Οπιοειδές σύστημα και καρκίνος του προστάτη

Abstract

Prostate cancer is second, only to lung cancer, most common cause of death from cancer in men. The incidence of prostate cancer increases rapidly with age. A large number of different factors (genetic and environmental) are involved in initiation and progression of prostate cancer but their role remains uncertain. In addition, the presence of foci of cancer within the prostate gland is much more common than the clinically diagnosed disease. Possibly a number of different factors interact locally within the prostate gland and promote or inhibit tumor growth, including neuropeptides and specifically opioids which can reach prostate either through the general circulation (β-endorphine and food derived peptides) or being locally produced by neuroendocrine cells present in the prostate gland. The results of the present study provide evidences for a possible involvement of opioids in the prostate cancer. It was found that opioids, alkaloids, peptides and casomorphines, inhibit cell growth of three human prostate cancer cell lines (DU-145, PC3 and LNCaP). Their inhibitory action on DU-145 and PC3 cells can be reversed by the general opioid antagonist, diprenorphine, an action indicateng a mediation through specific opioid binding sites. Indeed, opioid receptors were identified in both cell lines: DU-145 cells bear mu, kappa 1 and kappa 3 opioid receptors while in PC3 cells mu and kappa 1 sites were identified. On the contrary, LNCaP cells where the action of opioids was not reversed bur rather enhanced by the opioid antagonist diprenorphine, no opioids receptors were identified. The inhibitory action of casomorphins tested was lower than the action of alkaloids and peptides studied, while the same participation of opioid receptors was identified. The three different prostate cancer cell lines used in our study were selected in order to have different degree of differentiation and represent different stages of prostate cancer. From our results it seems that opioids receptors are present in more advanced, hormone independent, stages of prostate cancer. The fact that opioid action in DU-145 and PC3 cells is not completely reversed by diprenorphine, in combination with the absence of opioid receptors in LNCaP cells indicate that their action might not be mediated only through opioid receptors. Therefore, we first tested the possibility for their action to be mediated via other membrane receptor systems, presenting an homology with opioid receptors and secondly by interacting with other systems. A small number of somatostatin receptors were identified only in DU-145 and PC3 cells but opioids did not bind to them. In LNCaP cells, α1 adrenergic receptors were identified. EKC binds to α1 adrenergic receptors and part of its inhibitory action is mediated through them.

