Μελέτη της έφρασης του μεταγραφικού παράγοντα E2F1 και E2F4 στον επιφανειακό καρκίνο της ουροδόχου κύστης

Abstract

Urothelial carcinoma, also known as transitional cell carcinoma (TCC) or just plain bladder cancer, is by far the most common type of bladder cancer, accounting for almost 90% of all cases of bladder cancer. It arises from the urothelium of the bladder, but since urothelial cells line other parts of the urinary tract, it is not uncommon that patients with bladder cancer sometimes also present tumours to the renal pelvis, the ureters and the urethra (Charlton et al., 2014). It affects both men and women (3:1 ratio) being most prevalent to Caucasians than to Asians or Blacks. In 2012, bladder cancer was the ninth most frequent cancer worldwide (in both sexes) and the 13th most common cause of cancer death (Antoni et al., 2017) .Bladder cancer is a chronic disease, affected by both genetic and environmental parameters, and some of the risk factors associated with the development of the initial tumour may influence its progress and final outcome. Smoking and chronic inflammation are the most studied environmental factors. Chronic infection with Schistosoma haematobium, following exposure to infested water, particularly in Africa and the Middle East, is a probable cause, while exposure to industrial chemicals such as metalworking fluids is also implicated in bladder cancer (Bellmunt, 2015).E2F is a group of genes, spread throughout the genome, encoding for basic helix-loop-helix transcription factors that control expression of a variety of genes involved in cell cycle progression.There are several studies on E2F on bladder cancer development and prognosis, however there are no definite conclusions on their individual impact nor any mechanism of their action. This is due partially to the complexity of cancer development and partially to the wide range of action of E2F family. In this thesis –research work we wanted to explore in local-Greek population setting (samples retrieved from Laikon University Urology Clinic) the E2F1 and E2F4 role -involvement in bladder cancer development and progression. E2F transcription factor family is a group of 8 proteins that interact with pocket proteins and bind to target DNA in order to modulate cell cycle progression. Thus, their role is pivotal to cancer development and progression. Bladder cancer, a prominent cancer that affects both sexes, is also affected by E2F. E2F-1, E2F-3 and E2F-4 and -5 have a distinct impact on bladder development, progress and prognosis. However the role of the remaining E2Fs remains obscure, awaiting newer data that could provide useful therapeutic targets.

