BEVEZETÉS
Az ibuprofén a nem-szteroid gyulladáscsökkentők (NSAID) csoportjába tartozik, amelyeket különféle gyulladásos folyamatok, fájdalom vagy láz kezelésére használnak. Az ibuprofén hatásainak hátterében álló mechanizmus a ciklooxigenáz (COX) aktivitás gátlásából ered, amely a prosztaglandin (PG) szintézishez szükséges.1 A PG-k a plazmamembránból származó arachidonsavból keletkeznek, és a helyi PG-termelésnek hormonszerű hatása van. Az emberi szövetekben két COX izoforma expresszálódik: a konstitutívan expresszálódó COX-1 izoforma a legtöbb szövetben létezik, míg a COX-2 izoforma erősen indukálódik a gyulladásos válasz során, beleértve a krónikus gyulladás és a vastagbélrák kóros állapotát is.2 A különböző COX-2-eredetű termékek közül a PGE2 legmagasabb szintje a tumorokban található, és különböző folyamatokat befolyásol, beleértve a sejtproliferációt és az apoptózist.3 A normál fiziológiában a PGE2 szerepet játszik a gasztrointesztinális nyálkahártya fenntartásában, olyan folyamatokat szabályozva, mint a nyálkaszekréció és az erek tágulása.4 Így a hosszan tartó NSAID-kezelés mellékhatásokhoz, többek között bélvérzéshez vezethet. A legtöbb NSAID, beleértve az ibuprofent is, mindkét COX-izoformát gátolja.
Az NSAID profilaktikus alkalmazása dokumentáltan csökkenti a vastagbélrák okozta halálozás kockázatát.5-9 Például napi 300 mg aszpirin adagolása 10 éven keresztül statisztikailag szignifikáns védőhatást mutatott.7,10,11 Hasonló kockázatcsökkenést jelentettek napi 200 mg-os ibuprofendózis mellett8,11-19 különböző tumortípusok esetében: Az IBUPROFEN MEGELŐZI A RÁKOT?
A halmozódó bizonyítékok azt mutatják, hogy a gyulladás elősegíti a tumorigenezist,20,21 különösen akkor, ha a szövet krónikus gyulladásos körülmények között van. A tumor mikrokörnyezetében a gyulladásos sejtek jeleket cserélnek a tumorsejtekkel. A stroma sejtek túlélési faktorokat választanak ki a tumorsejtek számára, míg a tumorsejtek citokineket termelnek, amelyek a stroma sejtek által az extracelluláris mátrix proteolitikus átalakítását, illetve új erek képződését váltják ki.20,22 Az ibuprofén gátolja a COX aktivitást és az azt követő proinflammatorikus PG termelődést; feltehetően ez a hatás áll az ibuprofén kemopreventív hatásának hátterében. A PGE2 például aktiválja a G-proteinhez kapcsolt PGE2-receptorokat, amelyek stimulálják a sejtproliferációban és túlélésben szerepet játszó különböző jelátviteli utakat.23,24
A szerzők ebben a cikkben további, a COX-2 gátlásától független hatásmechanizmusokat tekintenek át azzal a céllal, hogy növeljék annak tudatosságát, hogy az ibuprofén klinikai hatásai több sejtfolyamaton keresztül is közvetíthetők. A bemutatott bizonyítékokat a PubMed keresőmotorból keresték az “ibuprofen AND cancer” keresőkifejezéssel. A COX-független hatásokról beszámoló tanulmányokat, beleértve a szerzők laboratóriumában végzett vizsgálatokat is, választották ki az áttekintéshez.
ADDITIONAL MECHANISMS THROUGH WHICH IBUPROFEN INHIBITS TUMOUR CELLS
2015-ben Matos és Jordan25 áttekintette a rákos sejtek ibuprofennel történő kezelését. A HCT-116 vastagbélsejtek nem expresszálják a COX-2-t, de a 2 mMol/L ibuprofennel való kezelés proapoptotikus hatást váltott ki.26 Az ibuprofent alacsony, 100 µMol-os koncentrációban a peroxiszóma-proliferátor-aktivált receptor gamma (PPARγ) közvetlen és COX-független ligandjaként azonosították27 , és kimutatták, hogy a vastagbélrák kialakulásának patkánymodelleiben stimulálja annak nukleáris aktivitását.28 Így az ibuprofennél megfigyelt proapoptotikus hatás részben a PPARγ aktivációjából eredhet, ami az antiapoptotikus transzkripciós faktor NFκB downregulációjához vezet.28
Egy másik COX-független sejtválasz az ibuprofén kezelést követően a P75NTR, a TNF-receptor szupercsalád egyik tagjának bevonásáról számoltak be. A rákos sejtek 1 mMol/L ibuprofénnel történő kezelése a p38 mitogén-aktivált protein kináz útvonal függvényében a p75NTR mRNS stabilitásának stabilizálódását eredményezte, ami megnövekedett expressziós szintekhez29 , apoptózis indukciójához és növekedési szuppresszióhoz vezetett.30
Hasonló apoptózist elősegítő hatásról számoltak be HCT116 sejtekben, amikor az ibuprofen kezelés (1,5 mM 24 órán keresztül) érzékenyítette ezeket a sejteket a TNF-hez kapcsolódó apoptózist indukáló liganddal szemben.31 A mögöttes mechanizmus a TNF-hez kapcsolódó apoptózist indukáló ligand membránreceptorának, a TNF-receptor szupercsalád másik tagjának, a halálreceptor 5-nek az expressziójában játszott szerepet.
