Role defensinů v biologii nádoru 1. část
May 25, 2023
Abstraktní:
Defensiny byly dlouho považovány pouze za antimikrobiální peptidy. V průběhu let bylo objeveno více funkcí souvisejících s imunitou pro podrodiny -defensin a -defensin. Tento přehled poskytuje pohled na roli defensinů v nádorové imunitě. Vzhledem k tomu, že defensiny jsou přítomny a odlišně exprimovány u určitých typů rakoviny, vědci začali odhalovat jejich roli v mikroprostředí nádoru. Bylo prokázáno, že lidské neutrofilní peptidy jsou přímo onkolytické permeabilizací buněčné membrány. Dále mohou defensiny způsobit poškození DNA a vyvolat apoptózu nádorových buněk. V nádorovém mikroprostředí mohou defensiny působit jako chemoatraktanty pro podskupiny imunitních buněk, jako jsou T buňky, nezralé dendritické buňky, monocyty a žírné buňky.
Navíc aktivací cílených leukocytů generují defensiny prozánětlivé signály. Kromě toho byly u různých modelů hlášeny imunoadjuvantní účinky. Působení defensinů tedy přesahuje jejich přímý antimikrobiální účinek, tj. lýzu mikrobů napadajících povrchy sliznic. Tím, že způsobí nárůst prozánětlivých signálních událostí, buněčnou lýzu (generování antigenů) a přitahování a aktivaci buněk prezentujících antigen, mohou mít defensiny významnou roli při aktivaci adaptivního imunitního systému a vytváření protinádorové imunity, a mohou tak přispívají k úspěchu imunitní terapie.
Cílení na bílé krvinky je nový přístup v léčbě rakoviny a imunitních onemocnění, který dokáže aktivovat imunitní systém a tím posílit imunitu. Cílená leukocytová terapie má selektivně aktivovat imunitní buňky, jako jsou T buňky, B buňky a přirozené zabíječské buňky, a vést je k útoku na rakovinné buňky nebo cizí tělesa v těle, aby se dosáhlo účelu léčby.
Klíčem k cílení terapie bílými krvinkami je stimulace reakce imunitního systému a přijetí vhodných opatření, která zajistí, že bude mít minimální dopad na napadené buňky. Během tohoto procesu se imunitní buňky zapálí a uvolní cytokiny a katalyzátory, chemické látky, které aktivují reakci jiných imunitních buněk, což vede ke zvýšenému zánětu v těle, což posiluje imunitu.
Cílená terapie leukocyty tedy může aktivovat imunitní systém těla, posílit imunitu a spolupracovat s imunitním systémem těla za účelem dosažení lepších terapeutických účinků. Je vidět, že zlepšení imunity musíme věnovat zvláštní pozornost. Cistanche dokáže výrazně zlepšit imunitu. Masový popel obsahuje různé biologicky aktivní složky, jako jsou polysacharidy, dvě houby, Huang Li atd. Tyto složky mohou stimulovat imunitní systém různých typů buněk a zvýšit jejich imunitní aktivitu.
Klikněte na zdravotní přínosy cistanche
klíčová slova:
defensiny; biologie nádorů; imunitní buňky.
1. Úvod
Defensiny jsou rodinou malých kationtových peptidů obsahujících šest cysteinových zbytků spojených třemi intramolekulárními disulfidovými vazbami, přičemž jejich struktuře dominuje centrální list [1,2]. Byly objeveny tři podčeledi. Lehrer a kolegové identifikovali první savčí -defensiny z králičích granulocytů v roce 1984. Později, v roce 1985, uvedli první lidské defensinové sekvence, které zpočátku označovali jako antibiotické peptidy odvozené z neutrofilů nebo lidské neutrofilní peptidy (HNP) [3,4 ]. Zavedli také termín „defensiny“ pro vysoce příbuzné peptidy HNP-1 až 3 na základě jejich antibakteriálních, antivirových a antifungálních vlastností, které posilují obranu hostitele [4].
Později byl objeven HNP-4 se stejnou cysteinovou kostrou jako ostatní myeloidní HNP, ale s mírně odlišnou sekvencí a významně hydrofobnějšími aminokyselinami [5]. Pouze asi 2 procenta celkového obsahu defensinu neutrofilů tvoří HNP-4, což je pravděpodobně důvod, proč byl při objevu prvních tří HNP přehlížen [6]. Ne všichni savci mají leukocytární defensiny, protože ty byly popsány pouze u primátů, králíků a některých dalších druhů hlodavců [2].
