Η δράση της ηπαρίνης στην ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων και στο φαινόμενο της μετάστασης

Abstract

Heparin multiple biological properties, such as anticoagulative activity, binding to extracellular matrix proteins, interaction with angiogenic growth factors, modulation of the activity of certain degradative enzymes and inhibition of growth of various cell lines, are likely to affect crucial phases in the evolution of the neoplastic disease. In order to investigate heparin effect on tumor growth and metastasis, we performed two series of experiments, in vitro and in vivo, using SW480 human colon adenocarcinoma cells. We first studied heparin effects in vitro on cell growth, colony formation in soft agar, CEA and CA19-9 tumor marker release, cell adhesiveness in wells precoated with extracellular matrix proteins (laminin, fibronectin and collagen type IV), and cell migration and invasiveness in Transwell chamber filters precoated with the proteins mentioned. We also investigated the effects of low-dose heparin treatment on the growth of SW480 cells subcutaneously injected in nude mice, on the vascularization and other pathological features of the tumors developed, on metastasis formation and finally on the morphology and karyotype of SW480 cells in histocultures performed from the tumors. Heparin didn't affect cell growth in vitro, while it altered, at high concentrations, the morphology of colonies formed in soft agar, and reduced the amount of CA19-9 released in the supernatant of the cell cultures. It also inhibited, in a dose-dependent manner, SW480 cell adhesion and migration to the proteins tested, although it didn't significantly affect cell invasion of collagen type IV precoated filters. A non statistically significant increase of tumor growth (0.05<p<0.1) was observed in heparin treated animals compared to the control group. Tumor vascularization was moderately increased in two of the six animals of the heparin group, while metastasis was lot inhibited. Tumor pathological features and SW480 cell morphology and karyotype were not iffected by heparin treatment. In conclusion, some crucial steps of the metastastic process, such as tumor cell adhesion and migration to certain extracellular matrix proteins, were inhibited by heparin in vitro, while SW480 cell biological behaviour in vivo was not significantly affected. These results do not suggest a role for low-dose heparin treatment in the prevention of colon cancer growth and metastasis in vivo. In contrast, the experimental use of chemically modified heparin species, which would selectively exhibit some of the multiple biological properties of this glycosaminoglycan, might be helpful in the planning of new therapeutic strategies for cancer patients.

Οι πολλαπλές βιολογικές ιδιότητες της ηπαρίνης, όπως η αντιπηκτική δράση, η ικανότητα σύνδεσης με εξωκυττάριες πρωτεΐνες, η αλληλεπίδραση με αγγειογενετικούς αυξητικούς παράγοντες, η τροποποίηση της δράσης ορισμένων αποικοδομητικών ενζύμων και η αναστολή της ανάπτυξης διαφόρων κυτταρικών σειρών, είναι πιθανό ότι επηρεάζουν κρίσιμες φάσεις της εξέλιξης της νεοπλασματικής νόσου. Με σκοπό τη μελέτη της επίδρασης της ηπαρίνης στην ανάπτυξη και μετάσταση των καρκινικών κυττάρων, πραγματοποιήθηκαν δύο σειρές πειραμάτων, in vitro και in vivo, στα οποία χρησιμοποιήθηκαν τα κύτταρα της σειράς SW480 αδενοκαρκινώματος του παχέος εντέρου του ανθρώπου. Μελετήθηκε η επίδραση του φαρμάκου in vitro στην κυτταρική ανάπτυξη, την κλωνογενή ικανότητα σε άγαρ, την παραγωγή των δεικτών CEA και CA 19-9, την προσκολλητικότητα των κυττάρων σε φιαλίδια επικαλυμμένα με πρωτεΐνες του εξωκυττάριου χώρου (λαμινίνη, ινονεκτίνη, κολλαγόνο IV), και τη μεταναστευτική και διηθητική τους ικανότητα σε φίλτρα δίχωρων φιαλιδίων (Transwells) επικαλυμμένα με τις πρωτεΐνες αυτές. Επίσης, μελετήθηκε η επίδραση της ηπαρίνης, σε χαμηλή δόση, στην ανάπτυξη των υποδόρια ενοφθαλμισθέντων καρκινικών κυττάρων σε αθυμικούς ποντικούς, την αγγειοβρίθεια και τα άλλα παθολογοανατομικά χαρακτηριστικά των αναπτυχθέντων όγκων, το σχηματισμό μεταστάσεων, και τα μορφολογικά και καρυοτυπικά χαρακτηριστικά των ανακαλλιεργηθέντων από τους όγκους κυττάρων SW480. Η ηπαρίνη δεν επηρέασε την κυτταρική ανάπτυξη in vitro, αλλά μετέβαλε, σε υψηλές συγκεντρώσεις, τη μορφολογία των αποικιών σε άγαρ και ελάττωσε την παραγωγή του αντιγόνου CA19-9. Επίσης, ανέστειλε, κατά δοσοεξαρτώμενο τρόπο, την προσκολλητική και μεταναστευτική ικανότητα των κυττάρων στις πρωτεΐνες που μελετήθηκαν, ενώ δεν επηρέασε την ικανότητα διήθησης του κολλαγόνου IV. Η αύξηση του μεγέθους των όγκων που παρατηρήθηκε στα πειραματόζωα που ελάμβαναν ηπαρίνη, σε σχέση με τους μάρτυρες, δεν τεκμηριώθηκε στατιστικά (0,05<p<0,1). Η αγγειοβρίθεια ήταν σχετικά αυξημένη σε δύο από τους έξι όγκους της ομάδας της ηπαρίνης, ενώ δεν σημειώθηκε αναστολή των μεταστάσεων. Τα υπόλοιπα ευρήματα (παθολογοανατομικά των όγκων, μορφολογικά και καρυοτυπικά των ανακαλλιεργηθέντων κυττάρων) δεν μεταβλήθηκαν παρουσία ηπαρίνης. Συμπερασματικά, η ηπαρίνη ανέστειλε in vitro τις κρίσιμες για τη μετάσταση φάσεις της προσκόλλησης και μετανάστευσης των κυττάρων SW480 σε ορισμένες από τις εξωκυττάριες πρωτεΐνες, αλλά δεν επηρέασε σημαντικά τη βιολογική τους συμπεριφορά in vivo. Συνεπώς, δεν φαίνεται να έχει θέση η χορήγηση της σε χαμηλές δόσεις, in vivo, για την αναστολή της ανάπτυξης και μετάστασης του καρκίνου του παχέος εντέρου. Προτείνεται η παρασκευή και πειραματική χρήση "παραλλαγμένων" μορφών ηπαρίνης, που να διαθέτουν εκλεκτικά ορισμένες από τις πολλαπλές βιολογικές της ιδιότητες.