Kanabinolis slopina proliferaciją ir sukelia ląstelės ciklo sustabdymą ir apoptozę glioblastomos, hepatoceliulinės karcinomos ir krūties vėžio ląstelėse

Įžanga

Šiame tyrime Nuanying Zhong, remiantis ankstesniais tyrimais ir kitų kanabinoidų analogija, siekė išsiaiškinti mažai tyrinėto kanabinoido kanabinolio (CBN) veiksmingumą keletui vėžio rūšių. Buvo aiškinamasi, ar CBN geba sustabdyti glioblastomos, hepatoceliulinės karcinomos ir krūties vėžio ląstelių proliferaciją per ją skatinančių signalų nuslopinimą ir paskatinti ląstelės gyvavimo ciklo (toliau- „ląstelės ciklo“) sustabdymą ir apoptozę.

Endokanabinoidinė sistema

Endokanabinoidinė sistema yra signalų perdavimo tinklas, kurį sudaro endogeniniai kanabinoidai, kanabinoidų receptoriai ir metaboliniai fermentai. Ši sistema reguliuoja daugelį fiziologinių ir patofiziologinių procesų, įskaitant daugelį ligų, uždegimą bei skausmą.

Endokanabinoidai yra lipofilinių molekulių grupė, gaminamų ląstelėse ir reguliuojančių daugybę fiziologinių procesų. Pagrindiniai ir geriausiai ištyrinėti yra du endokanabinoidai- AEA ir 2-AG. Endokanabinoidinę sistemą sudarantys receptoriai išsidėstę ant ląstelių membranų visame kūne. Receptorių ir endokanabonoidų kiekis ir aktyvumas lemia daugelį sveikatos sutrikimų ir ligų, įskaitant uždegimą, nutukimą, vėžį. Endokanabinoidai ląstelėje yra greitai gaminami, transportuojami ir skaidomi tam, kad kontroliuoti ląstelės veiklą, tokią kaip proliferacija, ląstelės ciklo vystymas ir apoptozė.

Plačiausiai žinomi yra receptoriai CB1 ir CB2, kurie gali būti aktyvuojami endogeninių, iš augalų išgautų, o taip pat sintetnių kanabinoidų. CB1 ir CB2 receporių aktyvavimas susijęs su signalų perdavimu per Gα i/o , žinomu kaip MAPK/ERK ir AKT signalų perdavimo keliu. Neseniai atrasti kiti galimi endokanabinoidiniai receptoriai, įskaitant GPR18, GPR19 ir GPR55. GPR55 yra laikomas trečiuoju kanabinoidiniu receporiumi CB3, aktyvuojantis Gα12/13 signalų perdavimo kelią, žinomą kaip JNK ir p38 kelią veikiantį per anandamido  ir 2-AG prisirišimą. Endokanabonoidų aktyvumą apsprendžia juos skaidantys fermentai- FAAH ir MAGL. Kaip jau žinoma, didelė šių fermentų raiška būdinga daugelyje vėžio rūšių, įskaitant prostatos, storosios žarnos ir krūties. Šių fermentų nuslopinimas paskatina priešvėžinius AEA veiksmus per ERK, AKT ir NF-κB inhibiciją.

CB receptoriai ir vėžys

Kanbinoidų priešvėžinis veikimas susijęs su daugybe mokelulinių signalų. Daugybėje atliktų tyrimų jau įrodyta kanabinoidų veiksmingumas prieš vėžį- mažinant jo vystymąsi ir ląstelių proliferaciją per CB receptorių aktyvaciją ir tolesnius signalų perdavimo kelius. Įvairūs kanabiniodai, aktyvuodami CB receptorius veikia  du pagrindinius su vėžiu susijusius signalų perdavimo kelius- MAPK/ERK ir P13K/AKT.  P13K/AKT-mTOR signalų perdavimo kelias reguliuoja įvairius ląstelės procesus, tokius kaip augimą, apoptozę, autofagiją ir yra vienas iš daugiausiai išsireguliuojančių kelių daugumos ligų atveju. Yra daug AKT kelio inhibitorių, įskaitant ir kanabinoidus. MAPK/ERK signalų perdavimo kelias yra kitas svarbus ląstelės išgyvenimo kelias, kuris dažniausiai yra taikinys daugelio vėžio rūšių ląstelių proliferacijos slopinimui. Kanabinoidai taip pat yra ERK veikimo kelio inhibitoriai.