Ο καρκίνος του προστάτου αποτελεί τη δεύτερη πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο, στον άντρα. Η συχνότητα εµφάνισης και η θνησιµότητα από καρκίνο του προστάτου αυξάνονται ραγδαία προϊούσης της ηλικίας. Υπάρχουν πολλοί παράγοντες τόσο γενετικοί όσο και περιβαλλοντικοί που εµπλέκονται στην ανάπτυξή του χωρίς όµως ο ρόλος τους να είναι ξεκάθαρος. Επιπλέον, στον προστατικό αδένα παρόλο που η ύπαρξη καρκινικών εστιών είναι πάρα πολύ συχνή, ένας µικρός µόνο αριθµός θα οδηγήσει στη δηµιουργία όγκου. Πιθανολογείται ότι αυτό οφείλεται σε διάφορους παράγοντες που δρούν τοπικά και προάγουν ή αναστέλλουν τη δηµιουργία του. Πιθανό παράγοντα αποτελούν τα νευροπετίδια γενικότερα και ειδικότερα τα οπιοειδή τα οποία θα µπορούσαν να ανευρίσκονται στον προστατικό αδένα είτε µετά από παραγωγή τους τοπικά, είτε µέσω της κυκλοφορίας (πχ β-ενδορφίνη ή τροφικής προέλευσης πεπτίδια). Τα αποτελέσµατα της παρούσης διατριβής παρέχουν στοιχεία για το πιθανό ρόλο των οπιοειδών στον καρκίνο του προστάτου. Πιο συγκεκριµένα βρέθηκε ότι τα οπιοειδή, αλκαλοειδή, πεπτίδια αλλά και καζοµορφίνες παρουσιάζουν δράση σε καρκινικά κύτταρα προστάτου (DU-145, PC3 και LNCaP) ελαττώνοντας τον ρυθµό πολλαπλασιασµού τους. Η δράση τους αυτή στις κυτταρικές DU-145 και PC3 στις περισσότερες περιπτώσεις ήταν αναστρέψιµη παρουσία του γενικού οπιοειδούς ανταγωνιστή διπρενορφίνη, γεγονός που υποδεικνύει δράση µέσω ειδικών θέσεων δέσµευσης. Πράγµατι, ανιχνεύθηκαν οπιοειδείς υποδοχείς και στις δύο κυτταρικές σειρές. Στη κυτταρική σειρά DU-145 ανιχνεύθηκαν οι µι, κ1 και κ3 υπότυποι των οπιοειδών υποδοχέων στους οποίους δεσµεύονται µε υψηλή συγγένεια, ενώ στην κυτταρική σειρά PC3 οι µι και κ1 υπότυποι. Αντίθετα, στην κυτταρική σειρά LNCaP όπου η διπρενορφίνη δεν ανέστρεφε τη δράση των οπιοειδών και σε κάποιες περιπτώσεις την ενίσχυε δεν ανιχνεύθηκαν οπιοειδείς υποδοχείς. Η ανασταλτική δράση των καζοµορφινών ήταν λιγότερο έντονη από αυτή των αλκαλοειδών και των άλλων πεπτιδίων που µελετήθηκαν. Με δεδοµένο ότι κάθε κυτταρική σειρά επιλέγχθηκε µε βάση την ανταπόκρισή της στα ανδρογόνα έτσι ώστε να αντιπροσωπεύει διαφορετικά στάδια της νόσου παρατηρούµε ότι η εµφάνιση των οπιοειδών υποδοχέων θα µπορούσε να σχετίζεται µε την εξέλιξη της νόσου σε ορµονοαντοχή. Η δράση όµως των οπιοειδών στα καρκινικά κύτταρα του προστάτου δεν πραγµατοποιείται αποκλειστικά µέσω των οπιοειδών υποδοχέων. Στο συµπέρασµα αυτό καταλήγουµε γιατί στα κύτταρα DU-145 και PC3 η δράση τους δεν είναι πλήρως αναστρέψιµη από τη διπρενορφίνη και φυσικά γιατί στα κύτταρα LNCaP δεν ανιχνεύθηκαν οπιοειδείς υποδοχείς. Ελέχθηκε έτσι η πιθανότητα η δράση τους να πραγµατοποιείται πρώτον µέσω άλλων µεµβρανικών συστηµάτων υποδοχέων και δεύτερον να δρούν αλληλεπιδρώντας µε άλλα συστήµατα. Ανιχνεύθηκε µικρός αριθµός υποδοχέων σωµατοστατίνης στα κύτταρα DU- 145 και PC3, στους οποίους όµως τα οπιοειδή δεν δεσµεύονται, σε αντίθεση µε τον