абстрактно
Основното
Дифлуорометилорнитин (DFMO) е синтетичен инхибитор на орнитин декарбоксилазата (ODC), ключов ензим в синтеза на полиамин (Pegg et al., 1987) и е ефективен за предотвратяване на онкогенезата на дебелото черво и кожата (Kingsnorth et al., 1983; Reddy et al., 1990;). DFMO забавя прогресията на рака на гърдата (Thompson and Ronan, 1986; Ratko et al., 1990). Тъй като почти всички тумори на гърдата на плъхове са зависими от естроген, тези тумори обикновено реагират на агенти, които нарушават сигналните пътища на естроген (Nandi et al., 1995). Въпреки това, естрогенът не е единственият фактор, който влияе върху развитието на рак на гърдата при хората (Kelloff et al., 1998). За разлика от туморите на гърдата на плъхове и значителна част от рака на гърдата при хората, туморите на гърдите на мишки са по-малко зависими от естроген. При мишки овариектомията не блокира развитието на тумора и не причинява регресия на тумора (Nandi et al., 1995; Russo and Russo, 1996). По този начин моделите на тумор на гърдата преодоляват недостига на модели на тумори на гърдата при плъхове при скрининг за агенти, които предотвратяват хормонално независим рак на гърдата. Към днешна дата са използвани само няколко модела туморни гърди на мишки за идентифициране на механизмите на химиопрофилактика (Green et al., 2001; Hursting et al., 2001).
Трансгенен модел на мишка на суроватъчно-киселинен протеинов промотор-Т антиген (WAP-TAg) е използван за изследване на ефектите както на ранните, така и на късните етапи на прогресия на тумора на гърдата (Tzeng et al., 1993; Li et al., 1996; Furth et al., 1999; Li et al., 2000; Ren et al., 2002). В този модел, маймунски вирус 40 големи TAgs се експресират в епителни клетки на гърдата под контрола на WAP. Експресията започва по-специално след пубертета в епителните клетки на млечната жлеза. По време на бременност TAg се експресира и в алвеоларните клетки. На 7-месечна възраст 100% от женските мишки развиват аденокарциноми на гърдата. Туморите показват хистологични характеристики, подобни на рака на гърдата при хора (Furth et al., 1999; Li et al., 2000) и носят известна аналогия с подгрупа от човешки рак на гърдата, които имат р53 мутации и една или повече от относително честите промени. елементи на Rb пътя, включително усилване и/или свръхекспресия на циклин D1, намалена експресия на p16 или други генетични промени (Ioachim et al., 2000) като SV40 TAg инактивират функцията както на p53, така и на Rb (Furth, 1998) . Предишни проучвания са използвали модела за изследване на ефекта от свръхекспресията на Bcl-2 и Maspin и загубата на Stat5a на специфични етапи на прогресия на рака на гърдата (Furth et al., 1999; Zhang et al., 2000; Ren et al., 2002).
Първо, нетрансгенните женски мишки са хранени с диета, съдържаща различни концентрации на DFMO (0, 3, 5, 4, 9, 7, 0 и 10 g/kg диета), за да се тества системна токсичност. Не се наблюдава системна токсичност след 6 седмично лечение. За да се изследват ефектите от лечението с DFMO върху прогресията на рака на гърдата, трансгенните женски мишки са били изложени на DFMO след началото на канцерогенезата чрез експресия на TAg. За да се изключи възможността DFMO да повлияе експресията на TAg, нивата на TAg в стационарно състояние бяха измерени чрез имунохистохимия и Western blot анализ и сравнени с мишки със или без лечение с DFMO (10 g/kg диета) в продължение на 30 дни. Лечението с DFMO не намалява експресията на TAg (Фигура 1а). Латентността на тумора се увеличава в зависимост от дозата (Фигура 2). DFMO при най-високата доза в това проучване (диета 10 g/kg) значително забавя началото на тумора от средно 109 дни при контролни мишки до средно 131 дни при третирани с DFMO мишки (t-тест на Student, P = 0,018). Няма съществен ефект върху скоростта на растеж на тумора или хистологията на тумора. Средното време за удвояване на тумори (n = 12) от третирани с DFMO мишки е 7,3 дни в сравнение с 6,8 дни при контролни мишки (n = 15).
