial de membrana mitocondrial y activación de la vía de señalización NF - κ B.
Los alcaloides del tomate alfa inhiben significativamente el crecimiento de las células HL-60 e inducen apoptosis interactuando con el colesterol en la membrana celular. La investigación ha demostrado que la apoptosis y la inhibición del crecimiento de las células HL-60 tratadas con α - alcaloides del tomate son parcialmente bloqueadas por el scavenger de colesterol 12-O-deacetyl-13-cholesterolide, indicando que la interacción entre α - alcaloides del tomate y el colesterol asociado a la membrana celular juega un papel importante en la regulación de sus efectos [2].
Además, α - licopeno induce apoptosis celular afectando el potencial de membrana mitocondrial. La investigación ha encontrado que en presencia de alcaloides del tomate alfa, el potencial de membrana mitocondrial de las líneas celulares HL-60 y K562 cambia de una curva verde a una azul, indicando una pérdida de potencial de membrana mitocondrial [27]. Este cambio en la función mitocondrial respalda aún más la posibilidad de que los alcaloides del tomate alfa induzcan apoptosis celular a través de la vía mitocondrial.
Los alcaloides del tomate alfa también pueden ejercer sus efectos activando la vía de señalización NF - κ B. La investigación ha demostrado que los alcaloides del tomate alfa pueden activar NF - κ B, promoviendo así la apoptosis celular [2]. Este mecanismo puede estar relacionado con la regulación del colesterol de membrana celular por los alcaloides del tomate alfa, ya que la regulación del colesterol puede afectar la activación de NF - κ B [2].
Aunque la inducción de apoptosis en células HL-60 por los alcaloides del tomate alfa no está relacionada con la activación de caspasas, su inducción de apoptosis en otros tipos de células leucémicas como MCF-7 y K562 sí está relacionada con la activación de caspasas [27,28]. Esto indica que el mecanismo de acción de los alcaloides del tomate alfa puede diferir según el tipo celular.
Los alcaloides del tomate alfa inhiben significativamente el crecimiento e inducen apoptosis de las células HL-60 a través de varios mecanismos como interactuar con el colesterol de membrana celular, afectar el potencial de membrana mitocondrial y activar la vía de señalización NF - κ B.
¿Cuál es el mecanismo específico del efecto citotóxico de Lp16-PSP sobre las células HL-60 y su inducción de la vía apoptótica?
El mecanismo específico del efecto citotóxico de Lp16-PSP sobre las células HL-60 y su inducción de la vía apoptótica es el siguiente:
1. Efectos citotóxicos:
El Lp16 PSP exhibe citotoxicidad significativa en las células HL-60. La investigación ha demostrado que el Lp16 PSP puede causar cambios significativos en la morfología y volumen de las células HL-60, incluyendo una disminución del volumen celular y sangrado, indicando que las células están undergoing procesos de apoptosis o muerte [8].
2. Mecanismos para inducir la apoptosis:
El Lp16 PSP induce apoptosis en las células HL-60 a través de varias vías:
Fragmentación del ADN: Después del tratamiento con Lp16 PSP, el ADN de las células HL-60 experimenta fragmentación, que es una característica importante de la apoptosis [8].
Pérdida del potencial de membrana mitocondrial: El Lp16 PSP lleva a la pérdida del potencial de membrana mitocondrial, que es el resultado de la acción combinada de las vías apoptóticas exógenas y endógenas [8].
Activación de caspasas: El Lp16 PSP activa las caspasas-8 y caspasas-9, promoviendo ulteriormente la activación de las caspasas-3, que es un paso clave en la apoptosis celular [8].
Arresto del ciclo celular: El Lp16 PSP media el arresto del ciclo celular de la fase G1 a través de p21WAF1/CIP1, inhibiendo así la proliferación celular y promoviendo la apoptosis [8].
Inhibición de NF - κ B: El Lp16 PSP inhibe la translocación de NF - κ B al núcleo reduciendo el nivel de I κ B α, reduciendo así la expresión de genes relacionados con apoptosis y proliferación, como Bcl-2 y Cyclin D1 [8].
