Ο ρόλος των προσταγλανδινών της λευκοτριένης Β4 και των μη στεροειδών αντιφλεγμονωδών φαρμάκων στην καρκινογένεση του παχέος εντέρου: in vitro και in vivo μελέτη

Abstract

Eicosanoids have been implicated in colon carcinogenesis, but their role remains unclear. The levels of PGE2 are elevated in colon cancer tissues and in blood drained from colon tumours. The effect of eicosanoids on the proliferation on colonic cells is unknown. I studied the effect of several prostaglandins (PGs) and leukοtriene (LT) B4 on the proliferation rate of the human colon cancer adenocarcinoma cell lines SW1116 and HT-29 and of 16, 16,-dimethyl PGE2 (dmPGE2) on the colon of BALB/c mice. PGs E2, F2a, I2 the methyl ester of PGE2, dmPGE2 and LTB4 (10-10, 10-8, 10-6M) administered up to 72 hrs, stimulated proliferation in HT-29 cells. The proliferative effect was time and concetration-depedent. However, in SW1116 cells the response to PGs was “bell-shaped”, being maximal in at 10-8M, with the 10-10 and 10-8 concetrations being less effective. In HT-29 cells, the addition of methyl groups to the PGE2 molecule increased the proliferative effect. None of these eicosanoids affected the distribution of these cells in the cell cycle or their rate of programmed cell death (apoptosis). dmPGE2 stimulated 3.6-fold the proliferation of colonocytes in normal BALB/c mice. This was determined by bivariate flow cytometric analysis of the expression of proliferative cell nuclear antigen (PCNA) in virtually pure populations of mouse colonocytes. dmPGE2 did not alter the cell cycle distribution of these cells. Nonsteroidal antiinflamatory drugs (NSAIDs) decrease the incidence of and mortality from colon cancer. I observed that NSAIDs inhibit the growth rate, alter the cell cycle distribution and induce apoptosis in colon cancer cell lines. I evaluaeted whether NSAIDs inhibition PG synthesis is required for their effects on colon cancer cells by studing two human colon cancer cell lines, HCT-15 and HT-29. HCT-15 which lacks cyclooxygenase transcripts, does not produce PGs even when exogenously stimulated, whereas HT-29 produces PGE2, PGF2a and PGI2. HCT-15 and HT-29 when treated for up to 72 hrs with sulindac sulfide 200μΜ (active metabolite of sulindac) or piroxicam 900μΜ showed changes in proliferation, cell cycle distribution and apoptosis. Treatment with PGE2, PGF2a and PGI2, following a variety of protocols and at concetrations between 10-6 and 10-11 M, failed to reverse the effect of NSAIDs on these three parameters of cell growth. I concluded that several PGs and as well as LTB4 stimulate the proliferation of human colon carcinoma cells in vitro, while dmPGE2 has similar effect on colonocytes in vivo. These findings raise the possibility that eicosanoids may contribute tocolonic carcinogenesis by stimulating the proliferation rate of tumor cells in the colon.I also concluded that NSAIDs inhibit the growth of two colon cancer cell lines indepedent of their ability to inhibit PG synthesis. Thus, alternative mechanisms for their activity on tumor cell growth must be entertained. These observations may be relevant to the mechanism of colon tumor inhibition by NSAIDs.

