Συσχέτιση της αδιπονεκτίνης με την απόπτωση και αυτοφαγία στον καρκίνο του ενδομητρίου

Abstract

Obesity is a well-established risk factor for endometrial cancer. Dysregulation and dysfunction of adipose-secreted hormones, known as adipokines, has been mechanistically linked to the development of malignancies. Adiponectin is the most abundant circulating adipokine and has antineoplastic and anti-inflammatory action. Low adiponectin levels have been reported in patients with obesity and have been associated with increased risk of endometrial cancer. Adiponectin acts on peripheral tissues via its two receptors AdipoR1 and AdipoR2. The expression of AdipoR1 and AdipoR2 in endometrial cancer is not established to date. The molecular mechanisms linking the low levels of adiponectin with development of endometrial cancer are yet to be elucidated. In this study, we examined the expression of AdipoR1 and AdipoR2 in ex vivo tissue preparations of human endometrial adenocarcinomas, and endometrial cancer cell lines in vitro. We investigated the role of AdipoRs in adiponectin signaling as well as the cellular signaling pathways mediating adiponectin’s antineoplastic action in endometrial cell lines. Furthermore, we evaluated the role of adiponectin in autophagy and apoptosis in endometrial cancer cell lines. Since oxidative stress has a significant role in the process of autophagy and apoptosis, we studied the effect of adiponectin on the formation of reactive oxygen species, as a marker of oxidative stress.In this study, we show that ex vivo preparations of human endometrial adenocarcinoma, and endometrial cancer cell lines in vitro express both AdipoR1 and AdipoR2. Adiponectin activates its intracellularly signaling pathways in endometrial cell lines directly by binding to AdipoRs, since administration of AdipoR1 and AdipoR2 siRNA inhibits adiponecting signaling. We then show that downregulation of LKB1 (a tumor-suppressive factor that acts via AMPK activation) prevents adiponectin-induced antineoplastic effects. Adiponectin administration reduces ERK 1/2 but not Akt phosphorylation in RL95-2 endometrial cancer cells that express PTEN while it inhibits activation of Akt but not ERK1/2 in KLE endometrial cancer cells that do not express PTEN. Adiponectin reduces cyclin D1 expression in KLE cells and cyclin E2 expression in RL95-2 cells. The adiponectin-induced reduction in cyclin D1 and cyclin E2 activity has a critical role in inhibition of endometrial cancer cell growth. Furthermore, we show that adiponectin promotes autophagy by increasing the protein levels of ATG5, Beclin-1 and LC3, and promoted apoptosis by reducing the levels of the anti-apoptotic protein Bcl-2. We last show that adiponectin results in increased production of reactive oxygen promoting autophagy and apoptosis. The results of this study are important because they promote the understanding of the mechanisms through which adiponectin exhibits its antineoplastic action and promotes autophagy in endometrial cancer. These results elucidate the molecular mechanisms linking obesity with endometrial cancer and may contribute to the development of novel therapeutic approaches.

