Διερεύνηση πιθανής συσχέτισης του σακχαρώδη διαβήτη με τον καρκίνο του στόματος: πειραματική μελέτη σε επίμυς Spraque Dawley

Abstract

Introduction: Oral squamous cell carcinoma (OSCC) is one of the mostcommon human malignancies. Despite progress in therapeutic approaches,the five-year survival rate for oral cancer has not improved significantly overthe past several decades and it remains about 50%, making this disease aserious public health problem. Oral carcinogenesis is a multistep process inwhich gene alterations in oncogenes and tumor suppressor genes lead to thedisruption of the normal regulatory pathways that control basic cellularfunctions including cell division, differentiation, and apoptosis. Majorenvironmental factors for oral cancer triggering initial mutational eventsinclude tobacco and alcohol abuse, which contribute to an estimated 75% ofall oral cancers. Traditionally, diabetes mellitus was not considered to beinvolved in the pathogenesis of oral cancer. Nevertheless recentepidemiological studies associate diabetes mellitus with increased risk for oralcancer.Despite these studies, which associate diabetes mellitus and oraloncogenesis, so far no molecular basis of this association has been proposedin the literature. A possible mechanism linked to both diseases may involve insulin receptor substrate-1 (IRS-1) and focal adhesion kinase pp125 (FAK).The aim of this study was to investigate in diabetic (type I) and normal ratswith induced oral squamous cell carcinoma whether the molecular basis forthat putative association involves insulin receptor substrate-1 (IRS-1) andfocal adhesion kinase (FAK).Materials and methods: Fourteen diabetic and 12 normal rats developedcancer after 4-nitroquinoline-N-oxide treatment, while six diabetic and sixnormal animals were used as controls. Oral sections were studied usingpolyclonal antibody against IRS-1 and monoclonal antibody against FAKproteins.Results: Expression of IRS-1 was significantly higher in diabetic than normalrats, but it decreased in diabetic animals with tumor, especially in more advanced stages. FAK expression was significantly higher in rats with cancerin comparison to the ones without it, regardless the diabetes status.Conclusions: The above data suggest that the IRS-1/FAK pathway is alteredby diabetes resulting in reduced cell adhesion and possibly increasing risk fororal cancer.

