Ο ρόλος των πρωτεϊνών που αλληλεπιδρούν με τον κυτταροσκελετό ακτίνης στα ουροθηλιακά καρκινώματα της ουροδόχου κύστης στον άνθρωπο

Abstract

Urothelial bladder carcinoma consists the 9th most common malignancy worldwide. There are two distinct molecular pathways implicated in the pathogenesis of urothelial carcinomas. Thus, the normal urothelium can turn into myoinvasive urothelial carcinoma through carcinoma in situ, or into low grade urothelial carcinoma through hyperplasia, with distinct molecular features for each pathway. Mutations of HRAS and FGFR are implicated in the pathogenesis of low grade urothelial carcinomas, whereas mutations of p53 and Rb are encountered in the myoinvasive urothelial carcinomas. The prognosis is associated with grade and stage, and the 5-years survival is low (5%) for those carcinomas which invade the muscularis propria.Actin cytoskeleton is a dynamic structure composed of F-actin filaments and actin binding proteins (ABPs). Polymerization of actin filaments is a tightly regulated process serving several important functions including cell movement, communication with/adhesion to the extracellular matrix, maintenance of cell shape and polarity and ecto/endo-cytosis. Actin polymerization can lead to the creation of protruding membrane structures such as blebs, invadipodia and lamellipodia which account for cell invasiveness. Moreover, remodeling of actin cytoskeleton is essential for cell migration and invasion, as well as for epithelial-mesenchymal transformation (EMT).The aim of the study was to investigate the protein expression of actin regulators in human urothelial bladder tumors in relation to pathologic parameters of tumor progression, mainly invasion. We thus studied the protein expression of ezrin, paxillin and cortactin by immunohistochemistry in 104 human urothelial tumors and evaluated their role in urothelial carcinomas progression. We also explored a possible correlation of these proteins with each other, with EMT regulators E-cadherin and β-catenin, as well as with the prognostic index p53. Decreased ezrin expression in human urothelial carcinomas of the bladder was correlated with aggressive tumors features and was shown by multivariant analysis to represent an independent predictor of muscularis propria invasion. Paxillin expression was significantly decreased in urothelial carcinomas compared with tumors of low malignant potential and low paxillin levels also correlated with advancing tumor stage and invasion. Cortactin expression was increased in urothelial carcinomas of the bladder and was also correlated with aggressive tumor behavior. In addition, multivariant analysis indicated tha cortactin expression is an independent predictor of grade, stage (pT) and invasion. Expression of EMT marker E-cadherin did not differ significantly among the examined pathological parameters while membranous expression of β-catentin was significantly downregulated with advancing grade, stage and invasion. Moreover, high p53 expression associated with advanced stage and the presence of invasion. Finally, a statistically significant correlation was found between membranous ezrin and E-cadherin as well as between ezrin and paxillin expression in urothelial tumors, while paxillin and cortactin expression were found to have a statistically significant correlation with the expression of p53.In conclusion, decreased ezrin and paxillin expression and increased cortactin expression in human urothelial bladder tumors correlate with aggressive tumor features suggesting their implication in bladder cancer progression. Moreover ezrin and cortactin immunohistochemical expression were shown to be independent predictors of invasive disease. Decreased cell adhesion probably accounts for ezrin implication in the process of bladder cancer invasion as shown from the strong correlation between ezrin and E-cadherin expression. In addition, the statistically significant correlation between ezrin and paxillin in this study, could propose a possible signaling interaction among the F-actin regulatory proteins during the process of bladder cancer invasion. Finally, these actin regulatory proteins could probably be used as biomarkers in the future, defining the patients that are in high risk of recurrence, progression and metastasis.

