Διερεύνηση των αλληλεπιδράσεων ανδρογόνων ορμονών με την οικογένεια των υποδοχέων του νευρικού αυξητικού παράγοντα στην ρύθμιση της αποπτωτικής δράσης τους στον καρκίνο του προστάτη του παχέως εντέρου

Abstract

The main property of cancer cells is to proliferate and expand by limiting cell death. This procedure involves the receptiveness of tumor to its microenviroment and the use of growth factors and hormonal components. Prostate cancer consists a classical hormone-dependent cancer while for colon cancer not such association is well established. We have recently shown that androgen steroid Testosterone exerts pro-apoptotic effects in both cancer types through a rapid, membrane-initiated mechanism. In addition, we have recently described that another androgen, Dehydroepiandrosterone (DHEA) can activate Nerve Growth Factor receptors, namely TrkA and p75NTR in neural cells. NGF as a growth factor has been shown to participate in cancer cells proliferation and migration. Recent data show that NGF receptors, TrkA and p75NTR play important role in cancer, exerting pleiotropic effects in proliferation, migration or apoptosis of cancer cells.In the present study, we evaluated the effects of androgens, Testosterone and DHEA that are key players for the development of prostate cancer, in the NGF receptors-mediated regulation of apoptosis in prostate but also colon cancer cells. Specifically, we investigated the effects of Testosterone and DHEA in apoptosis of prostate cancer cell lines, DU145 and LNCaP and the colon cancer cell line CaCO2. Conclusively, our results show that DHEA and NGF strongly reversed serum-deprivation-induced apoptosis while Testosterone induces cell apoptosis in the presence of serum of all cancer cell lines. The anti-apoptotic effect of both DHEA and NGF was completely reversed after priming of the cells with Testosterone. We also indicate that all cancer cell lines of prostate (DU145 and LNCaP) and colon (CaCO2) express both of the NGF receptors, namely TrkA and p75NTR and also we show that Testosterone treatment reduces the expression of TrkA receptor while DHEA and NGF increase receptor’s expression. The effects of androgens were abolished in both cell lines in the presence of TrkA inhibitor. The use of p75NTR inhibitor had different effects on prostate versus colon cancer, specifically in prostate cell line DU145, the anti-apoptotic effect of DHEA and NGF was significantly decreased in the presence of the inhibitor, while in colon cancer cell line CaCO2, the protective effect of DHEA was similar compared to the absence of the inhibitor. Finally, we tested the functional effects of Testosterone and DHEA in the activation of TrkA and p75NTR receptors. DHEA, as NGF, induces the phosphorylation of TrkA and interaction of the p75NTR receptor with intracellular molecules like RhoGDI and RIP2, while Testosterone did not show any ability to activate neither TrkA nor p75NTR receptors.Our findings suggest that the interplay between steroid hormone and neurotrophins signaling in hormone-dependent tumors offers new insights in the pathophysiology of these neoplasias.

