ВОССТАНОВЛЕНИЕ НОРМАЛЬНОГО УРОВНЯ ВИТАМИНА С В ОРГАНИЗМЕ - ТОРМОЗИТ РОСТ МЕЛАНОМЫ

Реферат

Введение

Как твердая опухоль растет, ее быстрое расширение приводит к районам с плохой васкуляризации и недостаточного кровоснабжения, что приводит к развитию локальных зон гипоксии [рассмотрено в 1]. Это вызывает активацию гипоксия-индуцируемого фактора 1 (ФОМС-1) [пересмотрены в 2,3], стресс-реакции транскрипционный фактор, контролирующий синтез сотен белков, которые определяют метаболизм опухолей и оказывают влияние на микросреду. Многих ферментов, вовлеченных в гликолиз и транспорт глюкозы (глюкоза транспортера 1, ПЕРЕНАСЫЩЕНИЕ-1), и что контроль клеточного рН (карбоангидразы IX в, ка-ІХ), являются активирована. ФОМС-1 может быть вызвано метаболическим нарушением в дополнение к гипоксии, и связано явление, известное как эффект Варбурга, которая описывает зависимость гликолиза опухоли даже в присутствии кислорода 4. ФОМС-1 также контролирует белки, которые управляют ангиогенеза (сосудистого эндотелиального фактора роста, на vegf), инвазии опухоли, и метастазы 2,3. Недостаточная активность hif-1 приводит к снижению ангиогенеза и опухолевого роста медленнее услуги 1,5, тогда как повышенная активность hif-1 способствует устойчивости раковых клеток к лечению химио - и радиотерапия, 6 и ассоциируется с плохим прогнозом при многих типов рака, 7,8. Следовательно, активация hif-1 ассоциируется с более агрессивным фенотипом опухоли.

На активность hif-1 находится под жестким контролем через посттрансляционной модификации Альфа-субъединицы группой ферментов, называемых в совокупности ФОМС hydroxylases. Гидроксилирование остатков пролина и 402 564 мишеней белка на протеасомы для быстрого разложения 9,10, и гидроксилирования аспарагина 803 препятствует образованию активного транскрипционного комплекса 11. Ферментов, ответственных за эти реакции, пролил гидроксилазы (к. н.) 1, 2, и 3, и фактор ингибирования ФОМС (ФИХ; asparaginyl гидроксилазы) принадлежат семье из 2-oxoglutarate dioxygenases, что также hydroxylate коллаген и множество других подложек 12. Их активность зависит от подачи молекулярного кислорода, 2-oxoglutarate и FE2+, и отсутствие любого из этих факторов будет препятствовать активности фермента, что делает эти ферменты эффективно кислорода и метаболических датчиков 12. Витамин C (аскорбиновая кислота) является кофактором этих ферментов и усиливает их активность в бесклеточных системах 13, возможно путем поддержания активного сайта Фе в своем уменьшенном состоянии 14. Эта роль является эксклюзивным для аскорбата, который по своей структуре специфические для гидроксилазы АЦ 13,15, и роль не может быть исполнена других антиоксидантных молекул 16. Низкий клеточном уровне аскорбиновой кислоты было установлено, что снижение активности hydroxylases и увеличить ФОМС-1 уровень и ниже по течению экспрессии генов в клеточной культуре 17–19. Эти наблюдения привели нас выдвинуть гипотезу, что опухоль уровне аскорбиновой кислоты может повлиять на активность hif-1, и повлиять на рост опухоли и агрессивность (определяется неблагоприятные патологии, увеличилось распространение и бедных выживания).

Мы измерили ФОМС-1 белок уровни, ниже по течению генных продуктов, и аскорбиновой кислоты в опухоли и прилежащей нормальной ткани от больных с колоректальным раком эндометрия и 20,21. Аскорбат накопления в опухолевой ткани уменьшается с увеличением злокачественности опухоли, и низком уровне аскорбиновой кислоты во всех классах опухоли были связаны с высшим активация hif-1, с повышенным уровнем СЭФР и белка с увеличением размера опухоли. В отличие от опухолей с более высокой уровне аскорбиновой кислоты было минимальным ФОМС-1 белка и снизить экспрессию нижестоящих генов продуктов 20,21. Кроме того, колоректального рака у пациентов с более высокими концентрациями аскорбиновой кислоты в их опухоли были более безрецидивная выживаемость по сравнению с нижней опухоли аскорбат уровней 21.

