INTRODUCERE
Ibuprofenul face parte din grupul medicamentelor antiinflamatoare nesteroidiene (AINS) utilizate pentru tratarea diverselor procese inflamatorii, a durerii sau a febrei. Mecanismul care stă la baza efectelor ibuprofenului provine din inhibarea activității ciclooxigenazei (COX), care este necesară pentru sinteza prostaglandinelor (PG).1 PG sunt produse din acid arahidonic derivat din membrana plasmatică, iar producția locală de PG are efecte asemănătoare celor hormonale. Două izoforme COX sunt exprimate în țesuturile umane: izoforma COX-1, care se exprimă în mod constitutiv, există în majoritatea țesuturilor, în timp ce izoforma COX-2 este puternic indusă în timpul răspunsului inflamator, inclusiv în condiții patologice de inflamație cronică și de cancer de colon.2 Dintre diferiții produși derivați din COX-2, cele mai ridicate niveluri de PGE2 se găsesc în tumori și afectează diverse procese, inclusiv proliferarea celulară și apoptoza.3 În fiziologia normală, PGE2 joacă un rol în menținerea proceselor de reglare a mucoasei gastrointestinale, cum ar fi secreția de mucus și dilatarea vaselor de sânge.4 Astfel, un tratament prelungit cu AINS poate duce la efecte secundare, inclusiv hemoragii intestinale. Majoritatea AINS, inclusiv ibuprofenul, inhibă ambele izoforme COX.
S-a documentat faptul că utilizarea profilactică a AINS reduce riscul de deces din cauza cancerului colorectal.5-9 De exemplu, o doză zilnică de aspirină de 300 mg pe o perioadă de 10 ani a evidențiat un efect protector semnificativ din punct de vedere statistic.7,10,11 O reducere similară a riscului a fost raportată cu o doză zilnică de ibuprofen de 200 mg8,11-19 pentru diferite tipuri de tumori: 51% reducere a riscului pentru cancerul de colon, 72% pentru cancerul de sân, 62% pentru cancerul de prostată și 59% pentru cancerul de plămâni.19
CUM PREVINE IBUPROFENUL CANCERUL?
Dovezile care se acumulează au arătat că inflamația favorizează tumorigeneza,20,21 în special atunci când țesutul se află în condiții inflamatorii cronice. În cadrul micro-mediului tumoral, celulele inflamatorii fac schimb de semnale cu celulele tumorale. Celulele stromale secretă factori de supraviețuire pentru celulele tumorale, în timp ce celulele tumorale produc citokine, care declanșează remodelarea proteolitică a matricei extracelulare de către celulele stromale sau formarea de noi vase sanguine.20,22 Ibuprofenul inhibă activitatea COX și generarea ulterioară de PG proinflamatorii; se consideră că această acțiune stă la baza efectului chimiopreventiv al ibuprofenului. PGE2, de exemplu, activează receptorii PGE2 cuplați cu proteina G care stimulează diverse căi de semnalizare implicate în proliferarea și supraviețuirea celulară.23,24
În acest articol, autorii trec în revistă mecanisme de acțiune suplimentare care sunt independente de inhibarea COX-2 cu scopul de a crește gradul de conștientizare a faptului că efectele clinice ale ibuprofenului pot fi mediate de mai multe procese celulare. Dovezile prezentate au fost preluate din motorul de căutare PubMed folosind ca termen de căutare „ibuprofen AND cancer”. Studiile care au raportat efecte independente de COX, inclusiv cele efectuate în laboratorul autorilor, au fost selectate pentru revizuire.