Το ουροθηλιακό καρκίνωμα της ουροδόχου κύστης αποτελεί την ένατη σε συχνότητα κακοήθεια παγκοσμίως με κίνδυνο διπλάσιο για τους άνδρες συγκριτικά με τις γυναίκες. Στην παθογένειά του εμπλέκονται δύο διακριτά βιολογικά μονοπάτια: από το φυσιολογικό ουροθήλιο η νεοπλασματική διεργασία μέσω in situ καρκινώματος καταλήγει σε μυοδιηθητικό ουροθηλιακό καρκίνωμα, ενώ μέσω υπερπλασίας καταλήγει σε χαμηλού βαθμού κακοήθειας ουροθηλιακό νεόπλασμα, με διακριτά μοριακά χαρακτηριστικά για την κάθε οδό. Στην περίπτωση χαμηλού βαθμού κακοήθειας καρκινωμάτων εμπλέκονται μεταλλάξεις των HRAS και FGFR, ενώ στα μυοδιηθητικά καρκινώματα εμπλέκονται κυρίως μεταλλάξεις των ογκογονιδίων p53 και Rb. Η πρόγνωση είναι ανάλογη του βαθμού διαφοροποίησης και του σταδίου, με τα μυοδιηθητικά καρκινώματα να υποτροπιάζουν και να παρουσιάζουν χαμηλό ποσοστό πενταετούς επιβίωσης (5%).Ο κυτταροσκελετός ακτίνης αποτελεί μια δυναμική δομή αποτελούμενη από νημάτια πολυμερισμένης σφαιρικής ακτίνης καθώς και από πλήθος ρυθμιστικών πρωτεϊνών. Ο κυτταροσκελετός ακτίνης έχει σημαντικές λειτουργίες καθώς παρέχει στο κύτταρο δυνατότητα κίνησης, επικοινωνίας-πρόσφυσης στην εξωκυττάρια ουσία, διατήρησης του σχήματος και της πολικότητάς του, εξωκυττάρωσης και ενδοκυττάρωσης. Ο πολυμερισμός ακτίνης με τη βοήθεια των πρωτεϊνών που δεσμεύονται σε αυτή , έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία προεξεχόντων δομών της κυτταρικής μεμβράνης, όπως ελασματοπόδια και πόδια διήθησης, τα οποία προσδίδουν διηθητικό δυναμικό στο κύτταρο. Επιπλέον, η αναδιαμόρφωση του κυτταροσκελετού ακτίνης είναι απολύτως απαραίτητη για την απόκτηση διηθητικής συμπεριφοράς του κυττάρου και συμμετέχει στην επιθηλιομεσεγχυματική μετατροπή με το σχηματισμό ψευδοπόδιων.Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να εξετάσουμε την έκφραση πρωτεινών που αλληλεπιδρούν με τον κυτταροσκελετό ακτίνης στα ουροθηλιακά καρκινώματα της ουροδόχου κύστης σε σχέση με παθολογονατομικές παραμέτρους ενδεικτικές της βιολογικής συμπεριφοράς αυτών των νεοπλασμάτων. Συνεπώς, μελετήσαμε την έκφραση των πρωτεινών εζρίνης, παξιλλίνης και κορτακτίνης σε 104 ουροθηλιακά νεοπλάσματα ουροδόχου κύστης με την μέθοδο της ανοσοιστοχημείας και εξετάσαμε την πιθανή συσχέτιση των πρωτεϊνών αυτών με παθολογοανατομικές παραμέτρους της νόσου όπως η διήθηση του μυϊκού χιτώνα καθώς και την σχέση αυτών των πρωτεινών τόσο μεταξύ τους, όσο και με τους παράγοντες επιθήλιο-μεσεγχυματικής μετατροπής E-καντχερίνη, β-κατενίνη και τον προγνωστικό δείκτη p53. Η μειωμένη ανοσοϊστοχημική έκφραση της εζρίνης σχετίστηκε με επιθετική βιολογική συμπεριφορά και επιπλέον η πολυπαραγοντική ανάλυση έδειξε ότι η μεμβρανική ανοοσοϊστοχημική έκφρασή της αποτελεί ανεξάρτητο προβλεπτικό παράγοντα της διήθησης του μυϊκού χιτώνα στα ουροθηλιακά καρκινώματα της ουροδόχου κύστης. Η μειωμένη ανοσοϊστοχημική έκφραση της παξιλλίνης σχετίστηκε με διηθητική συμπεριφορά, ενώ η ανοσοϊστοχημική έκφραση της κορτακτίνης ήταν μεγαλύτερη στα ουροθηλιακά καρκινώματα της ουροδόχου κύστης και σχετίστηκε με επιθετική βιολογική συμπεριφορά. Επιπλέον, η πολυπαραγοντική ανάλυση έδειξε ότι η ότι η μεμβρανική και κυτταροπλασματική έκφραση της κορτακτίνης αποτελεί ανεξάρτητο προβλεπτικό παράγοντα τουβαθμού διαφοροποίησης. του σταδίου pT και της διήθησης. Επίσης, η στατιστική ανάλυση δεν ανέδειξε καμία στατιστικώς σημαντική διαφορά στην έκφραση της Ε-κατχερίνης σε σχέση με τις παθολογοανατομικές παραμέτρους που εξετάσθηκαν, ενώ ανέδειξε στατιστικώς σημαντική διαφορά στην μεμβρανική έκφραση της β-κατενίνης σε σχέση με το βαθμό διαφοροποίησης, την παρουσία διήθησης, την διήθηση του μυϊκού χιτώνα και το στάδιο της νόσου. Επίσης, παρατηρήθηκε στατιστικώς σημαντική διαφορά στην έκφραση του p53 σε σχέση με την παρουσία διήθησης καθώς και με το στάδιο της νόσου. Τέλος, η ανοσοϊστοχημική έκφραση της εζρίνης βρέθηκε να σχετίζεται στατιστικώς σημαντικά με την έκφραση της Ε-κατχερίνης και την έκφραση της παξιλλίνης, ενώ η ανοσοϊστοχημική έκφραση της παξιλλίνης και της κορτακτίνης βρέθηκε να σχετίζεται με την έκφραση της πρωτεΐνης p53.Συμπερασματικά, η μειωμένη έκφραση της εζρίνης και της παξιλλίνης και η αυξημένη έκφραση της κορτακτίνης σχετίζεται με επιθετικά χαρακτηριστικά των ουροθηλιακών καρκινωμάτων της ουροδόχου κύστης του ανθρώπου. Μία πιθανή εξήγηση της συμμετοχής της εζρίνης στην απόκτηση διηθητικού δυναμικού των ουροθηλιακών κακρινικών κυττάρων, είναι η μειωμένη κυτταρική συνοχή, όπως αποτυπώνεται από τη σχέση της χαμηλής έκφρασης της εζρίνης με τη χαμηλή επίσης έκφραση της E-καντχερίνης. Επιπλέον, η ισχυρή συσχέτιση της έκφρασης της εζρίνης με αυτή της παξιλλίνης στη μελέτη αυτή, προτείνει μια πιθανή σηματοδοτική συνεργασία μεταξύ των πρωτεϊνών που ρυθμίζουν την F-ακτίνη, κατά τη διαδικασία της διήθησης στον καρκίνο της ουροδόχου κύστης. Τέλος, τα παραπάνω μόρια, θα μπορούσαν ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν μελλοντικά ως βιοδείκτες στα ουροθηλιακά καρκινώματα, προσδιορίζοντας τους ασθενείς εκείνους που έχουν τάση υποτροπής, εξέλιξης και μετάστασης της νόσου.