Efekt Warburga w raku piersi - rola kadmu jako aktywatora czynnika HIF-1 alfa | Patofizjologia depresji: molekularna regulacja homeostazy melatoniny | Ekspresja genów szlaku prezentacji antygenu MHCI u pacjentów z nieinwazyjnym rakiem pęcherza moczowego | Ocena profilu metylacji regionów promotorowych i ekspresji genów zegarowych w raku piersi | Geny cytoprotekcyjne w raku pęcherza moczowego


"Efekt Warburga w raku piersi - rola kadmu jako aktywatora czynnika HIF-1 alfa"

CEL BADANIA/HIPOTEZA

Efekt Warburga to zjawisko metabolicznego przeprogramowania obserwowane w komórkach nowotworowych. Polega ono na nasilonym procesie glikolizy i zwiększonej produkcji kwasu mlekowego. Przemiany te są typowe dla warunków beztlenowych, w których energia pozyskiwana jest w wyniku fermentacji. Efekt Warburga jest niezwykle ważny dla przetrwania komórek nowotworowych, szczególnie w warunkach hipoksji, ale może również zachodzić w warunkach tlenowych (stąd nazywa się go również glikolizą tlenową). Kluczowym czynnikiem regulującym efekt Warburga jest HIF-1 (czynnik indukowany hipoksją  1). Co istotne, wykazano, iż zarówno efekt Warburga jak i aktywacja HIF-1α (podjednostka alfa czynnika HIF-1) są związane ze zjawiskiem oporności lekowej w terapii nowotworów, w tym z opornością na tamoksyfen. Terapeutyk ten stosuje się w leczeniu raka piersi zależnego od receptorów estrogenowych (ER), jednak terapia często wiąże się z rozwojem oporności. Niedawno zaobserwowano interakcję pomiędzy HIF-1α i ER w progresji raka piersi. Drugim ciekawym odkryciem jest fakt, iż HIF-1α może ulegać aktywacji w sposób niezależny od stężenia tlenu, na przykład pod wpływem narażenia na kadm (Cd). Cd jest pierwiastkiem kancerogennym, któremu przypisano związek z ryzkiem zachorowania na raka piersi ze względu na jego zdolność do aktywacji ER. Hipoteza badawcza zakłada, iż 1) długotrwałe środowiskowe narażenie na kadm, prowadzące do kumulacji tego pierwiastka w tkance gruczołu piersiowego, wpływa na efekt Warburga w komórkach raka piersi poprzez aktywację HIF-1α oraz że 2) zjawisko kumulacji Cd w komórkach raka piersi prowadzi poprzez efekt Warburga do obniżenia terapeutycznej odpowiedzi na tamoksyfen.

METODA BADAWCZA

W celu potwierdzenia pierwszej części hipotezy, przeprowadzimy badanie obserwacyjne u 150 kobiet z pierwotnym rozpoznaniem raka piersi, (pacjentek Kliniki Chirurgii Onkologicznej przy Gdańskim Uniwersytecie Medycznym), od których zostaną pobrane śródoperacyjnie fragmenty tkanki nowotworowej oraz zdrowej tkanki okalającej, w celu porównania zawartości Cd i jego molekularnych efektów. W obu typach tkanek zostanie oznaczona zawartość Cd jako markera długotrwałej kumulacji Cd w gruczole piersiowym oraz ekspresja mRNA dla HIF-1α oraz innych białek związanych z efektem Warburga (w tym transporterów glukozy, enzymów glikolitycznych czy kinaz regulujących glikolizę). Dodatkowo, od pacjentek pobrane zostaną również mocz i krew. W moczu oznaczymy stężenia kadmu jako markera narażenia środowiskowego (oznaczenie uzupełniające do zawartości kadmu w tkankach), a w surowicy krwi zostanie oznaczone stężenie 17β-estradiolu, który uwzględnimy w modelu statystycznym jako czynnik zakłócający. Pierwszą część hipotezy zweryfikujemy również na podstawie badania na komórkach wyprowadzonych z ludzkiego raka piersi zależnego od ER (linia MCF-7) w modelu przewlekłego i ostrego narażenia na Cd. Komórki będą narażone na kadm przez 6 miesięcy w niskim stężeniu, celem imitacji długotrwałego narażenia środowiskowego prowadzącego do kumulacji metalu oraz przez 72 godziny jako model ostrego narażenia na Cd w największym stężeniu niecytotoksycznym. Wykonana zostanie analiza stężenia kadmu w lizatach komórkowych i medium hodowlanym celem potwierdzenia zjawiska kumulacji metalu w modelu narażenia przewlekłego. Jako biochemiczne markery efektu Warburga w komórkach, zostaną oznaczone: pozakomórkowe stężenie kwasu mlekowego oraz aktywność kinazy pirogronianowej. Na poziomie molekularnym ocena obejmie ekspresję genów związanych z efektem Warburga (tych samych co u pacjentek z rakiem piersi), a także ekspresję białek HIF-1α i ERα.

W celu weryfikacji drugiej część hipotezy wykorzystamy model przewlekłego narażenia MCF-7 na niskie stężenie Cd, w którym komórki zostaną poddane działaniu tamoksyfenu. Ocena żywotności komórek MCF-7 w odpowiedzi na lek w warunkach kontrolnych i w warunkach narażenia na kadm pozwoli na ocenę wpływu Cd na działanie terapeutyczne leku. W modelu statystycznym zostaną uwzględnione markery efektu Warburga. Metody analityczne obejmą: spektrometrię mas z jonizacją w plazmie sprzężonej indukcyjnie do analizy Cd, PCR w czasie rzeczywistym do oceny ekspresji mRNA, Western Blot do analizy białek, a także techniki spektrofotometrii do oznaczeń biochemicznych. W analizie statystycznej wykorzystamy głownie model regresji liniowej oraz analizę wariancji.

WPŁYW REZULTATÓW

Czynniki ryzyka zachorowania na raka piersi oraz mechanizmy ich działania nie zostały w pełni poznane. Również nie jest znany mechanizm zjawiska oporności lekowej występujący często u pacjentek z rakiem piersi. Wyniki badań uzyskanych w projekcie w znacznym stopniu przyczynią się do poszerzenia wiedzy na temat związku pomiędzy długotrwałym narażeniem na kancerogenny pierwiastek wszechobecny w środowisku życia człowieka, a takimi cechami metabolizmu komórek nowotworowych, które są niezwykle ważne z punktu widzenia leczenia. Uzyskane dane posłużą w szczególności poznaniu nowych mechanizmów zjawiska oporności na tamoksyfen, najczęściej stosowanego leku w terapii raka piersi zależnego od receptorów estrogenowych.

Źródło finansowania: Projekt finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki
(numer umowy: 2016/23/B/NZ7/03645)
Okres realizacji projektu: 2017-2021
Kierownik tematu: dr hab. n. med. Ewa Jabłońska, prof. IMP

Nasze wydawnictwa

Formularz zwrotny

Masz spostrzeżenia dotyczące strony?

wypełnij formularzStrzałka


Copyright © 2008 IMP