Αξιολόγηση της δραστικότητας των καθεψινών σε σχέση με την κλινικοπαθολογοανατομική σταδιοποίηση του καρκίνου του εντέρου

Abstract

For a long time it was thought that cathepsins are a group of intracellular hydrolases involved in the lysosomal degradation of proteins. Recently the development of new technology and the impressive closer look at the research of cellular molecular mechanisms, revealed specialized, vital functions for various members of the family of cathepsins. In addition to their involvement in various physiological processes, cathepsins were implicated in the mechanisms of carcinogenesis, in the development and metastasis of a variety of tumors , including colon cancer (CRC), the second leading cause of death worldwide and the third most common cancer in both men and women in Europe . The discovery of prognostic markers for CRC, like any other form of cancer, is a very important quest for methods of therapeutic intervention. Apart from the established molecular markers like EGFR, KRAS, several researchers have proposed cathepsin B as a tumor marker of CRC. In the present study, we investigated the expression of five cathepsins: the aspartyl-cathepsin D, the serine-protease G and the cysteine-cathepsins B, H and L in human CRC tissues of various stages, and in corresponding normal tissues, in order to contribute to clarify the role of these cathepsins in the development of CRC. The study involved 74 patients, 35 men and 39 women with colorectal adenocarcinoma (CRC), which underwent surgical resection at Theagenio Cancer Hospital. The tumours were removed and divided according to their histology into groups in accordance with the Astler-Coller staging. A biochemical assay for determining the level of expression of each cathepsin was applied to the supernatant of the homogenate specimens from all malignant tissue with the method of ELIZA. In parallel the histological sections of 40 surgical specimens were studied. The expression levels of all five cathepsins in all stages of malignancy were more than doubled of the adjacent normal tissues. The expression of cathepsin H showed a statistically significant increase in all malignant stages which increased progressively with increasing malignancy. The immunohistochemical detection of expression of cathepsin B showed that 80% of the surgical specimens, the extent of staining in tumors related percentage of cells>50%. The intensity of staining was characterized moderate in 12 tumours and strong in 20. The immunohistochemical detection of expression of cathepsin D showed that 75% of the surgical specimens, the extent of staining cells concerned rate>50%. The intensity of staining was characterized moderate in 10 tumours and strong in 20. The conclusions drawn from the results of this study are: a) determining the expression of cathepsins H and L could help in the diagnosis and staging of colon cancer, b) cathepsins B, D and G could play an important role in the prognosis of the disease and perhaps in response to specific therapy. Already proteases are an attraction in research to find substances with therapeutic applications. Therefore, the clarification of the role of proteases, especially cathepsins in the course of colon cancer is important, both within the study and understanding of the biology of the disease and the other in an effort to find specific and sensitive prognostic markers.

