Simwastatyna zwiększa skuteczność doxorubicyny w terapii raka piersi

Czy modyfikacja Cx43 zmienia oblicze leczenia raka piersi?

Badanie opublikowane w Journal of Biochemical Toxicology rzuca nowe światło na możliwości zwiększenia skuteczności doxorubicyny w leczeniu raka piersi poprzez modulację białka Connexin 43. Praca włoskich naukowców skoncentrowała się na ocenie wpływu simvastatyny – leku powszechnie stosowanego w obniżaniu poziomu cholesterolu – na cytotoksyczność doxorubicyny w komórkach MCF-7 raka piersi.

Connexiny (Cxs), a szczególnie Connexin 43 (Cx43), stanowią główny składnik połączeń szczelinowych (Gap Junctions, GJs), które umożliwiają komunikację między sąsiadującymi komórkami. W prawidłowych komórkach wymiana metabolitów, jonów i małych cząsteczek przez GJ uczestniczy w procesach wzrostu, różnicowania i rozwoju komórek. W przypadku komórek nowotworowych, międzykomórkowa komunikacja przez połączenia szczelinowe (GJIC) związana jest z przeciwnowotworowymi efektami leków terapeutycznych, ponieważ umożliwia transmisję reaktywnych form tlenu (ROS) i substancji cytotoksycznych między komórkami. Zaburzenie sieci GJ, skutkujące utratą tych międzykomórkowych połączeń, zostało powiązane z wieloma chorobami, w tym z rakiem.

W raku piersi Cx43 jest związany z kontrolą procesów związanych z progresją nowotworu i przerzutami, takimi jak proliferacja, inwazja, migracja i apoptoza. Liczne badania wskazują, że zmniejszona ekspresja Cx43 sprzyja migracji komórek raka piersi, podczas gdy nadekspresja Cx43 wiąże się ze zmniejszoną inwazyjnością i tworzeniem przerzutów. Wykazano również, że spadek ekspresji Cx43 skutkuje zmniejszoną dyfuzją leków chemioterapeutycznych między komórkami i zmniejszoną cytotoksycznością, podczas gdy nadekspresja Cx43 zwiększa wrażliwość komórek nowotworowych na wiele leków, w tym na doxorubicynę, 5-FU i oksaliplatynę w różnych typach nowotworów, tym samym zmniejszając oporność na leczenie.

Czy simvastatyna zwiększa efektywność doxorubicyny?

Aby zmniejszyć czas i koszty związane z opracowaniem nowego leku, podejścia oparte na repozycjonowaniu leków cieszą się dużym zainteresowaniem, a statyny są intensywnie badane w tym kontekście. Dane kliniczne wskazują, że statyny, zwłaszcza lipofilne, takie jak simvastatyna, lowastatyna i fluwastatyna, mogą poprawić skuteczność leków chemioterapeutycznych i ogólny stan pacjentów. Statyny, powszechnie stosowane jako leki obniżające poziom cholesterolu, wykazują istotną rolę w hamowaniu wzrostu komórek raka piersi. Simvastatyna uwrażliwia komórki MCF-7 na cytotoksyczne działanie doxorubicyny, a ogólnie wykazano, że simvastatyna indukuje znaczącą nadregulację Cx43, zwiększając tym samym działanie etopozidu na komórki nowotworowe.

W przeprowadzonym badaniu naukowcy ocenili wpływ simvastatyny na ekspresję i fosforylację Cx43 oraz jej związek z cytotoksycznością doxorubicyny. Komórki MCF-7 były inkubowane z simvastatyną (10 μM) przez 4 godziny, a następnie współinkubowane z simvastatyną i doxorubicyną (1 μM) przez kolejne 20 godzin.

Wyniki badania wykazały, że zarówno doxorubicyna, jak i simvastatyna osobno znacząco zwiększały śmiertelność komórek w porównaniu z komórkami kontrolnymi. Jednak współleczenie simvastatyną istotnie wzmacniało cytotoksyczne działanie doxorubicyny. Morfologiczne zmiany były również bardziej widoczne w komórkach współleczonych simvastatyną – zaobserwowano znaczne zmiany strukturalne wynikające z kurczenia, zaokrąglania i odłączania się komórek.

Wcześniejsze badania wykazały, że GJIC jest tracona podczas złośliwości raka piersi z powodu utraty Cx43 w błonie komórkowej. Co istotne, leczenie doxorubicyną znacząco zwiększało poziom Cx43 w błonie komórkowej w porównaniu z komórkami kontrolnymi. W komórkach współleczonych simvastatyną i doxorubicyną zaobserwowano jeszcze większy wzrost poziomu Cx43 w błonie, choć różnice w porównaniu do komórek leczonych samą doxorubicyną nie były znaczące.

Jak zaburzenia fosforylacji Cx43 wpływają na skuteczność terapii?