Τα καρκινώματα από μεταβατικό επιθήλιο αποτελούν πάνω από το 90% των κακοηθών νεοπλασμάτων της ουροδόχου κύστης. Η μέση ηλικία εμφάνισης είναι τα 70 χρόνια αλλά είναι σπανιότατα σε γυναίκες μικρότερες από 40 χρόνια. Η συχνότητά τους είναι υψηλή σε άτομα της καυκάσιας φυλής και χαμηλή σε ασιάτες. Ο επιπολασμός τους είναι αυξημένος στις αναπτυγμένες χώρες, όπου κατατάσσονται στην έκτη θέση των συχνότερων νεοπλασμάτων (4ος στους άνδρες και 8ος στις γυναίκες). Μόνο στις ΗΠΑ το 2008 εμφανίστηκαν 68.000 νέα περιστατικά. Τα ουροθηλιακά καρκινώματα διακρίνονται σε αυτά που περιορίζονται στο ουροθήλιο (επιφανειακά), και σε εκείνα που διηθούν το μυϊκό τοίχωμα της ουροδόχου κύστης (διηθητικά) και έχουν σαφώς χειρότερη πρόγνωση. Κατά το χρόνο της διάγνωσης το 75% των νεοπλασμάτων είναι μη διηθητικά (Τα, Τ1) το 20% διηθητικά (Τ2, - Τ4) και το 5% μεταστατικά. Τα επιφανειακά καρκινώματα χαρακτηρίζονται από υψηλό ποσοστό υποτροπών (30 – 85%) μετά τη διουρηθρική αφαίρεση του αρχικού όγκου. Ένα ποσοστό 10 – 30% από τους επιφανειακούς όγκους κατά την υποτροπή θα εμφανιστούν ως διηθητικοί όγκοι. Οι μηχανισμοί μέσω των οποίων το φυσιολογικό ουροθήλιο μεταπλάσσεται σε καρκινικό δεν έχουν πλήρως ερμηνευθεί. Επίσης, παραμένουν κενά στην γνώση που αφορά την υποτροπή του νεοπλάσματος σε έναν ασθενή προς ένα επιθετικότερο όγκο. Οπωσδήποτε πάντως υπάρχει αλληλεπίδραση γενετικών παραγόντων με τα καρκινογόνα του περιβάλλοντος που ενοχοποιούνται για την υποτροπή και την πρόοδο της νόσου. Η πλέον συνηθισμένη ανωμαλία είναι η απώλεια μεγάλων τμημάτων του χρωμοσώματος 9, ιδιαίτερα του 9q σε νεοπλάσματα χαμηλής κακοήθειας. Οι δυο υποθέσεις που έχουν διατυπωθεί προτείνουν είτε την οδό του πολλαπλασιασμού (απώλεια του 9q για νεοπλάσματα χαμηλής κακοήθειας) είτε την οδό της δυσπλασίας για νεοπλάσματα υψηλής κακοήθειας (μετάλλαξη του p53). Άλλες βλάβες που θεωρείται ότι συμβάλλουν στην πρόοδο της νόσου είναι η ανευπλοειδία στα χρωμοσώματα 3, 5, 7, 17 καθώς και βλάβες στα γονίδια του p53, του ρετινοβλαστώματος (Rb), H-ras, p16 (CDKN2), p21 (WAF1) και p27 (Kip1). Χειρότερη πρόγνωση θεωρείται ότι έχουν οι ασθενείς με p53(+), Ki-67(+), E-cadherin (-), Rb(-), p16/p21/p27 (-).Η διαδικασία της απόπτωσης (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος) έχει άμεση σχέση με την εξέλιξη και την επιβίωση του καρκινικού κυττάρου. Στην διαδικασία αυτή εμπλέκονται πολλοί παράγοντες που μεταφέρουν τα μηνύματα από το γενετικό υλικό και τροποποιούν τη λειτουργία πρωτεϊνών τόσο στο κυτταρόπλασμα όσο και στον πυρήνα των κυττάρων. O μεταγραφικός παράγοντας E2F-1 αποτελεί μέλος της υποομάδας των ενεργοποιητών (Ε2F-1, E2F-2, E2F-3) της οικογένειας E2F. H σύνδεσή του με την υποφωσφορυλιωμένη μορφή της πρωτεΐνης του ρετινοβλαστώματος (pRB), έχει ως αποτέλεσμα την καταστολή της μεταγραφικής του ικανότητας. Ισχυρά μιτογόνα σήματα οδηγούν σε απελευθέρωση του E2F-1 από την pRB, με αποτέλεσμα την ενεργοποίηση γενετικών προγραμμάτων στο κύτταρο που σχετίζονται με τη μετάβαση από τη G1 στην S φάση του κυττάρου. Επιπλέον, επηρεάζει μηχανισμούς που ελέγχουν τον προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο, τον διπλασιασμό και την επιδιόρθωση του γενετικού υλικού. Παραμένει όμως αδιευκρίνιστο ποιες από τις παραπάνω κυτταρικές λειτουργίες ενεργοποιούνται στον κάθε ιδιαίτερο τύπο καρκίνου.Σε in vitro και ζωικά μοντέλα ο παράγοντας E2F-1 παρουσιάζει μια διττή ιδιότητα είτε ογκογονιδίου είτε ογκοκατασταλτικού γονιδίου. Έχει δειχθεί ότι αυτό εξαρτάται από τη λειτουργία μορίων κλειδιά για τον έλεγχο του κυτταρικού κύκλου, όπως πχ το pRB για την μετάβαση από την G1 στην S φάση; p53, p73 ή Apaf για την απόπτωση. Έτσι παραμένει ασαφές ο ρόλος του (ως ογκογονίδιο ή ογκοκατασταλτικό γονίδιο) στην ανάπτυξη των νεοπλασιών. Οι υπάρχουσες αναφορές για τον E2F-1 στον καρκίνο της ουροδόχου κύστης είναι ελάχιστες. Στην μια από αυτές που καλύπτει τόσο επιφανειακά αλλά και διηθητικά καρκινώματα, με ένα ευρύ φάσμα σταδίων ανάπτυξης των νεοπλασιών αυτών, βρέθηκε ότι η έκφραση του παράγοντα αυτού έχει δράση ογκοκατασταλτικού γονιδίου. Όμως, η διαπίστωση αυτή δεν βρέθηκε από την άμεση συσχέτιση της έκφρασης του E2F-1 με τις κινητικές αύξησης του όγκου (δείκτης πολλαπλασιασμού έναντι δείκτη απόπτωσης των καρκινικών κυττάρων-βλέπε παρακάτω), αλλά λόγω της σχέσης με το στάδιο της νόσου και την επιβίωση των ασθενών. Με άλλα λόγια απουσιάζουν μελέτες που να συσχετίζουν άμεσα την έκφραση αυτού του παράγοντα με τις κινητικές αύξησης του όγκου και κατ’ επέκταση τον ακριβή προσδιορισμό του ρόλου του στον καρκίνο της ουροδόχου κύστης και τη συμμετοχή άλλων γονιδίων στη δραστηριότητα του E2F-1. Σε μια πρόσφατη μελέτη που αφορούσε επιφανειακά καρκινώματα της ουροδόχου κύστεως ο παράγοντας E2F-1 έδειξε μια ογκογόνο επίδραση σε σχέση με τις κινητικές αύξησης των όγκων.Σκοπός της εργασίας είναι η διερεύνηση της έκφρασης του μεταγραφικού παράγοντα E2F-1 και η σχέση του με τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, καθώς και τον ρυθμό απόπτωσης συγκριτικά μεταξύ επιφανειακού και διηθητικού καρκίνου της ουροδόχου κύστης.