Παλαιότερα επικρατούσε η άποψη ότι οι καθεψίνες είναι μία ομάδα ενδοκυττάριων υδρολασών που συμμετέχουν στην ανακύκλωση των πρωτεϊνών μέσα στο λυσόσωμα. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας και η εντυπωσιακή εμβάθυνση στους μοριακούς μηχανισμούς του κυττάρου, τα τελευταία χρόνια, αποκάλυψε εξειδικευμένες, ζωτικής σημασίας λειτουργίες για διάφορα μέλη της οικογένειας των καθεψινών. Εκτός από τη συμμετοχή τους σε διάφορες φυσιολογικές διεργασίες, οι καθεψίνες ενοχοποιούνται για ουσιαστική συμμετοχή στην καρκινογένεση, στην εξέλιξη και στη μετάσταση μιας ποικιλίας όγκων, μεταξύ των οποίων και ο καρκίνος του παχέος εντέρου (ΚΠΕ-CRC ), η δεύτερη κύρια αιτία θανάτου παγκοσμίως και η τρίτη πιο κοινή μορφή καρκίνου τόσο στους άνδρες, όσο και στις γυναίκες στην Ευρώπη. Η εξεύρεση προγνωστικών/προβλεπτικών δεικτών για τον ΚΠΕ, όπως και για κάθε άλλη μορφή καρκίνου, αποτελεί μια πολύ σημαντική προσπάθεια αναζήτησης μεθόδων θεραπευτικής παρέμβασης. Εκτός από τους καθιερωμένους μοριακούς δείκτες EGFR, KRAS, από αρκετούς ερευνητές έχει προταθεί ως καρκινικός δείκτης του ΚΠΕ και η καθεψίνη Β. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε η έκφραση πέντε καθεψινών: της ασπαρτυλο-καθεψίνης D, της σέρινο-πρωτεάσης G και των κυστεϊνο-καθεψινών B, H και L σε καρκινικούς ιστούς εντέρου ανθρώπου διαφόρων σταδίων, καθώς και σε αντίστοιχους φυσιολογικούς ιστούς, με στόχο τη συμβολή στην αποσαφήνιση του ρόλου των καθεψινών αυτών στην εξέλιξη του ΚΠΕ. Στη μελέτη συμμετείχαν 74 ασθενείς, 35 άνδρες και 39 γυναίκες, με CRC, οι οποίοι υποβλήθηκε σε εντερεκτομή στο Θεαγένειο Α.Ν.Θ.. Οι όγκοι που αφαιρέθηκαν υποδιαιρέθηκαν με βάση την ιστολογική τους εικόνα σε ομάδες σύμφωνα με τη σταδιοποίηση κατά Astler-Coller. Στο υπερκείμενο του ομογενοποιήματος ιστοτεμαχίων από όλους τους κακοήθεις ιστούς πραγματοποιήθηκε βιοχημικός ποσοτικός προσδιορισμός της έκφρασης των καθεψινών με την μέθοδο ELIZA. Παράλληλα στα χειρουργικά παρασκευάσματα 40 από τους 74 ασθενείς πραγματοποιήθηκε ανοσοϊστοχημικός έλεγχος για την έκφραση των καθεψινών B και D. Η έκφραση και των πέντε καθεψινών σε όλα τα στάδια εξέλιξης βρέθηκε υπερδιπλάσια από την αντίστοιχη των παρακείμενων φυσιολογικών ιστών. Το υψηλό επίπεδο έκφρασης των καθεψίνης Β, G, L, D παρέμεινε ουσιαστικά αμετάβλητο σε όλα τα στάδια, ενώ η έκφραση της καθεψίνης Η εμφάνισε μια στατιστικά σημαντική άνοδο σε όλα τα στάδια, η οποία αύξανε προϊούσας της νόσου. Η ανοσοϊστοχημική ανίχνευση της καθεψίνης Β έδειξε θετική έκφραση αυτής στο 80% των περιστατικών και για την καθεψίνη D το αντίστοιχο ποσοστό ήταν 75%. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν είναι τα εξής: α) ο προσδιορισμός της έκφρασης των καθεψινών Η και L θα μπορούσε να συμβάλλει στη διάγνωση και στη σταδιοποίηση του καρκίνου του παχέος εντέρου, β) οι καθεψίνες Β, D και G θα μπορούσαν να παίξουν σημαντικό ρόλο στην πρόγνωση της ασθένειας και ίσως και στην απόκριση σε συγκεκριμένη θεραπεία. Ήδη οι πρωτεάσες αποτελούν πόλο έλξης στην έρευνα για την εύρεση ουσιών με θεραπευτικές εφαρμογές. Επομένως η αποσαφήνιση του ρόλου των πρωτεασών και ιδιαίτερα των καθεψινών στην πορεία του καρκίνου του εντέρου είναι σημαντική, αφενός στα πλαίσια της μελέτης και κατανόησης της βιολογίας της νόσου και αφετέρου στη προσπάθεια ανεύρεσης εξειδικευμένων και ευαίσθητων προγνωστικών / προβλεπτικών δεικτών.