Abstrakt

Galektyny to rodzina białek należąca do grupy lektyn, charakteryzująca się wiązaniem ß-galaktozydów przez domenę rozpoznającą węglowodany (CRD). Obecność cząstek stwierdzono zarówno wewnątrz- jak i zewnątrzkomórkowo. Aktywność i funkcje bardzo silnie są związane z typem i stanem komórki, w której ulegają ekspresji. Mikrośrodowisko zmiany nowotworowej jest bardzo złożonym kompleksem, związanym często z immunosupresją, angiogenezą oraz hipoksją. Badania nad interakcjami między glikanami-lektynami są szeroko zakrojone i wiążą się z nimi duże oczekiwania. Obecnie wiadomo, iż patogenezy wielu chorób nie można wytłumaczyć wyłącznie na podstawie interakcji białko–białko, a przeprowadzane badania mogą pomóc w odnalezieniu nowych możliwości terapii. Galektyny odgrywają istotną rolę w procesie nowotworzenia: promują wzrost, adhezję komórkową, angiogenezę oraz przetrwanie komórek nowotworowych przez hamowanie procesu apoptozy, a także wspomagając je przed działaniem układu odpornościowego. Dokładnie opisywano również inne właściwości tych białek. Biorą udział w procesie zapalnym, włóknienia, organogenezy, procesach immunologicznych. Najlepiej poznaną galektyną jest galektyna-3 (Gal-3). W zależności od miejsca występowania w komórce lub poza nią, może pełnić zarówno funkcję pro- jak i antyapoptotyczną. Celem publikacji jest przedstawienie roli galektyn w wybranych schorzeniach onkohematologicznych oraz wskazanie możliwości ich wykorzystania w monitorowaniu leczenia nowotworów, a także potencjalnych możliwości wykorzystania w terapii.

Wstęp

W 1994 r. galektyny po raz pierwszy zdefiniowano na podstawie budowy, tj. obecności tzw. domeny rozpoznającej węglowodany (CRD) składającej się ze stałej sekwencji 130 aminokwasów odpowiedzialnej za rozpoznawanie ß-galaktozydów, zwłaszcza glikanów zawierających N-acetylolaktozaminę [5]. Dotąd odkryto 15 białek należących do tej rodziny. Analiza budowy galektyn pozwoliła na ich pogrupowanie, jako:

• klasyczne lub pojedyncze – zawierające jedną domenę CRD (Gal-1, -2, -5, -7, -10, -11, -13, -14, -15),

• tandemowe lub podwójne zawierające 2 domeny CRD połą- czone sekwencją 70 aminokwasów (Gal-4, -6, -8, -9, -12) oraz

• chimeryczne, zawierające N-końcową domenę, przez którą mogą tworzyć bardziej złożone struktury np. pentamery (Gal-3) [16] (ryc. 1).

Domena N-końcowa jest również miejscem fosforylacji. Galektyny mogą występować w wielu komórkach organizmu. Gal-1 wykryto w komórkach mięśni szkieletowych, neuronach, nerkach, łożysku, a Gal-3 w aktywowanych makrofagach, mastocytach, komórkach nabłonka przewodu pokarmowego, nabłonka oddechowego i w nerkach. Mogą też występować w jednym miejscu, jak np. Gal-7 występująca w  nabłonku oraz Gal-10 występująca w granulocytach kwasochłonnych oraz limfocytach Treg. Umiejscowienie i funkcje wewnątrzkomórkowe są ściśle związane z typem i stanem komórki.

Galektyny odgrywają istotną rolę w procesie nowotworzenia. Mają wpływ nie tylko na samą transformację nowotworową, ale również na tworzenie przerzutów, angiogenezę, ochronę przed apoptozą indukowaną chemioterapeutykami [19]. Opisano ścisły związek m.in. z rakiem piersi [6], gruczołu krokowego [4], jelita grubego [7], jajnika [23,24], tarczycy [18,34], pęcherza moczowego [40], trzustki [41], czerniakiem [20]. Ponadto galektyny biorą udział w  wielu chorobach o  podłożu zapalnym oraz autoimmunologicznym. Znane jest również ich powiązanie z patogenezą nowotworów hematologicznych. Na podstawie przeprowadzonych doświadczeń stwierdzono, iż najważniejsze znaczenie w  ich rozwoju i  progresji mogą mieć procesy glikozylacji oraz sializacji. Glikozylacja i obecność na powierzchni komórek nowotworowych kwasu sialowego wpływa na interakcje między komórkami oraz między komórkami a macierzą pozakomórkową (ECM). Jednak nie wyjaśniono jeszcze wielu aspektów dotyczą- cych tych procesów i ich związku, zwłaszcza w chłoniakach. Galektyny biorą również udział w hematopoezie. U  myszy pozbawionych genu Gal-3 zaobserwowano poważne zaburzenia w strukturze szpiku kostnego. Szpik był bogatokomórkowy, a  dużą część komórek stanowiły postaci niedojrzałe. Ponadto komórki zrębu szpiku wykazywały zmniejszoną ekspresję genu dla GM-CSF [8].

