A defenzinek szerepe a tumorbiológiában 1. rész
May 25, 2023
Absztrakt:
A defenzineket régóta pusztán antimikrobiális peptideknek tekintik. Az évek során több immunrendszerrel kapcsolatos funkciót fedeztek fel mind a -defensin, mind a -defensin alcsalád esetében. Ez az áttekintés betekintést nyújt a defenzinek szerepébe a tumorimmunitásban. Mivel a defenzinek bizonyos ráktípusokban jelen vannak és eltérően expresszálódnak, a kutatók elkezdték feltárni a tumor mikrokörnyezetében betöltött szerepüket. A humán neutrofil peptidekről kimutatták, hogy közvetlenül onkolitikusak a sejtmembrán permeabilizálása révén. Ezenkívül a defenzinek DNS-károsodást okozhatnak, és a tumorsejtek apoptózisát indukálhatják. A tumor mikrokörnyezetében a defenzinek kemoattraktánsként működhetnek az immunsejtek alcsoportjainál, mint például a T-sejtek, az éretlen dendritikus sejtek, a monociták és a hízósejtek.
Ezenkívül a megcélzott leukociták aktiválásával a defenzinek gyulladást elősegítő jeleket generálnak. Ezenkívül számos modellben beszámoltak immunadjuváns hatásokról. Ezért a defenzinek hatása túlmutat közvetlen antimikrobiális hatásukon, azaz a nyálkahártya felszínét behatoló mikrobák lízisén. Azáltal, hogy fokozzák a gyulladást elősegítő jelátviteli eseményeket, a sejtlízist (antigének generálása), valamint az antigénprezentáló sejtek vonzását és aktiválását, a defenzinek jelentős szerepet játszhatnak az adaptív immunrendszer aktiválásában és a tumorellenes immunitás létrehozásában, és így hozzájárulnak az immunterápia sikeréhez.
A fehérvérsejtek megcélzása egy új megközelítés a rák és az immunbetegségek kezelésében, amely aktiválhatja az immunrendszert és ezáltal fokozhatja az immunitást. A célzott leukocitaterápia az immunsejtek, például a T-sejtek, a B-sejtek és a természetes ölősejtek szelektív aktiválása, és a rákos sejtek vagy a szervezetben lévő idegen testek megtámadására való irányítása a kezelés céljának elérése érdekében.
A fehérvérsejt-terápia célzott kezelésének kulcsa az immunrendszer válaszának stimulálása, és megfelelő intézkedések megtétele annak biztosítására, hogy az minimális hatást gyakoroljon a támadott sejtekre. E folyamat során az immunsejtek fellángolnak, és citokineket és katalizátorokat szabadítanak fel, olyan vegyi anyagokat, amelyek aktiválják más immunsejtek válaszát, ami fokozott gyulladáshoz vezet a szervezetben, ami erősíti az immunitást.
Ezért a célzott leukocita terápia aktiválhatja a szervezet immunrendszerét, fokozhatja az immunitást, és együttműködhet a szervezet immunrendszerével a jobb terápiás hatások elérése érdekében. Látható, hogy kiemelt figyelmet kell fordítanunk az immunitás javítására. A Cistanche jelentősen javíthatja az immunitást. A húshamu különféle biológiailag aktív összetevőket tartalmaz, mint például poliszacharidokat, két gombát, Huang Li-t stb. Ezek az összetevők különböző típusú sejtek immunrendszerét serkenthetik, és immunaktivitásukat fokozhatják.
Kattintson a Cistanche egészségügyi előnyei
Kulcsszavak:
defenzinek; tumorbiológia; immunsejtek.