Εισαγωγή: Το ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του στόματος αποτελεί μία από τις πιο συχνές κακοήθεις νεοπλασίες. Παρά τη πρόοδο που έχει επιτευχθεί στις θεραπευτικές προσεγγίσεις της νόσου, το ποσοστό πενταετούς επιβίωσης δεν έχει βελτιωθεί κατά τη διάρκεια των πρόσφατων δεκαετιών και παραμένει περίπου 50% καθιστώντας τη νόσο αυτή ένα μείζον πρόβλημα για τη δημόσια υγεία. Η στοματική καρκινογένεση είναι μια διαδικασία πολλών σταδίων κατά την οποία αλλοιώσεις σε ογκογονίδια και ογκοκατασταλτικά γονίδια οδηγούν σε διαταραχή των φυσιολογικών ρυθμιστικών οδών, που ελέγχουν βασικές κυτταρικές λειτουργίες όπως η κυτταρική διαίρεση, η διαφοροποίηση, και η απόπτωση. Μείζονες περιβαλλοντικοί παράγοντες για τον στοματικό καρκίνο, που προκαλούν τιςαρχικές εκδηλώσεις μεταλλάξεων περιλαμβάνουν τον καπνό και την κατάχρηση αλκοόλ, που συμβάλλουν σε στο 75% περίπου όλων των στοματικών καρκίνων Αν και μέχρι πρότινος ο σακχαρώδης διαβήτης δεν είχε συσχετισθεί με την παθογένεση του καρκίνου του στόματος, πρόσφατες επιδημιολογικές μελέτες τον ενοχοποιούν ως προδιαθεσικό παράγοντα για την ανάπτυξη ακανθοκυτταρικού καρκινώματος του στόματος.Παρά τις πρόσφατες αυτές επιδημιολογικές μελέτες, δεν έχει έως τώρα προταθεί συσχέτιση των δύο νοσημάτων σε μοριακή βάση. Ένας μηχανισμός που πιθανώς συνδέει τα δύο αυτά νοσήματα σε μοριακό επίπεδο περιλαμβάνει την πρωτεΐνη υπόστρωμα του υποδοχέα ινσουλίνης-1 (insulinreceptor substrate-1, IRS-1) και την κινάση εστιακής πρόσδεσης pp125, (focaladhesion kinase pp125(FAK)). Στόχο της εργασίας αυτής αποτέλεσε η διερεύνηση σε διαβητικούς τύπου Ι και φυσιολογικούς επίμυς, που υποβλήθηκαν σε χημική καρκινογένεση και ανέπτυξαν ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του στόματος, αν η μοριακή βάση γιατ ην ενδεχόμενη αυτή σχέση περιλαμβάνει τις πρωτεΐνες IRS-1 και FAK.Υλικό και Μέθοδος: Δεκατέσσερις διαβητικοί και 12 μεταβολικά φυσιολογικοί επίμυες ανέπτυξαν καρκίνο του στόματος μετά από επαλείψεις της καρκινογόνου ουσίας 4-nitroquinoline-N-oxide στη υπερώα, ενώ 6 διαβητικά και 6 μεταβολικώς φυσιολογικά ζώα χρησιμοποιήθηκαν ως Εισαγωγή: Το ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του στόματος αποτελεί μία από τις πιο συχνές κακοήθεις νεοπλασίες. Παρά τη πρόοδο που έχει επιτευχθεί στις θεραπευτικές προσεγγίσεις της νόσου, το ποσοστό πενταετούς επιβίωσης δεν έχει βελτιωθεί κατά τη διάρκεια των πρόσφατων δεκαετιών και παραμένει περίπου 50% καθιστώντας τη νόσο αυτή ένα μείζον πρόβλημα για τη δημόσια υγεία. Η στοματική καρκινογένεση είναι μια διαδικασία πολλών σταδίων κατά την οποία αλλοιώσεις σε ογκογονίδια και ογκοκατασταλτικά γονίδια οδηγούν σε διαταραχή των φυσιολογικών ρυθμιστικών οδών, που ελέγχουν βασικές κυτταρικές λειτουργίες όπως η κυτταρική διαίρεση, η διαφοροποίηση, και η απόπτωση. Μείζονες περιβαλλοντικοί παράγοντες για τον στοματικό καρκίνο, που προκαλούν τις αρχικές εκδηλώσεις μεταλλάξεων περιλαμβάνουν τον καπνό και την κατάχρηση αλκοόλ, που συμβάλλουν σε στο 75% περίπου όλων των στοματικών καρκίνων Αν και μέχρι πρότινος ο σακχαρώδης διαβήτης δεν είχε συσχετισθεί με την παθογένεση του καρκίνου του στόματος, πρόσφατες επιδημιολογικές μελέτες τον ενοχοποιούν ως προδιαθεσικό παράγοντα για την ανάπτυξη ακανθοκυτταρικού καρκινώματος του στόματος.Παρά τις πρόσφατες αυτές επιδημιολογικές μελέτες, δεν έχει έως τώρα προταθεί συσχέτιση των δύο νοσημάτων σε μοριακή βάση. Ένας μηχανισμός που πιθανώς συνδέει τα δύο αυτά νοσήματα σε μοριακό επίπεδο περιλαμβάνει την πρωτεΐνη υπόστρωμα του υποδοχέα ινσουλίνης-1 (insulinreceptor substrate-1, IRS-1) και την κινάση εστιακής πρόσδεσης pp125, (focaladhesion kinase pp125(FAK)).Στόχο της εργασίας αυτής αποτέλεσε η διερεύνηση σε διαβητικούς τύπου Ικαι φυσιολογικούς επίμυς, που υποβλήθηκαν σε χημική καρκινογένεση και ανέπτυξαν ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα του στόματος, αν η μοριακή βάση για την ενδεχόμενη αυτή σχέση περιλαμβάνει τις πρωτεΐνες IRS-1 και FAK.Υλικό και Μέθοδος: Δεκατέσσερις διαβητικοί και 12 μεταβολικά φυσιολογικοί επίμυες ανέπτυξαν καρκίνο του στόματος μετά από επαλείψεις της καρκινογόνου ουσίας 4-nitroquinoline-N-oxide στη υπερώα, ενώ 6 διαβητικά και 6 μεταβολικώς φυσιολογικά ζώα χρησιμοποιήθηκαν ως μάρτυρες. Τα ιστοτεμάχια με τον καρκίνο που ελήφθησαν από τα ζώα μελετήθηκαν κατόπιν της κατάλληλης επεξεργασίας με την χρήση πολύκλωνικού αντισώματος έναντι της IRS-1 και μονοκλωνικού αντισώματος έναντι της FAK πρωτεΐνης.Αποτελέσματα: Η έκφραση του IRS-1 βρέθηκε να είναι αυξημένη σε στατιστικά σημαντικό βαθμό στους διαβητικούς μάρτυρες σε σχέση με τα μεταβολικώς φυσιολογικά ζώα, αλλά μειώθηκε στα διαβητικά ζώα με καρκίνο του στόματος, ειδικά σε αυτά με όγκους σε προχωρημένο στάδιο. Η ανοσοϊστοχημική έκφραση της FAK βρέθηκε σημαντικά αυξημένη στους επίμυες με καρκίνο σε σύγκριση με τους μάρτυρες, ανεξάρτητα από την ύπαρξη διαβήτη ή όχι.Συμπέρασμα: Τα παραπάνω αποτελέσματα συνηγορούν υπέρ της άποψης ότι ο σακχαρώδης διαβήτης τύπου I αλλοιώνει τη βιοχημική οδό IRS-1/FAK,γεγονός που έχει σαν αποτέλεσμα μειωμένη προσκόλληση των κυττάρων και πιθανώς αυξημένο κίνδυνο για καρκίνο του στόματος.