Улога дефензина у биологији тумора, део 1

Апстрактан:

Дефензини су дуго сматрани само антимикробним пептидима. Током година, откривено је више функција повезаних са имунитетом и за подфамилије -дефенсин и -дефенсин. Овај преглед пружа увид у улогу дефензина у имунитету тумора. Пошто су дефензини присутни и различито изражени у одређеним типовима рака, истраживачи су почели да откривају њихову улогу у микроокружењу тумора. Показало се да су хумани неутрофилни пептиди директно онколитички пермеабилизирајући ћелијску мембрану. Даље, дефензини могу да изазову оштећење ДНК и индукују апоптозу туморских ћелија. У микроокружењу тумора, дефензини могу деловати као хемоатрактанти за подгрупе имуних ћелија, као што су Т ћелије, незреле дендритичне ћелије, моноцити и мастоцити.

Поред тога, активирањем циљаних леукоцита, дефензини стварају проинфламаторне сигнале. Штавише, имуно-адјувантни ефекти су пријављени у различитим моделима. Дакле, дејство дефензина превазилази њихов директан антимикробни ефекат, тј. лизу микроба који инвазију на мукозне површине. Изазивајући повећање проинфламаторних сигналних догађаја, лизу ћелија (генерисање антигена) и привлачење и активацију ћелија које представљају антиген, дефензини би могли да имају релевантну улогу у активирању адаптивног имуног система и стварању антитуморског имунитета, те би тако могли доприносе успеху имунотерапије.

Циљање на бела крвна зрнца је нови приступ у лечењу канцера и имунолошких болести, који може активирати имуни систем и на тај начин побољшати имунитет. Циљана леукоцитна терапија је да селективно активира имуне ћелије као што су Т ћелије, Б ћелије и природне ћелије убице, и да их води да нападну ћелије рака или страна тела у телу, како би се постигла сврха лечења.

Кључ за циљање терапије белим крвним зрнцима је стимулисање одговора имуног система и предузимање одговарајућих мера како би се осигурало да има минималан утицај на ћелије које су нападнуте. Током овог процеса, имуне ћелије се активирају и ослобађају цитокине и катализаторе, хемикалије које активирају одговор других имуних ћелија, што доводи до појачане упале у телу, што јача имунитет.

Према томе, циљана терапија леукоцитима може активирати имуни систем тела, побољшати имунитет и сарађивати са имунолошким системом тела како би произвела боље терапеутске ефекте. Види се да треба посебну пажњу посветити побољшању имунитета. Цистанцхе може значајно побољшати имунитет. Месни пепео садржи различите биолошки активне компоненте, као што су полисахариди, две печурке, Хуанг Ли итд. Ови састојци могу стимулисати имуни систем разних врста ћелија и повећати њихову имунолошку активност.

Кликните на здравствене предности цистанцхеа

Кључне речи:

дефенсинс; биологија тумора; имуне ћелије.

1. Представљање

Дефензини су породица малих катјонских пептида који садрже шест цистеинских остатака повезаних преко три интрамолекуларне дисулфидне везе, са централним слојем који доминира њиховом структуром [1,2]. Откривене су три потпородице. Лехрер и колеге су идентификовали прве дефензине код сисара из гранулоцита зеца 1984. Касније, 1985. године, објавили су прве секвенце хуманог дефензина, које су првобитно назвали као антибиотски пептиди изведени из неутрофила или пептида хуманих неутрофила (3,44) ]. Такође су увели термин 'дефензини' за високо сродне пептиде ХНП-1 до 3, на основу њихових антибактеријских, антивирусних и антифунгалних својстава која оснажују одбрану домаћина [4].

Касније је откривен ХНП-4, са истом цистеинском кичмом као и остали мијелоични ХНП, али са нешто другачијом секвенцом и значајно више хидрофобних аминокиселина [5]. Само око 2 процента укупног садржаја дефензина неутрофила је ХНП-4, што је вероватно разлог зашто је занемарен током открића прва три ХНП-а [6]. Немају сви сисари леукоцитне дефензине, јер су они пријављени само код примата, зечева и неких других врста глодара [2].

