A szukcinát hatásainak összegzése a tumorigenézisben

Mindezek a korábbi genetikai eredmények felvetik, hogy az SDH enzim csökkent működése központi szerepet játszhat a tumorigenézisben. Régóta ismert a daganatos sejteknek az a tulajdonsága, hogy alkalmazkodni képessek a megváltozott tápanyagellátáshoz vagy a szöveti hipoxiához is. Ezek a megfigyelések utalnak arra, hogy közvetlen kapcsolat lehet a metabolikus

utak és a daganatos sejtek túlélése között. Mivel az SDH enzim a tudományos munkám egyik fontos vizsgálati célpontja volt és a korábbi, betegekből származó eredmények is igazolták szerepét a daganatképződésben további kapcsolódási pontokat kerestünk a pathomechanizmus pontosításáért.

Ennek egyik lépése volt egy összefoglaló tanulmányt készítése a biokémiai hatásokról és a szukcinát felhalmozódás következtében kialakuló egyéb útvonalak aktivitásáról és ezek potenciális szerepéről a daganatképződésben.

Ahogyan az előző pontban bemutatott eredményeink is igazolták az SDHx mutáns betegekben egyidejűleg több féle sejttúlélési mechanizmus is aktiválódhat. Véleményem szerint ezek közül bármelyiknek szerepe lehet a Phaeo/PGL-k kialakulásában vagy a klinikai lefolyásában.

A jelátviteli utak közötti összefonódások és azok dinamikája felelős lehet az egyéni különbségek és a különböző mutációkhoz társuló daganatok penetranciáért. Feltételezhetjük, hogy a Phaeo/PGL tumorok olyan sejtekből erednek, amelyek a fejlődés vagy differenciálódás során apoptózis révén elpusztulhattak volna, de a csökkent vagy kóros mitokondrium funkció miatt túléltek és rezisztensekké váltak a későbbi apoptótikus ingerek iránt. Jelenlegi kutatásaim célja az SDHx mutációkhoz társuló mechanizmusok feltárása, az SDHB mutációkkal társuló extrém malignus fenotípus okainak megismerése. Ebben a munkában az első lépés volt összegezni az SDH enzim aktivitás következményeit, feltérképezni azokat a biokémia utakat, amelyek a kieső SDH enzim miatt biztosítják a sejtek túlélését.

117

24. Ábra: A szukcinát mint a metabolikus és jelátviteli utak központi szereplője.

(rövidítésjegyzék)- ALAS: δ-aminolevulinát szintáz, PHD: prolyl hydroxyláz, TET: tíz-tizenegy transzlokáns család 5-metilcitozin hidroxiláz (ten-eleven translocation (TET) family of 5-methylcytosine (5mC) hydroxylases), JMJD3: Jumanji C domént tartalmazó hiszton lizin demetiláz, VEGF: vascular endothelial growth factor, EGFR: epidermal growth factor receptor, TGFβ: transforming growth factor β, TH: tirozin hidroxiláz, PDGF:

trombocita-derivált növekedési faktor (platelet-derived growth factor), GLUT1: glukóz transzporter 1, BCAAs: elágazó láncú aminosavak, ODFCAs: páratlan számú láncot tartalmazó zsírsavak, Cholest: koleszterin, 3HBDH: 3-hidroxybutirát dehidrogenáz, KGDHC: ketoglutarát dehidrogenáz komplex, GLUD: glutamát dehidrogenáz, GAD:

glutamát dekarboxiláz, GABA: γ-aminobutir sav, EC space: extracelluláris tér, GABA-T:

GABA transzamináz, SSA: szukcinát szemialdehid, SSADH: szukcinát szemialdehid dehidrogenáz, SSAR: szukcinát szemialdehid reduktáz, GHB: γ-hydroxibutir sav, SDH:

szukcinát dehidrogenáz; SCOT: szukcinil-CoA:3-ketosav koenzim A transzferáz, SR:

szukcinát receptor.

A szukicnát dehidrogenáz enzim négy alegységből (SDHA, SDHB, SDHC és SDHD) áll, amelyek közül egyik sem a mitokondriális genomban kódolt. Mindegyik alegység mutációi genetikai rizikót jelentenek Phaeo és PGL-k kialakulására.

A SDH enzim az anyagcserében betöltött szerepe mellett részt vesz a mitokondriális elektronszállításban is. A 24. ábrán is látható, hogy a szukcinát központi szerepet tölt be az anyagcserében, ahol a citromsav (Krebs ciklus) ciklusban a szukcinát-fumarát átalakulást végzi.

25. Ábra: A szukcinát dehidrogenáz szerepe a mitokondriális elektronszállításban.