В этих клинических исследованиях, однако, аскорбат уровни были не манипуляции и вмешательства судебного разбирательства будут необходимы, чтобы определить, меняется ли потребление аскорбиновой кислоты может повлиять на опухоль аскорбат уровнях, и будет ли это влиять ФОМС-1 уровней и роста опухоли. До проведения исследований у онкологических больных, это должен быть испытан в животной модели, где аскорбат диетическое потребление может быть под пристальным контролем государства.

В животных моделях, администрации аскорбата снижает формирование и прогрессирование опухоли 22–24 и это было иногда связано с угнетением активность hif-1 22,24. Однако, эти исследования были проведены в животных, которые синтезируют свои собственные аскорбат; плазменный и тканевой уровни так и не были истощены и аскорбат администрации вылилось в уровнях выше физиологической нормы. В этом смысле, эти животные не были хорошее приближение человеческого существования, где концентрация в плазме крови сильно варьирует и абсолютно зависит от пищевого рациона 25,26. Является ли аскорбиновая кислота играет роль в раковых широко обсуждается, и есть значительный интерес в потенциальном стоит фармакологических дозах вводят через внутривенный маршрут 27. Однако, есть минимальная информация о диетическое действие аскорбата впускной на рост и развитие опухолей.

Таким образом, модель человеческого аскорбат зависимость состояния был разработан, в gulonolactone оксидазы (Gulo) нокаут мыши 28. Эти животные отсутствия Gulo, терминального фермента в пути синтеза, что также отсутствует в организме человека, и полностью полагаться на пищевые аскорбат 29. Предыдущие исследования по сравнению аскорбат дополнить Gulo−/−мышей с животными где аскорбат был полностью снят за 4 недели 30–32. В этих условиях, Gulo−/−мышей сильно цинготные 28,29, таким образом оправдав любые выводы о влиянии аскорбиновой кислоты на рак или ФОМС-деятельность 30–32. Кроме того, это отражает крайнюю недостаточность редко встречается в человеческой популяции в современных условиях. В эти цинготные животных, имплантированные опухоли росли быстрее, 31,32, но плазменные уровни эритропоэтина были не увеличен 30, по сравнению со здоровыми животными.

В противоположность этому, наши исследования изучалось влияние различных аскорбат потребления в пределах соответствующих физиологической нормы на характеристики роста опухолевых имплантатов и на активация hif-1 в растущей опухоли, в Gulo−/− мышей. Цель состояла в том, чтобы проверить нашу гипотезу, что увеличение опухоли аскорбиновой кислоты может привести к понижающей регуляции выраженности ФОМС-1, и что это будет ассоциироваться с снижается скорость роста опухоли.

Методы

Результаты

Ткани уровне аскорбиновой кислоты в ответ на диетическое вмешательство

Содержание аскорбиновой кислоты в ткани органов и плазмы от Gulo−/− мышей дополнен с трех разных физиологических уровнях аскорбат измеряли, и уровни были по сравнению с таковыми у мышей дикого типа (фиг.(Фиг.1А).1А). Существуют значительные различия между уровнями в разных органах, с выше содержание аскорбиновой кислоты в печени, и снижение уровня в почках и легких, похожими на нашем предыдущем докладе 29.

Рис. 1

Определение ткани аскорбат уровнях. Концентрация аскорбиновой кислоты измеряли методом ВЭЖХ-РЭК в печени, почках, легких, опухоли и плазмы от Gulo−/− мышей (оттенки серого) или дикого типа С57BL/6 мышей (черные), имплантированных с b16-F10 и ЛЛ/2 ...

В тканевом уровнях отражает пищевые добавки аскорбината, с самой высокой дозой (3300 мг/л) в результате чего в тканевом уровнях, эквивалентных тем, которые присутствуют у мышей дикого типа (столы(Tables11 и и2).2). Эта доза была расценена как доставить оптимальные ткани аскорбат. Тканях у мышей, потребляющих питьевую воду с 330 мг/л аскорбиновой кислоты содержится значительно меньше аскорбиновой кислоты, чем дикого типа животных, предполагая, что эта доза является неоптимальной, как мы уже отмечали ранее 29. В Gulo−/− мыши обычно поддерживается на эту добавку дозы, без видимого нездоровья или потери веса 28,29. Это было подтверждено в этом исследовании у этих животных, по-видимому здоровых и сохранении или увеличении массы тела за экспериментальный период (мышь весов в Рис. С1). В отличие от мышей дополняется низким уровнем (33 мг/л) имели очень низкие уровни аскорбиновой кислоты в плазме крови и тканях (фиг.(Фиг.1А).1А). Несмотря на это, животные могут сохраняться в течение 6-7 недель без развития полного дефицита фенотипа, которая является очевидной в течение 3 недель, если аскорбат полностью удержан 28,29. После этого мыши начали выставлять недостаточность симптомы (недомогание, вялость, и потеря веса), и в этот момент опыты были прекращены.