Η παχυσαρκία είναι ένας σημαντικός παράγοντας κινδύνου ανάπτυξης καρκίνου του ενδομητρίου. H παχυσαρκία συνδέεται με την ανάπτυξη νεοπλασμάτων μέσω δυσλειτουργίας ορμονών που εκκρίνονται από τον λιπώδη ιστό, γνωστές ως αδιποκίνες. Μία από τις πιο άφθονες κυκλοφορούσες αδιποκίνες είναι η αδιπονεκτίνη που έχει αντιφλεγμονώδεις και αντινεοπλασματικές ιδιότητες. Τα χαμηλά επίπεδα αδιπονεκτίνης έχουν συσχετιστεί με αυξημένο κίνδυνο καρκίνου του ενδομητρίου. Οι δράσεις της αδιπονεκτίνης στους περιφερικούς ιστούς μεσολαβούνται κυρίως από δύο διακριτούς υποδοχείς, τον υποδοχέα της αδιπονεκτίνης 1 και 2 (AdipoR1 και AdipoR2). Η παρουσία των υποδοχέων αδιπονεκτίνης στον καρκίνο του ενδομητρίου και ο ρόλος τους στην μοριακή σηματοδότηση της αδιπονεκτίνης παραμένει αδιευκρίνιστος. Οι μοριακοί μηχανισμοί που συνδέουν χαμηλά επίπεδα αδιπονεκτίνης με τον καρκίνο του ενδομητρίου δεν είναι πλήρως κατανοητοί.Στη μελέτη αυτή αρχικά εξετάσαμε την έκφραση των υποδοχέων αδιπονεκτίνης 1 και 2 σε σε αδενοκαρκινώματα ενδομητρίου ex vivo και κυτταρικές σειρές καρκίνου ενδομητρίου in vitro. Αναλύσαμε το ρόλο των υποδοχέων της αδιπονεκτίνης στην μοριακή της σηματοδότηση και τα ενδοκυτταρικά σηματοδοτικά μονοπάτια μέσω των οποίων η αδιπονεκτίνη ασκεί την αντινεοπλασματική δράση σε κύτταρα καρκίνου του ενδομητρίου. Κατόπιν αξιολογήσαμε τον ρόλο της αδιπονεκτίνης στην αυτοφαγία και την απόπτωση στα καρκινικά κύτταρα του ενδομητρίου. Δεδομένου ότι το οξειδωτικό στρες εμπλέκεται τόσο στην αυτοφαγία όσο και στην απόπτωση, μελετήσαμε τον ρόλο της αδιπονεκτίνης στα επίπεδα ελευθέρων ριζών οξυγόνου ως δείκτη οξειδωτικού στρες. Σε αυτή την μελέτη δείξαμε ότι δείγματα ανθρώπινου ιστού αδενοκαρκίνωματος του ενδομητρίου ex vivo και κυτταρικές σειρές καρκίνου ενδομητρίου in vitro εκφράζουν και τους δύο υποδοχείς της αδιπονεκτίνης. Οι υποδοχέις αδιπονεκτίνης είναι άμεσα απαραίτητοι για την δράση της αδιπονεκτίνης καθότι η μείωση του mRNA των AdipoR1 και AdipoR2 με siRNA ακυρώνει την σηματοδότηση αδιπονεκτίνης. Ύστερα δείξαμε ότι μείωση της έκφρασης του LBK1 (ενός ογκοκατασταλτικού παράγοντα που ενεργοποιεί την ΑΜΡΚ) έχει ως αποτέλεσμα την κατάργηση της επαγόμενης από την αδιπονεκτίνη μείωσης της κυτταρικής δραστηριότητας. Παρατηρήσαμε ότι η θεραπεία με αδιπονεκτίνη μειώνει τα επίπεδα φωσφορυλίωσης του ERK 1/2 αλλά όχι του Akt στην κυτταρική σειρά RL95-2 που ελλείπετε από PTEN, ενώ καταστέλλει την ενεργοποίηση του Akt αλλά όχι του ERK 1/2 στην κυτταρική σειρά KLE που εκφράζει PTEN. Η αδιπονεκτίνη μειώνει την έκφραση της κυκλίνης D1 στα κύτταρα KLE που περιέχουν PTEN και της κυκλίνης Ε2 στα κύτταρα RL95-2 που δεν εκφράζουν PTEN. Η μείωση της κυκλίνης D1 ή/και της κυκλίνης Ε2 που προκαλείται από την αδιπονεκτίνη είναι ένα κρίσιμο βήμα για την καταστολή της ανάπτυξης καρκινικών κυττάρων ενδομητρίου. Κατόπιν, δείξαμε ότι η αδιπονεκτίνη προάγει την αυτοφαγία αυξάνοντας τα πρωτεϊνικά επίπεδα των ATG5, Beclin-1 και LC3 ενώ ταυτόχρονα προωθεί την απόπτωση μειώνοντας τα επίπεδα της αντι-αποπτωτικής πρωτεΐνης Bcl-2. Τέλος δείξαμε ότι η αδιπονεκτίνη προάγει την παραγωγή ελευθέρων ριζών οξυγόνου που συσχετίζονται με την αυτοφαγία με τρόπο που οδηγεί στο θάνατο των καρκινικών κυττάρων και αυτό το αποτέλεσμα ενισχύεται από την πρόκληση απόπτωσης. Τα αποτελέσματα της έρευνας είναι σημαντικά διότι, ο καθορισμός των ρυθμιστικών επιδράσεων της αδιπονεκτίνης στην νεοπλασματική δραστηριότητα και την αυτοφαγία στα καρκινικά κύτταρα του ενδομητρίου μπορεί να βοηθήσει στην αποσαφήνιση των μοριακών μηχανισμών που συνδέουν την παχυσαρκία με τον καρκίνο του ενδομητρίου και στην ανάπτυξη καινούριων θεραπευτικών μεθόδων.