Ląstelės ciklas, apoptozė ir kanabinoidai

Ląstelės gyvavimo ciklą reguliuoja trys pagrindinės baltymų šeimos- ciklinai, su ciklinais susijusios kinazės (CDKs) ir su ciklinais susijusių kinazių inhibitoriai. CDKs sąveikauja su ciklinais ir sudaro kompleksus (pvz, CDK1, CDK2), kurie nulemia kiekvieną ląstelės gyvavimo ciklo žingsnį. Ciklinus sudaro didelė grupė tokių baltymų, tokių kaip ciklinas A, B, D, E. CDKs yra pagrindiniai ląstelės ciklo moduliatoriai, reguliuojantys ciklinus ir CDK inhibitorius pereinant iš vienos ciklo fazes į kitą. CDK inhibitoriai yra grupė baltymų, įskaitant p15 p16, p18, p21, p27, p57, kurie stabdo CDK aktyvumą ir slopina ląstelės ciklo procesą. CDK aktyvumo mažinimas aktyvuojant CDK inhibitorius yra daug žadanti jau pažengusio vėžio gydymo priemonė. Keletas tyrimų parodė, kad p21 veikia kaip ląstelės ciklo slopintojas sukeliantis ląstelės ciklo sustabdymą sumažinant CDK1 ir CDK2 aktyvumą. p21 padidinimas yra sukeliamas tumoro slopintojo p53, kuris pasireiškia įvairiu priešvėžiniu veikimu, įskaitant ląstelės ciklo sutabdymą ir apoptozę.

Yra daug tyrimų, patvirtinančių kanabinoidų gebėjimą inicijuoti ląstelės ciklo sustabdymą ir nuslopinti daugelio vėžio rūšių ląstelių proliferaciją. Sintetinis kanabinoidas WIN 55.212-2 prisiriša prie CB2 receptoriaus, sustabdo ciklą padidindamas p27 ir sumažindamas CDK4 aktyvumą. AEA, kuris turi didelį afinitetą CB1 geba sukelti ląstelės ciklo sustabdymą nuslopindamas CDK2 ir Cdc25a aktyvumą ir padidindamas p21 ir p27 lygį krūties vėžio ląstelėse. Taip pat iš kanapių išgauti kanabinoidai, pvz. CBD tyrime nulėmė ląstelės ciklo sustabdymą padidindamas baltymo p53 lygį, sumažindamas p21 ir atitinkamai nuslopinant CDK2 ir ciklino E raišką skrandžio vėžio ląstelėse.

Apoptozė- tai ląstelės žūties procesas, kuris vyksta pasenusiose, pažeistose, mutavusiose ir nesveikose ląstelėse. Vidinis kelias yra mitochondrinis, reguliuojamas BCL-2 baltymų šeimos, o išorinis kelias funkcionuoja per Fas receptorius ląstelės membranose aktyvuojant apoptotines molekules. Ląstelės gyvybingumą skatinantys signalų perdavimo keliai P13K/AKT ir MAPK/ERK blokuoja apoptozę per pro- apoptotinių mokelkulių slopinimą, nors kai kurie tyrimai rodo, kad MAPK/ERK gali aktyvuoti apotozę per vidinį ir išorinį kelią. Viena iš kovos su vėžiu strategijų- atrasti vaistus, kurie aktyvuoja apoptotinius signalų perdavimo kelius. Kanabinoidai daugelyje tyrimų pasitvirtino kaip kontroliuojantys ląstelių proliferaciją, autofagiją ir apoptozę daugelyje vėžio rūšių. Be to, nustatyta, kad kanabinoidai (THC, CBD ir CBN) panaikino išsivysčiusi atsparumą cheminiams vaistams nuo vėžio nuslopinant ABCG2 per ATPazes.

CBN efektyvumas 3 vėžio rūšių ląstelėms

Ankstesniais tyrimais nustatyta, kad CBN turi daug gydomųjų savybių, tokių kaip analgetinės, antibakterinės, priešuždegiminės ir priešvėžinės. Munson (1975) tyrime patvirtino, kad CBN efektyviai sumažino tumoro dydį plaučių vėžio atveju. Iki šiol CBN antivėžinis veikimas nėra išaiškintas.