1. Bemutatkozás
A defenzinek kis kationos peptidek családja, amelyek hat ciszteint tartalmaznak, amelyek három intramolekuláris diszulfidkötésen keresztül kapcsolódnak egymáshoz, és szerkezetüket egy központi lap uralja [1,2]. Három alcsaládot fedeztek fel. Lehrer és munkatársai 1984-ben azonosították az első emlős-defenzineket nyúl granulocitákból. Később, 1985-ben beszámoltak az első humán defenzin szekvenciákról, amelyeket kezdetben neutrofilekből vagy humán neutrofil peptidekből (HNP) származó antibiotikum peptideknek neveztek [3,4 ]. Bevezették a „defenzinek” kifejezést is a nagyon rokon HNP-1–3 peptidekre, antibakteriális, vírusellenes és gombaellenes tulajdonságaik alapján, amelyek felerősítik a gazdaszervezet védelmét [4].
Később felfedezték a HNP-t-4, amely ugyanazzal a cisztein vázzal, mint a többi mieloid HNP-vel, de kissé eltérő szekvenciával és lényegesen több hidrofób aminosavval [5]. A teljes neutrofil defenzin-tartalomnak csak körülbelül 2 százaléka HNP-4, valószínűleg ez az oka annak, hogy ezt figyelmen kívül hagyták az első három HNP felfedezésekor [6]. Nem minden emlős rendelkezik leukocita defenzinnel, mivel ezeket csak főemlősöknél, nyulaknál és néhány más rágcsálófajnál észlelték [2].
Ebben a tekintetben fontos megjegyezni, hogy az egerekből hiányoznak a neutrofil defenzinek [7]. Következésképpen a neutrofil defenzinek szerepének kutatása egérmodellekben csak transzgenikus egerekben lehetséges. Az egérbél Paneth-sejtek azonban defenzineket termelnek, amelyeket kriptáknak is neveznek [8]. A neutrofil defenzinekhez hasonlóan a bélben oldódó kripták is antimikrobiális tulajdonságokkal rendelkeznek, de az egérkripták száma jóval meghaladja a négy humán mieloid defenzinből álló csoportot [9,10]. Az egérkripták felfedezése körül két -defenzint is kimutattak az emberi Paneth-sejtek: a humán defenzin 5-öt és a humán defenzin 6-ot (HD-5 és HD-6), amelyek közös tulajdonságokkal rendelkeznek. a mieloid -defenzinekkel [11,12]. A HD-5 és a HD-6 zárja a hat ismert emberi -defenzin csoportját.
A következő azonosított alcsalád a -defensins volt. Noha nevük arra utal, hogy ezek a -defenzinek után keletkeztek, a -defenzinek evolúciós léptékben sokkal régebbiek, mivel a -defenzin gének (DEFA) a -defenzin génekből (DEFB) származnak, és úgy tűnik, hogy mindkét család egy közös pre- emlős defenzin gén [13,14]. A humán -defenzinek száma is több, mivel csaknem 40 humán -defenzin gént azonosítottak [15,16]. Érdekes módon a -defenzineket először a tehenek légcső nyálkahártyájában mutatták ki [17], és további -defenzineket tisztítottak a szarvasmarha neutrofilekből [18]. 1995-ben, tíz évvel azután, hogy a -defenzineket először leírták emberekben, izolálták az első humán -defenzint: a humán -defenzint-1 vagy a hBD-t-1 [19]. Azóta több -defenzint fedeztek fel, és ezek mind a hám- és/vagy nyálkahártya szövetekben expresszálódnak, és antimikrobiális védelmet nyújtanak azokon a helyeken, amelyek szinte folyamatosan érintkeznek mikroorganizmusokkal [16].
