Baş boyun yassı epitel hücreli karsinomlarında siklooksijenaz-2, 12-lipoksijenaz ve indüklenebilir nitrik oksit sentaz genlerinin ekspresyon düzeylerinin belirlenmesi
Expression of cyclooxygenase-2, 12-lipoxygenase and inducible nitric oxide synthase genes in head and neck squamous cell carcinoma
Yazar: FATİH ÇELENK
Danışman: PROF. DR. İSMET BAYRAMOĞLU
Gazi Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Kulak Burun Boğaz Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2008
Konu: Kulak Burun ve Boğaz = Otorhinolaryngology (Ear-Nose-Throat)

Özet:
Baş boyun yassı hücreli karsinomları dünya çapında önemli bir sağlık problemi, beşinci en yaygın kanser türü ve ölüm sebebidir. Baş boyun yassı hücreli karsinomlarının gelişiminde alkol, sigara, beslenme, meslek, viral enfeksiyon ve kötü ağız bakımı gibi belirli risk faktörleri olmasına rağmen, bu hastalığa yol açan mutasyonel olaylardan sorumlu net mekanizma henüz tanımlanamamıştır. Bununla birlikte sayılan risk faktörleri baş boyun kanserlerinin %5-10'unu açıklamamaktadır. Kronik inflamasyonun uzun zamandır pek çok bölgede kanserle ilişkisi, tümör oluşumunun önemli bir bileşeni olduğu bilinmektedir, fakat sorumlu mekanizma tam olarak tanımlanamamıştır.Biyoaktif lipidlerin oluşumuna yol açan eikozanoid metabolizmasının kanser oluşumuna yol açtuğı bilinmektedir. Siklooksijenaz (COX) ve lipooksijenaz (ALOX) yolaklarının metabolizmasının baş boyun kanserli hastaların tümör dokularında, plazmalarında ve tükrüklerinde arttığı bulunmuştur. Ayrıca, araşidonik asit metabolizmasıyla ilişkili çeşitli enzim ve genlerin farklı ekspresyonları yassı hücreli karsinogeneze katkıda bulunmaktadır. Son dönemlerde, COX enziminin tümör oluşumundaki rolü üzerinde durulmaktadır. Baş boyun kanserli hastalarda COX-2'nin aşırı eksprese edildiğini gösteren pek çok çalışma mevcuttur. Artan COX-2 seviyeleri karsinogeneze ksenobiyotik metabolizma, apoptosis, immun yanıt ve anjiojenez üzerine olan etkileri yoluyla katkıda bulunur. Lipooksijenazın katalizlediği araşidonik asit metabolizmasının kanser oluşumundaki fonksiyonel rolü konusunda yeterli veri mevcuttur. Özellikle ALOX5 ve platelet tip ALOX12 izoenzimleri genel olarak prokarsinojenik kabul edilirler. ALOX12 melanoma, prostat ve epidermal kanserler gibi farklı kanserlerde saptanmıştır. 12-HETE, ALOX12'nin tümör büyümesini ve hareketini düzenleyeci roldeki tek metabolitidir. Fakat 12-HETE'nin baş boyun yassı hücreli karsinomlarındaki rolü tam olarak araştırılmamıştır.Nitrik oksit (NO), nitrik oksit sentaz (NOS) enzimi aracılığı ile L-arjinin'inden oluşur. NOS'un birbirine yapısal olarak çok benzeyen 3 izoformu bulunmaktadır; Nöronal NOS (nNOS), indüklenebilir NOS (iNOS ), endotelyal NOS (eNOS). nNOS ve eNOS sırasıyla nöronlarda ve endotel hücrelerinde sürekli mevcuttur ve intraselüler Ca2+ yükselmesine ihtiyaç duyarlar. Bu izoformlar esas olarak kalsiyum girişi ile düzenlenir ve kısa zaman periyodunda düşük seviyede NO üretirler. Diğer yandan, iNOS her hücre tipinde sitokinler tarafından indüklenmesi şarttır ve uzun zaman periyodlarında yüksek konsantrasyonlarda NO üretebilirler. Meme, özofagus, barsak, prostat ve baş boyun kanserlerinin dahil olduğu pek çok malign tümörde iNOS'un eksprese edildiği bildirilmektedir. NOS hem tümör oluşumuna katkıda bulunup hem de inhibitör etkiye sahip olduğu için, NOS'un tümör biyolojisindeki rolü çok az anlaşılabilmiştir.Bu çalışmada COX-2, ALOX12 ve iNOS genlerinin baş boyun yassı hücreli karsinomlarında komşu normal dokuyla karşılaştırıldığında aşırı eksprese edilip edilmediği araştırılmıştır. Yirmi iki hastadan rezeksiyon sırasında kanser dokusu (5x5mm) ve komşu normal mukoza temin edildi. Yassı hücreli karsinom parçaları steril ependorf tüplere yerleştirildi ve hemen sıvı azotta donduruldu. Tüm dokular analiz zamanına kadar -80ºC'de saklandı. COX-2, ALOX12 ve iNOS genlerinin ekspresyon seviyeleri real-time PCR ile saptandı. Tüm hastaların tümör dokularında COX-2 gen ekspresyon miktarında gözlenen yaklaşık 11 katlık artışın istatistiksel açıdan anlamlı olduğu belirlendi (p = 0,001). ALOX12 geninin ekspresyon miktarına bakıldığında tüm tümör dokuları için belirlenen yaklaşık 4 katlık artmanın da istatistiksel açıdan anlamlı olduğu belirlendi (p = 0,011). Buna karşın iNOS geninin transkripsiyonundaki 2 katlık artışın, tüm tümör dokuları ile sağlıklı kontrol dokuları karşılaştırıldığında istatistiksel açıdan anlamlı olmadığı bulunmuştur (p = 0.286) Fakat larenks kanserli hastalarda iNOS geninin ekspresyon miktarının kontrol dokularına kıyasla 3 kat arttığı belirlenmiştir (P = 0.041). Bu veriler COX?2 ve ALOX12'nin tüm baş boyun kanserlerindeki potansiyel rolünü göstermektedir. Ayrıca üç enzimin de larenks kanserlerinde potansiyel rolü bulunmaktadır.