Przewlekła białaczka szpikowa i wybrane nowotwory mieloproliferacyjne

Nowotwory mieloproliferacyjne (MPN) są grupą chorób rozrostowych układu krwiotwórczego wywodzących się z komórki macierzystej szpiku, których cechą jest niekontrolowana proliferacja jednej lub więcej linii krwiotworzenia szpikowego, czego wynikiem jest zwiększona liczba granulocytów, erytrocytów i/lub trombocytów. Przewlekła białaczka szpikowa jest najczęstszym MPN i w ponad 90% przypadków jest związana z obecnością translokacji t(9;22), co powoduje m.in. zahamowanie procesu apoptozy. Wprowadzenie do terapii inhibitorów kinazy tyrozynowej (TKIs), jako pierwszej linii leczenia chorych na przewlekłą białaczkę szpikową (CML) było przełomem w terapii onkologicznej. Jednak w ostatnim czasie opisuje się przypadki obniżenia wrażliwości na TKIs, a nawet oporności na leczenie. Uważa się, iż jest to związane z obecnością innych mutacji, niezwiązanych z obecnością fuzji Bcr-Abl. W badaniu 5 linii komórkowych CML, stosując zmodyfikowaną Gal-9 (hGal-9), uzyskiwano przełamywanie oporności na leczenie oraz wykazano synergistyczne działanie z  TKIs. Indukcja apoptozy następowała przez szlak związany z ATF3-Noxa i była niezależna od ekspresji p53 i obecności translokacji Bcr-Abl, tj. szlaków indukowanych przez TKIs. Ponadto hGal-9 aktywuje kaspazę-4 i -8, szlak apoptotyczny, który nie jest aktywowany stosowaniem TKIs [29]. Inną galektyną, która może mieć związek z oporno- ścią na leczenie chorych na CML jest Gal-3. Stwierdzono wysoki poziom ekspresji genu Gal-3 w komórkach CML, zwłaszcza w tych, które przetrwały terapię TKIs [10,42]. Wykazano, iż wysoka ekspresja genu Gal-3 promowała proliferację komórek, hamowanie apoptozy i oporność na terapię TKIs [42].

Koopmans i wsp. zbadali immunohistochemicznie szpik kostny 106 pacjentów z MPN w tym: 36 z nadpłytkowo- ścią samoistną (ET), 25 z czerwienicą prawdziwą (PV) i 45 z pierwotną mielofibrozą (PMF). Stwierdzili wysoką ekspresję Gal-1 na powierzchni komórek we wszystkich przypadkach MPNs w porównaniu z grupą kontrolną (7,8 vs. 6,3%; p=0,027), natomiast Gal-3 jedynie w przypadku PV [28]. Badacze wykazali również korelację między ekspresją Gal-1, a dużą gęstością mikronaczyń (MVD) w szpiku kostnym (p=0,007). Takiej korelacji nie zaobserwowano w przypadku Gal-3. Zahamowanie stymulacji procesu angiogenezy przez Gal-1 może mieć w przyszło- ści znaczenie terapeutyczne u pacjentów z MPN.

