Αξιολόγηση της δράσης φαρμακευτικών ουσιών επί της βιοενεργητικής λευχαιμικών κυττάρων
Creators: name: Μαυρίδου, Δήμητρα Δήμου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Ιματινίβη (ΙΜ)
Χρόνια Λεμφοκυτταρική Λευχαιμία (ΧΛΛ)
Διχλωροξικό οξύ
Imatinib (IM)
Chronic Lymphocytic Leukemia (CLL)
Dichloroacetate acid (DCA)

description: Ένα από τα δέκα (10) ορόσημα του καρκίνου (The Hallmarks of cancer) αποτελεί ο επαναπρογραμματισμός του μεταβολισμού της ενέργειας, γνωστός ως φαινόμενο “Warburg”. Το φαινόμενο “Warburg” παρ’ ότι παρατηρήθηκε πρώτη φορά πριν από 94 χρόνια, απέκτησε σταδιακά ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Ήδη, τα δύο τελευταία χρόνια από κάποιους ερευνητές θεωρείται η βάση ανάπτυξης του καρκίνου και μάλιστα εγκρίθηκε από το FDA το πρώτο φάρμακο που στοχεύει στην καταπολέμησή του μέσω αυτού του φαινομένου. Ένας από τους τύπους καρκίνου, όπου το φαινόμενο “Warburg”, αλλά και γενικότερα η βιοενεργητική, διαδραματίζουν εξέχοντα ρόλο είναι η χρόνια λεμφοκυτταρική λευχαιμία (CLL). Η CLL παρόλο που αποτελεί την πιο κοινή μορφή λευχαιμίας στον δυτικό κόσμο, στερείται οριστικής θεραπείας. Ένας από τους κύριους λόγους ανάπτυξής της και εμφάνισης αντίστασης στη θεραπεία είναι η μεταβολική της «πλαστικότητα», δηλαδή η ικανότητα των κυττάρων της CLL να ανταποκρίνονται αποτελεσματικά τόσο στις συνθήκες του περιβάλλοντος, όσο και στις δικές τους ανάγκες για επιβίωση και πολλαπλασιασμό, με «στροφή» του μεταβολισμού είτε προς την γλυκόλυση, είτε προς την οξειδωτική φωσφορυλίωση (OXPHOS). Για τη στόχευση των μοριακών μηχανισμών που ρυθμίζουν το εν λόγω φαινόμενο σε κύτταρα CLL, εξετάζεται η επίδραση δύο ενώσεων, της ιματινίβης (IM) και του διχλωροξικού οξέος (DCA). Η ΙΜ (από προηγούμενες μελέτες του εργαστηρίου Φαρμακολογίας) φαίνεται να παρεμβαίνει στη λειτουργία των μιτοχονδρίων (μειώνοντας και τη δραστικότητα της οξειδάσης του κυτοχρώματος c καθώς και την έκφραση γονιδίων, που εμπλέκονται στη βιοσύνθεσή της) σε κυτταρικές σειρές Bcr-Abl(+), ενώ το DCA αποτελεί γνωστό αναστολέα της γλυκόλυσης. Για τον λόγο, αυτό, με την παρούσα διατριβή, εξετάζεται αφενός: α) η βιωσιμότητα των MEC1 κυττάρων [κύτταρα CLL, Bcr-Abl(-)] κάτω από την επίδραση των δύο ουσιών, αφετέρου β) η επίδραση σε μοριακό επίπεδο της ΙΜ στην έκφραση πρωτεϊνών, που σχετίζονται με τη βιοενεργητική του κυττάρου (Sco2, Fxn, p53, LDHA, HO-1, NF-kB, VEGF-c, HIF-1a, GAPDH, Cox4, Cox2 και cyto c), σε σύγκριση με την επίδραση του DCA, αλλά και αυτήν του συνδυασμού τους στην έκφραση των αντίστοιχων πρωτεϊνών. Το σύνολο των πειραματικών δεδομένων, που προκύπτουν: α) αποδεικνύουν ότι η ΙΜ (1-2 μΜ) αναστέλλει την OXPHOS, β) διασαφηνίζουν τις μοριακές επιδράσεις των ΙΜ και DCA (1-4 mM) στη βιοενεργητική του καρκίνου, προσδιορίζοντας τα επίπεδα έκφρασης μιας ομάδας μεταβολικών ρυθμιστών και γ) προτείνουν ως πιθανή μία νέα θεραπευτική στρατηγική αντιμετώπισης της CLL, μέσω ταυτόχρονης μείωσης τόσο της OXPHOS όσο και της γλυκόλυσης (συνδυασμός DCA και ΙΜ ή σχετικών φαρμάκων)
description: One of the main Hallmarks of Cancer is the reprogramming of energy metabolism, known as the "Warburg effect”. The Warburg effect, although first described 94 years ago, gradually gained research and clinical interest. Indeed, the last two years it is widely considered, among many researchers, as the basis for cancer growth, while the FDA has first approved a drug to reverse this phenomenon. One of the types of cancer, where Warburg effect and cellular bioenergetics play a prominent role, is Chronic lymphocytic leukemia (CLL). Notably, although CLL is the most common type of leukemia in the western world, it lacks a definitive treatment. One of the main reasons behind the development of a definitive treatment and the appearance of resistance to treatment is its metabolic "plasticity"; meaning the inherent ability of CLL cells to effectively adapt into special environmental conditions (hypoxic etc), promote their own survival or meet their proliferation needs by rapidly switching their metabolic state from glycolysis to oxidative phosphorylation (OXPHOS) and vice versa. To target the molecular mechanisms that regulate this attribute, the effects of two compounds, imatinib (IM) and dichloroacetic acid (DCA), are examined. Previous work of our lab has demonstrated that IM affects the function of mitochondria (by reducing cytochrome c oxidase biosynthesis and activity) in Bcr-Abl(+) cell lines, whereas DCA is a known inhibitor of glycolysis. In this context, the aim of this thesis was: 1) to assess the viability of MEC1 cells [CLL, Bcr-Abl(-)] under the influence of the two compounds and 2) to determine the molecular effects of IM and DCA at the protein expression levels of crucial bioenergetic-related factors (Sco2, Fxn, p53, LDHA, HO-1, NF-kB, VEGF-c, HIF-1a, GAPDH, Cox4, Cox2 και cyto c). In summary, the experimental data obtained: a) demonstrates that IM (1-2 μM) inhibits OXPHOS, b) elucidates the molecular effects of IM and DCA (1-4 mM) in cancer bioenergetics by profiling the expression of a group of metabolic regulators and c) suggests a possible new therapeutic strategy for the treatment of CLL by reducing both OXPHOS and glycolysis (combination of DCA and IM or related-drugs).