Syöpälääkkeet koettavat käyttää kalsiumpitoisuutta työvälineenä

Syöpälääkkeet vaikuttavat kalsiumin signalointijärjestelmän kautta tai ainakin koettavat vaikuttaa.

Fosfoinositidien ja inositolifosfaattien laaja aineenvaihduntakartta säätelee kalsiumin signalointia terminaalisena aseena niin energian hankkimisessa kuin solujen muokkaamisessa, erityksissä ja loppuvaoheessa vanhojen solujen hävityksissä uusien solujen tieltä.

LÄHDE: Hägg Olofsson Maria. Translational studies of drug-induced tumor cell death. Karolinska insitutet. 2006. ISBN 91-7140-855-X.

Suomennosta ja välillä kommentteja.

On tärkeää ymmärtää syövänvastaisten lääkkeitten mekanismia, jotta voisi saada tuloksia syövän hoidosta. Tutkija on tässä tutkimuksessaan käyttänyt kliinisessä käytössä olevaa anti-kanserogeeniterapian ainetta ja muitakin molekyylejä tutkiessaan tuumorisolun tuhoutumista. Mainitaan cisplatiini ja elliptisiini. Väitöskirjatyössä mm. verrattiin estramustiinia, vinorelbiinia ja docetakselia.

CISPLATIINI on tärkeä agenssi eri maligniteettimuotojen hoidossa ja sillä havaitaan olevan monimukaisempaa toiminnallista vaikutusta, mitä aiemmin on arveltukaan. Eri annosten cisplatiinia havaitaan indusoivan kahta erilaista soluvastetta.
http://tbn2.google.com/images?q=tbn:94j-3BW5HcYAKM:
http://dic.academic.ru/pictures/enwiki/67/Cisplatin-2D.png
http://www.rbej.com/content/figures/1477-7827-1-66-2.jpg
Matalista annoksista tulee esiin ”senescence”, solun vanhentumismuutoksia.
Suurista annoksista cisplatiinia alkaa ”apoptosis” , ohjelmoitu solukuolema.
Mekanismeina näissä on (mm) vapaitten happiradikaalien muodostuminen ( reactive oxygen species, ROS) ja kalsiumin (Ca++) vaikutus. Näitä vasteita triggeröi esiin erilaiset signaalitekijät. Apoptoosi triggeröityy esiin sytoplasmisilla mekanismeilla ja ”senescence”- solun vanhentumisilmiö, DNA-vaurioista.

ELLIPTISIINI indusoi stressiproteiinin HSP70.
http://www.chemicalregister.com/upload/cr/519-23-3.png
(5,11-dimethylpyrido[4,3-b]carbazole)
Kasvisperäisen alkaloidin ELLIPTISIINI, havaittiin olevan cisplatiini- molekyylille synergistinen aine (Cisplatiini aiheuttaa myös endoplasmisen retikulumin (ER) stressin). Yksityiskohtaisissa tutkimuksissa todettiin, että elliptisiini indusoi soluorganellitasossa endoplasmisen verkoston varhaisia stressivasteita, joita luonnehtii endoplasmisen chaperone-proteiinin GRP78/BiP muodostuminen stressivasteena ( ennen kuin sytokromi c pilkkoutui esiin ja CK18 ilmeni) ja XBP1 transkriptiotekijää esiinpilkkoutuma .
Netistä löytyy maininta:
(GRP78/BiP Is Required for Cell Proliferation and Protecting the ...
ER stress induction of GRP78/BiP represents a major prosurvival arm of the unfolded protein response (UPR)).
( The 78 kDa glucose regulated protein/BiP (GRP78) belongs to the family of ~70 kDa heat shock proteins (HSP 70))
Stressiproteiinit HSP koettavat laskostaa uudelleen denaturoituja proteiineja ja täten pitää solua hengissä.
GRP on glukoosia säätelevä protein, Glucose Regulating Protein. GRP78 on endoplasmisen retikulumin eräs ”chaperone ", HSP70.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/2/21/PROTEIN_FOLDING_SIMPLIFIED_JPEG_small.jpg

Tässä väitöskirjassa esitetyt cisplatiinin ja elliptisiinin tutkimukset esittävät monen anticancerogeenin lääkkeen kompleksista vaikutusmallia.

MITÄ pro ja anti -APOPTOOSITEKIJITÄ ON SOLUORGANELLITASOSSA?

Endoplasmisessa retikulumissa sijaitsee Bcl-2-perheen proteiineja ja Bcl-2 itse on endoplasmiselle verkostolle sytoprotektiivinen, lojaali tekijä perheenjäsenineen.
http://journals.prous.com/journals/dot/20003607/html/dt360415/images/Alz_f29.gif

Lysosomien katepsiinit taas indusoivat apoptoosia TNF tekijän kautta.