V tomto ohledu je důležité poznamenat, že myši postrádají defensiny neutrofilů [7]. V důsledku toho je výzkum role defensinů neutrofilů v myších modelech možný pouze u transgenních myší. Myší střevní Panethovy buňky však produkují defensiny, které jsou také označovány jako krypty [8]. Podobně jako neutrofilní defensiny mají enterické krypty antimikrobiální vlastnosti, ale myší krypty do značné míry převyšují skupinu čtyř lidských myeloidních defensinů [9,10]. Přibližně v době objevu myších krypt bylo také zjištěno, že lidské Panethovy buňky vylučují dva -defensiny: lidský defensin 5 a lidský defensin 6 (HD-5 a HD-6), které mají společné vlastnosti s myeloidními -defensiny [11,12]. HD-5 a HD{13}} uzavírají skupinu šesti známých lidských -defensinů.
Další podrodinou, která byla identifikována, byly -defensiny. I když jejich název napovídá, že vznikly po -defensinech, -defensiny jsou v evolučním měřítku mnohem starší, protože geny -defensin (DEFA) pocházejí z genů -defensin (DEFB) a obě rodiny se podle všeho vyvinuly ze společného před- savčí gen pro defensin [13,14]. Lidské -defensiny jsou také četnější, neboť bylo identifikováno téměř 40 lidských -defensinových genů [15,16]. Zajímavé je, že -defensiny byly poprvé detekovány v tracheální sliznici krav [17] a další -defensiny byly purifikovány z bovinních neutrofilů [18]. V roce 1995, deset let po prvním popisu -defensinů u lidí, byl izolován první lidský -defensin: lidský -defensin-1 nebo hBD-1 [19]. Od té doby bylo objeveno více -defensinů a všechny jsou exprimovány v epiteliálních a/nebo slizničních tkáních poskytujících antimikrobiální ochranu v místech, která jsou téměř nepřetržitě v kontaktu s mikroorganismy [16].
Další podrodinou, která byla identifikována, byly -defensiny. I když jejich název napovídá, že vznikly po -defensinech, -defensiny jsou v evolučním měřítku mnohem starší, protože geny -defensin (DEFA) pocházejí z genů -defensin (DEFB) a obě rodiny se podle všeho vyvinuly ze společného před- savčí gen pro defensin [13,14]. Lidské -defensiny jsou také četnější, neboť bylo identifikováno téměř 40 lidských -defensinových genů [15,16]. Zajímavé je, že -defensiny byly poprvé detekovány v tracheální sliznici krav [17] a další -defensiny byly purifikovány z bovinních neutrofilů [18]. V roce 1995, deset let po prvním popisu -defensinů u lidí, byl izolován první lidský -defensin: lidský -defensin-1 nebo hBD-1 [19]. Od té doby bylo objeveno více -defensinů a všechny jsou exprimovány v epiteliálních a/nebo slizničních tkáních poskytujících antimikrobiální ochranu v místech, která jsou téměř nepřetržitě v kontaktu s mikroorganismy [16].
Obecně je struktura lidských defensinů charakterizována trojvláknovou antiparalelní vrstvou, drženou na místě třemi disulfidovými vazbami [1,21,22] (obrázek 1). V defensinech se tyto disulfidové vazby tvoří mezi cysteinovými zbytky 1–6, 2–4 a 3–5, zatímco v defensinech mezi cysteinovými zbytky 1–5, 2–4 a 3–6, což má za následek mírně odlišnou strukturu [2].
Brzy po jejich objevu se dospělo k závěru, že defensiny působí primárně jako antimikrobiální látky, ale již v té době se předpokládalo, že defensiny mohou hrát roli také při zánětech, poranění tkání a dalších procesech [26].
V současné době jsou defensiny zahrnuty do rodiny alarminů. Alarmini byli důkladně prostudováni v kontextu jejich role obránců první linie chránících hostitele. Jsou to proteiny nebo peptidy, které působí jako iniciátory rozmanité řady imunitních procesů [27]. Patří do širší rodiny DAMP (molekulární vzory spojené s poškozením) a lze je dále rozdělit na základě jejich původu: některé jsou odvozené z granulí, jako jsou defensiny, katelicidin a neurotoxin odvozený od eosinofilů; některé mají nukleární původ, jako je skupina s vysokou mobilitou 1; a některé pocházejí z cytoplazmy, např. proteiny tepelného šoku [27]. Většina alarminů pocházejících z granulí je také známá jako antimikrobiální peptidy nebo AMP a tato podskupina zahrnuje defensiny.