A következő azonosított alcsalád a -defensins volt. Noha nevük arra utal, hogy ezek a -defenzinek után keletkeztek, a -defenzinek evolúciós léptékben sokkal régebbiek, mivel a -defenzin gének (DEFA) a -defenzin génekből (DEFB) származnak, és úgy tűnik, hogy mindkét család egy közös pre- emlős defenzin gén [13,14]. A humán -defenzinek száma is több, mivel csaknem 40 humán -defenzin gént azonosítottak [15,16]. Érdekes módon a -defenzineket először a tehenek légcső nyálkahártyájában mutatták ki [17], és további -defenzineket tisztítottak a szarvasmarha neutrofilekből [18]. 1995-ben, tíz évvel azután, hogy a -defenzineket először leírták emberekben, izolálták az első humán -defenzint: a humán -defenzint-1 vagy a hBD-t-1 [19]. Azóta több -defenzint fedeztek fel, és ezek mind a hám- és/vagy nyálkahártya szövetekben expresszálódnak, és antimikrobiális védelmet nyújtanak azokon a helyeken, amelyek szinte folyamatosan érintkeznek mikroorganizmusokkal [16].
Általánosságban elmondható, hogy a humán defenzinek szerkezetét egy háromszálú antiparallel réteg jellemzi, amelyet három diszulfid kötés tartja a helyén [1,21,22] (1. ábra). A defenzinben ezek a diszulfidkötések az 1-6, 2-4 és 3-5 cisztein-maradékok között, míg a -defenzineknél az 1-5-ös, 2-4-es és 3-6-os cisztein-maradékok között jönnek létre, ami némileg eltérő szerkezetet eredményez. [2].
Nem sokkal felfedezésük után arra a következtetésre jutottak, hogy a defenzinek elsősorban antimikrobiális hatásúak, de már akkoriban is felmerült, hogy a defenzinek szerepet játszhatnak a gyulladásban, szövetkárosodásban és más folyamatokban is [26].
Jelenleg a defenzinek az alarmin családba tartoznak. A riasztókat alaposan tanulmányozták a házigazdát védő első vonalbeli védőként betöltött szerepük összefüggésében. Ezek olyan fehérjék vagy peptidek, amelyek az immunrendszerrel kapcsolatos folyamatok széles skálájának iniciátoraiként működnek [27]. A DAMP-ok (károsodással összefüggő molekuláris mintázatok) tágabb családjába tartoznak, és származásuk alapján további részekre oszthatók: egyesek granulátum eredetűek, mint például a defenzinek, a katelicidin és az eozinofil eredetű neurotoxin; egyesek nukleáris eredetűek, például nagy mobilitású 1. doboz; és néhányuk a citoplazmából származik, például a hősokk-fehérjék [27]. A legtöbb granulátumból származó alarmin antimikrobiális peptidként vagy AMP-ként is ismert, és ebbe az alcsoportba tartoznak a defenzinek.
Normál körülmények között a veleszületett és az alkalmazkodó immunrendszer együtt dolgozik, hogy megvédjen minket a nem önmagunkat fenyegető veszélyektől, például baktériumoktól és vírusoktól. Bár a rák „saját” sejtekből származik, immunrendszerünk képes felismerni és elpusztítani a rosszindulatú sejteket megváltozott antigén összetételük és biológiai viselkedésük miatt [28,29]. A rákos sejtek genetikai instabilitása a daganatspecifikus antigének elsődleges forrása [29]. Emellett az epigenetikai rendellenességek, a változó génexpresszió szintén fontos szerepet játszanak a rák kialakulásában, és olyan gének transzkripcióját idézhetik elő, amelyek általában a magzati fejlődésre korlátozódnak a felnőtt élet során [29,30]. Amellett, hogy antigén, sok daganat megpróbál elmenekülni az immunrendszerből azáltal, hogy immunszuppresszív környezetet hoz létre.
Ezért egyértelmű, hogy az immunrendszer és a daganatsejtek közötti kölcsönhatás összetett, és az immunterápia térnyerésével nem szabad figyelmen kívül hagyni a daganatellenes immunitás és az esetleges immunszökés fontosságát. Az alábbiakban összefoglaljuk a defenzinek lehetséges szerepét a tumor mikrokörnyezetben (TME), mivel egyre több bizonyíték utal arra, hogy az immunrendszerrel kapcsolatos funkciók túlmutatnak az egyszerű antimikrobiális aktivitáson.
