A Taraxacum poliszacharid hatása a tripla negatív emlőráksejtek migrációjára és inváziójára a PI3K/Akt/GSK-3 β útvonalon keresztül
A hármas negatív emlőrák (TNBC) az ösztrogénreceptor (ER), a progeszteronreceptor (PR) és a humán epidermális növekedési faktor receptor-2 (HER2) negatív altípusa, amely az emlőráknak csak 15%~20% az összes emlőrák típusának. Magas malignitása, erős inváziója és a specifikus célzott gyógyszerek hiánya miatt azonban hajlamosabb a kiújulásra és áttétképződésre, mint más emlőrák típusok, és a prognózisa rosszabb. Jelenleg még mindig a műtét, a sugárkezelés és a kemoterápia a TNBC fő kezelési módszerei, de a műtét után is fennáll a kiújulás és az áttétképződés veszélye. A kemoterápiás gyógyszereknek súlyos toxikus mellékhatásaik vannak, és hajlamosak a gyógyszerrezisztenciára. Ezért az új és hatékony célzott gyógyszerek keresése, a gyógyszerhatás molekuláris célpontjainak szűrése és a gyógyszerek célzott daganatellenes molekuláris mechanizmusainak feltárása kétségtelenül hatékony stratégiák a TNBC klinikai kezelésére.

Az elmúlt években a hagyományos kínai orvoslás a célzott daganatellenes gyógyszerek fontos forrásává vált. Az általános rákellenes gyógyszerekkel összehasonlítva a hagyományos kínai növényi gyógyszerek és hatóanyagaik a több célpontot és több útvonalat érintő szinergista rákellenes farmakológiai aktivitás jellemzőivel rendelkeznek, és előnyük a könnyű felszívódás és a szervezet általi felhasználás, az alacsony toxicitás és mellékhatások. Fokozatosan a rákellenes gyógyszerek kutatásának és fejlesztésének egyik forró pontjává váltak. A gyermekláncfű, a hagyományos kínai gyógyászat, a Taraxacum monogolicum Hand száraz egész növénye. Mazz, az Asteraceae családba tartozó növény, és a T. boroisinense Kitam (vagy más, ugyanahhoz a fajhoz tartozó növények). Hőtisztító és méregtelenítő, duzzanatcsökkentő és csomóoldó, valamint vizelethajtást és vízelvezetést elősegítő hatású. Olyan betegségek kezelésére használható, mint a melltályog, a scrofula és az ödéma. A hagyományos kínai orvoslás klinikai kutatásai szerint a gyermekláncfű jelentős hatással bír a mellrák, a gyomorrák és más rosszindulatú daganatok kezelésében. A modern klinikai és farmakológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a gyermekláncfű és hatóanyagai nemcsak farmakológiai tevékenységgel rendelkeznek, mint például gyulladáscsökkentő és antioxidáns hatás, hanem jelentősebb daganatellenes hatással is rendelkeznek. A pitypang poliszacharid (DP) egy pitypanggyökérből kivont poliszacharid, amely glükózból, galaktózból, arabinózból, mannózból, ramnózból és glükuronsavból áll. Farmakológiai hatásai közé tartozik a daganatellenes, antibakteriális, gyulladáscsökkentő, antioxidáns, hipoglikémiás és immunerősítő hatás. Jelenleg a kutatások azt találták, hogy a DP több célponton és útvonalon keresztül képes kifejteni daganatellenes farmakológiai aktivitását. A DP képes gátolni a májrák angiogenezisét in vitro és in vivo a hipoxia indukálható faktor-1 alfa (HIF-1 alfa) és a vaszkuláris endotél növekedési faktor (VEGF) fehérjék expressziójának csökkentésével. A DP gátolni tudja a májrák vasanyagcseréjét is a vastranszporterek (ferroporin) és a vaségetés expressziójának csökkentésével, ezáltal elnyomva a HepG2 és Huh7 sejtek növekedését. Ugyanakkor a DP jelentősen csökkentheti a vas lerakódását a májrákot hordozó egerek tumorszöveteiben. Az emlőrák esetében a DP a sejtproliferáció gátlásával képes elérni gátló hatását az MCF-7, SK-BR-3 és T47D humán emlőráksejteken. A DP TNBC-ellenes hatásairól azonban nem számoltak be, és a tumorellenes molekuláris mechanizmusa még mindig nem világos.
A foszfatidil-inozitol-3-kináz (PI3K)/fehérje-kináz B (Akt) jelátviteli útvonal rendellenes aktivációja bizonyítottan szoros kapcsolatban áll a TNBC növekedésével, migrációjával, inváziójával és epiteliális-mesenchimális átmenetével (EMT). A PI3K egy intracelluláris foszfoinozitol-kináz, amely extracelluláris jelstimulációval aktiválható. Az aktivált PI3K rekrutálja az Akt fehérjét a sejtmembránhoz, ami viszont aktiválja az Akt fehérjét. Az aktivált Akt foszforilálja a downstream szubsztrát glikogén-szintáz-kináz-3 β-t (GSK-3 β), inaktiválva a GSK-3 β-t. Az inaktivált GSK-3 β számos jelátviteli útvonalban részt vesz, és indukálja a tumorsejtek proliferációját, gyógyszerrezisztenciáját, migrációját és invázióját, ami rendkívül ígéretes gyógyszercélpontot jelent. Eddig számos GSK-3 β inhibitort szintetizáltak, de a legtöbb inhibitor gyenge szelektivitása és mellékhatásai miatt csak kevés került klinikai vizsgálatokba. Ezért a hatékony és alacsony toxicitású PI3K/Akt/GSK-3 β-gátlók keresése nagy jelentőséggel bír a TNBC kezelésében. Az EMT a tumorsejtek migrációjának és inváziójának kulcsfontosságú folyamata. E folyamat során a tumorsejtek közötti adhézió meggyengül, a hámsejtek jellemzői csökkennek, a stróma sejtek jellemzői pedig megnőnek, lehetővé téve számukra, hogy a véráramba jussanak és más szervekbe behatoljanak. Molekuláris szinten az epithelszerű E-kadherin marker expressziójának csökkenése és a mesenchymális N-kadherin és vimentin markerek expressziójának növekedése jelzi a sejtes EMT előfordulását. Ezért az EMT-t gátló gyógyszerek keresése a TNBC migráció és invázió megelőzésének szükséges feltételévé vált.
Ezért a PI3K/Akt/GSK-3 β jelátviteli útvonal alapján ez a tanulmány a humán hármas negatív emlőrák MDA-MB-231 sejtet vette kutatási tárgynak. A DP hatásának megfigyelésével a humán emlőrák MDA-MB-231 sejtek proliferációjára, migrációjára, inváziójára és EMT-jére, ez a tanulmány elemezte a DP kulcsfontosságú molekuláris célpontjait a TNBC ellen, majd feltárta a DP lehetséges molekuláris szabályozási mechanizmusát, amely gátolja a TNBC sejtek proliferációját, migrációját és invázióját, azzal a céllal, hogy farmakológiai alapot és tudományos hivatkozást nyújtson az emlőrák DP kezeléséhez, és tudományos elméleti alapot teremtsen az emlőrák klinikai kezeléséhez.

