Экспрессия мРНК кальпаинов и их активность в злокачественном и диспластически измененном эпителии верхних дыхательных путей

 Background. The calpain proteolytic system plays an important role in the development of cancer. Detection of early cancer in the upper respiratory tract is often challenging, as symptoms are largely non-specific, and most cases are diagnosed at an advanced stage.Aim. To identify candidate markers of transition from premalignant lesions to invasive carcinoma, we studied mRNA expression levels of CAPN1 and CAPN2 and the total activity of calpains in the tumor tissues of patients with head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) and in the epithelial dysplasia-affected tissues of patients with chronic diseases of the upper respiratory tract.Materials and methods. The study included 32 patients with HNSCC (Т1-3N0-1М0) and 12 patients with chronic diseases of the upper respiratory system associated with epithelial dysplasia. The expression levels of CAPN1 and CAPN2 were assessed using real-time polymerase chain reaction (PCR). The calpain activity was determined by hydrolysis of the fluorogenic Suc-LLVY-AMC oligopeptide.Results. The mRNA expression levels of CAPN1 and CAPN2 were respectively 3 and 4 times higher in the tumor tissue of patients with HNSCC than in the tissue of patients with endothelial dysplasia in the upper respiratory tract. The level of calpain activity was 4.4 times higher in patients with HNSCC than in patients with epithelial dysplasia of different severity.Conclusion. The elevated mRNA expression levels of CAPN1 and CAPN2 and their activity in the tumor tissues of patients with HNSCC compared to patients with chronic respiratory diseases associated with epithelial dysplasia are likely to characterize a high potential for transition from precancerous lesion to cancer. To clarify the role of calpains in the carcinogenesis of HNSCC, further studies of intact tissues using animal models are required.   Актуальность. Кальпаиновая протеолитическая система играет важную роль в развитии злокачественных опухолей. В настоящее время диагностика рака верхних дыхательных путей на ранних стадиях проводится редко, заболевание часто характеризуется запущенностью опухолевого  процесса.С целью поиска кандидатных маркеров перехода  предопухолевых заболеваний в злокачественные изучали уровни экспрессии мРНК CAPN1, CAPN2 и общей активности  кальпаинов в опухолевой ткани пациентов с плоскоклеточным раком головы и шеи (ПРГШ) и в  диспластически измененном эпителии верхних дыхательных путей.Материалы и методы. В исследование были включены 32 пациента с ПРГШ (Т1-3N0-1М0), группу больных с предопухолевой патологией составили 12 пациентов с  хроническими заболеваниями верхних отделов дыхательной системы, ассоциированными с  диспластическими изменениями эпителия различной  степени. Уровень экспрессии мРНК CAPN1 и CAPN2 оценивался с помощью полимеразной цепной реакции в  режиме реального времени. Активность кальпаинов  определяли по гидролизу флуорогенного олигопептида Suc-LLVY-AMC.Результаты. Показано увеличение уровня экспрессии мРНК CAPN1 и CAPN2 (в 3 и 4 раза соответственно) в опухолевой ткани у пациентов с ПРГШ в сравнении с диспластически  измененным эпителием верхних дыхательных путей. Также отмечен высокий уровень активности кальпаинов у больных  ПРГШ, который в 4,4 раза превышал показатели, полученные для пациентов с диспластическими  изменениями эпителия различной степени.Заключение. Вероятно, увеличение уровня мРНК CAPN1 и  CAPN2 и общей активности кальпаинов в опухолевых тканях  пациентов с ПРГШ в сравнении с пациентами с  хроническими заболеваниями, ассоциированными с  диспластическими изменениями различной степени, может  играть важную роль в процессе перехода предрака в рак. Для полного установления роли кальпаинов в  канцерогенезе ПРГШ необходимо дальнейшее проведение подобных исследований в интактной ткани, что возможно  только на экспериментальных моделях.