С тим у вези, важно је напоменути да мишевима недостају дефензини неутрофила [7]. Сходно томе, истраживање улоге дефензина неутрофила у мишјим моделима могуће је само код трансгених мишева. Међутим, мишје цревне Панетх ћелије производе дефензине, који се такође називају криптама [8]. Слично дефензинима неутрофила, ентеричне крипте имају антимикробна својства, али мишје крипте у великој мери надмашују групу од четири хумана мијелоидна дефензина [9,10]. Отприлике у време открића мишјих крипти, такође је откривено да два -дефензина луче људске Панетх ћелије: људски дефензин 5 и људски дефензин 6 (ХД-5 и ХД-6), који деле својства са мијелоидним -дефензинима [11,12]. ХД-5 и ХД-6 закључују групу од шест познатих људских дефензина.

Следећа потпородица која је идентификована била је -дефенсини. Иако њихово име сугерише да су они настали након -дефензина, -дефензини су много старији на еволутивној скали, пошто -дефензински гени (ДЕФА) потичу од -дефензинских гена (ДЕФБ) и чини се да су обе породице еволуирале из заједничког пре- ген дефензина сисара [13,14]. Људски дефензини су такође бројнији, пошто је идентификовано скоро 40 хуманих дефензинских гена [15,16]. Занимљиво је да су -дефензини први пут откривени у трахеалној слузокожи крава [17], а додатни -дефензини су пречишћени из говеђих неутрофила [18]. 1995. године, десет година након првог описа -дефензина код људи, изолован је први људски -дефензин: људски -дефензин-1 или хБД-1 [19]. Од тада је откривено више -дефензина, а сви се они експримирају у епителним и/или мукозним ткивима пружајући антимикробну заштиту на местима која су скоро непрекидно у контакту са микроорганизмима [16].

Следећа потпородица која је идентификована била је -дефенсини. Иако њихово име сугерише да су они настали након -дефензина, -дефензини су много старији на еволутивној скали, пошто -дефензински гени (ДЕФА) потичу од -дефензинских гена (ДЕФБ) и чини се да су обе породице еволуирале из заједничког пре- ген дефензина сисара [13,14]. Људски дефензини су такође бројнији, пошто је идентификовано скоро 40 хуманих дефензинских гена [15,16]. Занимљиво је да су -дефензини први пут откривени у трахеалној слузокожи крава [17], а додатни -дефензини су пречишћени из говеђих неутрофила [18]. 1995. године, десет година након првог описа -дефензина код људи, изолован је први људски -дефензин: људски -дефензин-1 или хБД-1 [19]. Од тада је откривено више -дефензина, а сви се они експримирају у епителним и/или мукозним ткивима пружајући антимикробну заштиту на местима која су скоро непрекидно у контакту са микроорганизмима [16].

Генерално, структуру људских дефензина карактерише троланчани антипаралелни слој, који се држи на месту помоћу три дисулфидне везе [1,21,22] (Слика 1). Код дефензина ове дисулфидне везе се формирају између цистеинских остатака 1–6, 2–4 и 3–5, док је у -дефензинима то између цистеинских остатака 1–5, 2–4 и 3–6, што резултира мало другачијом структуром. [2].

Убрзо након њиховог открића, закључено је да дефензини делују првенствено као антимикробни лекови, али се чак иу то време сугерисало да дефензини такође могу играти улогу у упали, повреди ткива и другим процесима [26].

Тренутно су дефензини укључени у породицу алармина. Алармини су темељно проучавани у контексту њихове улоге бранилаца прве линије који штите домаћина. Они су протеини или пептиди који делују као иницијатори различитих процеса повезаних са имунитетом [27]. Они припадају широј породици ДАМП-ова (молекуларни обрасци повезани са оштећењем) и могу се поделити на основу њиховог порекла: неки потичу из гранула, као што су дефензини, кателицидин и неуротоксин који потиче од еозинофила; неки имају нуклеарно порекло, као што је кутија групе 1 високе покретљивости; а неки потичу из цитоплазме, на пример, протеини топлотног шока [27]. Већина алармина добијених из гранула је такође позната као антимикробни пептиди или АМП, а ова подгрупа укључује дефензине.