MECANISME SUPLIMENTARE PRIN CARE IBUPROFENUL INHIBEȘTE CELULARELE TUMORALE
În 2015, Matos și Jordan25 au analizat tratamentul celulelor canceroase cu ibuprofen. Celulele colorectale HCT-116 nu exprimă COX-2, dar tratamentul cu ibuprofen de 2 mMol/L a produs efecte proapoptotice.26 Ibuprofenul la o concentrație scăzută de 100 µMol a fost identificat ulterior ca un ligand direct și independent de COX al receptorului gamma activat de proliferatorul peroxisomului (PPARγ)27 și s-a demonstrat că stimulează activitatea nucleară a acestuia în modelele de formare a cancerului de colon la șobolani.28 Astfel, acțiunea proapoptotică observată în cazul ibuprofenului poate rezulta, în parte, din activarea PPARγ, care duce la reducerea factorului de transcripție antiapoptotic NFκB.28
Un alt răspuns celular independent de COX în urma tratamentului cu ibuprofen a fost raportat ca implicând P75NTR, un membru al superfamiliei receptorilor TNF. Tratamentul celulelor canceroase cu 1 mMol/L ibuprofen a dus la o stabilizare a stabilității ARNm p75NTR dependentă de calea protein kinazei activate de mitogenul p38, ceea ce a dus la creșterea nivelului de expresie29 și la inducerea apoptozei și suprimarea creșterii.30
O acțiune similară de promovare a apoptozei a fost raportată la celulele HCT116, când s-a constatat că tratamentul cu ibuprofen (1,5 mM timp de 24 de ore) a sensibilizat aceste celule împotriva ligandului inductor de apoptoză legat de TNF.31 Mecanismul subiacent a implicat expresia receptorului membranar pentru ligandul inductor de apoptoză legat de TNF: receptorul 5 al morții, un alt membru al superfamiliei receptorilor TNF.
S-a raportat, de asemenea, că tratamentul cu ibuprofen (1 mMol/L timp de 24 de ore) a redus semnificativ nivelurile nucleare ale β-cateninei în celulele tumorale colorectale SW480 și DLD-1. În mod consecvent, a fost suprimată expresia uneia dintre țintele sale transcripționale, gena pro-proliferativă ciclină D1.32 Deși mecanismul care stă la baza acestui efect rămâne să fie determinat, acest efect al ibuprofenului pare să prezinte un interes deosebit pentru prevenirea cancerului colorectal, deoarece semnalizarea excesivă a β-cateninei poate provoca o stimulare necorespunzătoare a creșterii celulelor stem ale mucoasei colonului.33
Concomitent cu efectul asupra semnalizării β-cateninei, ibuprofenul a interferat, de asemenea, în mod direct cu calea NFκB. Un efect rapid al tratamentului cu ibuprofen observat în celule este fosforilarea inhibitorie a GSK-3β la serina 9.32 S-a constatat că această modificare reglează negativ semnalizarea NFκB, într-o etapă din aval de degradarea proteinei sale inhibitoare IkBα, și suprimă expresia genelor țintă NFκB antiapoptotice, cum ar fi BCL2 și BIRC5.
Alte exemple de efecte independente de COX ale ibuprofenului de 100 µMol includ inhibarea expresiei integrinelor în neutrofile34 sau eliberarea mediată de caspază a citokinelor proinflamatorii în celulele HCT-116 și HeLa35.
IBUPROFEN, SPLICAREA ALTERNATIVĂ ȘI CANCERUL
Celele canceroase diferă în programul lor de expresie genetică de celulele normale diferențiate corespunzătoare. Pe lângă reglarea transcripțională la nivelul promotorilor genelor, ultimii 15 ani au arătat în mod clar că splicingul alternativ servește ca mecanism semnificativ pentru reglarea expresiei genice. De exemplu, splicingul alternativ generează variante de transcriere care pot fi fie nefuncționale și rapid degradate, fie pot fi traduse în izoforme proteice cu proprietăți funcționale diferite, uneori antagoniste, datorită utilizării diferențiate a domeniilor proteice funcționale.36,37
Recent, inhibarea variantei de splicing alternativ RAC1b a fost identificată ca fiind un alt efect independent de COX al ibuprofenului.38 S-a demonstrat că inflamația colonului este unul dintre factorii care declanșează creșterea expresiei proteinei RAC1b legate de tumori, o variantă de splicing a micii GTPaze RAC1. Proteina RAC1b conține un domeniu suplimentar codificat de un exon alternativ lung de 57 de perechi de baze (exonul 3b), care conferă o activare crescută a proteinei, generând o variantă hiperactivă capabilă să stimuleze semnalizarea NFκB.39-42 În cazul în care celulele colorectale au fost tratate cu ibuprofen, dar nu și cu aspirină sau flurbiprofen, atât nivelul ARNm, cât și cel al proteinei RAC1b au fost reduse în mod semnificativ in vitro și in vivo.38 În timp ce multe studii privind efectul AINS asupra viabilității celulelor tumorale au utilizat concentrații de până la 2 mMol/L,43 efectul ibuprofenului asupra splicingului alternativ al RAC1b a fost observat la doze mici de 100 µMol. În mod interesant, ibuprofenul a inhibat celulele colorectale HT29 RAC1b-pozitive mai mult decât colonocitele normale și a afectat, de asemenea, creșterea acestora ca xenogrefe tumorale subcutanate la șoareci. Efectul inhibitor al ibuprofenului a putut fi salvat atunci când o secvență de ADNc RAC1b independentă de splicing a fost exprimată în celulele HT29.38 Acest lucru sugerează că ibuprofenul acționează direct asupra evenimentului de splicing alternativ.
