Κυτταροβιολογική μελέτη της επίδρασης συμβατικών και στοχευμένων χημειοθεραπευτικών φαρμάκων σε πρότυπα βιολογικά συστήματα με έμφαση στον καρκίνο της ουροδόχου κύστης

Abstract

Βladder cancer is being diagnosed as the most frequent form of urinary cancer. Aim of the present Doctorate Thesis was the investigation of activation of apoptotic, autophagic and necrotic cell death programs, together with the examination of structural and functional integrity of critical signaling pathways, as essential bio-molecular responses of human bladder cancer cells to conventional and targeted chemotherapy. The drugs examined were Cisplatin (genotoxic-stress inducer), Bortezomib (proteasome inhibitor) and 3-BrPA (glycolytic inhibitor), whereas the biological platform chosen to be analyzed contained the human bladder cancer cell lines RT4, RT112, T24 and TCCSUP. Cisplatin causes cell type-specific toxicity, inducing strong Caspase-dependent apoptotic programs, while the Granzyme-B-dependent proteolysis of Hsp90 molecular chaperone results in Akt and XIAP structural amputation (destabilization). Bortezomib induces grade- and p53-independent eradication of human bladder cancer cells in vitro and in vivo, activating cell death programs, apoptosis and/or autophagy (albeit the T24-specific autophagy downregulation), and deregulating basic signaling axes. 3-BrPA acts in grade-dependent, but p53-independent, manner, activating in lower doses Caspase-mediated apoptosis and in higher concentrations PARP-dependent necrosis. Drug administration leads to disruption of critical metabolic and signaling pathways, severely depletes ATP cellular levels and induces a GLUT4-specific ESS (Exon Splicing Silencing) mechanism.

O καρκίνος της ουροδόχου κύστης αποτελεί την συχνότερη μορφή κακοήθειας του ουροποιητικού συστήματος. Σκοπός της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής ήταν η διερεύνηση ενεργοποίησης της απόπτωσης, αυτοφαγίας και νέκρωσης, σε συνδυασμό με τη μελέτη της ακεραιότητας κρίσιμων μονοπατιών σηματοδότησης, ως απόκριση κυττάρων κακοήθους ουροθηλίου στην συμβατική και στοχευμένη χημειοθεραπεία. Τα φάρμακα που χρησιμοποιήθηκαν ήταν η Cisplatin (επαγωγέας γενοτοξικότητας), το Bortezomib (αναστολέας πρωτεασώματος) και το 3-BrPA (γλυκολυτικός αναστολέας), ενώ το βιολογικό σύστημα που αναλύθηκε περιελάμβανε τις ανθρώπινες κυτταρικές καρκινικές σειρές ουροδόχου κύστης RT4, RT112, T24 και TCCSUP. Η Cisplatin προκαλεί κυτταρο-ειδική τοξικότητα ενεργοποιώντας ισχυρά Κασπασο-εξαρτώμενα προγράμματα αποπτωτικού θανάτου, ενώ η δια μέσου της Granzyme-B-εξαρτώμενη πρωτεόλυση της μοριακής συνοδού Hsp90 οδηγεί στον δομικό ακρωτηριασμό των Akt και XIAP πρωτεϊνών. Το Bortezomib επάγει την βαθμο- και p53-ανεξάρτητη εκρίζωση ουροθηλιακών όγκων in vitro και in vivo, εμπλέκοντας προγράμματα κυτταρικού θανάτου, τύπου απόπτωσης ή αυτοφαγίας, και απορρυθμίζοντας σημαντικά βασικούς σηματοδοτικούς κυτταρικούς άξονες. Το 3-BrPA, δρώντας με έναν βαθμο-εξαρτώμενο αλλά p53-ανεξάρτητο τρόπο, κινητοποιεί στις χαμηλές συγκεντρώσεις τον Κασπασο-ειδικό αποπτωτικό θάνατο, ενώ στις μεγάλες δόσεις την προγραμματισμένη νέκρωση μέσω υπερ-ενεργοποίησης της PARP πολυμεράσης. Επάγει την κατάρρευση καθοριστικών μεταβολικών και σηματοδοτικών μονοπατιών, εξαντλώντας τα ενδοκυτταρικά επίπεδα ΑΤΡ, και ενεργοποιεί τον GLUT4-ειδικό μηχανισμό ESS (Exon Splicing Silencing).