Az ibuprofen kezelésről (1 mMol/L 24 órán keresztül) továbbá azt jelentették, hogy jelentősen csökkenti a β-katenin nukleáris szintjét az SW480 és DLD-1 kolorektális tumorsejtekben. Ezzel összhangban az egyik transzkripciós célpontjának, a proproliferatív ciklin D1 génnek az expresszióját is elnyomták.32 Bár a mögöttes mechanizmus még meghatározásra vár, az ibuprofén ezen hatása különösen érdekesnek tűnik a vastagbélrák megelőzése szempontjából, mivel a túlzott β-katenin jelátvitel a vastagbélnyálkahártya őssejtjeinek nem megfelelő növekedési stimulációját okozhatja.33
A β-katenin jelátvitelre gyakorolt hatással párhuzamosan az ibuprofen közvetlenül beavatkozott az NFκB útvonalba is. Az ibuprofén kezelés sejtekben megfigyelt gyors hatása a GSK-3β gátló foszforilációja a 9-es szerinnél.32 Úgy találták, hogy ez a módosítás negatívan szabályozza az NFκB jelátvitelt, egy, az inhibitor fehérje IkBα degradációját követő lépésben, és elnyomja az anti-apoptotikus NFκB célgének, például a BCL2 és a BIRC5 expresszióját.
A 100 µMol ibuprofén COX-független hatásainak további példái közé tartozik az integrin expressziójának gátlása neutrofilekben34 vagy a proinflammatorikus citokinek kaszpáz-mediált felszabadulása HCT-116 és HeLa sejtekben35.
IBUPROFEN, ALTERNATÍV SPLICING ÉS RÁK
A rákos sejtek génexpressziós programjukban különböznek a megfelelő differenciált normál sejtektől. A génpromotornál történő transzkripciós szabályozás mellett az elmúlt 15 évben egyértelműen kiderült, hogy az alternatív splicing a génexpresszió szabályozásának jelentős mechanizmusaként szolgál. Az alternatív splicing például olyan transzkriptváltozatokat hoz létre, amelyek vagy nem funkcionálisak és gyorsan lebomlanak, vagy a funkcionális fehérjetartományok eltérő használata miatt különböző, néha antagonisztikus funkcionális tulajdonságokkal rendelkező fehérjeizoformákká transzlálódnak.36,37
A közelmúltban a RAC1b alternatív splicing variáns gátlását azonosították az ibuprofen másik COX-független hatásaként.38 A vastagbélgyulladást a daganattal kapcsolatos RAC1b fehérje, a kis GTPáz RAC1 splice-változatának fokozott expressziójának egyik kiváltó okaként mutatták ki. A RAC1b fehérje egy további domént tartalmaz, amelyet egy 57 bázispár hosszú alternatív exon (3b exon) kódol, amely fokozott fehérjeaktivációt biztosít, és egy hiperaktív változatot hoz létre, amely képes stimulálni az NFκB jelátvitelt.39-42. Amikor a kolorektális sejteket ibuprofennel kezelték, de nem aszpirinnel vagy flurbiprofennel, a RAC1b mRNS- és fehérjeszintje is jelentősen csökkent in vitro és in vivo.38 Míg az NSAID-nek a tumorsejtek életképességére gyakorolt hatásáról szóló számos tanulmány akár 2 mMol/L koncentrációt is használt,43 az ibuprofénnek a RAC1b alternatív splicingjére gyakorolt hatását alacsony, 100 µMol-os dózisban figyelték meg. Érdekes módon az ibuprofen jobban gátolta a RAC1b-pozitív HT29 kolorektális sejteket, mint a normál kolonocitákat, és egerekben szubkután tumor xenograftként történő növekedésüket is befolyásolta. Az ibuprofén gátló hatása megmenthető volt, ha egy splicing-független RAC1b cDNS szekvenciát expresszáltak HT29 sejtben.38. Ez arra utal, hogy az ibuprofén közvetlenül az alternatív splicing eseményre hat.
