Riassunto analitico
Il cancro della prostata rappresenta la neoplasia maligna non cutanea più comune negli uomini nei paesi occidentali, responsabili della morte di circa 30.000 uomini per anno negli Stati Uniti In Italia si stima in dieci morti per 100.000 persone. Il numero di decessi è in aumento sia per il gran numero di maschi nella popolazione di età superiore ai 50 che per una maggiore sensibilità diagnostica, data dall'uso dell’Antigene Prostatico Specifico(PSA).Pazienti con carcinoma di basso grado Gleason non richiedono trattamento e che potrebbero essere solo monitorati.La sfida clinica è rappresentata dall'attuale incapacità di distinguere forme di cancro a basso rischio di evoluzione maligna e forme più aggressive.Questo ha portato ad un significativo‘‘overtreatment’’ di pazienti.Tutto potrebbe essere affrontato da una migliore conoscenza delle basi molecolari di inizio e progressione del cancro,che dovrebbero poi portare alla identificazione di nuovi biomarcatori che distinguono le forme di tumore prostatico aggressive e non.Recentemente abbiamo identificato e la caratterizzato una nuova proteina mitocondriale “tumor suppressor”,Mitostatin,il cui gene è localizzato sul cromosoma 12q24,spesso deleto in diverse neoplasie maligne.Ѐ una proteina di circa 62 kDa.La sua espressione è risultata ridotta nel 35% dei tumori della prostata analizzati.Abbiamo dimostrato la presenza di un legame tra l'overespressione di MITOSTATIN,la variazione dei livelli di Hsp27 e il suo stato di fosforilazione cellulare.Hsp27 mostra effetti citoprotettivi,interferisce direttamente con l'attivazione delle caspasi,regola l'organizzazione del citoscheletro e modula lo stress.Livelli elevati di superossido facilitano la trasformazione cellulare e inducono instabilità genetica.MITOSTATIN può agire come “fidelity protein “ e la perdita della sua espressione potrebbe indurre trasformazione cellulare e metabolismo cellulare aberrante.Diversi studi hanno dimostrato che l'infiammazione potrebbe essere un altro marcatore distintivo che un tumore acquisisce insieme ad altre proprietà già note.L'infiammazione cronica della prostata deve essere considerata il punto di partenza per le malattie proliferative sia benigne che maligne.Processi infiammatori che provocano una condizione di ipossia,inducono specie reattive dell'ossigeno,promuovono neo-vascolarizzazione e proliferazione cellulare.La via di segnalazione p38-MK2-HSP27 ROSmediata controlla migrazione e sopravvivenza delle cellule endoteliali.Lo scopo del presente lavoro è fornire i meccanismi molecolari attraverso i quali MITOSTATIN incide sulla produzione di superossido nell'infiammazione, ipossia e progressione del cancro prostatico.Analisi da Western blot di cellule HUVEC incubate in condizione di ipossia per 24 e 48 h mostrano che l'espressione di Mitostatin è completamente scomparsa dopo 48 h, rispetto ai controlli (diminuzione non evidente per 24 h).L'inibizione di Mitostatin è accompagnata da un aumento di Hsp27 fosforilata che la attiva.La normale ghiandola prostatica e vasi endoteliali mostrano una forte positività nella colorazione per Mitostatin.Al contrario,in aree con condizioni infiammatorie e di ipossia l’endotelio dei vasi sanguigni non mostra nessuna colorazione.I nostri risultati hanno dimostrato che l'espressione di Mitostatin sembra essere down-regolata dall'ipossia sia in vitro(cellule HUVEC) che in vivo(campioni di ghiandola prostatica).Suggeriamo che Mitostatin potrebbe rappresentare un biomarker per collegare l'infiammazione della prostata e l’ipossia alla progressione delle malattie prostatiche croniche, anche in presenza di infiammazione prostatica asintomatica.Suggeriamo che MITOSTATIN potrebbe essere un nuovo biomarcatore per differenziare pazienti in gruppi con alto e basso rischio per la gestione del trattamento,evitando trattamenti eccessivi di pazienti che non lo richiederebbero.
|
Abstract
Prostate cancer continues to represent the second male death cause for cancer in Western countries: 30,000 men for year in the United States, ten deaths per 100,000 people for year in Italy. The numbers are rapidly growing for both increase of males over 50 years of age and for continuous improvement in the diagnostic techniques sensitivity. The prostate specific antigen (PSA) test allows to diagnose patients with clinically localized carcinomas. These type of tumours are indolent and, after local therapy, can be managed conservatively with ‘‘watchful waiting’’. A small fraction of the above tumours, however, will progress rapidly and require an immediate patients treatment. As a consequence a major clinical challenge is posed by the inability to readily distinguish indolent from aggressive tumour forms and to avoid a significant patients ‘‘overtreatment’’. The challenge could be addressed by studying the molecular basis of cancer initiation and progression and by identifying new biomarkers to distinguish the two prostate cancer forms. We recently have reported the cloning and characterization of Mitostatin, a novel mitochondrial tumour suppressor protein, ubiquitously expressed, whose gene, located on chromosome 12q24, is frequently deleted in various malignant neoplasms. Reduced Mitostatin expression was found in 22% of advanced bladder cancer, in 23% of breast carcinomas and in 35% of prostate cancer analyzed.
Our results have specifically linked Mitostatin deregulation, the variation of the heat-shock protein Hsp27 level and the cellular phosphorylation status of the latter. Hsp27 is able to exert a cytoprotective effect by interfering directly with caspases
activation and cytoskeleton scaffolding, and by modulating oxidative stress. High superoxide levels are known to facilitate cellular transformation and induce genetic instability.
We have suggested that Mitostatin might act as a mitochondrial fidelity protein. The loss of Mitostatin expression/function might result in a phenotype characterized by aberrant intracellular metabolism, that results permissive to cellular neoplastic transformation. Chronic prostate inflammation is considered the starting point for both benign and malignant proliferative diseases. The inflammation processes, that usually cause a tissue hypoxic condition, can induce reactive oxygen species (ROS) production, promote neo-vascularization and cell proliferation. ROS, in turn, stimulate p38-MK2-HSP27 signaling cascade that usually controls cancer cells migration and survival.
The aim of the present work is to provide the molecular mechanisms trough which Mitostatin affects ROS production in the inflammatory and hypoxic status during prostatic cancer progression.
We have performed Western blot analysis utilizing HUVEC cells after hypoxic condition for 24-48h. Mitostatin expression completely disappear after 48h and is accompanied by Hsp27 phosphorylation level increase. The phosphorylation results in the activation of the latter. By prostate gland and endothelial vessels immunoistochemistry we have shown strong Mitostatin staining positivity in control organs, but no staining in the inflammatory, hypoxic prostate areas.
The results of the work indicate that Mitostatin expression is down-regulated by hypoxia both in vitro (HUVEC cells) and in vivo
(prostate tissue). We suggest that in cancer prostate progression Mitostatin may represent a marker that links inflammation and hypoxic conditions to chronic disease stabilization, even when asymptomatic inflammation is present. Also, we suggest a role for antioxidant and anti-inflammatory agents in prostate cancer prevention for patients presenting absent or reduced Mitostatin protein level.
In conclusion, Mitostatin could allow to stratify patients for treatment management into “high-risk” and “low-risk” patients groups, avoiding to overtreat patients who would otherwise require only conservative management.
|