 Šiame tyrime buvo parodytas CBN priešvėžinis veikimas glioblastomos (A172), hepatoceliulinės karcinomos (HB8065) ir krūties vėžio (HCC1806) ląstelėse mažinant ląstelių proliferaciją ir sukeliant apoptozę ir ląstelės ciklo sustabdymą. HCC1806 ląstelės pasirodė mažiausiai jautrios CBN poveikiui- 15 uM CBN dozė nuslopino A172 ir HB8065 ląstelių gyvybingumą 70-80 proc., o HCC1806 ląstelių- 50 proc. Yra pastebėta, kad baltymas p53 vaidina esminį vaidmenį moduliuojant daugelio genų, kurie įtakoja įvairius procesus ląstelėse raišką, įskaitant pažeistos DNR atstatymą ir ląstelės ciklo sustabdymą ir apoptozę. TP53 genas (koduojantis p53) yra vienas dažniausių mutavusių ar ištintų genų daugelyje vėžio rūšių. TP53 geno nebuvimas ar mutacijos palaiko vėžio ląstelių išgyvenamumą ir vėžio progresavimą. Laikant, kad HCC1806 ląstelėse TP53 geno nėra (trigubai negatyvaus vėžio ląstelės), tai galėtų būti paaiškinimas, kodėl HCC1806 yra atsparesnės nei kitos dvi ląstelių kultūros. Šis tyrimas parodo, kad CBN yra veiksmingas prieš TP53 netekusias vėžio ląsteles ir trigubai neigiamo krūties vėžį, kuris yra vienas agresyviausių formų. Tyrime atrasta, kad CBN gali mažinti vėžio ląstelių proliferaciją per ERK ir AKT signalų perdavimo kelio slopinimą. Ląstelių signalų perdavimo keliai yra esminiai ląstelių proliferacijos reguliavimo veiksniai. Padidintai aktyvuotas ERK ir AKT signalų perdavimas siejamas su tumoro augimu ir atsparumu vaistams. Įvairių genų mutacijos ar išnykimas daugelyje vėžio formų ląstelių susijęs su padidintu MAPK/ERK ar P13K/AKT kelių aktyvavimu. Baltymas PTEN yra vienas iš tumoro vystymąsi slopinančių baltymų, kuris mažina P13K/AKT aktyvaciją per AKT endogeninio aktyvatoriaus defosforilizaciją. Daugelyje vėžio rūšių ląstelių PTEN genas dažniausiai yra mutavęs arba ištrintas, įskaitant A172 ir HB8065 ląsteles. Šis tyrimas parodė, kad CBN žymiai sumažino AKT fosforilizaciją PTEN neturinčiose A172 ir HB8065 ląstelėse. Todėl CBN gali būti laikomas inhibitoriumi PTEN neturinčiose vėžio ląstelėse. O HCC1806 ląstelės laikomos kaip atsparios AKT inhibitoriams ir jautresnės MEK (kinazė, aktyvuojanti ERK) inhibitoriams. Tyrime nustatyta, kad fostorilizuotos ERK raiška CBN priklausomai nuo dozės yra žymiai labiau sumažinta HCC1806 ląstelėse. Todėl tyrimas rodo, kad CBN pasireiškia antivėžiniu veikimu slopindamas MAPK/ERK kelią net jeigu tumoras turi atsparumą AKT inhibitoriams.

Vėžio vystymasis susijęs su ląstelės gyvavimo ciklo pažeidimu. Kanabinoidai sukelia ląstelės ciklo sustabdymą vėžio ląstelėse. Šiame tyrime pirma kartą parodyta, kad CBN sukelia ląstelės ciklo sustabdymą per ciklinų ir/ar CDKs raiškos sumažinimą. CBN įtakoja ciklo sustabdymą įvairiuose ląstelės cikluose- CDK1, CDK2.

Vėžys pasireiškia sutrikusiu balansu tarp ląstelės augimo ir žūties. Vėžio ląstelių žūtį galima sukelti padidinant proapoptotnių baltymų lygį. Kanabinoidai padidina vėžio ląstelių apoptozę in vitro ir in vivo. Šiame tyrime parodyta, kad CBN gali sukelti glioblastomos, hepatoceliulinės karcinomos ir krūties vėžio ląstelių apoptozę. p21 lygio sumažinimas galimai prisideda prie CBN sukeliamos 3 testuotų vėžio ląstlelių apoptozės, nes p21 buvo nustatytas veikiant kaip apotozės inhibitorius. Įdomu tai, kad CBN 10 μM dozė sukėlė apoptozę, o 15 μM dozė sumažino apoptozę HCC1806  ląstelėse ir tai koreliavo su p21 lygio ir AKT padidėjimu. Priimant, kad p21 veikia kaip tumoro slopintojas ir ląstelės ciklo kinazių inhibitoius, kuris paskatina ląstelės ciklo sustabdymą per p53 ir nesusijusius su p53 kelius, bet ir veikia stabdant apoptozę tumoro ląstelėse, p21 aktyvacija gali turėti dvejopa rezultatą HCC1806  ląstelėms reaguojant į CBN. Tyrimas parodė, kad 15 μM CBN sukėlė G1 ciklo sustabymą p53 netekusiose HCC1806  ląstelėse. Neaišku, ar su tuo susijusi p21 aktyvacija. Tačiau aišku, kad CBN gali efektyviai veikti prieš p53 neturinčias ląsteles.

Išvada

Tyrimo išvada tokia- CBN slopina glioblastomos, hepatoceliulinės karcinomos ir krūties vėžio ląstelių proliferaciją per ląstelės ciklo sustabdymą ir apoptozę, parodant CBN gydomąjį potencialą vėžio gydyme.

Reikalingos tolesnės studijos išsiaiškinti, per kuriuos receptorius veikia CBN, taip pat daugiau tyrimų nagrinėjančių CBN įtaką ląstelės signalų perdavimo per AKT ir ERK slopinimui.

Paruošta pagal straipsnį: Cannabinol inhibits proliferation and induces cell cycle arrest and apoptosis, in glioblastoma, hepatocellular carcinoma and breast cancer cells, Nuanying Zhong, 2020