Kolorektal kanserde tümör metabolizmasının laktat dehidrogenaz bağlantılı modifikasyonunun kemoterapi etkinliği üzerindeki rolü
The role of lactate dehydrogenase related modification of tumor metabolism on chemotherapy efficacy in colorectal cancer
Yazar: GİZEM ÇALIBAŞI KOÇAL
Danışman: PROF. DR. TÜRKAN YİĞİTBAŞI
İstanbul Medipol Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Genetik-biyokimyasal = Genetics-biochemical ; Kolorektal neoplazmlar = Colorectal neoplasms ; Laktat dehidrogenaz = Lactate dehydrogenase ; Laktatlar = Lactates ; Metabolizma = Metabolism ; Neoplazm hücreleri = Neoplastic cells ; Neoplazmlar = Neoplasms ; İlaç tedavisi = Drug therapy ; İlaç tedavisi-kombine = Drug therapy-combination

Özet:
Kanser hücreleri, Warburg etkisi olarak bilinen durum altında proliferasyonlarını ve büyümelerini desteklemek için metabolizmalarını yeniden programlayarak oksidatif fosforilasyon yerine, pirüvat üzerinden laktat oluşumunu destekler. Kanserde laktat dehidrogenaz A aktivasyonuyla değişim gösteren metabolik fenotipin hücrenin sağkalımına, kemoterapi direncine ve metastazına etki edebileceği gösterilmiştir. Bu doğrultuda kanser metabolizmasının yeniden programlanması ve kemoterapi etkinliğinin arttırılması için metabolizmanın modülasyonu üzerine olan çalışmalar artmaktadır. Bu çalışma, laktat dehidrogenazın sodyum okzamat ile inhibe edilmesinin güncel kolorektal kanser tedavi seçenekleri olan 5-fluorourasil ve irinotekan kullanımı üzerindeki etkisini göstermek üzere planlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, gerçek zamanlı hücre analiz sistemleri ile hücre canlılığı ve migrasyonu değerlendirilmiştir. Metabolik değişimi desteklemek amacıyla kolorimetrik kit aracılığıyla laktat, eliza tabanlı kit aracılığıyla asetil KoA, ve kantitatif polimeraz zincir reaksiyonu ile laktat dehidrogenaz ekspresyon düzeyleri ölçülmüştür. Ayrıca oksidatif stress indeksi değerleri de ölçülmüştür. Sonuçlarımıza göre, sodyum okzamatın 5-fluorourasil ve irinotekan ile birlikte kullanılması durumunda kanser hücresinin canlılığı ve migrasyonu anlamlı olarak azalmaktadır (p≤ 0.05). Bu koşullar altında laktat seviyelerinin anlamlı olarak azaldığı saptanmıştır (p≤ 0.05). Ayrıca sodyum okzamatın kemoterapötiklerler ile birlikte kullanılması asetil KoA düzeylerini arttırmaktadır (p≤ 0.05). Bu, laktat oluşumuna gitmeyen pirüvatın krebs döngüsü üzerinden oksidatif fosforilasyonunun artışına sebep olabileceğini düşündürmektedir. Çalışmamızda sodyum okzamat kullanımı ile birlikte oksidatif stres, laktat dehidrogenaz A ve B ekspresyon düzeylerinde anlamlı değişim saptanmamıştır. Özetle, laktat dehidrogenazı inhibe ederek laktat oluşumunu azaltan sodyum okzamatın, kemoterapötiklerle kombinasyonu kanser hücresinin canlılığını ve migrasyonunu azaltmaktadır; ayrıca sodyum okzamat kullanımı laktat düzeylerini azaltıp, asetil KoA düzeylerinin arttırarak metabolik fenotipi değiştirmektedir.


Anahtar kelimeler: Kolorektal kanser, tümör metabolizması, Warburg etkisi, laktat
dehidrogenaz, laktat

Abstract:
Cancer cells promote lactate formation via pyruvate rather than oxidative phosphorylation by programming their metabolism to maintain proliferation under the condition known as Warburg effect. It has been shown that the altered metabolic phenotype with activation of lactate dehydrogenase-A in the cancer cell, may affect cell survival, chemotherapy resistance and metastasis. In this direction, studies on modulation of metabolism are increasing to reprogramme cancer metabolism and increase the effectiveness of chemotherapy. This study was planned to demonstrate the effect of lactate dehydrogenase inhibition with the combination of sodium oxamate and current colorectal cancer treatment options such as 5-fluorouracil and irinotecan. Viability and migration were evaluated with real time cell analysis systems. Lactate levels were measured by colorimetric kit, acetyl CoA levels were measured by elisa, and lactate dehydrogenase expression levels were measured by a quantitative polymerase chain reaction. According to the results, the viability and migration of cancer cells were significantly decreased with the combination of sodium oxamate and chemotherapeutics (p≤ 0.05). Under these conditions, lactate levels were significantly decreased (p≤ 0.05). The use of sodium oxamate with chemotherapeutics increased the levels of acetyl-CoA. This result indicates that pyruvate, which does not form lactate, may cause increased oxidative phosphorylation. There was no significant change in oxidative stress, lactate dehydrogenase expression levels with sodium oxamate. In summary, the combination of chemotherapeutics and sodium oxamate which inhibits lactate dehydrogenase, decrease cancer cell viability and migration; the use of sodium oxamate changes metabolic phenotype by decreasing lactate and increasing acetyl CoA levels.

Key words: Colorectal cancer, tumor metabolism, Warburg effect, lactate
dehydrogenase, lactate