Μελέτη των επιδράσεων της προλακτίνης και συγγενών ορμονών σε ορμονοεξαρτώμενες κυτταρικές σειρές του μαστού και του προστάτη

Abstract

Breast cancer is the second most common cause of cancer death among women, while prostate cancer is the second leading cause of cancer death among men in most Western countries. Both diseases have some common characteristics such as their hormone dependence. Prolactin is a hormone that participates in some degree in the pathogenesis of both diseases. There are plenty of experimental and clinical data on the influence of prolactin in breast cancer. Breast cancer cells proliferate faster in the presence of prolactin, while the addition of prolactin antagonists or prolactin variants such as 16 kDa PRL results in inhibition of breast cancer cells’ proliferation. Prolactin influences directly the initiation and progress of breast cancer in rodents, where a direct association between hyperprolactinemia and occurrence of breast tumors has been observed. In rodents prolactin increases also the sensitivity of breast to different chemical carcinogens. In human breast tumors the prolactin receptor is found in the majority of cases and in some studies certain variants of the receptor are encountered in a greater proportion in cancer cells than in normal ones. In breast cancer cells endogenous prolactin is also produced and this ectopically produced PRL may act as a major local growth promoter via autocrine and paracrine mechanisms. In prostate, prolactin seems to plays a role in the development and maintenance of the human prostate and may also participate in the pathogenesis of prostate cancer. Prolactin receptor (PRLR) is present in prostate cancer cells and the hormone exerts a proliferative action that is inhibited in the presence of prolactin antagonists. The presence of prolactin receptors and the endogenous prolactin production in prostate cells shows that prolactin acts as an autocrine/paracrine growth factor in these cells. N-acetylcysteine (NAC) and N-(2-Mercaptopropionyl) glycine (MPG) are sulphydryl compounds that are used in the treatment of some human diseases. They are also antioxidants, and NAC is a precursor of glutathione, which is the most abundant intracellular antioxidant. N-acetylcysteine has been studied extensively as concern as the prevention of several cancers e.g. lung cancer. Experimentally NAC has shown anticancer properties, but in clinical status the results are inconsistent. In the present study the effects of prolactin on breast cancer cells MCF-7 and prostate cancer cells DU-145 have been investigated and its mitogen action has been confirmed. These effects were more obvious and statistically significant at concentrations of 200-400 ng/ml PRL. Consequently, we studied the influence of NAC and MPG on MCF-7 and DU-145 cell proliferation. The results were similar in both cell lines. Particularly NAC at small concentrations increases cell proliferation in both cancer cell lines. This action is of small degree on breast cancer cells and more intense and statistically significant on prostate cancer cells. N-(2-Mercaptopropionyl) glycine at low concentrations increases in a small degree the cell proliferation of MCF-7, while it increases significantly the proliferation of DU-145. Intermediate concentrations of both substances do not affect the proliferation of the above cancer cell lines, and greater concentrations of NAC and MPG inhibit cell proliferation and are toxic for the cells. After that we tested the effect of non-toxic concentration of these compounds on PRL- induced cell proliferation, an action that has not been study till now. We observe that nontoxic concentrations of NAC and MPG inhibit the mitogen effect of prolactin on MCF-7 and DU-145 cells. We investigate furthermore the mechanism of the above-described effects in molecular level as concern as the expression of proteins that regulate the cell cycle. We noticed that the PRL-induced cell proliferation of MCF-7 cells is associated with increased expression of cyclins D1, E, B1, and E2F, while no special differences are observed on p21 and p27 expression. In contrast, the inhibition of prolactin effects is associated with a decreased expression of cyclins and E2F. We consider that more extensive studies are needed to examine the capacity of other sulphydryl compounds to inhibit the mitogenic effect of carcinogens on cancer cell lines, and the possibility of the potential clinical applications of these observations in the future.