Ostra białaczka szpikowa

Ostra białaczka szpikowa (AML) charakteryzuje się klonalnym niekontrolowanym rozrostem nowotworowych prekursorów hematopoezy, które gromadzą się w szpiku kostnym i zaburzają wytwarzanie prawidłowych komórek krwi. Wśród galektyn mających odgrywać rolę w patogenezie AML wymienia się Gal-9 i jej ligand TIM-3 [44]. Oś galektyna-9/TIM-3 prowadzi do zaburzenia funkcjonowania komórek T. W badaniu przeprowadzonym na mysim modelu zaawansowanej AML stwierdzono wysoką ekspresję TIM-3 na powierzchni limfocytów T CD8(+). Jak się okazało, komórki T wydzielały małą ilość IFN-γ i TNF, cytokin, które są wydzielane przez aktywne komórki T. Blokowanie TIM-3 oraz PD-L1 (program death-1 ligand) powodowało wzrost przeżycia myszy chorych na AML. TIM-3 ulega ekspresji w prawie wszystkich typach ludzkich komórek AML [44]. Blokowanie osi galektyna-9/TIM-3 może być dobrym punktem uchwytu w leczeniu AML w przyszłości, zwłaszcza wobec stwierdzenia obecności TIM-3 na tzw. białaczkowych komórkach macierzystych (LSCs), które przede wszystkim odpowiadają za wznowę lub lekooporność. TIM-3 może w sposób pośredni oddziaływać z mikrośrodowiskiem szpiku, chroniąc LSCs przez otoczenie ich tzw. makrofagami związanymi z nowotworem (TAMs) oraz innymi komórkami supresorowymi. TAMs mogą wpływać na LSCs przez inicjowanie proliferacji, a oddziałując z macierzą pozakomórkową, stymulować angiogenezę i limfangiogenezę. Przeciwciała przeciwko TIM-3 będą odgrywały ważną rolę w AML [15].

W badaniu przeprowadzonym u 280 pacjentów z bia- łaczką promielocytową zbadano poziom ekspresji genu LGALS3 w  szpiku (gen kodujący galektynę-3). Wysoki poziom ekspresji LGALS3 mRNA był wiązany ze starszym wiekiem chorych, podtypem M4/M5, ekspresją CD14 na komórkach białaczkowych (20,5 vs. 8,8%; p = 0,009) oraz mutacją genu PTPN11 (10 vs. 1,4%; p = 0,003). W porównaniu do pacjentów z niskim poziomem ekspresji genu, pacjenci z wysokim poziomem ekspresji mieli niższy odsetek całkowitych remisji, częściej pojawiały się wznowy oraz mieli krótszy okres przeżycia całkowitego (OS) (16,3 vs. 39,8 miesięcy). W grupie badanych z prawidłowym kariotypem różnica była jeszcze bardziej wyraźna u badanych z wysokim poziomem ekspresji (17 vs. 95 miesięcy). Wysoki poziom ekspresji genu LGALS3 w  szpiku jest niezależnym czynnikiem rokowniczym przeżycia całkowitego [9]. Wydaje się również potencjalnym celem terapeutycznym.

Chłoniak Hodgkina

Chłoniak Hodgkina (HL) jest nowotworem układu chłonnego, charakteryzującym się występowaniem nacieku z komórek Reeda-Sternberga (R-S) oraz komórek Hodgkina (H), otoczonych niezliczoną liczbą komórek zapalnych, takich jak limfocyty B oraz T (głównie Th2 oraz Treg), makrofagów, granulocytów kwasochłonnych, plazmocytów, granulocytów zasadochłonnych. Komórki R-S charakteryzują się wysoką ekspresją genu Gal-1 oraz czynnika transkrypcyjnego AP-1. Aktywacja szlaku sygnałowego AP-1 stymuluje ekspresję Gal-1 [7]. W ten sposób komórki R-S regulują mikrośrodowisko chłoniaka. Gal-1 powoduje selektywną śmierć komórek Th1, Th17 i cytotoksycznych komórek T, promując mikro- środowisko silnie immunosupresyjne złożone z komó- rek Th2 i regulatorowych CD4+ CD25highFoxP3+ komórek T (Treg), które uniknęły apoptozy [31]. Ma także wpływ na procesy sprzyjające powstawaniu angiogenezy indukowanej hipoksją [22]. Większe są również stężenia cytokin: IL-4, -5, -10, 13. IL-13 jest ważnym stymulatorem wzrostu komórek R-S, stąd też wniosek, iż Gal-1 może w sposób pośredni powodować wzrost guza. IL-5 stymuluje naciek złożony z granulocytów kwasochłonnych [21]. Gal-1 może być również użyteczna w różnicowaniu klasycznej postaci HL (cHL) od postaci nieklasycznej, czyli typu guzkowego z przewagą limfocytów (NLPHL) [33]. Wysoka ekspresja Gal-1 dotyczy prawie 90% komó- rek R-S i dodatnio koreluje z wysoką ekspresją c-Jun, tj. komponentu czynnika AP-1. Gal-3 może być natomiast użytecznym markerem w różnicowaniu anaplastycznego chłoniaka z dużych komórek (ALCL) z HL [27].

