Antineoplastik ilaç lenvatinib kaynaklı kardiyotoksisitenin moleküler etki mekanizmaları açısından in vitro incelenmesi
In vitro investigation of antineoplastic drug lenvatinib induced cardiotoxicity in terms of molecular mechanisms
Yazar: AYŞENUR GÜNAYDIN AKYILDIZ
Danışman: PROF. DR. BÜKET ALPERTUNGA
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı / Farmasötik Toksikoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Antineoplastik ajanlar = Antineoplastic agents ; DNA-mitokondrial = DNA-mitochondrial ; ErbB reseptörleri = ErbB receptors ; Lenvatinib = Lenvatinib ; Miyosit-kardiyak = Myocytes-cardiac ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Protein-tirozin kinaz = Protein-tyrosine kinases ; Sitotoksisite = Cytotoxicity ; Toksikoloji = Toxicology ; Toksisite = Toxicity

Özet:
Lenvatinib, dirençli diferansiye tiroid kanseri, ilerlemiş renal hücreli karsinoma,
anrezektabl hepatoselüler karsinoma ve endometriyal karsinoma tedavileri için onay
almış bir çoklu kinaz inhibitörüdür. Kanser tedavisinde başarıyla kullanılmakla beraber,
kardiyotoksisite gibi hayatı tehdit edebilecek düzeyde yan etkilere yol açabilmektedir.
Lenvatinib'in neden olduğu kardiyotoksisitenin moleküler mekanizması tam olarak
bilinmemektedir.
Bu çalışmada, Lenvatinib'in neden olduğu kardiyotoksisitenin moleküler mekanizması
H9c2 kardiyomiyosit hücresinde mitokondriyal toksisiteye odaklanılarak incelenmiştir.
Lenvatinib'in seçilen üç konsantrasyonda (1,25 μM, 5 μM ve 10 μM) 48 ve 72 saat
maruziyette hücre canlılığını; 72 saatte ise hücre içi ATP oranını anlamlı ölçüde inhibe
ettiği belirlenmiştir. Akım sitometrisi yöntemiyle bakılan total mitokondri kütlesinde 48
saatte 10 μM konsantrasyonda artış görülmüştür. Mitokondriyal membran
potansiyelinde 48 saatte azalma, 72 saatte düzelme görülmüştür. Western blot
yöntemiyle mitokondriyal elektron transport zinciri proteinleri (Kompleks I-V),
Sitokrom c, LONP1 ve P21 protein seviyelerinde anlamlı değişim gözlenmiştir. Gerçek
zamanlı PZR ile bakılan mitokondriyal dinamikler ("MFN1, MFN2, OPA1, DRP1,
FIS1") gen ekspresyon seviyeleri anlamlı olarak değişmiştir. Lenvatinib 48 saatte
mitokondrilerde füzyondan fisyona geçişi tetiklemiş, 72 saatte ise hem füzyon hem
fisyonu artırmıştır. Apoptoz (ASK1 ve JNK) ve antioksidan enzim SOD2 genlerinde 48
saat 5 μM ve 72 saat 10 μM gruplarında artış bulunmuştur. MtDNA oranında 48 saatte
artış, 72 saatte ise inhibisyon görülmüştür. Mitokondrilerin TEM görüntülemesiyle
histolojik değerlendirilmesinde mitokondriyal şekil değişiklikleri saptanmıştır.
Lenvatinib'in konsantrasyona ve maruziyet süresine bağlı olarak hücresel strese yol
açtığı ve bunun sonucunda mitokondriyal membran potansiyelini, mitokondriyal
proteinleri ve ATP sentezini etkilediği, ROS üretimini artırdığı, mitokondriyal
dinamikleri de bozmak suretiyle mitokondriyal hasarı indüklediği düşünülebilir.
Bulgularımızın Lenvatinib ve diğer TKİ ilaçlarla tedavi sırasında sıklıkla karşılaşılan ve
önemli bir yan etki olan kardiyotoksisitenin moleküler mekanizmasının anlaşılmasına
katkı sağlaması beklenmektedir.

Abstract:
Lenvatinib is a multi-tyrosine kinase inhibitor (TKI) approved for the treatment of
resistant differentiated thyroid cancer, advanced renal cell carcinoma, anresectable
hepatocellular carcinoma, and endometrial carcinoma. Although it is successfull in
cancer treatment, it can cause life-threatening side effects such as cardiotoxicity. The
molecular mechanism of cardiotoxicity caused by Lenvatinib is not fully known.
In this study, the molecular mechanism of Lenvatinib's cardiotoxicity was investigated
focusing on mitochondrial toxicity in H9c2 cardiomyocyte cell line. Lenvatinib
significantly inhibited cell viability at 48 and 72 hours exposure with three selected
concentrations (1.25 μM, 5 μM and 10 μM); and significantly inhibited intracellular
ATP at 72 hours. Examined by the flow cytometry method, an increase in the total mass
of mitochondria was observed in the 48 hour 10 μM concentration group. Mitochondrial
membrane potential was decreased after 48 hours and was recovered after 72 hours
treatment. Evaluated with real-time PCR, mitochondrial dynamics (MFN1, MFN2,
OPA1, DRP1, FIS1) gene expression levels significantly changed. Lenvatinib triggered
the tendency from fusion to fission in mitochondria after 48 hours, and increased both
fusion and fission after 72 hours. Apoptosis (ASK1 and JNK) and antioxidant enzyme
SOD2 genes increased in the 48 hours 5 μM and 72 hours 10 μM treatment groups. The
mtDNA ratio increased after 48 hours and decreased after 72 hours. Mitochondrial
changes were detected in the histological evaluation of mitochondria by TEM imaging.
Lenvatinib causes cellular stress depending on the concentration and exposure time and
affects mitochondrial membrane potential, mitochondrial proteins and ATP synthesis;
increases ROS production, and induces mitochondrial damage by disrupting
mitochondrial dynamics. The outcome of our study is expected to be a contribution to
the understanding of the molecular mechanism of TKI-induced cardiotoxicity, an
important side effect frequently encountered during treatment with Lenvatinib and other
TKI medications.