Za normálních okolností vrozený a adaptivní imunitní systém spolupracují, aby nás chránily před cizími hrozbami, jako jsou bakterie a viry. Ačkoli však rakovina pochází z „vlastních“ buněk, náš imunitní systém dokáže rozpoznat a zabít maligní buňky díky jejich změněnému antigennímu složení a biologickému chování [28,29]. Genetická nestabilita rakovinných buněk je primárním zdrojem nádorově specifických antigenů [29]. Kromě toho epigenetické abnormality, měnící se genová exprese, také hrají důležitou roli u rakoviny a mohou způsobit transkripci genů normálně omezených na vývoj plodu v dospělosti [29,30]. Kromě toho, že jsou antigenní, mnoho nádorů se snaží uniknout z imunitního systému vytvořením imunosupresivního prostředí.
Je tedy zřejmé, že souhra imunitního systému a nádorových buněk je složitá a s rozmachem imunoterapie by neměl být přehlížen význam protinádorové imunity a možného imunitního úniku. Zde shrnujeme potenciální role defensinů v nádorovém mikroprostředí (TME), protože stále více důkazů ukazuje na funkce související s imunitou nad rámec jednoduché antimikrobiální aktivity.
2. Přímý účinek na nádorové buňky
Za prvé, podobně jako jejich antimikrobiální účinek, mohou mít -defensiny přímý cytotoxický účinek na nádorové buňky. Možné mechanismy účinku se liší od přímých fyzikálních interakcí s membránou až po aktivaci cest buněčné smrti (obrázek 2). HNP-1 to 3 indukovala buněčnou smrt v buňkách A549 a Jurkat T-buňkách spojených s mitochondriálním poškozením a jinými blíže nespecifikovanými drahami, se známkami aktivace kaspázy-3/-7 [31,32]. Kromě toho se HNP-1 akumuloval v endoplazmatickém retikulu před aktivací kaspázy-3 v buňkách A549 [33]. Když byl rekombinantní HNP-1 exprimován v buňkách A549, způsobil významnou inhibici růstu v důsledku (pravděpodobně podobného) apoptotického mechanismu spouštěného intracelulárním HNP-1. Tato protinádorová aktivita byla prokázána také in vivo, protože apoptóza nádorových buněk, snížená hustota mikrocév a zvýšená infiltrace lymfocytů byla pozorována u myší léčených eukaryotickým expresním plazmidem kódujícím HNP-1 [34].
V biomechanické studii s PC-3 buňkami Gaspar a kolegové ukázali cytotoxicitu HNP-1, která způsobila morfologické modifikace spojené s membránovou permeabilizací [35]. Navrhli dvoustupňový proces buněčného poškození: nejprve je membrána permeabilizována, což umožňuje HNP vstoupit do buňky, a následně dojde k poškození DNA, protože HNP mohou vyvolat zlomy jednovláknové DNA [35,36]. V závislosti na koncentraci defensinu může být narušení membrány způsobeno dimerizací HNP-1, kde hydrofobní strana dimeru směřuje k lipidovým řetězcům membrány, zatímco polární strana tvoří vodnatý pór, což způsobuje prosakování buněk [37 ]. Relativní „selektivitu“ HNP pro membrány rakovinných buněk lze vysvětlit obohacením fosfatidylserinu v membránách rakovinných buněk, díky čemuž jsou více aniontové a zvyšuje se možnost interakce s kationtovými HNP [35,38]. Vysoké lokální koncentrace HNP-1 (Větší nebo rovné 10 µg/ml) také vykazovaly cytotoxické účinky na keratinocyty, primární epiteliální buňky a fibroblasty [39,40].