 

A TNBC egy erősen invazív emlőrák, amely hajlamos a kiújulásra és áttétképződésre, erősen heterogén, és nincsenek hatékony terápiás célpontjai. Ezért a TNBC migrációját és invázióját mozgató potenciális molekuláris mechanizmusok mélyreható elemzése, valamint a hatékony és alacsony toxicitású daganatellenes gyógyszerek kifejlesztése hatékony stratégiát jelent a TNBC klinikai kezelésében. Megállapították, hogy számos hagyományos kínai gyógyszerkivonat és hatóanyag többféle útvonalat, célpontot, nagy hatékonyságú és alacsony toxicitású daganatellenes aktivitást mutat. A kutatások kimutatták, hogy a DP képes gátolni a májrák angiogenezisét a HIF-1 α és a VEGF expressziójának csökkentésével; Ezen túlmenően a DP nemcsak az emberi emlőrák SK-BR-3 és T47D sejtek proliferációját képes gátolni, hanem az emberi emlőrák MCF-7 sejtek proliferációját is gátolja és sejt apoptózist indukál az apoptózissal kapcsolatos P53 és Bcl-2 fehérjék expressziójának szabályozásával és a Bcl-2 társított x fehérje (Bax) expressziójának felfelé történő szabályozásával. Ez a vizsgálat mutatta ki először, hogy a DP farmakológiai hatással rendelkezik a TNBC ellen, és megállapította, hogy a DP képes gátolni az MDA-MB-231 sejtek proliferációját, migrációját és invázióját, miközben nem mutat jelentős toxicitást az MCF-10A normál emlőhámsejtekre.