Ο καρκίνος του μαστού είναι η 2η πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο στις γυναίκες, ενώ ο καρκίνος του προστάτη η 2η πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο στους άντρες. Και οι δυο καρκίνοι εμφανίζουν ορισμένα κοινά χαρακτηριστικά, όπως είναι για παράδειγμα η ορμονική τους εξάρτηση. Η PRL είναι μια ορμόνη που εμπλέκεται στην παθογένεια και των δυο ασθενειών σε κάποιο βαθμό. Υπάρχουν άφθονα πειραματικά και κλινικά δεδομένα για την σχέση της προλακτίνης με τον καρκίνο του μαστού. Τα καρκινικά κύτταρα του μαστού πολλαπλασιάζονται ταχύτερα παρουσία προλακτίνης, η δε προσθήκη ανταγωνιστών της προλακτίνης ή η παρουσία ορισμένων μορφών της ορμόνης όπως η 16 kDa PRL έχουν ως αποτέλεσμα αναστολή του πολλαπλασιασμού τους. Η PRL επηρεάζει άμεσα την έναρξη και την πορεία του καρκίνου του μαστού στα τρωκτικά όπου παρατηρείται άμεση σχέση μεταξύ της ύπαρξης υπερπρολακτιναιμίας και της συχνότητας εμφάνισης όγκων του μαστού. Επίσης στα τρωκτικά η PRL αυξάνει την ευαισθησία του μαστού σε διάφορα χημικά καρκινογόνα. Σε ανθρώπινους όγκους του μαστού ανιχνεύεται ο υποδοχέας της προλακτίνης σχεδόν στην πλειοψηφία των περιπτώσεων και σε κάποιες μελέτες ορισμένες μορφές του υποδοχέα απαντούν σε μεγαλύτερο ποσοστό στα καρκινικά κύτταρα έναντι των φυσιολογικών. Πέραν του υποδοχέα, στα καρκινικά κύτταρα του μαστού ανιχνεύεται και η ενδογενής παραγωγή του μορίου της προλακτίνης, και επομένως φαίνεται ότι η ορμόνη διαδραματίζει έναν αυτοκρινή-παρακρινή ρόλο στην ανάπτυξη των κυττάρων αυτών. Επίσης η προλακτίνη σχετίζεται με ορισμένους από τους παράγοντες κινδύνου ανάπτυξης καρκίνου του μαστού στον άνθρωπο. Όσον αφορά τον προστάτη, η προλακτίνη φαίνεται σε πειραματικό κυρίως επίπεδο ότι διαδραματίζει ρόλο στην φυσιολογικά ανάπτυξη του αδένα αλλά σχετίζεται και με την παθογένεια του καρκίνου του προστάτη. Ο υποδοχέας της προλακτίνης ανιχνεύεται στα καρκινικά κύτταρα του προστάτη, και η ορμόνη ασκεί αυξητική δράση στον πολλαπλασιασμό τους, η οποία αναστέλλεται παρουσία ανταγωνιστών της προλακτίνης. Σε γονιδιακά ποντίκια που υπερεκφράζεται η προλακτίνη παρατηρείται αύξηση του προστάτη αδένα, καθώς και υπερπλασία αυτού. Η ύπαρξη των υποδοχέων της PRL στα προστατικά κύτταρα σε συνδυασμό με τη σύνθεση της ορμόνης από αυτά συνηγορούν υπέρ μιας αυτοκρινούς-παρακρινούς δράσης της ορμόνης σε αυτά. Τόσο η NAC και η MPG αποτελούν σουλφυδρυλικές ενώσεις που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία διαφόρων παθολογικών καταστάσεων. Αποτελούν ταυτόχρονα αντιοξειδωτικές ουσίες, και η NAC αποτελεί πρόδρομη ουσία της γλουταθειόνης, που είναι η αφθονότερη ενδοκυττάρια αντιοξειδωτική ουσία στους οργανισμούς. Η NAC έχει μελετηθεί εκτεταμένα