Δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ της σηματοδότησης του ERa, των αυξητικών παραγόντων και των μορίων του εξωκυττάριου χώρου στην επθετική συμπεριφορά των καρκινικών κυττάρων μαστού

Abstract

The aggressive behavior and the mesenchymal phenotype are two critical cancer cell properties which are closely associated with tumor development, progression and metastasis. The regulation of these properties in breast cancer is significantly mediated by several signaling molecules, including estrogen receptors and receptors tyrosine kinases. Some ECM molecules, such as proteoglycans and proteolytic enzymes, are also crucial mediators of the above mentioned cellular properties in cancer. Our findings revealed specific molecules and possible mechanisms of action which actively mediate the regulation of aggressiveness and the mesenchymal morphology of breast cancer cells. More specifically, we demonstrated that the silencing of ERα induces EMT and promotes the aggressive behavior of MCF-7 breast cancer cells. In addition, the suppression of ERα activates cell signaling which is responsible for the mediation of aggressiveness, as well as enhances the expression and the activity of a plethora of critical proteolytic molecules. On the other hand, we demonstrated that IGF-IR promotes the mild behavior of breast cancer cells through an ERα-dependent manner, and the same time regulates the expression of specific MMPs/TIMPs. Furthermore, we report that the inhibition of the RTKs AXL and PDGFRβ causes a partial MET and strongly suppresses the high aggressive behavior of MDA-ΜΒ-231 breast cancer cells, thus highlighting the crucial role of these RTKs on the maintenance of mesenchymal phenotype and the aggressiveness in breast cancer. Moreover, the impact of AXL and PDGFRβ on cell signaling, while the crosstalk between the pathways of the RTKs with TGFβ signaling axis was also revealed. Finally, we demonstrated that serglycin mediates the induction of aggressiveness in breast cancer, through the regulation of crucial signaling pathways, including the IL-8/CXCR-2 pathway. Last but not least, it was shown that the overexpression of serglycin enhances the biosynthesis and the activity of the proteolytic network molecules, while it partly induces EMT and confers chemoresistance against commercially available anticancer drugs. Collectively, our data define the decisive regulatory role of all the above mentioned effectors of the aggressive behavior and the mesenchymal phenotype of breast cancer cells, as well as reveal possible mechanisms of action, thus highlighting the complexity for the regulation of these cell properties in breast cancer.

Η επιθετική συμπεριφορά και ο μεσεγχυματικός φαινότυπος είναι δυο ιδιότητες των καρκινικών κύτταρων οι οποίες σχετίζονται άμεσα με την ανάπτυξη, την εξέλιξη και τη μετάσταση του όγκου. Στον καρκίνο του μαστού η ρύθμιση αυτών των ιδιοτήτων φαίνεται να διαμεσολαβείται καθοριστικά από διάφορους σηματοδοτικούς άξονες, όπως οι οιστρογονοϋποδοχείς και συγκεκριμένοι υποδοχείς κινασών τυροσίνης. Τα μόρια του ECM, συμπεριλαμβανομένων των πρωτεογλυκανών και των πρωτεολυτικών ενζύμων, είναι επίσης σημαντικοί τελεστές της επαγωγής αυτών των δυο ιδιοτήτων στον καρκίνο. Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης κατέδειξαν συγκεκριμένα μόρια και πιθανούς μηχανισμούς δράσεις που διέπουν ενεργά τη ρύθμιση της επιθετικότητας και της μεσεγχυματικής μορφολογίας σε καρκινικές σειρές μαστού. Πιο συγκεκριμένα, δείξαμε οτι η καταστολή του ERα στα MCF-7 καρκινικά κύτταρα μαστού επάγει την ΕΜΤ προωθώντας ταυτόχρονα την επιθετική κυτταρική συμπεριφορά. Επιπλέον, η αποσιώπηση του ERα επάγει αισθητά τη σηματοδότηση η οποία διαμεσολαβεί την επιθετική συμπεριφορά, καθώς και ενισχύει σημαντικά την έκφραση και τη δραστικότητα πλήθους κρίσιμων μορίων του πρωτεολυτικού δικτύου. Από την άλλη πλευρά, αναδείχθηκε οτι ο IGF-IR προάγει την ήπια συμπεριφορά των καρκινικών κυττάρων μαστού μέσω μιας διαδικασίας η οποία απαιτεί την παρουσία του ERα, ενώ ρυθμίζει παράλληλα την έκφραση συγκεκριμένων MMPs/TIMPs. Επιπροσθέτως, αναφέρουμε οτι η αναστολή των RTKs AXL και PDGFRβ προκαλεί τη μερική ΜΕΤ και καταστέλλει σημαντικά την υψηλά επιθετική συμπεριφορά των MDA-ΜΒ-231 καρκινικών κυττάρων μαστού, υπογραμμίζοντας τον καθοριστικό ρόλο αυτών των υποδοχέων στη διατήρηση του μεσεγχυματικού φαινοτύπου και της επιθετικότητας στον καρκίνο του μαστού. Επιπλέον, έγινε εμφανής η επίδραση των AXL και PDGFRβ στην κυτταρική σηματοδότηση, καθώς και ανιχνεύθηκε τόσο η μεταξύ τους διεπικοινωνία όσο και η διεπικοινωνία με το TGFβ σηματοδοτικό μονοπάτι. Τέλος, αναδείχθηκε ο καθοριστικός ρόλος της σεργλυκίνης στην επαγωγή της επιθετικότητας στον καρκίνο του μαστού μέσω της ρύθμισης κρίσιμων σηματοδοτικών μονοπατιών, με κυριότερο αυτό της IL-8/CXCR-2. Επιπλέον, έγινε προφανές οτι η υπερέκφραση της σεργλυκίνης ενισχύει την έκφραση και την ενεργότητα των μορίων του πρωτεολυτικού δικτύου, ενώ ταυτόχρονα επάγει μερικώς την ΕΜΤ και προσδίδει στα καρκινικά κύτταρα μαστού ανθεκτικότητα ενάντια σε αντικαρκινικές θεραπείες. Συλλογικά, τα δεδομένα μας διευκρινίζουν τον καθοριστικό ρυθμιστικό ρόλο όλων των παραπάνω τελεστών της επιθετικής συμπεριφοράς και του μεσεγχυματικού φαινοτύπου των καρκινικών κυττάρων μαστού, αναδεικνύοντας παράλληλα πιθανούς μηχανισμούς δράσης και ως εκ τούτου υπογραμμίζοντας την πολυπλοκότητα της ρύθμισης των δυο αυτών κυτταρικών ιδιοτήτων στον καρκίνο του μαστού.