καρκίνο του µαστού, ενώ δεν ανιχνεύθηκαν στα κύτταρα LNCaP. Στη κυτταρική σειρά LNCaP ανιχνεύθηκαν όµως α1 αδρενεργικοί υποδοχείς στους οποίους δεσµεύεται η EKC και µικρό µέρος της δράσης της διαµεσολαβείται µέσω των α1 αδρενεργικών υποδοχέων. Επιπλέον, στα κύτταρα LNCaP παρατηρήθηκε ταχεία µη γενωµική δράση των ανδρογόνων η οποία έχει ως αποτέλεσµα αύξηση της έκκρισης του PSA και η οποία πραγµατοποιείται µέσω ειδικών θέσεων δέσµευσης των ανδρογόνων οι οποίες ανιχνεύθηκαν στη µεµβράνη των κυττάρων. Αποτέλεσµα της δέσµευσης της τεστοστερόνης στους µεµβρανικούς υποδοχείς είναι η αναδιοργάνωση του κυτταροσκελετού της ακτίνης στην οποία οφείλεται και η αύξηση στην έκκριση του PSA. Όσον αφορά τα οπιοειδή βρέθηκε ότι η EKC αναστέλλει την επαγώµενη από τα ανδρογόνα έκκριση του PSA τόσο σε σύντοµα χρονικά διαστήµατα πιθανώς αλληλεπιδρώντας µε τον κυτταροσκελετό της ακτίνης, όσο και σε µεγάλα χρονικά διαστήµατα πιθανώς ελαττώνοντας τον αριθµό των µεµβρανικών ανδρογονικών υποδοχέων. Τέλος, βρέθηκε ότι διαφορετικό τρόπο δράσης των οπιοειδών πιθανώς να αποτελεί και το σύστηµα της ελεύθερης ρίζας του µονοξειδίου του αζώτου. Πράγµατι, καρκινικά κύτταρα µαστού βρέθηκε ότι παράγουν ΝΟ˙ και ότι τα οπιοειδή ανέστειλαν την παραγωγή της αλληλεπιδρώνας απευθείας µε το ένζυµο υπεύθυνο για τη σύνθεση της (ΝΟS). Οι καρκινικές κυτταρικές σειρές του προστάτου βρέθηκε επίσης ότι παράγουν ΝΟ˙ τα οπιοειδή όµως δεν επηρεάζουν άµεσα τη δραστικότητα της NOS υποδηλώνοντας έναν διαφορετικό µηχανισµό. Παράλληλα µε τα διάφορα οπιοειδή, των οποίων η δράση µελετήθηκε ταυτοποιήθηκαν και δύο νέα πεπτίδια: α) η αs1 καζοµορφίνη, η οποία προέρχεται από την αλληλουχία της αs καζείνης του ανθρωπίνου γάλακτος και θα µπορούσε να απελευθερωθεί µε τη δράση των πρωτεολυτικών ενζύµων. Παρουσιάζει ισχυρή οπιοειδή δράση αναστέλλοντας τον πολλαπλασιασµό των τριών καρκινικών κυτταρικών σειρών του προστάτου καθώς και καρκινικών κυττάρων µαστού. Η δράση της πραγµατοποιείται κυρίως µέσω των κάππα οπιοειδών υποδοχέων στους οποίους δεσµεύεται µε υψηλή συγγένεια αλλά και τους µι. Αντικατάσταση του καρβοξυλικού της άκρου µε αµινοµάδα είχε ως αποτέλεσµα ελάττωση της δράσης της. β) Η ρεσεπτορφίνη η οποία παρουσιάζει ισχυρή ανασταλτική δράση µέσω των οπιοειδών υποδοχέων. Η ιδιαίτερη σηµασία της έγκειται στο γεγονός ότι η αλληλουχία της απαντάται στο δεύτερο κοινό διαµεµβρανικό τµήµα των οπιοειδών υποδοχέων σε µια σειρά από διαφορετικά είδη οργανισµών. Πιθανή απελευθέρωση της µετά από κυτταρικό θάνατο θα µπορούσε να επάγει ένα σύστηµα θετικής παλίνδροµης ρύθµισης στη δράση παραγόντων που οδηγούν σε κυτταρικό θάνατο. Συνοψίζοντας, µε τα δεδοµένα της παρούσης διατριβής παρουσιάζονται στοιχεία για τον πιθανό ρόλο των οπιοειδών στην αύξηση των καρκινικών προστατικών κυττάρων καθώς και στοιχεία για µία πιθανή νέα, ίσως πιο φυσιολογική, προσέγγιση στη φαρµακευτική αγωγή του καρκίνου του προστάτου.