Jotkut syöpälääkkeet taas kohdistavat vaikutuksen mitokondriaan suoraan.
Nämä organellit, ER ja lysosomit, voivat herkistyä stressille ja välittää signaalit mitokondria-organellille, johon tulee reikiä ja mitokondria joutuu apoptoosiin
ER herkistyy stressille stressiproteiiniensa (HSP) , chaperoniensa kautta, kalsiumia sitovien proteiiniensa ja kalsiumia vapauttavien kanaviensa välityksllä ja siitä välittyy ER-vasteet mitokondriaan.

SOLUTASO:
Tuman DNA vaurio ja DR-reseptorien ( death receptors) triggeröityminen ovat tavalliset ulkoiset apoptoosisignaalit solulle), esim gamma ja röntgensäteilyvaikutuksesta.
http://www.promega.com/paguide/images/1628MC10_7A.jpg

KALSIUMIN (Ca++) signaloinnin on osoitettu olevan taustatyövälineenä monen vaikuttavan aineen aihettamassa apoptoosissa. Niin myös cisplatiinilla. Jotta voitiin paremmin osoittaa kalsiumin signaloinnin ratkaisevaa osuutta, tutkittiin 40 eri yhdisteen aiheuttamaa apoptoosia ja nämä aineet ovat seulottavissa esiin kemiallisesta kirjastosta. Näistä tutkimuksista voidaan päätellä, että KALPAIINI ( calpain) ja KALMODULIINIKINAASI II (CaMKII) ovat tärkeitä tekijöitä kalsiumin signaloinnin välittämisessä apoptoositapahtumassa.

• Kalsiumin osuus apoptoottisessa prosessissa oli myöhäinen ja kalsiumin signalointi havaittiin taustatekijänä Jun N-terminaalisen kinaasin (JNK) aktivaatiossa.

http://journals.prous.com/journals/dnp/20041710/html/dn170646/images/Li_f1.gif

(KOMMENTTI: PI3K sanotaan survival tekijäksi. Sen sijaan IP6K2 on apoptoosin tekijä, mikä on uudempaa tietoa) http://ccforum.com/content/figures/cc2387-1-l.jpg

Toinen väitöskirjatyön päämäärä oli kehittää monitorointimetodia in vivo-tarkoituksiin syöpäterapialääkkeitten aktiivisuuden mittauksia varten.

KASPAASIEN OSUUS apoptoosiaktiviteetin toimittajana. (Tästä kirjoitan erikseen)
Tutkijat mittasivat kaspaasien (CASPASE) pilkkomien SYTOKERATIINI 18-fragmenttien (CK18) määrää potilaan seerumista syöpäterapian aikana. Metodista kehkeytyi kiinnostavaa kliinistä informaatiota.

Syöpälääke DOCETAXEL(x) (http://en.wikipedia.org/wiki/Docetaxel) havaittiin tehokkaammaksi tuumorin apoptoosin indusoijaksi prostatasyövässä verrattuna kahteen muuhun tutkittuun valmisteesen. Eräs erityinen mielenkiintoinen havainto oli se, että apoptoosi indusoitui esiin useitten hoitojaksojen kuluessa.

Kun mitattiin kaspaasilla esiin pilkkoutuneitten totaalisytokeratiini-18 fraktion määriä seerumista, saatiin osoitusta siitä, että
CEF- kombinaatio, jota käytettiin rintasyövän hoitoon, indusoi pääsiassa nekroottisen solutuhovasteen.(CEF= syklofosfamidi, epirubisiini, 5-fluorourasiili). http://www.germanbreastgroup.de/nnbc3/english.html

Kun parantuu metodit, joilla määritetään lääkevaikutuksia in vivo olosuhteissa on odotettavissa uusien lääkkeiden kliiniseen kehityksen apua ja samoin hyötyä kliinisen työhön.

(x) Docetaxel on semisynteettinen taksaani, kemoterapeuttinen aine, joka sitoo beeta-tubuliinia, stabiloi mikrotubuluksia ja aiheuttaa solusyklin pysähtymää (CELL CYCLE ARREST) ja apoptoosia (2001). Jos tällä käsiteltiin 3 viikon välein, tulokset hengissäpysymisen ja paranemiseen suhteen paremmat kuin mitoxantronilla (2004).

(Kommentti: Väitöskirjassa kuvattuja lääkkeitä ovat myös
Estramustiini polyfosfaatti (EMP) on (nornitrogen mustard)-estradiolikonjugaatti, joka vaikuttaa mikrotubulaariseen dynamiikkaan ( 1999). Sitä on käytetty prostatasyöpään vuosia.
http://en.wikipedia.org/wiki/Estramustine
Vinorelbine vaikuttaa myös mikrotubuluksiin ja sillä on aktiivisuutta prostatasyöpää vastaan.
http://en.wikipedia.org/wiki/Vinorelbine
Väitöskirjatyössä verrattiin estramustiinia, vinorelbiinia ja docetakselia).