Un alt raport privind modularea splicingului alternativ a fost obținut atunci când celulele canceroase de prostată au primit un tratament combinat de ibuprofen și epigallocatechin-3-galat (EGCG), o componentă a ceaiului verde cu proprietăți anticancerigene care promovează oprirea ciclului celular G0/G1 și apoptoza. În acest caz, echilibrul dintre variantele de splicing anti și proapoptotice ale BCL-X și MCL-1 a fost deplasat către variantele BCL-X(S) sau MCL-1(S) mai scurte și proapoptotice.44 Deși mecanismul nu a fost pe deplin identificat, acesta implică activarea proteinei fosfatază PP1, despre care se știe că desfosforilează proteinele de reglare implicate în splicingul ARNm premergător.
MECANISMUL MODULĂRII SPLICINGULUI PRIN IBUPROFEN
Când genele codificatoare de proteine sunt exprimate în celulele umane, ARN polimeraza 2 generează un transcript primar, ARNm premergător, care conține exoni codificatori separați de secvențe intronice. În timp ce transcripția este în curs de desfășurare, secvențele de nucleotide conservate din jurul fiecărei joncțiuni exon-intron sunt recunoscute de spliceosom, o mașinărie macromoleculară care implică cinci mici particule ribonucleoproteice nucleare (micile ribonucleoproteine nucleare U1, U2, U4, U5 și U6),45,46 care elimină apoi intronii în timpul procesului de splicing al ARNm. Funcția spliceosomului este asistată de elemente stimulatoare sau silențiatoare de îmbinare, secvențe scurte care se găsesc în exoni sau introni, care fie promovează, fie inhibă recunoașterea productivă a unui anumit exon de către spliceosom. Factorii de splicing recunosc aceste elemente potențatoare de splicing sau silențiatoare, care aparțin în principal familiei de proteine bogate în serină și arginină sau ribonucleoproteinelor nucleare eterogene. Aceștia acționează adesea în mod antagonist, astfel încât modularea legăturii oferă un mecanism care permite includerea sau omiterea exonului alternativ și, astfel, generarea de transcripte variante. În ansamblu, setul de factori de splicing exprimat într-o anumită celulă și nivelurile lor relative de expresie în nucleul celular acționează într-un mod combinatoriu pentru a regla splicingul alternativ.
În cazul RAC1b, splicingul alternativ este reglementat de un element potențiator în exonul 3b, care este recunoscut de factorul de splicing SRSF1, și de un element silențios adiacent recunoscut de SRSF3.47
În celulele colorectale umane, disponibilitatea SRSF1 în nucleu este principalul factor care reglează includerea sau omiterea exonului 3b.48
Un mecanism prin care ibuprofenul afectează într-adevăr splicingul alternativ în celule este starea de fosforilare a SRSF1. Experimentele de fracționare celulară și de imunoblot au arătat că tratamentul cu ibuprofen a determinat o reducere a fosforilării SRSF1 (date nepublicate). În schimb, tratamentul cu aspirină nu a avut un astfel de efect asupra SRSF1. Acest lucru a arătat că efectul inhibitor al ibuprofenului asupra splicingului RAC1b a implicat reglarea post-translațională a localizării subcelulare a SRSF1.48
Principala proteinkinază responsabilă de fosforilarea SRSF1 este SRPK1, care se găsește atât în citoplasmă, cât și în nucleul celular.49,50 Acest proces este, în parte, controlat de semnalizarea receptorului factorului de creștere.51 După cum se arată și se descrie în figura 1, autorii au observat că tratamentul cu ibuprofen a indus translocarea SRPK1 din nucleu în citoplasmă, iar acest lucru s-a corelat cu niveluri reduse de fosforilare a SRSF1 și a proteinei RAC1b, așa cum a fost detectat în lizatele de celule întregi prin Western blot. Un astfel de efect nu a fost observat atunci când celulele au fost tratate cu aspirină în aceleași condiții, subliniind acțiunea COX-independentă a ibuprofenului și specificitatea efectului său asupra modulării factorului de splicing.