У нормалним околностима, урођени и адаптивни имуни систем раде заједно како би нас заштитили од претњи које нису саме себи, као што су бактерије и вируси. Међутим, иако канцер потиче од „самих“ ћелија, наш имуни систем може да препозна и убије малигне ћелије због њиховог измењеног антигенског састава и биолошког понашања [28,29]. Генетска нестабилност ћелија рака је примарни извор тумор-специфичних антигена [29]. Поред тога, епигенетске абнормалности, мењајући експресију гена, такође играју важну улогу у настанку рака и могу изазвати транскрипцију гена који су нормално ограничени на развој фетуса током одраслог живота [29,30]. Осим што су антигени, многи тумори покушавају да побегну од имуног система стварањем имуносупресивног окружења.

Стога је јасно да је интеракција између имуног система и туморских ћелија сложена, а са порастом имунотерапије, не треба занемарити важност антитуморског имунитета и могућег имунолошког бекства. Овде сумирамо потенцијалне улоге дефензина у микроокружењу тумора (ТМЕ), пошто све више и више доказа указује на функције повезане са имунитетом изван једноставне антимикробне активности.

2. Директан ефекат на ћелије тумора

Прво, слично њиховом антимикробном дејству, -дефензини могу имати директан цитотоксични ефекат на туморске ћелије. Могући механизми деловања варирају од директне физичке интеракције са мембраном до активације путева ћелијске смрти (Слика 2). ХНП-1 до 3 је индуковао ћелијску смрт у А549 ћелијама и Јуркат Т-ћелијама повезаним са повредом митохондрија и другим неспецификованим путевима, са знацима активације каспазе-3/-7 [31,32]. Поред тога, ХНП-1 се акумулирао у ендоплазматском ретикулуму пре активације каспазе-3 у ћелијама А549 [33]. Када је рекомбинантни ХНП-1 експримиран у А549 ћелијама, то је изазвало значајну инхибицију раста због (вероватно сличног) апоптотичког механизма који је покренуо интрацелуларни ХНП-1. Ова анти-туморска активност је такође доказана ин виво, пошто су апоптоза туморских ћелија, смањена густина микросудова и повећана инфилтрација лимфоцита примећени код мишева третираних еукариотским експресионим плазмидом који кодира ХНП-1 [34].

У биомеханичкој студији са ПЦ-3 ћелијама, Гаспар и колеге су показали цитотоксичност ХНП-1, што је изазвало морфолошке модификације повезане са пермеабилизацијом мембране [35]. Они су предложили процес повреде ћелије у два корака: прво, мембрана је пермеабилизована омогућавајући ХНП да уђу у ћелију, а затим долази до оштећења ДНК, пошто ХНП могу да изазову једноланчане прекиде ДНК [35,36]. У зависности од концентрације дефензина, поремећај мембране може бити узрокован димеризацијом ХНП-1, где је хидрофобна страна димера окренута ка липидним ланцима мембране, док поларна страна формира водену пору, изазивајући цурење ћелија [37 ]. Релативна 'селективност' ХНП-а за мембране ћелија рака може се објаснити обогаћивањем фосфатидилсерином у мембранама ћелија рака, чинећи их ањонским и повећавајући шансе за интеракцију са катјонским ХНП-има [35,38]. Високе локалне концентрације ХНП-1 (веће или једнаке 10 µг/мЛ) такође су испољиле цитотоксичне ефекте на кератиноците, примарне епителне ћелије и фибробласте [39,40].