ЦИРКУЛИРУЮЩИЕ АКТИН-СВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ ПРИ ПРОГРЕССИРОВАНИИ РАКА ГОРТАНИ И ГОРТАНОГЛОТКИ

High aggressiveness of laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinomas dictates the necessity of studying the molecular mechanisms of metastasis. Cancer metastasis is associated with remodeling of the cytoskeleton, which is carried out by actin-binding proteins (ABPs). Currently, there is insufficient data on the feasibility of determining the level of circulating ASBs in lymphogenous metastasis of laryngeal cancer (LC). Material and Methods. Blood serum analysis was carried out in 42 LC patients and 15 healthy volunteers using ELISA kits on a microplate ELISA reader Multiskan FC 100 (ThermoFisher Scientific). Among ASBs, cofilin1 (CFL1), fascin1 (FSCN1), ezrin (EZR), profilin1 (PFN1), adenylyl cyclase associated protein 1 (CAP1) were studied. Statistical processing of the results was performed using the Statistica 6.0 software package. Results. It was shown that the serum level of CAP1 was significantly higher in patients with LC compared with the group of healthy volunteers (p=0.00). As the size of the primary tumor increased, the levels of FSCN1, CAP1 and PFN1 significantly increased. The level of FSCN1 was 10 times higher and the level of CAP1 was 40% higher in LC patients with metastases than in LC patients without metastases. Thus, among the studied ASBs, FSCN1, CAP1, and PFN1 play an important role in the pathogenesis of LC. Conclusion. The results of the serum level of ASB in LC were obtained for the first time, and they determine the fundamental basis for the development of new methods for predicting the development of metastases.Высокая агрессивность плоскоклеточного рака гортани и гортаноглотки (РГ) определяет проблему изучения молекулярных механизмов его метастазирования. Метастазирование злокачественных опухолей связано с ремоделированием цитоскелета, которое осуществляют актин-связывающие белки (АСБ). В настоящее время недостаточно данных о возможности определения уровня циркулирующих АСБ при лимфогенном метастазировании РГ. Материал и методы. Анализ сыворотки крови 42 больных РГ и 15 здоровых волонтеров проводили с помощью ИФА наборов на микропланшетном ИФА ридере Multiskan FC 100 (ThermoFisher Scientific). Из числа АСБ были изучены кофилин 1 (CFL1), фасцин 1 (FSCN1), эзрин (EZR), профилин 1 (PFN1), аденилил-циклаза ассоциированный протеин 1 (CAP1). Статистическая обработка результатов выполнена с применением пакета программ Statistica 6.0. Результаты. Показано, что сывороточный уровень САР1 значимо выше у больных РГ по сравнению с группой здоровых волонтеров (р=0.00). С увеличением размера первичной опухоли значимо увеличивался уровень FSCN1, САР1 и PFN1. В группе больных РГ с лимфогенными метастазами уровень FSCN1 был выше в 10 раз, а уровень САР1 – на 40 % по сравнению с неметастазирующими опухолями. Таким образом, из изученных АСБ в патогенезе РГ важную роль играют FSCN1, САР1 и PFN1. Заключение. Данные о сывороточном уровне АСБ при РГ получены впервые и определяют фундаментальную базу для разработки новых способов прогнозирования развития метастазов

ПРОТЕАСОМНАЯ И КАЛЬПАИНОВАЯ ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОДТИПАХ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

The characteristics of calpain and proteasome systems in different molecular subtypes of breast cancer were studied. Tumor samples were obtained from 147 breast cancer patients, who were not previously treated with neoadjuvant therapy. Changes in the chymotrypsin-like proteasome activity and the correlation between proteasome and calpain activities were shown in different molecular subtypes of breast cancer. No changes in the calpain activity and proteasome subunits specific for various molecular subtypes of breast cancer were found. Our results show that the proteasome function undergoes changes depending on the receptor expression by tumor cells and this aspect should be further investigated.Изучены показатели кальпаиновой и протеасомной систем при различных молекулярных подтипах рака опухолей молочной железы (РМЖ). В исследование был включен операционный материал от 147 больных раком молочной железы T1–3N0–2M0 стадии, не получавших неоадъювантной терапии. Выявлены изменения химотрипсинподобной активности протеасом, а также различные корреляционные взаимосвязи между показателями протеасомной и кальпаиновой систем, характерные для различных молекулярных подтипов РМЖ. Не обнаружено ярко выраженных, специфических для различных молекулярных подтипов РМЖ изменений в активности кальпаинов и в содержании субъединиц протеасом. Полученные результаты показывают, что работа протеамсоной системы претерпевает изменения в зависимости от экспрессии рецепторов опухолевыми клетками, и этот аспект нуждается в дальнейшем исследовании.