3. Cambios en la expresión génica:
Después del tratamiento con Lp16 PSP, se observaron cambios significativos en la expresión de genes relacionados con apoptosis y ciclo celular. Específicamente, esto se manifiesta como regulación al alza de Bax, caspasas-3, caspasas-8, caspasas-9, FasL, p21, p27 y Bcl-2, mientras que regulación a la baja de Bcl-2, cdk4, cdk6, cdk2, ciclina D1 y E [8].
¿Cuáles son los desarrollos más recientes en la aplicación de la línea celular HL-60 en el desarrollo de fármacos?
La aplicación de la línea celular HL-60 en el desarrollo de nuevos fármacos se centra principalmente en los siguientes aspectos:
1. Cribado de fármacos y evaluación de actividad biológica:
La línea celular HL-60 se utiliza ampliamente para el cribado de fármacos y la evaluación de actividad biológica. Por ejemplo, los investigadores probaron la actividad biológica del nuevo fármaco antitumoral iPAdo utilizando la línea celular HL-60 [5]. Además, la línea celular HL-60 también ha sido utilizada para evaluar los efectos de los nuevos fármacos oxafosforina (como D-18864, D-17272 y D-19575) sobre la tasa de supervivencia celular, tamaño celular y ciclo celular [33].
2. Investigación inmunológica:
La línea celular HL-60 puede inducir la diferenciación de granulocitos maduros, monocitos, macrófagos y eosinófilos, y puede utilizarse para estudiar procesos inmunológicos como la migración celular y señalización química [5]. Además, la línea celular HL-60 ha sido utilizada para estudiar receptores similares a Toll (TLRs) y expresión de citoquinas, como el efecto regulador de baicalina sobre TLRs y expresión de citoquinas [29].
3. Estudio del mecanismo de apoptosis:
La línea celular HL-60 es un modelo ideal para el estudio de la apoptosis celular. La investigación ha demostrado que la línea celular HL-60 responde a diversos estímulos apoptóticos y puede utilizarse para estudiar los mecanismos reguladores positivos y negativos de estímulos farmacológicos exógenos o fisiológicos sobre la apoptosis [16]. Además, la línea celular HL-60 también puede utilizarse para estudiar el efecto de agentes inflamatorios sobre la regulación de la apoptosis [16].
4. Investigación de expresión génica y diferenciación:
La línea celular HL-60 tiene potencial de diferenciación bidireccional y puede inducirse a monocitos o granulocitos, convirtiéndola en un modelo ideal para el estudio de la diferenciación de células mieloideas [32]. La línea celular HL-60 también ha sido utilizada para estudiar la heterogeneidad de la actividad antibacteriana, respuesta funcional y expresión génica [30].
5. Otras aplicaciones:
La línea celular HL-60 también puede utilizarse para estudiar las funciones de criopreservación y recuperación de granulocitos [30], así como investigar eventos de proliferación, diferenciación y apoptosis celular [31].
Referencias
1. Croton caudatus Geiseler Induces Differentiation of the Acute Myeloid Leukemia cell lines. Takhellambam Chanu Machathoibi et al.
2. α-Tomatine inhibits growth and induces apoptosis in HL-60 human myeloid leukemia cells. HUARONG HUANG et al. [PMID: 25625536]
3. Nuclear Proteomics of Induced Leukemia Cell Differentiation. Svetlana Novikova et al. [PMID: 36291090]
4. Antileukemic activity of combined epigenetic agents, DNMT inhibitors zebularine and RG108 with HDAC inhibitors, against promyelocytic leukemia HL-60 cells. [PMID: 22820861]
5. N6-isopentenyl adenosine，a promising anticancer agent：synthesis of novel analogues，
Evaluation of antiproliferative activity and insight into action mechanism. Università degli Studi di Milano et al.[2008-12-31]
6. Choosing the Right Cell Line for Acute Myeloid Leukemia (AML) Research. Rafał Skopek et al.[PMID: 36982453]
7. (Chalcogen)semicarbazones and their cobalt complexes differentiate HL-60 myeloid leukaemia cells and are cytotoxic towards tumor cell lines. [PMID: 30108695]
8. Lp16-PSP, a Member of YjgF/YER057c/UK114 Protein Family Induces Apoptosis and p21WAF1/CIP1 Mediated G1 Cell Cycle Arrest in Human Acute Promyelocytic Leukemia (APL) HL-60 Cells. Thomson Patrick Joseph et al.