Abstract:
Head and neck squamous cell carcinoma represent a major international health problem, accounting for the fifth most common type and cause of cancer-related death worldwide. Although certain risk factors for the development of head and neck squamous cell carcinoma including alcohol, tobacco, nutrition, occupation, viral infection and poor dentition are known, the exact molecular mechanisms responsible for mutational events leading to this disease have not been identified. These risk factors do not, however, adequately explain %5?10 of head and neck squamous cell carcinoma cases. Chronic inflammation has long been recognized as being associated with increased risk for human cancer at various sites and as an important component of tumorogenesis, although the mechanisms involved are not fully characterized.Eicosanoid metabolism leads to generation of bioactive lipids known to promote cancer. Metabolism of both cyclooxygenase (COX) and lipooxygenase (ALOX) pathway have been found to be elevated in tumor tissues, plasma and saliva obtained from patients with head neck cancer. In addition, altered expression of various enzymes and genes related to arachidonic acid metabolism are known to contribute to squamous cell carcinogenesis. Recently, attention has been drawn to the role of the COX enzyme and its involvement in tumorigenesis. A large volume of data exists showing that COX-2 is over-expressed in head and neck squamous cell carcinomas. Increased levels of COX-2 may contribute to carcinogenesis by modulating xneobiyotic metabolism, apoptosis, immun surveillance and angiogenesis. Substantial evidence supports a functional role for lipooxygenase-catalyzed arachidonic acid metabolism in cancer development. ALOX5 and platelet type ALOX12 are generally considered procarcinogenic. ALOX12 has been found in different cancer tissues including melanoma, prostate and epidermal cancers. 12-HETE is the only metabolite of the arachidonic acid-metabolizing enzyme ALOX12 suggested to act as regulator of tumor growth and motility. However, the role of 12-HETE in squamous cell carcinoma of head neck has not been adequately investigated.NO is synthesised from aminoacid L-arginine, by the enzyme nitric oxide synthase (NOS). There are at least three NOS isoenzymes; endothelial (eNOS), neuronal (nNOS) and inducible (iNOS). Since iNOS is independent of local calcium levels, it continues to produce NO for many hours or even days following induction. Several malignant neoplasms including breast, esophagus, intestine, prostate and as well as head and neck squamous cell carcinoma have been reported to express iNOS. The role of NOS in tumor biology is stil poorly understood, since NO appears to have both tumor promoting and inhibitory actions.In this study we have investigated whether COX-2, ALOX12 and iNOS were overexpressed in squamous cell carcinoma of head neck compared with normal adjacent mucosa. Cancer tissues and adjacent normal mucosa for the control group were obtained from 22 patients who underwent resection of their tumors. Pieces (5x5 mm) of squamous cell carcinoma were placed in sterile tubes and frozen immediately in liquid nitrogen. All tissue samples were stored at -80ºC until analysis. The real-time PCR was used to assess the expression of COX-2, ALOX12 and iNOS genes. The results showed that COX-2 and ALOX12 mRNA expressions are significantly increased in squamous cell carcinoma of head and neck compared with adjacent normal mucosa. Expression of iNOS was not significantly elevated in tumor tissues compared with normal mucosa. However iNOS expression was found to be significantly elevated compared with normal adjacent mucosa in patients with laryngeal cancer. These data suggest that COX-2 and ALOX12 may play role in carcinogenesis of head and neck cancer. iNOS as well as COX-2 and ALOX12 may play a role in laryngeal carcinogenesis.