THE INTRACELLULAR AND CIRCULATING POOLS OF PROTEASOMES: THE VALUE AT CANCER IN DIFFERENT LOCATIONS

This review presents the structure of the proteasome system, discusses its involvement in the pathogenesis of many cancers, including the process of metastasis. It describes the distinctive structural characteristics of intra- and extracellular pools of proteasomes, possible ways of their exit into the extracellular space and their forms of existence outside the cell. Also in the present review discusses the importance of circulating proteasomes for prognosis course of the cancer

PROTEASOMAL AND CALPAIN PROTEOLYSIS SYSTEMS IN DIFFERENT MOLECULAR SUBTYPES OF BREAST CANCER

The characteristics of calpain and proteasome systems in different molecular subtypes of breast cancer were studied. Tumor samples were obtained from 147 breast cancer patients, who were not previously treated with neoadjuvant therapy. Changes in the chymotrypsin-like proteasome activity and the correlation between proteasome and calpain activities were shown in different molecular subtypes of breast cancer. No changes in the calpain activity and proteasome subunits specific for various molecular subtypes of breast cancer were found. Our results show that the proteasome function undergoes changes depending on the receptor expression by tumor cells and this aspect should be further investigated

CIRCULATING ACTIN-BINDING PROTEINS IN PROGRESSION OF LARYNGEAL AND HYPOHARYNGEAL CANCERS

High aggressiveness of laryngeal and hypopharyngeal squamous cell carcinomas dictates the necessity of studying the molecular mechanisms of metastasis. Cancer metastasis is associated with remodeling of the cytoskeleton, which is carried out by actin-binding proteins (ABPs). Currently, there is insufficient data on the feasibility of determining the level of circulating ASBs in lymphogenous metastasis of laryngeal cancer (LC). Material and Methods. Blood serum analysis was carried out in 42 LC patients and 15 healthy volunteers using ELISA kits on a microplate ELISA reader Multiskan FC 100 (ThermoFisher Scientific). Among ASBs, cofilin1 (CFL1), fascin1 (FSCN1), ezrin (EZR), profilin1 (PFN1), adenylyl cyclase associated protein 1 (CAP1) were studied. Statistical processing of the results was performed using the Statistica 6.0 software package. Results. It was shown that the serum level of CAP1 was significantly higher in patients with LC compared with the group of healthy volunteers (p=0.00). As the size of the primary tumor increased, the levels of FSCN1, CAP1 and PFN1 significantly increased. The level of FSCN1 was 10 times higher and the level of CAP1 was 40% higher in LC patients with metastases than in LC patients without metastases. Thus, among the studied ASBs, FSCN1, CAP1, and PFN1 play an important role in the pathogenesis of LC. Conclusion. The results of the serum level of ASB in LC were obtained for the first time, and they determine the fundamental basis for the development of new methods for predicting the development of metastases

Chymotrypsin-like and caspase-like proteasome activities in breast cancer

The chymotrypsin-like and caspase-like proteasome activities were studied in tumor tissues of 74 patients with breast cancer (BC) NМin association with tumor size and lymph node involvement. Chymotrypsin-like and caspase-like proteasome activities were Т1-40-30 higher in breast cancer tissue than in adjacent tissues. We showed that advanced BC is accompanied by increase in chymotrypsin-like and caspase-like proteasome activities. In tumors with lymph node dissemination, proteasome activity was significantly decreased, which may have prospective prognostic value. Taken together, our data indicate an important role of intracellular proteolysis in BC progression