Abstract Background The Clostridium botulinum neurotoxin A (BTX) is a polypeptide produced by the bacterium Clostridium botulinum. In addition to the therapeutic actions of BTX against pain and neuromuscular disorders, it is acted as anticancerogenic effect through excessive mitochondria reactive oxygen species (ROS) production, apoptosis, and caspase activations. The TRPM2 cation channel is activated by ROS and ADP-ribose and it is inhibited by 2-aminoethyl diphenylborinate (2-APB) and N-(p-amylcinnamoyl) anthranilic acid (ACA). The aim of this study was an investigation of involvement BTX-induced TRPM2 activation on the mitochondria ROS production and apoptosis levels in the DBTRG glioblastoma and SH-SY5Y neuroblastoma tumor cells. Material and methods The DBTRG and SH-SY5Y cells were divided into four groups as control, BTX (5 IU for 24 h), BTX + ACA (25 µM for 30 min), and BTX + 2-APB (100 µM for 30 min). Results BTX treatment increased mitochondrial membrane depolarization (JC-1), mitochondrial (MitROS), and cytosolic (DHR123 and DCFH-DA) ROS levels, neuronal death (propidium iodide/Hoechst) rate, caspase −3, and −9 levels in the BTX group, although their levels were diminished in the BTX + ACA and BTX + 2-APB groups. The ACA and 2-APB treatments also decreased BTX-induced increase of TRPM2 cytosolic free Ca2+ concentration in the glioblastoma and neuroblastoma cell death. Conclusions BTX caused neuroblastoma and glioblastoma tumor cell death by activating the mitochondria ROS production via stimulating TRPM2 signaling pathways. BTX may serve as a potential therapeutic target via activation of TRPM2 for treating glioblastoma and neuroblastoma cells.

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肉毒梭菌神经毒素 A 通过激活神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞中的 TRPM2 通道信号通路诱导细胞凋亡和线粒体氧化应激

摘要背景肉毒梭菌神经毒素A (BTX)是由肉毒梭菌细菌产生的多肽。除了 BTX 对疼痛和神经肌肉疾病的治疗作用外，它还通过过量的线粒体活性氧 (ROS) 产生、细胞凋亡和半胱天冬酶激活发挥抗癌作用。TRPM2 阳离子通道被 ROS 和 ADP-核糖激活，并被 2-氨基乙基二苯基硼酸酯 (2-APB) 和 N-(对戊基肉桂酰基) 邻氨基苯甲酸 (ACA) 抑制。本研究的目的是调查 BTX 诱导的 TRPM2 激活对 DBTRG 胶质母细胞瘤和 SH-SY5Y 神经母细胞瘤肿瘤细胞中线粒体 ROS 产生和凋亡水平的影响。材料和方法将 DBTRG 和 SH-SY5Y 细胞分为四组作为对照，BTX（5 IU，24 小时），BTX + ACA（25 µM，30 分钟）和 BTX + 2-APB（100 µM，30 分钟）。结果 BTX 治疗增加了线粒体膜去极化 (JC-1)、线粒体 (MitROS) 和细胞质（DHR123 和 DCFH-DA）ROS 水平、神经元死亡（碘化丙啶/Hoechst）率、半胱天冬酶 -3 和 -9 水平BTX 组，尽管它们的水平在 BTX + ACA 和 BTX + 2-APB 组中降低。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可以作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。和 BTX + 2-APB（100 µM，30 分钟）。结果 BTX 治疗增加了线粒体膜去极化 (JC-1)、线粒体 (MitROS) 和细胞质（DHR123 和 DCFH-DA）ROS 水平、神经元死亡（碘化丙啶/Hoechst）率、半胱天冬酶 -3 和 -9 水平BTX 组，尽管它们的水平在 BTX + ACA 和 BTX + 2-APB 组中降低。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可以作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。和 BTX + 2-APB（100 µM，30 分钟）。结果 BTX 治疗增加了线粒体膜去极化 (JC-1)、线粒体 (MitROS) 和细胞质（DHR123 和 DCFH-DA）ROS 水平、神经元死亡（碘化丙啶/Hoechst）率、半胱天冬酶 -3 和 -9 水平BTX 组，尽管它们的水平在 BTX + ACA 和 BTX + 2-APB 组中降低。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可以作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。结果 BTX 治疗增加了线粒体膜去极化 (JC-1)、线粒体 (MitROS) 和细胞质（DHR123 和 DCFH-DA）ROS 水平、神经元死亡（碘化丙啶/Hoechst）率、半胱天冬酶 -3 和 -9 水平BTX 组，尽管它们的水平在 BTX + ACA 和 BTX + 2-APB 组中降低。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。结果 BTX 治疗增加了线粒体膜去极化 (JC-1)、线粒体 (MitROS) 和细胞质（DHR123 和 DCFH-DA）ROS 水平、神经元死亡（碘化丙啶/Hoechst）率、半胱天冬酶 -3 和 -9 水平BTX 组，尽管它们的水平在 BTX + ACA 和 BTX + 2-APB 组中降低。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可以作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。BTX 组中的细胞溶质（DHR123 和 DCFH-DA）ROS 水平、神经元死亡（碘化丙啶/Hoechst）率、半胱天冬酶 -3 和 -9 水平，尽管它们的水平在 BTX + ACA 和 BTX + 2- APB 团体。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。BTX 组中的细胞溶质（DHR123 和 DCFH-DA）ROS 水平、神经元死亡（碘化丙啶/Hoechst）率、半胱天冬酶 -3 和 -9 水平，尽管它们的水平在 BTX + ACA 和 BTX + 2- APB 团体。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可以作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可以作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。ACA 和 2-APB 治疗还降低了 BTX 诱导的胶质母细胞瘤中 TRPM2 细胞溶质游离 Ca2+ 浓度的增加和神经母细胞瘤细胞死亡。结论 BTX 通过刺激 TRPM2 信号通路激活线粒体 ROS 产生，导致神经母细胞瘤和胶质母细胞瘤肿瘤细胞死亡。通过激活 TRPM2，BTX 可以作为潜在的治疗靶点，用于治疗胶质母细胞瘤和神经母细胞瘤细胞。