9. HOXA9 as a Risk Factor in Acute Myeloid Leukaemia. Chris Spearman.
10. Molecular and epigenetic alterations in normal and malignant myelopoiesis in human leukemia 60 (HL60) promyelocytic cell line model. Somnath Paul et al. [PMID: 36819104]
11. Cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibition constrains indoleamine 2,3-dioxygenase 1 (IDO1) activity in acute myeloid leukaemia cells.[ PMID: 23973990]
12.An Effective Model of the Retinoic Acid Induced HL-60 Differentiation Program. Ryan Tasseff et al. [PMID: 29085021]
13. The effect of bone marrow mesenchymal stromal cell exosomes on acute myeloid leukemia's biological functions: a focus on the potential role of LncRNAs. [PMID: 38777995]
14. Intracellular Accumulation and Secretion of YKL-40 (CHI3L1) in the Course of DMSO-Induced HL-60 Cell Differentiation. [PMID: 38675403]
15. Human acute promyelocytic leukemia cell HL-60 specification. Chinese Academy of Sciences Committee for the Preservation of Typical Culture.
16. In vitro detection of apoptotic stimuli by use of the HL-60 myeloid leukemic cell line.[PMID: 8548540]
17. Roscovitine enhances all- trans retinoic acid (ATRA)-induced nuclear enrichment of an ensemble of activated signaling molecules and augments ATRA-induced myeloid cell differentiation.[PMID: 32256976]
18. Retinoic acid receptor regulation of decision-making for cell differentiation. Mustapha Najimi et al. [PMID: 37082619]
19. Nuclear Raf-1 kinase regulates the CXCR5 promoter by associating with NFATc3 to drive retinoic acid-induced leukemic cell differentiation. [PMID: 24330068]
20. An Effective Model of the Retinoic Acid Induced HL-60 Differentiation Program. [PMID: 29085021]
21. Human myeloblastic leukemia cells (HL-60) express a membrane receptor for estrogen that signals and modulates retinoic acid-induced cell differentiation. [PMID: 18692045]
22. Modeling and analysis of retinoic acid induced differentiation of uncommitted precursor cells. [PMID: 21437295]
23. Neutrophil extracellular traps-mediated Beclin-1 suppression aggravates atherosclerosis by inhibiting macrophage autophagy. [PMID: 35923856]
24.Model regulatory networks for proteins that are activated and inhibited in the process of induced granulocyte differentiation. S.E. Novikova et al.
25. Combined Effect of Naturally-Derived Biofilm Inhibitors and Differentiated HL-60 Cells in the Prevention of Staphylococcus aureus Biofilm Formation. [PMID: 33182261]
26. Transcriptomic analysis of lipoteichoic acid‑treated undifferentiated and neutrophil‑like differentiated HL‑60 cells. [PMID: 38476893]
27. α-Tomatine-mediated anti-cancer activity in vitro and in vivo through cell cycle- and caspase-independent pathways. [PMID: 22970166]
28. The cytotoxic effect of α-tomatine in MCF-7 human adenocarcinoma breast cancer cells depends on its interaction with cholesterol in incubation media and does not involve apoptosis induction. [PMID: 24100733]
29. Andrographolide modulate some toll-like receptors and cytokines expressions in HL-60 cell line. Ajit Kumar Thakur et al.Pharm Pharmacol Int J. 2015;2(4):116‒120.
30. What Is the Evolutionary Fingerprint in Neutrophil Granulocytes?. Leonie Fingerhut et al.[PMID: 32630520]
31. Involvement of intrinsic mitochondrial pathway in neosergeolide-induced apoptosis of human HL-60 leukemia cells: the role of mitochondrial permeability transition pore and DNA damage. [PMID: 22775415]
32. Effects of extracts from regenerating organisms on differentiation of the human myeloid leukaemia HL-60 cell line.
33.In vitro effects of new generation oxazaphosphorines on human promyelocytic leukemia cells. [PMID: 23767290]