Слично, излагање ћелија оралног сквамозног карцинома високим концентрацијама ХНП-1 резултирало је онколитичким ефектом [41]. дефензини пречишћени од неутрофила такође су показали синергистички антитуморски ефекат када су давани са антибиотиком, низином, изазивањем апоптозе на ћелијским линијама простате (ПЦ-3) и колоректалног карцинома (ХЦТ-116) [42] . Не само да су дефензини добијени из неутрофила цитотоксични, већ и -дефензин 5, који се углавном експримира у Панетховим ћелијама, утиче на одрживост туморских ћелија. Пролиферација ћелија рака дебелог црева и капацитет формирања колонија значајно су смањени прекомерном експресијом ДЕФА5. Код голих мишева, прекомерна експресија овог гена потиснула је раст тумора. Механизми иза његовог супресивног ефекта тумора укључују фосфоинозитид 3-киназу, пошто се ДЕФА5 директно везује за свој сигнални комплекс, што доводи до одложеног раста ћелија и метастаза [43]. Занимљиво је да хБД-1 може да промени трансдукцију сигнала рецептора 2 хуманог епидермалног фактора раста (ХЕР2) и да је хБД-1 изведен из урина био у стању да потисне раст рака мокраћне бешике [44].

У ћелијским линијама хуманог хепатоцелуларног карцинома (ХЦЦ), експресија хБД-1 је драматично смањена, а спасавање његове експресије ефикасно потискује пролиферацију ћелија и способност формирања колонија. Када је тестиран на моделу хепатоцелуларног карцинома голог миша, експресија хБД-1 је инхибирала раст тумора изазивањем деградације протеина и стреса ендоплазматског ретикулума (ЕР), а то је касније активирало пут ц-Јун Н-терминалне киназе (ЈНК), који посредовао је инхибиторни ефекат хБД-1 [45]. Штавише, пријављено је да хБД-2 и -3 садрже онколитички мотив који се везује за фосфатидилинозитол 4,5-бисфосфат. Ова интеракција је критична за посредовање у цитолизи туморских ћелија, а експерименти са хБД-2 су показали да је дефензин убио туморске ћелије путем акутне литичке ћелијске смрти уместо апоптозе [46,47]. Друга истраживања су ово потврдила, пошто су ћелије аденокарцинома А549 третиране хБД-3 показале тренутно оштећење ћелијске мембране.

Штавише, Дефб14, мишји хомолог хБД-3, био је у стању да значајно смањи раст тумора Левисовог карцинома плућа код мишева када се континуирано примењује [48]. хБД-5 је такође показао обећавајућу ин виво ефикасност против рака у моделу рака дебелог црева изазваног 1,2-диметилхидразином. Уочено је смањење параметара тумора, аберантна жаришта крипти и повећање стопе апоптозе, истовремено са инфилтрацијом тумора неутрофилним гранулоцитима. Дебело црево мишева третираних хБД-5- чак је открило обнављање нормалне архитектуре. хБД-5 се више везује за ћелије рака, због измењене флуидности њихових ћелијских мембрана, на крају не утичући на здраве ћелије домаћина [49]. Иако се θ-дефензини налазе само у одређеним врстама мајмуна из Старог света, њихова способност убијања туморских ћелија не може се занемарити. Аналози θ-дефенсина богати серином показали су већу цитотоксичност према ћелијским линијама рака дојке него према нормалним епителним ћелијама дојке.

Што је још важније, аналози су имали синергистички ефекат на третман троструко негативне ћелијске линије рака дојке цисплатином и доксорубицин хидрохлоридом [50]. Не само животиње имају антимикробне пептиде. ПвД1 је пример антимикробног пептида сличног дефензину који се налази у биљци пасуља (Пхасеолус вулгарис), који такође изгледа да има директну активност против рака [51,52]. Пептид је имао другачији ефекат на нормалне у поређењу са туморским ћелијама, пошто је могао да допре до унутрашњости ћелија тумора дојке и индукује апоптотичке догађаје. Слично другим дефензинима, ПвД1 је у интеракцији са мембранама и понекад изазива поремећаје. Поред тога, ПвД1 је модулирао адхезију ћелије на ћелију. Ово би могао бити занимљив начин да се спречи адхезија ћелија рака на здраво ткиво и сузбије ширење метастаза [52].

For more information:1950477648nn@gmail.com