Изображение в пълен размер
Излагането на DFMOs забави развитието на тумора. Мишките са наблюдавани до времето на първия осезаем тумор и евтаназирани, когато най-големият тумор е достигнал размер от 1 cm 3 чрез външна палпация. Честотата на туморите се регистрира два пъти седмично. ( а ) DFMO при най-високата доза (10 g/kg диета) значително забавя началото на тумора от средна възраст от 109 дни при контролни мишки (n = 14) до средна възраст от 131 дни при третирани с DFMO мишки (n = 14) ( T-тест на студент, p = 0,0001). Дозозависимо увеличение на латентността на тумора, което не е статистически значимо, се наблюдава при три по-ниски дози DFMO (диета 3, 5, 4, 9 и 7,0 g/kg, n = 15 за всяка група). ( б ) Инхибиране на честотата на тумора на гърдата чрез лечение с DFMO (диета 10 g/kg). На 160 дни честотата на тумора е намалена с приблизително 30%. Черна линия (плътни кутии): третирани с DFMO; сива линия (отворени кутии): отметка
Изображение в пълен размер
Наблюдението, че DFMO значително намалява средното време до появата на тумора, но не влияе върху растежа на идентифицираните тумори, показва, че DFMO инхибира растежа на пренопластични епителни клетки на гърдата. За да се провери тази хипотеза, ефектът на DFMO върху растежа на преноопластични млечни епителни клетки при мишки, изложени на DFMO (10 g/kg диета) и без DFMO експозиция (10 g/kg диета) в продължение на 1 месец беше анализиран чрез определяне на процента на апоптотични млечни епителни клетки (апоптотичен индекс (AI))) (Фигура 1b) и пролифериращи млечни епителни клетки (пролиферативен индекс (PI)) (Фигура 1в) за отделни мишки и изчисляване на съотношенията AI/PI (Фигура 3). Съотношението AI/PI е значително увеличено в епителните клетки на млечната жлеза при третирани с DFMO мишки (0,0558 ± 0,001 в сравнение с 0,013 ± 0,003 при контролни мишки; ANOVA, P = 0,013), което показва, че експозицията на DFMO инхибира растежа на млечната пренопластичен епител клетки. Въпреки че първоначално се смяташе, че DFMO влияе предимно на клетъчната пролиферация (Peralta Soler et al., 1998), както това проучване, така и предишно проучване в трансгенен миши модел на рак на кожата показват значителна апоптоза след лечение с този агент (Arbeit et al., 1999 ).
Лечението с DFMO повишава съотношението на апоптоза към пролифериращите клетки в пренопластичната тъкан на гърдата. Налице е статистически значимо увеличение на съотношението AI/PI в млечните жлези на лекувани с DFMO (10 g/kg диета) (0,058 ± 0,001) в сравнение с контролните (0,013 ± 0,003) мишки (ANOVA, P = 0, 013). AI се определя чрез изчисляване на процента на апоптотични клетки в обща популация от 500 пред-неопластични епителни клетки на гърдата в третирани с DFMO жлези (1,8% ± 0,6, n = 5) и контроли 0,6% ± 0,2, n = 5). Стойността на PI се определя чрез изчисляване на процента на белязани с BrdU клетки в популация от 500 пред-неопластични епителни клетки на гърдата в DFMO-третирани (37, 4 ± 13, 8, n = 5) и контрол (51, 8 ± 12, 7, n = 5) жлези и AI. Съотношението PI/PI се изчислява за всяка мишка. Дадени са средни стандартни грешки
Изображение в пълен размер
Изображение в пълен размер
Лечението с DFMO не повлиява наддаването на тегло или брутната токсичност при мишки; обаче предотвратява успешна бременност при трите най-високи дози. Подгрупи от пет мишки от всяка от различните дозови групи бяха сдвоени след лечение с DFMO. Всички мишки от контролната група и третираната с DFMO група (3,5 g/kg диета) забременяват в рамките на 20 дни. Нито една от мишките, третирани с DFMO при концентрация от 4,9 g/kg в диетата или по-висока, не се дразни. Този ефект върху бременността е обратим. Мишките, събрани от DFMO след лечение в продължение на поне 1 месец, успяха да забременеят в рамките на 20 дни. Излагането на DFMO не предотвратява еструс-диеструс, измерен чрез техниката на вагинално намазване (Cooper et al., 1993), и не променя хистологията на яйчниците. Вероятно е, че инхибиторният ефект на DFMO върху бременността е вторичен по отношение на ефектите върху матката, в съответствие с предишни съобщения от плъхове (Fozard et al., 1980; Reddy and Rukmini, 1981).
Накратко, DFMO (10 g/kg диета) значително увеличава латентността на тумора, като променя скоростта на клетъчна пролиферация и апоптоза в преноопластични епителни клетки на гърдата. Тези промени бяха свързани с намаляване на процента на клетките, които демонстрираха ядрен циклин D1. Промените в активността на циклин D1 могат да бъдат ранен биомаркер на химиопрофилактичната активност и са в съответствие с механичната роля на циклин D1 в прогресията на рака на гърдата.
Благодаря
Поддържани NIH, NCI, MAO/RFP NO1-CN-85076-46 (CJG и PAF) и NIH HD 38955 (JAF).