Kutatási témám szempontjából az SDH károsodás miatt kialakuló legjelentősebb mechanizmusok, amelyek a hormonrendszer daganataihoz kapcsolódnak elsősorban a felhalmozódó szukcináthoz és a kóros elektrontranszporthoz köthetőek. Az SDH alegységek közül az SDHB alegységben számos Fe-S kluszter található, amelyek ebben a funkcióban nélkülözhetetlenek.

Klinikai megfigyelés, hogy a legrosszindulatúbb daganatok az SDHB Fe-S kluszterben résztvevő aminosav mutációkhoz társulnak, így feltételezhetjük, hogy az elektron-szállító rendszer gátlásának lehet központi szerepe a malignus Phao/PGL-k kialakulásában. A különböző enzim komplexek különböző mértékű szabadgyök képződést okoznak. Legnagyobb mértékű ROS felszabadulás az I-es és III-as komplexek gátlása után jön létre. A II-I-es komplexről, mivel nem rendelkezik proton pumpa aktivitással nem gondolták, hogy hozzájárulhat a szabadgyök képződéshez, de Ishii és munkacsoportja gilisztában igazolta, hogy a mev1 gén (ami emberben az SDHC-nek felel meg) misszensz mutációja fokozott szabadgyök képződéssel, és korai öregedéssel járt együtt [477], míg Slane és munkacsoportja ugyancsak SDHC mutációt hordozó sejtvonalak vizsgálatával kimutatta a fokozott szabadgyök képződést, az ehhez társult metabolikus oxidatív stresszt és a megnövekedett genom instabilitást [471]. A szabadgyök képződés helye nem egyértelmű, feltételezik, hogy reverz elektronáramlás jön létre, ami végül a FAD rendszeren keresztül juttatja vissza az elektronokat a mitokondrium mátrixba [478]. A fokozott szabadgyök képződés eredményeként számos fehérje és lipid károsodhat, amelyek funkcióvesztése összefügg a tumorgenézissel. Ezek közé tartozik a PTEN tumorszuppresszor hatású fehérje is [474]. A PTEN enzim aktív centrumában elhelyezkedő két

119

cisztein között diszulfid híd jön létre, ami az enzimaktivitás elvesztését eredményezi [475]. Ennek részletezését és klinikai következményeit a Cowden kórban igazolt SDHx variánsok funkcionális következményei részben ismertettem.

Az SDHx mutációkhoz társult Phaeo/PGL szövetekben kimutatható a felhalmozódó szukcinát mennyisége (26. Ábra), a legnagyobb mértékű felhalmozódást az SDHB mutációt hordozó daganatokban tapasztaltuk. Az elvégzett mérések felvetik azt a lehetőséget, hogy a szukcinát/fumarát arányt akár biokémiai markerként is lehetne használna a Phaeo/PGL-k diagnosztikájában, de mindenképpen alátámasztja azokat a megfigyeléseket, amelyek a felhalmozódó szukcinátot, mint onkometabolitkot emlegetik.

26. Ábra: A szukcinát/fumarát arány SDHB, SDHD, sporadikus és NF1 mutációkhoz társult Phaeo/PGL-ákban [479].

Ezt a funkciót a szukcinát több enzimcsalád gátlásán keresztül végezheti. A legrégebben ismert ilyen enzim a prolil hidroxiláz, ami a HIF1α lebontásában vesz részt, így a HIF1α stabilizálódik és beindítja a HRE géneket (6. 23. és 24. ábrák) [83,480–482].

Ezen a mechanizmuson kívül a szukcinát gátolja a TET (tíz-tizenegy transzlokáns család 5-metilcitozin hidroxiláz és JMJD3 (Jumanji C domént tartalmazó hiszton lizin demetiláz) enzimeket is, amelyek szintén dioxigenázok csoportjába tartoznak és szerepük – a DNS és hiszton metiláci/demetiláció koordinálása- a daganatok kialakulásában egyre inkább előtérbe kerül.

A DNS metiláció a gének kikapcsolódását eredményezi, így a TET metilcitozin hidroxiláz gátlásával tulajdonképpen azoknál a géneknél, ahol aktivitás kellen bekövetkeznie, a szukcinát jelenlétében ez nem tud megtörténni, így a metilált gének továbbra is inaktívak maradnak. A JMJD3 a hiszton demetilációt végzi, ami szintén aktivitás nyerést jelentene, de ez a szukcinát jelenlétében

szintén károsodhat, így az adott sejt vagy folyamat szempontjából jelentős gének maradhatnak inaktívak. Mindezeknek a hatásoknak a tisztázása és jelentőségük felismerése a tumorbiológiában további kísérleteket igényelnek. Jelenlegi kutatómunkám ezeknek a mechanizmusoknak a megismerését is célozza.

V.1.9. A MEN1 szindrómáért felelős menin mutációk beazonosítása és a genotípus-fenotípus