Таблица 1

Концентрации аскорбата в плазме и печени в Gulo−/− мышей, С и без опухолевой массы на три разные порции

Таблица 2

Концентрации аскорбата в плазме и органов от мыши c57bl/6 дикого типа и мышей без опухоли бремя

Влияние аскорбиновой кислоты на опухолевый рост

Все Gulo−/− мышей, имплантированных с b16-F10 и ЛЛ/2 клетки (106 клеток/мышь имплантированных ы.АР.) развитых опухолей. Опухолевого роста цены, определяемый как ЛАГ-фазы (время от имплантации достичь 200 мм3) и лог-фазу (время достижения 4× Объем, т. е. рост от 200 до 800 мм3) находились под влиянием добавок аскорбиновой кислоты (Рис.(Фиг.2,2, данные для отдельных мышей показаны на рис. С2).

Рис. 2

Рост опухоли в Gulo−/− мышей. Блочная ЛАГ и ЛАГ-фаза роста В16-F10 (для A и B) и ll/2 (C и D) опухоли, выращенные в Gulo−/− мышей дополнены либо 3300 мг/л, 330 мг/л, или 33 мг/л аскорбиновой кислоты. ...

Когда В16-F10 все опухоли были привиты, не было никакой разницы в ЛАГ-фазы (Р = 0.496, фиг.Фиг.2А),2А), но эти опухоли занимают значительно больше времени, чтобы достигнуть 4× Объем в мышей дополнены оптимальным аскорбат (лог-фаза: 3.9 ± 1,1 дня), чем у мышей дополнены либо средних (2.0 ± 0.90 дней) или низкий уровень аскорбата (2.4 ± 0.84 дней) (Р < 0.001) (Рис.(Фиг.2Б2Б).

В Gulo−/− мышей, имплантированных с ЛЛ/2, оптимальный аскорбат добавок значительно задерживается первоначального опухолевого роста (ЛАГ фаза: оптимально 13.3 ± 2.6 дней против средних 9.8 ± 1.39 дней и низкие 9.1 ± 2.6 дня, Р < 0.001) (Рис.(Фиг.2С).2С). Во время лог-фазы опухолевого роста, ЛЛ/2, выращенные в мышах дополнены оптимальным аскорбат также занял значительно больше времени, чтобы достигнуть 4× Объем, чем мышей дополнен среднего аскорбат (Р < 0.05, Рис.Фиг.2Д2Д).

Измеряемая опухоль уровне аскорбиновой кислоты, в отличие добавок уровней, как правило, также коррелируют с ЛАГ-фазы опухолевого роста в ячейке b16-F10 (дляР = 0.08, на фиг.Фиг.2е),2е), и в ЛЛ/2 опухоли сильно коррелирует с ЛАГ-фазы роста (Р < 0.001, по корреляции Пирсона) (Рис.(Фиг.2Г).2Г). Тем более аскорбиновая кислота накапливается в опухоли, тем дольше он взял для опухолей инициировать рост. Аналогично измеряется аскорбиновой кислоты в опухолях коррелирует сильно с лог-фазы опухолевого роста по линии В16-F10 (дляР < 0.01, Рис.Фиг.2-ой этаж),2-ой этаж), и, как правило, коррелируют с лог-фазы роста в ЛЛ/2 опухоли (Р = 0.09) (Рис.(Фиг.2Ч2Ч).

Влияние аскорбиновой кислоты на ФОМС-1 путь

Уровни ФОМС-1α белка в ячейке b16-F10 и ЛЛ/2 опухоли значительно увеличились как пищевая добавка аскорбат снизилась (Р < 0.001, Рис.Фиг.3А3А и Б). Значительно больше, ФОМС-1α белок был обнаружен в опухолях мышей дополнен с 33 или 330 мг/л аскорбата, по сравнению с 3300 мг/л (Р < 0.001). Для определения влияния аскорбиновой кислоты на ФОМС-1 транскрипционной активности белка, уровни его вниз по течению цели (ПЕРЕНАСЫЩЕНИЕ-1, ка-ІХ, и vegf) были исследованы. Параллельно с ФОМС-1α белка, избыток-1 уровней уменьшается с увеличением добавок аскорбиновой кислоты в обеих опухолевых моделях (П < 0.05, Рис.Фиг.3А3А и Б). Точно так же, ка-ІХ уровней уменьшается с увеличением добавок (Р < 0.05 для В16-F10 и р < 0,001 для ЛЛ/2). Когда мышей были дополнены оптимальные уровни аскорбата, их опухолью СЭФР в плазме были значительно снижены (2.8 ± 0.4 и 5,4 ± 2,5 ПГ/μг ДНК в ячейке b16-F10 и ЛЛ/2, соответственно) по сравнению с низким аскорбат дополнить мышей (5.6 ± 0.7 и 11,0 ± 4.6 ПГ/μг ДНК в ячейке b16-F10 и ЛЛ/2, соответственно, оба Р < 0.05, используя т-тест).