2. Közvetlen hatás a tumorsejtekre
Először is, a -defenzinek antimikrobiális hatásukhoz hasonlóan közvetlen citotoxikus hatással lehetnek a tumorsejtekre. A lehetséges hatásmechanizmusok a membránnal való közvetlen fizikai kölcsönhatásoktól a sejthalál utak aktiválásáig terjednek (2. ábra). A HNP-1 to 3 sejthalált indukált A549 sejtekben és Jurkat T-sejtekben mitokondriális sérüléssel és más, nem meghatározott útvonalakkal, a kaszpáz-3/-7 aktiváció jeleivel [31,32]. Ezenkívül a HNP-1 felhalmozódott az endoplazmatikus retikulumban, mielőtt az A549 sejtekben a kaszpáz-3 aktiválódott [33]. Amikor a rekombináns HNP-1 expresszálódott A549 sejtekben, az jelentős növekedésgátlást okozott az intracelluláris HNP-1 által kiváltott (valószínűleg hasonló) apoptotikus mechanizmus miatt. Ez a daganatellenes aktivitás in vivo is bizonyított, mivel a HNP-1-t kódoló eukarióta expressziós plazmiddal kezelt egerekben tumorsejt-apoptózist, csökkent mikroerek denzitást és fokozott limfocita-infiltrációt figyeltek meg [34].
Egy PC-3 sejtekkel végzett biomechanikai vizsgálat során Gaspar és munkatársai kimutatták a HNP-1 citotoxicitását, amely a membránpermeabilizációval kapcsolatos morfológiai módosulásokat okozta [35]. Kétlépcsős sejtsérülési folyamatot javasoltak: először a membránt permeabilizálják, lehetővé téve a HNP-k bejutását a sejtbe, majd DNS-károsodás következik be, mivel a HNP-k egyszálú DNS-töréseket indukálhatnak [35,36]. A defenzin koncentrációtól függően a membrán felbomlását okozhatja a HNP-1 dimerizációja, ahol a dimer hidrofób oldala a membrán lipidláncai felé néz, míg a poláris oldala vizes pórust képez, ami sejtszivárgást okoz [37] ]. A HNP-k relatív „szelektivitása” a rákos sejtmembránokra a rákos sejtmembránok foszfatidil-szerinben való feldúsulásával magyarázható, ami anionosabbá teszi azokat, és növeli a kationos HNP-kkel való kölcsönhatás esélyét [35,38]. A HNP-1 magas lokális koncentrációja (10 µg/ml vagy annál nagyobb) szintén citotoxikus hatást gyakorolt a keratinocitákra, a primer hámsejtekre és a fibroblasztokra [39,40].
Hasonlóképpen onkolitikus hatást váltott ki az orális laphámsejtes karcinóma sejtek magas koncentrációjú HNP{0}} hatása [41]. a neutrofilektől tisztított defenzinek szinergikus daganatellenes hatást is mutattak, ha az antibiotikummal, a nizinnel együtt adták be, apoptózist indukálva a prosztata (PC-3) és a vastagbélrák (HCT-116) sejtvonalakon [42] . Nemcsak a neutrofil eredetű defenzinek citotoxikusak, hanem a főként Paneth-sejtekben expresszálódó -defenzin 5 is befolyásolja a tumorsejtek életképességét. A DEFA5 túlzott expressziója szignifikánsan csökkentette a vastagbélráksejtek proliferációját és a kolóniaképző képességét. Meztelen egerekben ennek a génnek a túlzott expressziója elnyomta a daganat növekedését. A tumorszuppresszív hatás mögött meghúzódó mechanizmusok közé tartozik a foszfoinozit 3-kináz, mivel a DEFA5 közvetlenül kötődik a jelátviteli komplexéhez, ami késleltetett sejtnövekedést és metasztázisokat eredményez [43]. Érdekes módon a hBD-1 megváltoztathatja a humán epidermális növekedési faktor receptor 2 (HER2) jelátvitelét, a vizeletből származó hBD-1 pedig képes volt elnyomni a hólyagrák növekedését [44].
