Signaling and apoptosis differences between severe hypoxia and desferoxamine treatment of human epithelial cells

The mechanisms by which cells undergo proliferation arrest or cell death in response to hypoxia are still not completely understood. Originally, we showed that HeLa and Hep3B carcinoma cells undergo different proliferation responses in hypoxia. We now show that these 2 cell lines also have different cell death responses to severe hypoxia, with HeLa showing both cell cycle arrest and apoptosis (as early as 12 h after hypoxia treatment), and Hep3B showing resistance to both. Hypoxia-induced apoptosis in Hela was associated with decreases of both phospho-S473- and -T308-AKT and loss of AKT function, whereas Hep3B cells were resistant to hypoxia-induced apoptosis and did not lose phosphoAKT or AKT function. We then decided to test if our observations were confirmed using a hypoxia mimic, desferoxamine. Desferoxamine treatment yielded cell cycle arrest in HeLa and moderate arrest in Hep3B but, surprisingly, did not induce notable apoptosis of either cell line with up to 24 h of treatment. Hypoxia-treated normal human mammary epithelial cells also showed hypoxia-induced apoptosis. Interestingly, in these cell lines, there was a complete correlation between loss of phospho-AKT and (or) total AKT, and susceptibility to hypoxia-induced apoptosis. Our data suggests a model in which regulated loss of active AKT at a precise time point in hypoxia may be associated with apoptosis in susceptible cells. Key words: AKT, apoptosis, cell cycle, desferoxamine, hypoxia. Les mecanismes par lesquels les cellules s'engagent vers l'arret de la proliferation ou la mort cellulaire en reponse a l'hypoxie ne sont pas encore completement compris. A l'origine, nous avons demontre que les cellules de carcinome HeLa et Hep3B repondent de facon differente a l'hypoxie en ce qui a trait a la proliferation. Nous demontrons maintenant que ces deux lignees cellulaires repondent aussi differemment quant a la mort cellulaire suite a une hypoxie severe, les HeLa repondant par un arret du cycle cellulaire et par l'apoptose (aussi toet que 12 h apres un traitement hypoxique) alors que les Hep3B etaient resistantes aux deux phenomenes. L'apoptose induite par l'hypoxie chez les HeLa etait associee a une diminution des formes phospho-S473- et -T308-AKT et a une perte de fonction de l'AKT, alors que chez les cellules Hep3B resistantes a l'apoptose induite par l'hypoxie, les formes phosphorylees de l'AKT n'etaient pas diminue es et la fonction de l'AKT n'etait pas perdue. Nous avons alors decide de verifier si nos observations se confirmaient avec un agent mimant l'apoptose, la desferoxamine. Le traitement a la desferoxamine causait un arret du cycle cellulaire des HeLa et un arret modere des Hep3B, mais, de facon surprenante, il n'induisait l'apoptose chez aucune de ces deux ligne es apres un traitement allant jusqu'a 24 h. Des cellules epitheliales mammaires humaines normales soumises a l'hypoxie entraient egalement en apoptose. Fait interessant, chez ces lignees cellulaires, il existait une correlation complete entre la perte des formes phosphorylees de l'AKT et (ou) de l'AKT totale et la susceptibilite a l'apoptose induite par l'hypoxie. Nos resultats suggerent l'existence d'un modele dans lequel une perte regulee d'AKT active a des moments precis de l'hypoxie peut etre associee a l'apoptose dans les cellules sensibles. Mots-cles : AKT, apoptose, cycle cellulaire, desferoxamine, hypoxie. [Traduit par la Redaction]
Introduction Hypoxia plays a critical role in the development, progression, and treatment of a large number of cancers. In the initial stages of tumour formation, small tumours can quickly outstrip [...]