Рис. 3

Белка из ФОМС-1 путь и некроза в опухоли. Белка из ФОМС-1 и его цели ПЕРЕНАСЫЩЕНИЕ-1, ЦС-IX, и vegf В (А) В16-F10 и (Б) ЛЛ/2 опухоли из Gulo−/− мышей дополнены три уровня аскорбата. Примеры западных ...

При измерении опухоли концентрация аскорбината, а не добавок уровнях, сравнивались с ФОМС-1α, ПЕРЕНАСЫЩЕНИЕ-1, ЦС-IX (с Вестерн-блот), и vegf (от ИФА) уровня белка, сильным и значительным. Обратная связь была обнаружена (таблице(Table3).3). Выше опухоли уровне аскорбиновой кислоты коррелирует с низкой экспрессией всех ФОМС-1 тропа белков измеряется.

Таблица 3

Корреляция между опухолевыми аскорбат концентраций и уровней ФОМС-1 тропа членов

Обсуждение

Это вмешательство исследовании представлены доказательства, в первый раз, что восстановление аскорбата из адекватных оптимальных физиологических уровней сократили рост опухоли и услуги модерацию ФОМС-1 тропа активность в мышиной модели, что человеческий аскорбат зависимостей состоянии. Даже умеренное снижение в тканях содержания аскорбиновой кислоты, до уровня по-прежнему считаются достаточными для нормального здоровья, оказала значительное влияние на опухолевые патологии. Эти результаты дают хорошее представление человеческого существования, как индивидуального аскорбат уровни значительно варьируются 35 и многие больные раком имеют более низкие плазменные уровни аскорбиновой кислоты, чем в здоровой популяции 36–38.

В нашем исследовании мы использовали физиологически значимых дозах аскорбиновой кислоты, которые были проверены путем измерения диапазон концентрации в тканях и в сравнении дикого типа уровней. Таким образом, наше исследование отличалось принципиально от предыдущих исследований, которые используются либо у мышей дикого типа, способного синтезировать свои собственные аскорбат 22,23, или, что используется Gulo−/− мышей в условиях Крайнего дефицита30–32. Мы обнаружили значительные изменения между животными на обычной поддерживающей дозы аскорбиновой кислоты (330 мг/л) и животных на дозу которая восстановила дикого типа уровни аскорбата (3300 мг/л). Как меланомы и карциномы легких моделей росли более медленно в течение ЛАГ-фазы и ll/2 опухоли потребовалось больше времени, чтобы начать расти, и опухоль аскорбат уровень обратно коррелирует с экспрессией компонентов ФОМС-1 тропа. Что даже умеренное снижение в плазме крови уровня аскорбиновой кислоты значительно увеличился рост опухоли был сюрприз, и это открытие имеет потенциально важное значение для человеческого существования, где многие люди не имеют оптимального уровня аскорбата. Эта тенденция продолжилась и когда мышей на низкие дозы аскорбиновой кислоты (33 мг/л) были включены, поддерживая гипотезу о том, что аскорбат тема: умеренная активность hif-1 и влияют на рост опухоли.

Взятые вместе, наши результаты обеспечивают убедительные данные, которые подтверждают гипотезу о том, что аскорбиновая кислота является необходимым компонентом в регуляции ФОМС-1 и, что более высокие уровни аскорбата опухоли способны уменьшать активация hif-1 и влияние на темпы роста опухоли.

