Νευροενδοκρινής διαφοροποίηση του καρκίνου του προστάτη: Ο ρόλος των γλουταμικών υποδοχέων στα κύτταρα PC-3 (mGluR)

Abstract

INTRODUTION: Glutamatergic system (Glu System) has been proved to be expressed outside the Central Nervous System (CNS) in cancer cells. Neuroendocrine differentiation in prostate cancer is associated with the aggressive androgen independent prostate cancer. The neuroendocrine cells come of non neuroendocrine cells. They express receptors and secrete factors that act in paracrine way exciting the survival the growth and the metastasis of prostate cancer cells. GOAL: We therefore programmed to characterize the Glu System in the PC-3 (androgen independent) and in the LNCaP cells (androgen dependent). LNCaP cells were also treated with dihydrotestosterone (DHT). Normal epithelial prostate cells (HPREC) were also characterized. Finally, we wanted to check the regulation pattern of the Glu System components under the treatment of certain growth factors, cytokines, hormones and glycocorticoids abundant at the microenvironment of bone. METHODS: The characterization of these two cell lines completed via PCR. In LNCaP 100nM DHT was also added. Moreover western blott analysis was held in this cell lines, in addition to mRNA analysis. The characterization of HPREC upon the category of mGlurs was held in mRNA level by PCR. Finally, the regulation of mGluR1, EAAT1 and the enzyme GS were analyzed at mRNA level, via relative quantitative PCR. Cells were treated for 24H and 48H with the growth factors (bFGF, IGF-1, TGFβ1), cytocines (IL-6), and glycocorticoids (Dexamethazone). RESULTS-CONCLUTIONS: Our research proved that almost the whole of the Glu System is expressed in both PC-3 and LNCaP cells, while it is absent in HPREC cells. Some components of the Glu System seem to be regulated by androgens. Finally, the components of the Glu System don’t seem to be regulated by the factors that are abundant at the microenvironment of bone. The fact that almost the whole of the Glu System is expressed in both PC-3 and LNCaP cells, in contrary with the HPREC cells, leads us to conclude that the expression of the Glu System play crucial role in the evolution of the pathophysiology of prostate cancer.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Το γλουταμινεργικό σύστημα (σύστημα Glu) έχει καταδειχθεί από πολυάριθμες μελέτες ότι εκφράζεται εκτός του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος (ΚΝΣ) σε μεγακαρυοκύτταρα, κερατινοκύτταρα, κύτταρα παγκρέατος, έντερο (ειλεός), πνεύμονα, νεφρούς, καρδιά, οστικά κύτταρα, όρχεις κ.α. Μελέτες έχουν δείξει ότι μέλη του συστήματος Glu που εκφράζονται σε φυσιολογικούς ιστούς συνεχίζουν να εκφράζονται και σε καρκίνους. Παράλληλα, ανταγωνιστές των υποδοχέων του γλουταμικού (Glu), μειώνουν τον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κύτταρων και αυξάνουν την απόπτωση. Επίσης, οι ανταγωνιστές των υποδοχέων του Glu έχει δειχθεί ότι μειώνουν τη μεταναστευτική ικανότητα των καρκινικών κυττάρων. Επιπλέον, φαίνεται ότι το μέγεθος του καρκίνου, το στάδιο στο οποίο βρίσκεται και η ικανότητα