Τα εικοσανοειδή εμπλέκονται στην καρκινογένεση του παχέος εντέρου, αλλά ο ρόλος τους παραμένει σκοτεινός. Το επίπεδο της προσταγλανδίνης Ε2 είναι αυξημένο σε βιοψίες καρκίνου του παχέος εντέρου και σε αίμα που αναρροφάται από όγκους του παχέος εντέρου. Η δράση των εικοσανοειδών στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων του παχέος εντέρου δεν είναι εισέτι γνωστός.Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δράση ορισμένων προσταγλανδινών και της λευκοτρίνης Β4 στο ρυθμό πολλαπλασιασμού των ανθρωπίνων κυτταρικών σειρών αδενοκαρκινώματος του παχέος εντέρου SW1116 και HT-29 και της 16,16 διμέθυλ- προσταγλανδίνης Ε2 στο παχύ έντερο μυών BALB/c. Οι προσταγλανδίνες (ΠΓ) Ε2, F2a, I2, ο μεθυλικός εστέρας της ΠΓΕ2 (μΠΓΕ2), ο 16,16 διμεθυλικός εστέρας της ΠΓΕ2 (δμΠΓΕ2) και η λευκοτρίνη Β4 (ΛΤΒ4), σε συγκεντρώσεις 10-10, 10-8 και 10-6 Μ που χορηγήθηκαν για μέγιστο χρόνο 72 ώρες διέγειραν τον πολλαπλασιασμό των HT-29 κυττάρων και η πολλαπλασιαστική τους δράση εξαρτάται από την συγκέντρωση και το χρόνο επίδρασης. Η απάντηση της SW1116 κυτταρικής σειράς στη δράση των προσταγλανδινών είναι κωδωνοειδής (bell shaped) δηλαδή μέγιστη πολλαπλασιαστική δράση στη μεσαία συγκέντρωση 10-8 και ελλατωμένη στις συγκεντρώσεις 10-10 και 10-6 Μ. Στην κυτταρική σειρά HT-29 η μΠΓΕ2 αυξάνει επίσης τον πολλαπλασιασμό σε σχέση με τα κύτταρα-μάρτυρες. Κανένα από τα εικοσανοειδή τα οποία μελετήθηκαν, μελετήθηκαν δεν επηρεάζουν την κατανομή των κυττάρων, στις τρεις φάσεις του κυτταρικού κύκλου ή την απόπτωση. H δμΠΓΕ2 ενεργοποιεί τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων του επιθηλίου του παχέος εντέρου φυσιολογικών μυών BALB/c, χωρίς να διαφοροποιεί την κατανομή των κυττάρων στον κυτταρικό κύκλο. Η τελευταία αυτή παρατήρηση εδείχθει με το πυρηνικό αντιγόνο κυτταρικού πολλαπλασιασμού (PCNA) σε κατ’ ουσίαν αμιγείς πληθυσμούς κυττάρων παχέος εντέρου μυών με κυτταρομετρία ροής.Εχει παρατηρηθεί ότι τα μη στεροειδή αντιφλεγμονώδη φάρμακα (ΜΣΑΦ) ελαττώνουν την επίπτωση της θνητότητος από καρκίνο του παχέος εντέρου. Στην παρούσα μελέτη παρατηρήθηκε ότι τα ΜΣΑΦ παρακωλύουν το ρυθμό ανάπτυξης, τροποποιούν την κατανομή των κυττάρων στις τρεις φάσεις του κυτταρικού κύκλου και αυξάνουν την απόπτωση στις ανθρώπινες κυτταρικές σειρές του παχέος εντέρου HCT-15 και HT-29. Μελετήθηκε εάν η δράση αυτή των ΜΣΑΦ γίνεται μέσω αναστολή της σύνθεσης προσταγλανδινών. Τα κύτταρα HCT-15 δεν παράγουν προσταγλανδίνες, ούτε όταν διεγείρονται εξωγενώς, ενώ τα ΗΤ-29 παράγουν ΠΓΕ2, ΠΓF2a και ΠΓΙ2. Χορηγήθηκε θεϊική σουλινδάκη σε συγκέντρωση 200μΜ και πιροξικάμη σε συγκέντρωση 900μΜ μέχρι 72 ώρες και στις δύο κυτταρικές σειρές και παρατηρήθηκαν αλλαγές στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων, στον κυτταρικό κύκλο και στην απόπτωση. Η χορήγηση των ΠΓΕ2, ΠΓF2a και ΠΓΙ2 σε συγκεντρώσεις 10-6 και 10-11 δεν αναστρέφει τη δράση των ΜΣΑΦ στις τρεις παραμέτρους που αφορούν την κυτταρική ανάπτυξη και που μελετήθηκαν στην παρούσα εργασία.Συμπερασματικώς, τα ευρήματα της εργασίας εγείρουν την πιθανότητα τα εικοσανοειδή να συμμετέχουν στην καρκινογένεση του παχέος εντέρου, ενεργοποιώντας τον ρυθμό πολλαπλασιασμού των κακοήθων κυττάρων του παχέος εντέρου. Επίσης, τα ΜΣΑΦ φαίνεται να αναστέλλουν την ανάπτυξη των κακοήθων κυττάρων του παχέος εντέρου, ανεξαρτήτως από την ικανότητα των να εμποδίζουν τη σύνθεση προσταγλανδινών. Οι ανωτέρω παρατηρήσεις πιθανόν να εξηγούν εν μέρει την αντικαρκινική δράση των ΜΣΑΦ στο παχύ έντερο.