Использование дикого типа контрольных мышей в нашем исследовании приводятся интересные понимание потенциальной необходимости аскорбата в управлении опухолевой массы. Мы измерили высшее плазмы и печени аскорбат уровней дикого типа мышей, несущих опухоли, предполагая, что эти животные увеличили свою аскорбат синтеза. Очень ранние исследования показали, что у животных увеличение синтеза витамина C в условиях стресса 39 и мы предполагаем, что дикого типа мышам увеличивало синтез аскорбата в ответ на опухоль нагрузки; это наблюдение не сообщалось ранее. Наш Gulo−/− мышь данные подтверждают предположение о том, что в опухолевой массы приводит к увеличению аскорбат оборот, как в плазме, печени, легких и аскорбат были ниже у этих животных, чем в Gulo−/− мышей без опухолей. Существуют доказательства того, что аналогичное явление встречается в человеческой популяции: тяжелобольных пациентов 40–42 и некоторых онкологических больных 36,37 имеют более низкий уровень аскорбата в плазме, чем у здоровых людей. Это говорит о том, что бремя рака может потребоваться большее потребление аскорбиновой кислоты для поддержания гомеостаза, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить механизмы, участвующие в истощение.

Было высказано предположение, что опухоли концентрация аскорбината может просто отражать аномальные опухоли физиологии (гипоксия или некроз из-за плохого кровоснабжения). В этом исследовании обнаружено никакой разницы в зонах некроза опухоли через три аскорбинов, несмотря на значительные различия в уровнях аскорбат опухоли, опухолевый рост услуги, и hif-1 и уровней активности. Эти результаты показывают, что опухоли аскорбат влияют факторы иные, чем опухоли физиологии. Эти, вероятно, будут включать кровоснабжение и может включать экспрессию и активность витамина С перевозчиками 43. Эта опухоль аскорбат был не просто отражением опухоли физиология поддерживает аргумент для ее играя активную роль в определении скорости роста опухоли и прогрессирования.

Ранее мы уже проводили анализ на человеческой опухолевой ткани и сообщили, что связь между опухолью уровне аскорбиновой кислоты и активация hif-1 и размером опухоли 20,21. Однако, манипулирование человеческим опухоль аскорбат (еще) не было возможности. Это животное исследование позволило нам более точно контролировать дозировку аскорбиновой кислоты и контролировать рост опухоли условий. Используя эту модель, мы смогли продемонстрировать, что опухоль аскорбат уровень обратно коррелирует с ростом опухоли и с уровнями ФОМС-1, а также ее целевые белки, которые контролируют ангиогенеза (vegf), рН-баланс (ЦС-IX), а также транспорт глюкозы (glut (от 1). Таким образом, эти результаты указывают на то, что это действительно возможно, что усилению внутриклеточного аскорбата был в состоянии уменьшить рост опухоли через его действие в качестве кофактора для ФОМС hydroxylases 2,3. В дополнение к этой деятельности, следует отметить, что аскорбиновая кислота действует как кофактор для многочисленных металло-ферментов, и может тем самым также влияет на синтез коллагена 44 и эпигенетические изменения 45, среди прочего, что также может влиять на опухолевый рост ставок. Действительно, мы выдвигаем гипотезу, что несколько молекулярных путей, которые требуют аскорбиновой кислоты как кофактора могут работать в унисон, чтобы контролировать рост опухоли и патологии.

Поддерживающая доза аскорбиновой кислоты, используемые в этом исследовании (330 мг/л) было рекомендовано как достаточное для нормального здоровья 28, и сравнима с человеческой рекомендуемой СНП, 45 мг/день в Новой Зеландии, 60 мг/сут в Соединенное Королевство, и 75-90 мг/день в Соединенных Штатах [рассмотрено в 46]). Эта доза является исторически производным от потребления, необходимых для того, чтобы избежать риск развития цинги, но, как правило, падает ниже необходимого для насыщения тканей у здорового человека (прибл. 200 мг). Дополнительные рекомендации предложили потребление аскорбиновой кислоты, что может привести в плазме крови уровень насыщенности и уменьшить риск хронических заболеваний (200 мг/день) 47 (http://www.health.govt.nz/publication/nutrient-reference-values-australia-and-newzealand). Оптимальная доза в этом исследовании был разработан, чтобы обеспечить насыщение тканей уровнях как это происходит у дикого типа животных, синтезирует собственный витамин С, и нашей животной данные подтверждают благотворное влияние при раке в этой дозе.

Существует значительный интерес в качестве биологически аскорбат действовать профилактического потенциала в дополнение к предложенной роль в фармакологических дозах в лечении рака 46,48,49. Это первая интервенция исследования изучить значение восстановления физиологических уровней аскорбата на опухолевой прогрессии. Наши данные предоставляют доказательства в подходящей животной модели, что оптимальные уровни аскорбата может уменьшить рост опухоли и hif-регулируемых рак агрессии.

Конфликта интересов

Никто не объявил.

Ссылки