H κύρια ιδιότητα των καρκινικών κυττάρων είναι να πολλαπλασιάζονται ανεξέλεγκτα και να επεκτείνονται, μειώνοντας τα επίπεδα του φυσιολογικού κυτταρικού θανάτου. Η διαδικασία αυτή οδώνεται κυρίως από την δεκτικότητα του όγκου στο μικροπεριβάλλον του και την επίδραση των αυξητικών παραγόντων και των ορμονικών συστατικών. Πιο συγκεκριμένα, ο καρκίνος του προστάτη θεωρείται μια ορμονο-εξαρτώμενη ασθένεια, ενώ για τον καρκίνο του παχέος εντέρου αυτή η σχέση δεν έχει ακόμα εδραιωθεί. Πρόσφατα, έχει αποδειχτεί ότι το ανδρογόνο τεστοστερόνη ασκεί ισχυρές προ-αποπτωτικές επιδράσεις και στους δυο τύπους καρκίνων μέσω ειδικών μεμβρανικών θέσεων δέσμευσης (specific membrane binding sites). Επιπλέον, έχει πρόσφατα περιγραφεί ότι ένα άλλο ανδρογόνο, η διϋδροεπιαδροστερόνη (DHEA), μπορεί να ενεργοποιήσει τους υποδοχείς του Νευρικού Αυξητικού Παράγοντα, συγκεκριμένα τους TrkA και p75ΝΤR, στα νευρικά κύτταρα. Ο νευρικός αυξητικός παράγοντας (Nerve Growth Factor, NGF) ως νευροτροφίνη έχει αποδειχθεί ότι συμμετέχει σε μεγάλο βαθμό στον πολλαπλασιασμό και στη μετανάστευση των καρκινικών κυττάρων. Πρόσφατα μελετήθηκε ότι οι υποδοχείς του NGF, συγκεκριμένα ο TrkA και p75ΝΤR συμβάλλουν στον καρκίνο, ασκώντας πλειοτροπικές επιδράσεις στον πολλαπλασιασμό, μετανάστευση ή στην απόπτωση των καρκινικών κυττάρων. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκαν οι επιδράσεις των ανδρογόνων που αποτελούν βασικούς παράγοντες για την ανάπτυξη του καρκίνου του προστάτη, στην ρύθμιση της απόπτωσης στα καρκινικά κύτταρα του προστάτη (DU145 και LNCaP), αλλά επίσης και στα καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου (CaCO2), εστιάζοντας στην αλληλεπίδρασή τους με τους υποδοχείς του αυξητικού παράγοντα NGF, οι οποίοι επίσης εκφράζονται στα κύτταρα αυτά και διαμεσολαβούν σημαντικές δράσεις στην επιβίωση και διαφοροποίηση των κυττάρων αυτών. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα μας δείχνουν ότι οι DHEA και NGF αναστέλλουν ισχυρά την επαγώμενη από στέρηση ορού απόπτωση, ενώ η τεστοστερόνη επάγει την κυτταρική απόπτωση παρουσία ορού σε όλες τις καρκινικές κυτταρικές σειρές. Επιπλέον, η αντι-αποπτωτική δράση των DHEA και NGF αναστέλλεται πλήρως, αφού προηγηθεί επώαση των κυττάρων με τεστοστερόνη. Επίσης δείξαμε ότι όλες οι καρκινικές κυτταρικές σειρές του προστάτη (DU145 και LNCaP) και παχέος εντέρου (CaCO2) εκφράζουν τους υποδοχείς του NGF, συγκεκριμένα τους ΤrkA και p75NTR, ενώ παράλληλα διαπιστώσαμε ότι η τεστοστερόνη μειώνει την έκφραση του TrkA υποδοχέα, ενώ οι DHEA και NGF αυξάνουν την έκφραση του. Η παρουσία του αναστολέα του TrkA αναστέλλει την αντι-αποπτωτική δράση των DHEA και NGF στις καρκινικές σειρές προστάτη (DU145) και παχέος εντέρου (CaCO2). Αντίθετα αποτελέσματα έχουμε με την χρήση του αναστολέα του p75NTR και συγκεκριμένα , στην καρκινική σειρά του προστάτη DU145, η αντί-αποπτωτική δράση των DHEA και NGF μειώθηκε σημαντικά με την παρουσία του αναστολέα, ενώ σε καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου CaCO2, η προστατευτική δράση των DHEA και ΝGF είναι ίδια σε σύγκριση με την απουσία του αναστολέα. Τέλος, η παρούσα μελέτη κατέδειξε ότι οι DHEA και NGF επάγουν την φωσφορυλιώση του ΤrkA υποδοχέα και την αλληλεπίδραση του υποδοχέα p75NTR με τα ενδοκυττάρια μόρια όπως οι RhoGDI και RIP2, ενώ η τεστοστερόνη δεν έδειξε καμία ικανότητα να ενεργοποιήσει κανέναν από τους υποδοχείς TrkA και p75NTR .Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας μας δείχνουν ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ των ανδρογόνων ορμονών και των νευροτροφινών σε ορμονο-εξαρτώμενους καρκινικούς όγκους ρυθμίζει βασικές παραμέτρους της επιβίωσης των κυττάρων αυτών και προσφέρει νέες γνώσεις στην παθοφυσιολογία αυτών των νεοπλασιών.