Μελέτη της επίδρασης της Ιματινίβης στο μονοπάτι της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης σε καρκινικές κυτταρικές σειρές:
Creators: name: Κυριάζου, Αγγελική Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2013
Subjects: Ιματινίβη
Οξειδάση κυτοχρώματος c (COX)
Λευχαιμία
Imatinib
Cytochrome c oxidase (COX)
Leukemia

description: H Ιματινίβη (Imatinib mesylate / IM / Gleevec®) αποτελεί τη θεραπευτική προσέγγιση πρώτης-γραμμής για τους ασθενείς με Χρόνια Μυελογενή Λευχαιμία (CML) καθώς δρα ως εκλεκτικός αναστολέας της χιμαιρικής Bcr-Abl κινάσης τυροσίνης, που εμφανίζεται σε περισσότερες από το 90% των περιπτώσεων CML. Με την κυκλοφορία του ΙΜ επήλθαν δραματικές αλλαγές στη θεραπεία της CML, ωστόσο ένα σημαντικό ποσοστό ασθενών (~30%) εμφανίζει αντίσταση στο φάρμακο, ενώ παράλληλα ένα μικρό ποσοστό (~0,1-1%) εμφανίζει καρδιοτοξικότητα μετά τη λήψη του. Η μοριακή βάση της καρδιοτοξικότητας δεν έχει εξακριβωθεί πλήρως, ωστόσο οι μελέτες που έχουν γίνει έως τώρα, υποδεικνύουν αλλοιώσεις στη λειτουργία των μιτοχονδρίων. Βάσει των ανωτέρω, η παρούσα διπλωματική εργασία είχε ως στόχο τη μελέτη: α) της επίδρασης του ΙΜ (έπειτα από χορήγηση της θεραπευτικής του συγκέντρωσης (1μΜ) αλλά και της IC50 του στην εκάστοτε κυτταρική σειρά) στη δραστικότητα της οξειδάσης του κυτοχρώματος c (COX), η οποία αποτελεί το 4ο σύμπλοκο της μιτοχονδριακής αναπνευστικής αλυσίδας, β) της επίδρασης του ΙΜ στην έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τη βιοσύνθεση της COX, γ) τoυ μοριακού μηχανισμού ρύθμισης των υπό μελέτη γονιδίων και δ) της συσχέτισης των παραπάνω ερωτημάτων με την ύπαρξη της Bcr-Abl κινάσης τυροσίνης. Για τους πειραματικούς σκοπούς της συγκεκριμένης μελέτης χρησιμοποιήθηκαν κυτταρικές σειρές που είτε φέρουν [Bcr-Abl(+) κυτταρικές σειρές: Κ-562 και KU-812], είτε δε φέρουν [Bcr-Abl(-) κυτταρικές σειρές: MOLT-4, 143Β, HCT116 (p53+/+) και HCT116 (p53-/-)] τη χιμαιρική κινάση Bcr-Abl. Το σύνολο των πειραματικών δεδομένων, δείχνει ότι: α) το ΙΜ μειώνει τη δραστικότητα της COX ανεξάρτητα με την παρουσία της Bcr-Abl, β) στις Bcr-Abl(+) κυτταρικές σειρές, η θεραπευτική συγκέντρωση του ΙΜ καταστέλλει την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στη βιοσύνθεση της COX, όπως τo SCO2, το FXN και το TP53, ενώ δε φαίνεται να επηρεάζει την έκφραση των αντίστοιχων γονιδίων στις Bcr-Abl(-) κυτταρικές σειρές και γ) το TP53 γονίδιο μπορεί να αποτελεί κομβικό σημείο στο μηχανισμό δράσης του ΙΜ στη μιτοχονδριακή αναπνευστική αλυσίδα. Παρά το γεγονός ότι οι διαφορές που παρατηρήθηκαν στις Bcr-Abl(+) και Bcr-Abl(-) κυτταρικές σειρές έπειτα από τη χορήγηση 1μΜ του φαρμάκου, μπορεί να οφείλονται στη διαφορετική ευαισθησία των κυττάρων αυτών στο ΙΜ, τα έως τώρα αποτελέσματα υποδεικνύουν το 4ο σύμπλοκο της μιτοχονδριακής αναπνευστικής αλυσίδας ως νέο στόχο του ΙΜ, δίνοντας μία πιθανή εξήγηση και για την εμφάνιση καρδιοτοξικότητας.
description: Imatinib (Imatinib mesylate / IM / Gleevec®) was developed as first line therapeutic agent for CML (Chronic Myelogenous Leukemia) patients as it acts as a selective inhibitor of Bcr-Abl chimeric tyrosine kinase, which is present in more than 90% of CML as well as 25-30% of ALL (Acute Lymphoblastic Leukemia) cases. Although the use of IM changed the cure of CML in a dramatic way, a relatively high proportion of patients (about 30%) acquired resistance to IM, while others (about 0,1-1%) exhibited cardiovascular toxicity. The molecular mechanism(s) leading to IM-induced cardiovascular toxicity remains unclear, although the preceding studies indicated that mitochondrial dysfunction may be involved. Based on these observations, the present study aims to investigate whether: a) IM affects the activity of cytochrome c oxidase (COX), the terminal component of the mitochondrial electron transport chain (complex IV); b) IM alters the expression of genes involved in COX biosynthesis; c) there is a common regulatory mechanism involving genes affected by IM; and d) the presence of Bcr-Abl tyrosine kinase is crucial for IM-induced alterations at the expression of the studied genes. To answer these questions, six cell lines were employed; two containing [Bcr-Abl(+) cell lines: K-562 and KU-812] and four lacking [Bcr-Abl(-) cell lines: MOLT-4, 143B, HCT116 (p53+/+) and HCT116 (p53-/-)] Bcr-Abl tyrosine kinase. Our data indicate that: a) IM causes COX deficiency regardless the presence or absence of Bcr-Abl tyrosine kinase; b) IM suppresses the expression of genes involved in COX biosynthesis (like SCO2, FXN and TP53) in Bcr-Abl(+) cell lines, at it’s therapeutic dose (1μΜ). IM however was shown; c) not to affect the expression of the same genes in Bcr-Abl(-) cell lines; and d) TP53 gene, encoding p53 transcription factor, may has a crucial role at the IM-induced mitochondrial dysfunction mechanism(s). Despite the fact that the differences observed between Bcr-Abl(+) and Bcr-Abl(-) cells, after their treatment with IM (1μΜ), may be due to different corresponding IC50 values, our results indicate that COX biosynthesis may represent a novel molecular target pathway to IM-induced cardiovascular toxicity.