Ponieważ fosforylacja Cx43 odgrywa kluczową rolę w regulacji transportu, składania, przepuszczalności i rozkładu GJ, zbadano również poziomy Cx43 fosforylowanego na Ser368 i Ser262. Doxorubicyna indukowała znaczący wzrost poziomów obu form fosforylowanych Cx43 w błonie, podczas gdy współleczenie simvastatyną znacząco redukowało te efekty. Wykazano, że komórki z nadekspresją Cx43 są bardziej przepuszczalne dla leków chemioterapeutycznych niż komórki z niską ekspresją Cx43.

Badacze wykazali również, że współleczenie simvastatyną znacząco zwiększało wewnątrzkomórkowe gromadzenie doxorubicyny. W zakresie cytotoksycznych efektów doxorubicyny, dane pokazały, że współleczenie simvastatyną istotnie zwiększało wszystkie indukowane przez doxorubicynę efekty cytotoksyczne.

Doxorubicyna wywiera swoje cytotoksyczne działanie poprzez zwiększanie wewnątrzkomórkowych poziomów ROS, zaburzanie homeostazy wapnia i wpływanie na potencjał błony mitochondrialnej, co indukuje apoptozę. Coraz więcej dowodów sugeruje, że cytotoksyczność środków przeciwnowotworowych może być zwiększona poprzez modulację GJIC. Dane uzyskane za pomocą wskaźnika fluorescencyjnego DHCF pokazały, że zarówno doxorubicyna, jak i simvastatyna same znacząco zwiększały produkcję cytoplazmatycznych ROS w porównaniu z komórkami kontrolnymi, ale w komórkach współleczonych simvastatyną i doxorubicyną produkcja cytoplazmatycznych ROS była znacznie wyższa. Analiza cytofluorymetryczna przeprowadzona za pomocą wskaźnika fluorescencyjnego MitoSOX Red wykazała, że współleczenie simvastatyną znacząco zwiększało również indukowaną przez doxorubicynę nadprodukcję mitochondrialnych ROS.

Wewnątrzkomórkowa zawartość wapnia była oceniana za pomocą Fura 2-AM, a wyniki pokazały, że doxorubicyna, zarówno sama, jak i w połączeniu z simvastatyną, znacząco zwiększała procent wzrostu poziomu wapnia indukowanego przez depletora wapnia mitochondrialnego FCCP, wskazując na wyższe poziomy wapnia magazynowanego w mitochondriach w porównaniu do komórek kontrolnych. W odniesieniu do zawartości wapnia cytoplazmatycznego, ocenianego za pomocą podawania jonomycyny, dane pokazały, że zarówno w komórkach traktowanych doxorubicyną, jak i simvastatyną, procent wzrostu był znacząco niższy niż w komórkach kontrolnych. W komórkach współleczonych simvastatyną i doxorubicyną procent wzrostu był jeszcze niższy, wskazując na zaburzenie wewnątrzkomórkowego magazynowania wapnia.

Dane uzyskane za pomocą TMRE wykazały, że doxorubicyna indukowała znaczący wzrost depolaryzacji błony mitochondrialnej w porównaniu do komórek kontrolnych, a współleczenie simvastatyną znacząco zwiększało indukowaną przez doxorubicynę depolaryzację błony mitochondrialnej.

Ocena odsetka komórek apoptotycznych wykazała, że leczenie doxorubicyną znacząco zwiększało odsetek jąder hipodiploidalnych w porównaniu z komórkami kontrolnymi, a współleczenie simvastatyną istotnie zwiększało indukowane przez doxorubicynę efekty apoptotyczne. Indukcję szlaku apoptotycznego potwierdzono przez ocenę cytoplazmatycznej zawartości cytochromu c, która była znacząco wyższa w komórkach współleczonych.

Czy repozycjonowanie leków pokona chemooporność?

Ekspresja Cx43 jest odwrotnie proporcjonalna do zdolności inwazyjnych i migracyjnych komórek nowotworowych. Test gojenia ran przeprowadzono w celu oceny wpływu współleczenia simvastatyną na potencjał migracyjny komórek MCF-7 w warunkach eksperymentalnych. Leczenie doxorubicyną wpływało na zdolność migracyjną komórek MCF-7, ponieważ zaobserwowano zwiększenie obszaru rany, choć nieistotne w porównaniu do komórek kontrolnych. Współleczenie simvastatyną silnie zwiększało antymigracyjne efekty doxorubicyny, ponieważ obszar rany (µm²) był znacząco większy niż w komórkach leczonych samą doxorubicyną.

Rak piersi jest nadal jedną z głównych przyczyn zgonów związanych z rakiem u kobiet. Chociaż dostępnych jest wiele metod leczenia, oporność na leki pozostaje problemem, a odkrycie nowych strategii klinicznych zdolnych do poprawy skuteczności chemioterapii przy jednoczesnym zmniejszeniu chemooporności na dostępne leki jest najważniejsze. Kilka badań wykazało, że komórki raka piersi charakteryzują się zmniejszonymi poziomami Cx43, białka tworzącego GJ, szeroko zaangażowanego zarówno w komunikację międzykomórkową, jak i w progresję raka i przerzuty. Dane z badań in vitro wykazały, że zmniejszona ekspresja Cx43 jest związana ze zwiększoną inwazyjnością i zdolnością przerzutową komórek nowotworowych, a meta-analiza transkryptomu potwierdziła związek między utratą ekspresji Cx43 a złym rokowaniem.