Podobně, vystavení buněk spinocelulárního karcinomu ústní dutině vysokým koncentracím HNP-1 vedlo k onkolytickému účinku [41]. defensiny purifikované z neutrofilů také vykazovaly synergický protinádorový účinek, když byly podávány s antibiotikem, nisinem, indukcí apoptózy na buněčných liniích prostaty (PC-3) a kolorektálního karcinomu (HCT-116) [42] . Nejenže jsou defensiny odvozené od neutrofilů cytotoxické, ale -defensin 5, který je exprimován hlavně v Panethových buňkách, ovlivňuje životaschopnost nádorových buněk. Proliferace buněk rakoviny tlustého střeva a kapacita tvorby kolonií byla významně snížena nadměrnou expresí DEFA5. U nahých myší nadměrná exprese tohoto genu potlačovala růst nádoru. Mechanismy za jeho supresivním účinkem zahrnují fosfoinositid 3-kinázu, protože DEFA5 se váže přímo na její signální komplex, což vede k opožděnému růstu buněk a metastázám [43]. Je zajímavé, že hBD-1 může změnit signální transdukci lidského receptoru epidermálního růstového faktoru 2 (HER2) a hBD pocházející z moči-1 byl schopen potlačit růst rakoviny močového měchýře [44].
V buněčných liniích lidského hepatocelulárního karcinomu (HCC) je exprese hBD-1 výrazně snížena a záchrana jeho exprese účinně potlačuje buněčnou proliferaci a schopnost tvořit kolonie. Při testování na modelu hepatocelulárního karcinomu nahé myši inhibovala exprese hBD-1 nádorový růst indukcí degradace proteinů a stresu endoplazmatického retikula (ER), což následně aktivovalo dráhu c-Jun N-terminální kinázy (JNK), která zprostředkovávaly inhibiční účinek hBD-1 [45]. Dále bylo hlášeno, že hBD-2 a -3 obsahují onkolytický motiv, který se váže na fosfatidylinositol 4,5-bisfosfát. Tato interakce je kritická pro zprostředkování cytolýzy nádorových buněk a experimenty s hBD-2 ukázaly, že defensin zabil nádorové buňky prostřednictvím akutní lytické buněčné smrti namísto apoptózy [46,47]. Další výzkum to potvrdil, protože buňky adenokarcinomu A549 ošetřené hBD-3 vykazovaly okamžité poškození buněčné membrány.
Kromě toho Defb14, myší homolog hBD-3, byl schopen významně snížit nádorový růst Lewisova plicního karcinomu u myší, pokud byl podáván nepřetržitě [48]. hBD-5 také prokázala slibnou in vivo protirakovinnou účinnost na modelu rakoviny tlustého střeva vyvolaného 1,2-dimethylhydrazinem. Byl pozorován pokles parametrů tumoru, aberantní ložiska krypt a zvýšení rychlosti apoptózy, současně s infiltrací tumoru neutrofilními granulocyty. Dvojtečky myší léčených hBD-5-dokonce odhalily obnovení normální architektury. hBD-5 se více váže na rakovinné buňky v důsledku změněné tekutosti jejich buněčných membrán, což nakonec neovlivňuje zdravé hostitelské buňky [49]. I když se θ-defensiny nacházejí pouze u určitých druhů opic Starého světa, jejich schopnosti zabíjet nádorové buňky nelze ignorovat. Analogy θ-defensinu bohaté na serin vykazovaly větší cytotoxicitu vůči buněčným liniím rakoviny prsu než vůči normálním epiteliálním buňkám mléčné žlázy.
Ještě důležitější je, že analogy měly synergický účinek na léčbu cisplatinou a doxorubicin hydrochloridem u trojnásobně negativní buněčné linie rakoviny prsu [50]. Antimikrobiální peptidy mají nejen zvířata. PvD1 je příkladem antimikrobiálního peptidu podobného defensinu, který se nachází v rostlině fazole obecné (Phaseolus vulgaris), u kterého se také zdá, že má určitou přímou protirakovinnou aktivitu [51,52]. Peptid měl jiný účinek na normální ve srovnání s nádorovými buňkami, protože byl schopen dosáhnout vnitřku buněk nádoru prsu a vyvolat apoptotické děje. Podobně jako jiné defensiny, PvD1 interaguje s membránami a někdy způsobuje narušení. Kromě toho PvD1 moduloval adhezi mezi buňkami. To by mohl být zajímavý způsob, jak zabránit adhezi rakovinných buněk ke zdravé tkáni a potlačit metastatické šíření [52].
For more information:1950477648nn@gmail.com