Humán hepatocelluláris karcinóma (HCC) sejtvonalakban a hBD-1 expressziója drámaian lecsökkent, és expressziójának megmentése hatékonyan gátolja a sejtproliferációt és a kolóniaképző képességet. Nude egér hepatocelluláris karcinóma modellben tesztelve a hBD-1 expressziója gátolta a tumor növekedését a fehérje lebomlásának és az endoplazmatikus retikulum (ER) stresszének indukálásával, és ez aktiválta a c-Jun N-terminális kináz (JNK) útvonalat, amely közvetítette a hBD-1 gátló hatását [45]. Ezenkívül a hBD-2 és a -3 egy onkolitikus motívumot tartalmazott, amely a foszfatidil-inozitol-4,{10}}biszfoszfáthoz kötődik. Ez a kölcsönhatás kritikus fontosságú a tumorsejtek citolízisének közvetítésében, és a hBD-vel végzett kísérletek{11}} azt mutatták, hogy a defenzin apoptózis helyett akut lítikus sejthalál révén pusztította el a tumorsejteket [46,47]. Más kutatások is megerősítették ezt, mivel a hBD-vel kezelt A549 adenokarcinóma sejtek azonnali sejtmembránkárosodást mutattak.
Ezenkívül a Defb14, a hBD-3 egérhomológja, képes volt szignifikánsan csökkenteni a Lewis-tüdőkarcinóma tumornövekedését egerekben folyamatos infúzióval [48]. A hBD-5 ígéretes in vivo rákellenes hatékonyságot is mutatott egy 1,2-dimetil-hidrazin által kiváltott vastagbélrák modellben. A tumorparaméterek csökkenését, aberráns kriptagócokat és az apoptózis arányának növekedését figyelték meg, a neutrofil granulociták tumorinfiltrációjával egyidejűleg. A hBD{8}}kezelt egerek vastagbélei még a normál architektúra visszaállítását is feltárták. A hBD-5 jobban kötődik a rákos sejtekhez, sejtmembránjaik megváltozott folyékonysága miatt, végül nincs hatással az egészséges gazdasejtekre [49]. Annak ellenére, hogy a θ-defenzinek csak bizonyos óvilági majomfajokban találhatók meg, daganatsejt-ölő képességüket nem lehet figyelmen kívül hagyni. A szerinben gazdag θ-defenzin analógok nagyobb citotoxicitást mutattak az emlőrák sejtvonalakkal szemben, mint a normál emlőhámsejtekkel szemben.
Ennél is fontosabb, hogy az analógok szinergikus hatást fejtettek ki egy hármas negatív emlőrák sejtvonal ciszplatinnal és doxorubicin-hidrokloriddal történő kezelésében [50]. Nem csak az állatok rendelkeznek antimikrobiális peptidekkel. A PvD1 egy példa a közönséges babnövényben (Phaseolus vulgaris) található defenzinszerű antimikrobiális peptidre, amely úgy tűnik, hogy közvetlen rákellenes hatással is rendelkezik [51,52]. A peptid a normál sejtekre eltérő hatással volt, mint a tumorsejtekben, mivel képes volt eljutni az emlődaganatos sejtek belsejébe és apoptotikus eseményeket indukálni. Más defenzinekhez hasonlóan a PvD1 kölcsönhatásba lép a membránokkal, és néha zavarokat okoz. Ezenkívül a PvD1 modulálta a sejt-sejt adhéziót. Ez egy érdekes módszer lehet a rákos sejtek egészséges szövetekhez való tapadásának megelőzésére és a metasztatikus terjedés visszaszorítására [52].
For more information:1950477648nn@gmail.com