Wykazano również, że utrata komunikacji między komórkami nowotworowymi zmniejsza rozprzestrzenianie się sygnałów śmierci, znanych jako efekt by-stander, i jest związana z chemioopornością. W rezultacie Cx43 stał się atrakcyjnym celem w leczeniu raka, a wiele badań skupiło się na znalezieniu leków, które mogą na niego wpływać, aby poprawić skuteczność leków chemioterapeutycznych. Ponieważ poszukiwanie nowych leków jest trudne, czasochłonne i kosztowne, ostatnio dużo uwagi poświęca się repozycjonowaniu leków, które polega na stosowaniu leków w chorobach innych niż te, dla których były pierwotnie przeznaczone.

W kontekście przezwyciężania oporności na chemioterapię, interesujące dane pochodzą z simvastatyny, leku obniżającego poziom lipidów, który wykazuje liczne efekty niezwiązane z jego zdolnością do obniżania cholesterolu i został powiązany ze zmniejszonym rozwojem raka i śmiertelnością związaną z rakiem. Wykazano, że simvastatyna wywiera znaczący efekt cytotoksyczny/cytostatyczny na komórki nowotworowe i, przede wszystkim, wpływa na ekspresję Cx43 w komórkach nowotworowych.

Czy simvastatyna odmieni przyszłość chemioterapii?

Na podstawie tych obserwacji, badanie miało na celu przetestowanie hipotezy, że simvastatyna może zwiększyć aktywność cytotoksyczną doxorubicyny na komórki raka piersi (MCF-7) poprzez wpływ na poziomy Cx43. Cx43-mediowana GJIC obejmuje tylko białka błonowe, ale istnieje coraz więcej dowodów na to, że Cx43 jest często regulowany w dół lub ekspresjonowany w niewłaściwym miejscu w guzach. Naukowcy zbadali wpływ współleczenia simvastatyną na poziomy Cx43 w błonie i odnotowali znaczący wzrost poziomów Cx43 w błonie w tych komórkach.

Cx43 jest fosfoproteinem z co najmniej 20 różnymi miejscami fosforylacji zaangażowanymi w cykl życiowy Cx43, dynamiczne zmiany w płytkach GJ i internalizację GJ, przy czym fosforylacja mediowana przez PKC na Ser262 i Ser368 odpowiada za zamknięcie kanału. Ponieważ wcześniejsze badania wykazały, że simvastatyna hamuje fosforylację PKC (a tym samym aktywację), badacze ocenili poziomy Cx43 fosforylowanego na Ser262 i na Ser368 i zaobserwowali, że współleczenie simvastatyną znacząco je redukowało.

Wyniki opisane w tym artykule potwierdzają hipotezę, że simvastatyna może być stosowana jako leczenie wspomagające w połączeniu z doxorubicyną. Chociaż potrzebne są dalsze badania in vivo, aby potwierdzić tę hipotezę, wyniki te mogą mieć implikacje dla zrozumienia centralnej roli Cx43 w rozwoju i leczeniu raka. Biorąc pod uwagę centralną rolę Cx43 w rozprzestrzenianiu się międzykomórkowych sygnałów śmierci i dostarczaniu leków, odkrycie leków zdolnych do działania na ten cel mogłoby przezwyciężyć problem chemooporności, a jeśli leki te są już na rynku, zaoszczędziłoby to dużo czasu i pieniędzy.

Podsumowanie

Najnowsze badania opublikowane w Journal of Biochemical Toxicology przedstawiają obiecujące wyniki dotyczące zwiększenia skuteczności leczenia raka piersi. Naukowcy odkryli, że simwastatyna znacząco wzmacnia cytotoksyczne działanie doxorubicyny poprzez modulację białka Connexin 43 (Cx43). Badania na komórkach MCF-7 wykazały, że połączenie obu leków prowadzi do zwiększonej śmiertelności komórek nowotworowych, wzmożonej produkcji reaktywnych form tlenu oraz zaburzenia homeostazy wapnia. Simwastatyna wpływa na poziom i fosforylację Cx43, co przekłada się na lepszą komunikację międzykomórkową i skuteczniejsze rozprzestrzenianie się sygnałów śmierci komórkowej. Ponadto, współleczenie simwastatyną znacząco zwiększa wewnątrzkomórkowe gromadzenie doxorubicyny i hamuje potencjał migracyjny komórek nowotworowych. Te odkrycia otwierają nowe perspektywy w leczeniu raka piersi i mogą stanowić przełom w walce z chemioopornością.

Bibliografia

Vitale Roberta, Marzocco Stefania and Popolo Ada. Simvastatin Enhances the Cytotoxic Effects of Doxorubicin in a Mammary Adenocarcinoma Cell Model by Involving Connexin 43. Journal of Biochemical and Molecular Toxicology 2025, 39(Suppl 1), S12-145. DOI: https://doi.org/10.1002/jbt.70214.