των καρκινικών κυττάρων να δημιουργούν μεταστάσεις σε λεμφαδένες σχετίζονται άμεσα με την έκφραση των στοιχείων του συστήματος Glu. Τέλος, οι έρευνες έχουν καταδείξει τη συνεργική δράση των ανταγωνιστών του Glu και κοινών κυττοστατικών παραγόντων που χρησιμοποιούνται σε αντικαρκινικές θεραπείες. Η νευροενδοκρινής διαφοροποίηση του καρκίνου του προστάτη συνδέεται με την ανδρογονο-ανεξάρτητη μορφή του, αποτελώντας την πιο επιθετική μορφή της νόσου. Τα νευροενδοκρινή κύτταρα (ΝΕ κύτταρα) προέρχονται από μη-ΝΕ προστατικά καρκινικά κύτταρα, εκφράζουν υποδοχείς και εκκρίνουν παράγοντες οι οποίοι μπορούν να ενεργήσουν με τρόπο παρακρινή, ώστε να διεγείρουν την επιβίωση, την αύξηση, την κινητικότητα και τη μεταστατική ικανότητα των προστατικών καρκινικών κυττάρων. ΣΤΟΧΟΣ: Για τον λόγο αυτό εξετάσαμε τη παρουσία των συστατικών του συστήματος Glu στην άκρως επιθετική ανδρογονο-ανεξάρτητη καρκινική προστατική κυτταρική σειρά PC-3 και συγκρίναμε την έκφρασή τους με τα λιγότερο επιθετικά ανδρογονο-εξαρτώμενα LNCaP (απουσία και παρουσία της διϋδροτεστοστερόνης) και με φυσιολογικά επιθηλιακά κύτταρα προστάτη. Στη συνέχεια, ελέγχθηκε η ρύθμιση της έκφρασης των συστατικών του συστήματος Glu ύστερα από χορήγηση αυξητικών παραγόντων, κυτοκινών, ορμονών και γλυκοκορτικοστεροειδών που ρυθμίζουν τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων του καρκίνου του προστάτη και απαντώνται στο μικροπεριβάλλον των οστών. ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ: Όσον αφορά τη μεθοδολογία, έγινε χαρακτηρισμός του συστήματος Glu σε επίπεδο mRNA, στα κύτταρα PC-3 & LNCaP (100 nMDHT, +100nM DHT) με PCR. Επιπλέον πραγματοποιήθηκε μελέτη της έκφρασης στοιχείων του Glu συστήματος σε PC-3 & LNCaP κύτταρα σε επίπεδο πρωτεΐνης. Ακολούθως έγινε χαρακτηρισμός των mGluRs σε φυσιολογικά επιθηλιακά προστατικά κύτταρα (HPREC) με PCR. Ενώ τέλος μελετήθηκε η μεταβολών της έκφρασης του mGluRl, του ΕΑΑΤ1 και του GS σε επίπεδο mRNA, με σχετική ποσοτική RT PCR μετά τη διέγερση των κυττάρων PC-3 με αυξητικούς παράγοντες (bFGF, IGF-1, TGFβ1), κυτοκίνες (IL-6), και γλυκοκορτικοειδή (δεξαμεθαζόνη) σε 24ωρες και 48ωρες επιδράσεις. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ-ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: H έρευνά μας απέδειξε πως το σύστημα Glu εκφράζεται σχεδόν στο σύνολο του και στα ανδρογονο-ανεξάρτητα PC-3 κύτταρα και στα ανδρογονοεξαρτώμενα LNCaP κύτταρα, ενώ φαίνεται να απουσιάζει από τα φυσιολογικά επιθηλιακά κύτταρα. Επιπλέον, ορισμένα μέλη του συστήματος Glu φαίνεται να έχουν πιθανώς ορμονική ρύθμιση. Τέλος, τα μέλη του συστήματος Glu δεν φαίνεται να ρυθμίζονται σημαντικά ύστερα από την επίδραση με παράγοντες οι οποίοι απαντώνται στο μικροπεριβάλλον των οστών. Λόγω της αποδεδειγμένης έκφρασης σχεδόν ολόκληρου του μοριακού συμπλέγματος του συστήματος Glu από τα προστατικά καρκινικά κύτταρα PC-3 και LNCaP, σε αντίθεση με την απουσία του στα φυσιολογικά επιθηλιακά κύτταρα, καταλήξαμε στο συμπέρασμα πως η έκφραση του συστήματος Glu παίζει σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη της παθοφυσιολογίας του καρκίνου του προστάτη.