A PI3K/Akt jelátviteli útvonal fontos szabályozó szerepet játszik a rosszindulatú daganatos sejtek proliferációjában, apoptózisában, migrációjában, inváziójában és angiogenezisében. A PI3K/Akt jelátviteli útvonal kóros aktivációja az egyik leggyakoribb rákkeltő tényező. A hármas negatív emlőrákban a betegek körülbelül 25%~30%-je rendelkezik PI3K/Akt aktivációs mutációval, ami azt jelenti, hogy a PI3K/Akt jelátviteli útvonal hatékony célpontja lehet a TNBC kezelésének. Kimutatták, hogy a PI3K/Akt jelátviteli útvonal aktiválása elősegítheti az MCF-7 és BT-20 emlőráksejtek sejtproliferációját, migrációját és invázióját, míg a PI3K/Akt jelátviteli útvonal gátlása az emlőráksejtek autofágiáját és apoptózisát indukálhatja. Ebben a vizsgálatban azt találtuk, hogy a DP képes lefelé szabályozni a p-PI3K és a p-Akt fehérjék expressziós szintjét az MDA-MB-231 sejtekben, ami arra utal, hogy a DP képes gátolni a PI3K/Akt jelátviteli útvonal aktiválódását ebben a sejtben. Ezenkívül a GSK-3 a PI3K/Akt downstream szubsztrátja. A GSK-3 egy szerin/treonin fehérje kináz, amelynek két fő altípusa van, a GSK-3 α és a GSK-3 β. A GSK-3 α elsősorban a glikogén anyagcsere folyamatában vesz részt, a GSK-3 β pedig szorosan kapcsolódik a rákos folyamatokhoz. Számos rákos megbetegedésben, köztük az emlőrákban is túlreprezentált. A P-Akt foszforilálhatja a GSK3 β-t, ezáltal elősegítve a tumorsejtek proliferációját, migrációját és invázióját. Ezért a PI3K/Akt/GSK-3 β jelátviteli útvonal aktivitásának gátlása kulcsfontosságú a tumorsejtek proliferációjának, migrációjának és inváziójának elnyomása szempontjából. Ez a vizsgálat megfigyelte a DP hatását a GSK-3 β fehérje expressziójára MDA-MB-231 sejtekben, és az eredmények azt mutatták, hogy a DP jelentősen csökkentette a p-GSK-3 β fehérje expressziós szintjét az MDA-MB-231 sejtekben. Ebből arra lehet következtetni, hogy az a molekuláris mechanizmus, amellyel a DP gátolja az MDA-MB-231 sejtek proliferációját, migrációját és invázióját, a PI3K/Akt/GSK-3 β jelátviteli útvonal blokkolásához kapcsolódhat.

Az EMT folyamat a tumorsejtek vándorlásának és inváziójának egyik fontos mechanizmusa, amely a sejtek közötti kapcsolatok szerkezeti változásaihoz kapcsolódik. Molekuláris szinten az epithelszerű E-kadherin marker expressziójának csökkenése és a mesenchymális N-kadherin és Vimentin markerek expressziójának növekedése jelzi a sejtek EMT-folyamatának előfordulását. Az EMT-folyamat során a tumorsejtek a nem rögzített epiteliális fenotípusból aktív és invazív mesenchymális fenotípussá alakulnak át. Az EMT folyamat aktiválódását követően a tumorsejtek egy sor változáson mennek keresztül, beleértve a szoros kötések feloldását, az apikális bazális polaritás megszakadását és a citoszkeleton szerkezetének átalakítását, amelyek mindegyike kedvezően hat a tumorsejtek migrációjára és inváziójára. TNBC in vitro és in vivo vizsgálatok kimutatták, hogy az Akt/GSK-3 β jelátviteli útvonal gátlása hatékonyan növelheti az E-kadherin expresszióját és csökkentheti az N-kadherin és a Vimentin expressziós szintjét, ezáltal megfordítva az EMT folyamatot. E vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy az MDA-MB-231 sejtekben a DP dózisfüggő módon szabályozta fel az E-kadherin expresszióját és csökkentette az N-kadherin és a Vimentin expressziós szintjét, ami azt jelzi, hogy a DP képes megakadályozni az EMT folyamatot ebben a sejtben.

Összefoglalva, a DP jelentősen gátolhatja az MDA-MB-231 sejtek proliferációját, migrációját, invázióját és EMT-jét, ami a PI3K/Akt/GSK-3 β jelátviteli útvonal gátlásával érhető el, ami új célzási alapot biztosít a DP számára, hogy potenciális új emlőrákellenes gyógyszerré váljon. Bár a jelenlegi vizsgálatok kimutatták, hogy a DP több csatornán és célponton keresztül fejti ki emlőrákellenes hatását, az emlőrák proliferációjának, migrációjának és inváziójának molekuláris szabályozási mechanizmusa összetett, és az emlőrákellenes hatás specifikus mechanizmusa további feltárást igényel. Ezenkívül ez a tanulmány csak in vitro kísérleti bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a DP a PI3K/Akt/GSK-3 β jelátviteli útvonal elnyomása révén gátolja a TNBC sejtek proliferációját, migrációját, invázióját és EMT-jét. A DP TNBC-ellenes hatásának molekuláris mechanizmusának további feltárásához további in vivo állatkísérletekre van szükség.