Egy másik jelentés az alternatív splicing modulációjáról akkor született, amikor a prosztatarákos sejtek ibuprofén és epigallokatechin-3-gallát (EGCG), egy antikarcinogén tulajdonságokkal rendelkező, G0/G1 sejtciklus-megállást és apoptózist elősegítő zöld tea komponens kombinált kezelését kapták. Ebben az esetben a BCL-X és MCL-1 anti és proapoptotikus splicing variánsai közötti egyensúly a rövidebb és proapoptotikus BCL-X(S) vagy MCL-1(S) variánsok felé tolódott el44. Bár a mechanizmust nem sikerült teljesen azonosítani, de a PP1 fehérjefoszfatáz aktiválásával jár, amelyről ismert, hogy a pre-mRNS splicingben részt vevő szabályozó fehérjéket defoszforilálja.
A SPLICING MODULÁLÁS MECHANIZMUSA IBUPROFEN
Amikor a fehérjekódoló gének kifejeződnek az emberi sejtekben, az RNS polimeráz 2 egy elsődleges átiratot, a pre-mRNS-t generálja, amely kódoló exonokat tartalmaz, intronikus szekvenciákkal elválasztva. A folyamatban lévő transzkripció során az egyes exon-intron találkozás körüli konzervált nukleotidszekvenciákat felismeri a spliceoszóma, egy makromolekuláris gépezet, amely öt kis nukleáris ribonukleoprotein-részecskét (U1, U2, U4, U5 és U6 kis nukleáris ribonukleoprotein),45,46 amely az mRNS splicing folyamata során eltávolítja az intronokat. A spliceoszóma működését segítik a splice enhancer vagy silencer elemek, az exonokban vagy intronokban található rövid szekvenciák, amelyek vagy elősegítik, vagy gátolják az adott exon spliceoszóma általi produktív felismerését. A splicing faktorok felismerik ezeket a splice enhancer vagy silencer elemeket, amelyek többnyire a szerinben és argininben gazdag fehérjék vagy a heterogén nukleáris ribonukleoproteinek családjába tartoznak. Ezek gyakran antagonisztikusan hatnak, így a kötődés modulációja biztosítja azt a mechanizmust, amely lehetővé teszi az alternatív exon felvételét vagy kihagyását, és így a variáns transzkriptek létrehozását. Összességében az adott sejtben expresszálódó splicing faktorok halmaza és a sejtmagban lévő relatív expressziós szintjük kombinatorikusan szabályozza az alternatív splicinget.
A RAC1b esetében az alternatív splicinget a 3b exonban található enhancer elem szabályozza, amelyet az SRSF1 splicing faktor ismer fel, valamint egy szomszédos silencer elem, amelyet az SRSF3 ismer fel.47
A humán kolorektális sejtekben az SRSF1 elérhetősége a sejtmagban a fő tényező, amely szabályozza a 3b exon felvételét vagy kihagyását.48
Az egyik mechanizmus, amelyen keresztül az ibuprofen valóban befolyásolja az alternatív splicinget a sejtekben, az SRSF1 foszforilációs állapota. A sejtfrakcionálási és immunoblot-kísérletek kimutatták, hogy az ibuprofen kezelés az SRSF1 foszforilációjának csökkenését okozta (nem publikált adatok). Ezzel szemben az aszpirin kezelésnek nem volt ilyen hatása az SRSF1-re. Ez azt mutatta, hogy az ibuprofénnek a RAC1b splicingre gyakorolt gátló hatása az SRSF1 szubcelluláris lokalizációjának poszttranszlációs szabályozásában játszott szerepet.48
Az SRSF1 foszforilációjáért felelős fő fehérje kináz az SRPK1, amely a citoplazmában és a sejtmagban egyaránt megtalálható.49,50 Ezt a folyamatot részben a növekedési faktor receptorok jelátvitele irányítja.51 Amint azt az 1. ábra mutatja és ismerteti, a szerzők megfigyelték, hogy az ibuprofen kezelés az SRPK1 transzlokációját indukálta a sejtmagból a citoplazmába, és ez korrelált az SRSF1 foszforiláció és a RAC1b fehérje csökkent szintjével, amint azt a teljes sejtlizátumokban Western blot segítségével kimutatták. Nem észleltek ilyen hatást, amikor a sejteket ugyanilyen körülmények között aszpirinnel kezelték, ami hangsúlyozza az ibuprofén COX-független hatását és a splicing faktorok modulációjára gyakorolt hatásának specifitását.