VAIKUTUSMEKANISMIN TAUSTASTA KALSIUMIN SUHTEEN

( On paljon strategioita, joita koetetaan kayttää, mutta monsisa konvergoituu viime käden tärkeäksi signaloivaksi vaikuttajaksi Calsium joni ja täten inositolifosfaatti järjestelmän molekylääriset resurssit).
http://www.nature.com/cdd/journal/v13/n8/fig_tab/4401940f3.html#figure-title)
Väitöskirjatyöhön liittyy kuva KALSIUMIN SIGNALOINNISTA TÄSSÄ YHTEYDESSÄ. Siihen kuuluvia osatekijöitä ovat mm:

CALPAIN , Ca++aktivoituva proteaasi kalpaiini on tärkeä apoptoosin signaalivälittäjä.
http://nashua.case.edu/pathwaysweb/GOPathwaysAnalysisTool/resource/GO/images/0004198.png
Kalpaiini vaikuttaa eräänlaiselta solun serubbaabelilta, (ett slags härjande på fältet).
www.nature.com/.../v28/n4/fig_tab/9600595f2.html

CALPEPTIN, kalpeptiini on kalpaiinin inhibiittori ja voi estää 19 yhdistettä niistä 40 tutkitusta apoptoosia aiheuttavasta aineesta.
Kalpaiini ei yksinään kuitenkaan voi vastata kaikista apoptoosivaikutuksista.

CALMODULIN (CaM), kalmoduliini on tärkeä ja pääasiallinen intrasellulaarinen Ca++-sitova proteiini ja se voi olla agonisti tai antagonisti apoptoosille.
Jos W7- tekijällä estettiin kalmoduliini, apoptoosia aiheuttavista 40 tekijästä estyi 17 tekijää. Kalmoduliinin osuus kuitenkin oli tärkeä apoptoosissa.
http://www.nature.com/nrn/journal/v6/n4/images/nrn1647-f2.jpg

CALCINEURIN (proteiinifosfataasi 2B, PP2B), kalneuriini. Tämä on Ca-kalmoduliinilla aktivoituva seriini-treoniini PP ja aktivoituu solunsisäisestä kalsiumista (Ca++)i. Kalkineuriini poistaa fosfaattia ASK-1:stä, joka on apoptoosia signaloiva kinaasi-1 ja tällöin tämän kinaasin aktiviteetti pääsee lisääntymään.
ASK1 sitten aktivoi JNK ja p38 ja johtaa kohti apoptoosia.

Kalkineuriinia pidetään solukuoleman moduloijana. Se on myös sensitiivinen solustressille, vaikka tässä tapauksesa oksidaatio johtaa entsyymin inaktivaatioon. Mitään vahvaa apoptoosin estymistä ei siitä kuitenkaan saa aikaan inhibiittorilla.

(Kommentti: Stressiproteiineista se voi aktivoitua ja johtaa tällöin solun selviämiseen.
(http://molinterv.aspetjournals.org/cgi/content/full/2/5/284/F1

“The unfolded protein response (UPR) is a transcriptional and translational – tämä tekijä on otettava huomoon, sillä nykyajan ihmisellä on aina sen verran solustressejä- mikä sitten reaktioketjun loppusuoralla vaikuttaa solun apoptoosin ja eloonjäämisen exekuutiossa- asian voi miltei pelkistää IP3/ IP7 suhteeksi - ehkä myös sanoilla, kalsiumin säädelty vaimennus / kalsiumin progrediointiin sysätty runsas lisäys ).


USEITA KALMODULIINISTA riippuvia proteiineja on identifioitu ja yksi näistä on
CALMODULIN KINASE II ( CaMK II), joka toimii välittäjänä solun kalsiumin ja kalmoduliinivälitteisen apoptoosin kesken. CaMK II voi fosforyloida ASK-1 kinaasia, mutta suhde apoptoosiin ei ole tutkittu.

Kuitenkin CaMK II inhibiittori (KN-93) kykeni blokeeraamaan apoptoosin 21 tapauksessa 40 :stä.

JNK-välitteiselle apoptoosille löytyy useita signaalireittejä, kuten p53 ( ns. genomin suojelijamolekyyli) sekä Bak ja Bax.
http://genesdev.cshlp.org/content/13/8/916/F1.large.jpg
http://www-rcf.usc.edu/~forsburg/images/Image10.jpg
http://herkules.oulu.fi/isbn9514270398/html/graphic22.png
http://www.nature.com/bjc/journal/v94/n4/images/6602955f7.gif

JNK-välitteisen apopoosin pystyi estämään eräät aineet:kuten JNK-estäjä SP600125.
Kts HSP stressiproteiinien osuutta:
http://www.biolsci.org/v03/p0020/ijbsv03p0020g01.jpg

CALSIUMIN SIGNALOINTI aktivoi JNK:n - joissain tutkimuksissa. Osa signaaleista kulkee CaMK II / JNK tietä.Tutkija mainitsi, että ollaan tekemässä lisätutkimuksia, joissa selvitellään, onko JNK aktivaation edellä CaMKII vaikutus.
5.6.2009 11:18