Apoptosi indotta da inibitori delle deacetilasi istoniche in linee di adenocarcinoma pancreatico

Abstract

L’adenocarcinoma pancreatico è uno dei tumori con il maggiore tasso di mortalità caratterizzato da marcata resistenza ai comuni farmaci chemioterapici. Per questo motivo è necessario identificare nuovi bersagli terapeutici. Gli inibitori delle deacetilasi istoniche (HDACi) appartengono ad una classe di agenti antitumorali in grado di agire sulla crescita, sulla differenziazione e sull’invasione del tumore. In questo studio abbiamo valutato l’efficacia di due inibitori delle HDAC, il Trichostatin A (TSA) e l’Acido Valproico (VPA), in linee di adenocarcinoma pancreatico. I nostri dati hanno dimostrato che entrambe le sostanze sono in grado indurre apoptosi e di inibire la crescita cellulare. La via di attivazione apoptotica coinvolta risulta essere quella mitocondriale, infatti si sono riscontrati sia la perdita del potenziale di membrana mitocondriale che il rilascio di Citocromo C dal mitocondrio al citoplasma. Inoltre è stato visto che la fase di esecuzione dell’apoptosi è compiuto dalla caspasi-3, la quale risulta essere attivata in seguito al trattamento. Per quanto riguarda il meccanismo con il quale queste due sostanze inducono l’apoptosi è stato osservato l’aumento dell’espressione genica e proteica dei membri delle proteine BH3-only Bim e Puma (in modo più marcato in seguito al trattamento con VPA rispetto al TSA). Bad e Bmf invece non sembrano essere regolati dai due trattamenti. Si è anche riscontrata l’inibizione dell’espressione proteica di Bcl-xL in seguito al trattamento con VPA in tutte le linee analizzate. Diversamente, il TSA non altera l’espressione di Bcl-xL nelle linee cellulari usate. Inoltre, abbiamo osservato che non c’è induzione di espressione proteica di Bax, ma c’è un aumento significativo di espressione di Bak con VPA in una sola delle tre linee cellulari saggiate. I due trattamenti sono risultati entrambi efficaci nell’indurre attivazione di Bax e Bak inducendo un cambiamento conformazionale che porta all’esposizione della loro porzione ammino-terminale e alla conseguente induzione di morte per apoptosi. Concludendo, questo lavoro descrive il meccanismo con cui TSA e VPA innescano la via apoptotica intrinseca attraverso l’attivazione di Bak e Bax, il rilascio di Citocromo C e l’attivazione della caspasi 3, in linee cellulari di tumore pancreatico. Tali risultati suggeriscono che i due inibitori delle deacetlilasi istoniche, TSA e VPA possono realmente rappresentare promettenti agenti terapeutici nel tumore del pancreas nell’uomo.

Pancreatic cancer is characterized by a poor prognosis and lack of response to conventional therapies that provide just limited palliation, without significant improvement of survival. Therefore new targets for therapeutic agents need to be identified. Histone deacetylase (HDAC) inhibitors belong to a promising class of antineoplastic agents which affect tumour growth, differentiation and invasion. In the present study we have assayed the effect of the HDACi Thrichostatin A and Valproic acid (TSA and VPA) on pancreatic cancer cell lines. Our data have demonstrated that both TSA and VPA induce apoptosis and growth inhibition in three pancreatic cancer cell lines. Moreover we have shown that the mitochondrial pathway was involved in this model since, following dissipation of mitochondrial transmembrane potential, Citocrome C translocated from mitochondria to cytosol and activated the execution phase through activation of Caspase 3. Molecular analyses have revealed that, at the basis of mitochondrial pathway, there was an upregulation, at both genetic and protein level, of some BH3-only proteins like Bim and Puma, especially with VPA treatment. Bad and Bmf expression level remained unchanged. Moreover we have shown that Bcl-xL protein was strongly down-regulated after VPA apoptotic induction, while TSA didn’t show this capability. The analyses of Bax and Bak expression and activation have shown that while Bax protein amount did not change following treatments, Bak protein was lightly up-regulated after VPA treatment. However both HDACi were able to activate Bax and Bak proteins, inducing a conformational change that results in the N-terminal exposition and the induction of apoptosis. Concluding, these data highlight that the intrinsic apoptotic pathway may be activated in pancreatic cancer cells both with TSA and VPA even if they act through different molecular targets. Hence these findings suggest that the two HDACi represent promising therapeutic agents for human pancreatic cancer.