Background: As the mainstay of chemotherapy, cisplatin has been increasingly adopted in cervical cancer treatment. However, cisplatin is not sufficient to eradicate all cancer cells, due to the existence of cancer stem (-like) cells (CSCs). ALDH is a marker of CSCs, as well as the speed-limiting enzyme in the cellular metabolism of ATRA. The impacts of cisplatin or/and ATRA on ALDH might offer useful information for the treatment of cervical cancer. Methods: A 3-dimensional cell culture method was employed to generate spheroid- derived cells (SDCs) from three cervical cancer cell lines (HeLa, MRIH186, and SiHa). An Aldefluor kit was used for sorting of ALDHbright and ALDHlow cells. Furthermore, the frequency of ALDHbright cells was determined by this assay in SDCs after treatment with cisplatin or/and ATRA. The mRNA profile of CSC-related markers was concomitantly observed by quantitative real-time PCR. The stemness, apoptosis ratio, invasiveness, and motility of cells were assessed by colony formation assay, Annexin-V/Propidium iodide assay, invasion assay, and scratching assay, respectively. Results: This study confirmed that ALDHbright cells possess enhanced CSC-related properties compared to ALDHlow cells, especially in drug resistance. SDCs contained an increased proportion of ALDHbright cells compared to traditional monolayer-derived cells (1.85 to 5.12-fold; p <0.05). The ALDHbright population of SDCs responded to serial titrated concentration of cisplatin in a bi-phasic manner. Low-dose cisplatin (lower than 1 μM in HeLa and SiHa, and 3 μM in MRIH186) augmented the proportion of ALDHbright cells to 30.32 % in HeLa, to 62.44% in MRIH186, and to 55.21% in SiHa, which was about 1.83-fold, 1.67-fold, and 2.04-fold of their untreated control (all, p <0.05), respectively. An increase of cisplatin concentration led a reduced proportion of ALDHbright cells. The ALDHbright population was inhibited by ATRA in a dose-dependent way. ATRA overcame the increased ALDHbright population in SDCs derived from HeLa, MRIH186 and SiHa. Additionally, ATRA partially counteracted other adverse effects caused by low-dose cisplatin, such as the augments in stemness, invasiveness, and cellular motility. Conclusions: Consistently, low-dose cisplatin increases the ALDHbright population in SDCs derived from cervical cancer cell lines. ATRA presents the ability to reverse the increased ALDHbright population and the concomitant CSC-related effects caused by cisplatin. Inhibition of ALDH activity by ATRA might be beneficial for cervical cancer treatment by cisplatin.
Als Hauptstütze der Chemotherapie wurde Cisplatin zunehmend in der Behandlung von Gebärmutterhalskrebs eingesetzt. Cisplatin reicht jedoch nicht aus, um alle Krebszellen zu vernichten, da es Krebsstammzell (-ähnliche) gibt(CSC). ALDH ist ein Marker für CSCs sowie das geschwindigkeitsbegrenzte Enzym im Zellstoffwechsel von ATRA. Die Auswirkungen von Cisplatin oder/und ATRA auf ALDH könnten nützliche Informationen für die Behandlung von Gebärmutterhalskrebs liefern. Methoden:Eine 3-dimensionale Zellkulturmethode wurde eingesetzt, um aus drei zervikalen Krebszelllinien (HeLa, MRIH186 und SiHa) sphäroid-abgeleitete Zellen (SDCs) zu erzeugen. Das Aldefluor-Kit wurde für die Sortierung von ALDHbright-und ALDHlow-Zellen verwendet. Darüber hinaus wurde die Häufigkeit der ALDHbright-Zellen durch diesen Assay in SDCs nach der Behandlung mit Cisplatin oder/und ATRA bestimmt. Das mRNA-Profil von CSC-spezifischenMarkern wurde gleichzeitig durch quantitative real time-PCR untersucht. Der StammzellcharaktorSteifheit,das Apoptose verhalten, die Invasivität und die Motilität der Zellen wurden durch Koloniebildungs-assay, Annexin-V/Propidiumiodid-assay, Invasions-assay,und Scratch-assaybewertet. Ergebnisse:Diese Studie bestätigte, dass ALDHbright-Zellen verbesserte CSC-spezifische Eigenschaften aufweisen als ALDHlow-Zellen, insbesondere bei Resistanzen gegen Therapeutika. Die SDCs enthielten einen erhöhten Anteil an ALDHbright-Zellen im Vergleich zu herkömmlichen ‚‚monolayer‘‘-abgeleiteten Zellen (1,85 bis 5,12-fach;p <0,05). Die ALDHbright-Population der SDCs reagierte auf die seriell titrierte Konzentration von Cisplatin in zweiphasiger Weise. Niedrig dosiertes Cisplatin (niedriger als 1 μM in HeLa,und SiHa und 3 μM in MRIH186) erhöhte den Anteil der ALDHbright-Zellen auf 30,32 % in HeLa, 62,44 % in MRIH186 und 55,21 % was in SiHa, das etwa 1,83-fach, 1,67-fach und 2,40-fach ihrer unbehandelten Kontrolle war (alle, p <0,05). Eine Erhöhung der Cisplatin Konzentration führte zu einem reduzierten Anteil an ALDHbright-Zellen. Die ALDHbrightZellpopulationwurde durch ATRA in einer dosisabhängigen Weise gehemmt. ATRA Behandlung verringertedie erhöhte ALDHbright-Zellpopulation in SDCs, die von HeLa, MRIH186 und SiHa stammten. Darüber hinaus wirkte ATRA teilweise auch anderen Nebenwirkungen entgegen, die durch niedrig dosiertes Cisplatin verursacht wurden, wie z.B. die Erhöhung der Stammzelleigenschaften, Invasivität und zellulären Beweglichkeit. Schlussfolgerungen: Durchgängig erhöht niedrig dosiertes Cisplatin die ALDHbright-Zellpopulation in SDCs, die aus Gebärmutterhalskrebs-Zelllinien stammen. ATRA bietet die Möglichkeit, die erhöhte ALDHbright-Population und die damit verbundenen CSC-bezogenen Effekte, die durch Cisplatin verursacht werden, umzukehren. Die Hemmung der ALDH-Aktivität durch ATRA könnte für die Behandlung von Gebärmutterhalskrebs von Vorteil sein.