όσον αφορά την πρόληψη διαφόρων μορφών καρκίνου, όπως για παράδειγμα του καρκίνου του πνεύμονα. Σε πειραματικό επίπεδο εμφανίζει πολλές αντικαρκινικές ιδιότητες, χωρίς όμως να έχει υπάρξει μέχρι στιγμής το ίδιο θεαματικό αποτέλεσμα σε κλινικό επίπεδο. Στην παρούσα μελέτη διερευνήθηκε η δράση της προλακτίνης στα καρκινικά κύτταρα του μαστού MCF-7 και του προστάτη DU-145 και επιβεβαιώθηκε η μιτογόνος δράση της στις παραπάνω κυτταρικές σειρές. Η δράση αυτή είναι πιο εμφανής στα κύτταρα του μαστού, και στατιστικά σημαντική σε δόσεις 200-400 ng/ml. Στη συνέχεια μελετήθηκε η επίδραση των ουσιών NAC και MPG στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων MCF-7 και DU-145. Και στις δυο κυτταρικές σειρές παρατηρήθηκαν παρόμοια αποτελέσματα και για τις δυο ουσίες. Συγκεκριμένα τόσο στα κύτταρα του μαστού όσο και στα κύτταρα του προστάτη η NAC επάγει τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό σε μικρές δόσεις. Η δράση αυτή είναι μικρού βαθμού στα κύτταρα του μαστού, είναι όμως εντονότερη και στατιστικά σημαντική στα κύτταρα του προστάτη. Η MPG σε μικρές δόσεις επίσης επάγει τον πολλαπλασιασμό των MCF-7 σε μικρό σχετικά βαθμό, ενώ επάγει σε σημαντικό βαθμό τον πολλαπλασιασμό των DU-145. Όσον αφορά κάποιες ενδιάμεσες συγκεντρώσεις, οι δυο αυτές ουσίες δεν ασκούν σημαντική δράση στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό των παραπάνω κυττάρων, ενώ σε ακόμη υψηλότερες δόσεις τόσο η NAC όσο και η MPG αναστέλλουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και εμφανίζουν πλέον τοξικότητα. Στη συνέχεια μελετήθηκε κατά πόσο μη τοξικές συγκεντρώσεις της NAC και της MPG επιδρούν στον επαγόμενο από την PRL κυτταρικό πολλαπλασιασμό, κάτι το οποίο δεν έχει διερευνηθεί ξανά στο παρελθόν. Παρατηρήσαμε ότι τόσο η NAC όσο και η MPG σε δόσεις που από μόνες τους δεν επηρεάζουν τον πολλαπλασιασμό αναστέλλουν την μιτογόνο δράση της προλακτίνης στα κύτταρα MCF-7 και DU-145. Ο μηχανισμός των παραπάνω φαινομένων μελετήθηκε περαιτέρω σε μοριακό επίπεδο, όσον αφορά την έκφραση πρωτεϊνών ρυθμιστών του κυτταρικού κύκλου. Παρατηρήσαμε ότι ο επαγόμενος από την προλακτίνη πολλαπλασιασμός των MCF-7 κυττάρων συνοδεύεται αντίστοιχα από αυξημένη έκφραση των κυκλινών D1, Ε και Β1, καθώς και του παράγοντα E2F, ενώ δεν εμφανίστηκαν ιδιαίτερες μεταβολές στα μόρια p21 και p27. Αντίθετα, η αναστολή της δράσης της προλακτίνης συνδέεται με μείωση της έκφρασης των πρωτεϊνών που υπερεκφράστηκαν. Θεωρούμε πως χρήζει περαιτέρω διερεύνησης εάν και άλλες σουλφυδρυλικές ενώσεις έχουν την ιδιότητα να αναστέλλουν παράγοντες που ασκούν μιτογόνο δράση στα καρκινικά κύτταρα, και εάν μπορούν να υπάρξουν κλινικές εφαρμογές αυτών των παρατηρήσεων μελλοντικά.