Ouyang i wsp. zmierzyli stężenia Gal-1 w surowicy chorych na HL (293 osoby) oraz u osób zdrowych. Zaobserwowali wyższe stężenia Gal-1 u chorych na HL (93,0 ± 56,5 ng/ml vs. 36,9 ± 7,8 ng/ml; p<0,0001). Pacjenci z zaawansowaną chorobą (Ann Arbor/IPI), obecnością objawów typu B, a także licznym zajęciem węzłów chłonnych (≥ 3 grupy węzłowe), lokalizacją pozawęzłową mieli wyższe stężenia Gal-1 w surowicy w porównaniu z pacjentami z mniejszym zaawansowaniem HL (103,7 ± 63,4 vs. 71,6 ± 39,7; p<0,0002) [31]. Wysoki poziom ekspresji genu Gal-1 w mikrośrodowisku HL wiązał się z krótszym pięcioletnim przeżyciem całkowitym (5-year OS, 81% vs. 72%), krótszym czasem wolnym od zdarzeń niepożądanych (5-year EFS, 62% vs. 45%) oraz częstszym niepowodzeniem leczenia [22]. Rola Gal-1 w patogenezie HL nie jest więc iluzoryczna, może pomóc w diagnostyce HL, pełnić rolę prognostyczną, rokowniczą, a także w opracowaniu nowych metod leczenia.

Przewlekła białaczka limfocytarna

Przewlekła białaczka limfocytowa (CLL) jest monoklonalną chorobą limfoproliferacyjną charakteryzującą się gromadzeniem limfocytów B we krwi obwodowej, szpiku, węzłach chłonnych oraz śledzionie. Jest to najczęstszy rodzaj białaczki (25-30% u osób dorosłych). Dotychczas nie udało się jednoznacznie określić znaczenia galektyn w patogenezie tej choroby. W badaniu obejmującym 85 chorych na CLL wykazano zmniejszoną ekspresję genu Gal-3, zwłaszcza u osób z progresją białaczki [3]. Na tej podstawie przypuszcza się, iż Gal-3 może być dobrym markerem prognostycznym. Wykazano również, że mutacja genu łańcucha ciężkiego immunoglobuliny (IgVH) nie ma wpływu na ekspresję genów Gal-1 i Gal-3. Nie stwierdzono również żadnej znaczącej roli Gal-1 w ocenie CLL. Odmienne spostrzeżenia na podstawie przeprowadzonych badań przedstawili Croci i wsp. [12]. Wykazali wyższe stężenia Gal-1 w surowicy u pacjentów z CLL. Wielkość stężeń korelowała nie tylko ze stopniem zaawansowania choroby, ale również z obecnością niekorzystnych czynników rokowniczych, takich jak CD38 i ZAP70. Wykazano także wyższą ekspresję genu Gal-1 w szpiku, zwłaszcza u chorych z progresją choroby, co wiązało się również ze zwiększoną liczbą komórek CD68(+). Badacze wyizolowali również komórki pomocnicze (nurse cells) w szpiku i zablokowali Gal-1 na ich powierzchni. Okazało się, iż taki zabieg zahamował wytwarzanie markerów aktywacji, takich jak IL-10 oraz CCL-3 przez komórki typu B. Na tej podstawie domniemywać można, iż Gal-1 pochodząca z komórek szpiku jest potrzebna do pełnej stymulacji komórek białaczkowych. Określono związek Gal-1 z receptorem BCR i szlakiem sygnałowym niezwykle istotnym w pobudzaniu proliferacji i przetrwania klonu komórek białaczkowych. Okazuje się, iż to nie komórki CLL, jak pierwotnie przypuszczano wytwarzają Gal-1, lecz jej głównym źródłem są monocyty krwi obwodowej, komórki zrębu szpiku oraz komórki mieloidalne. Komórki białaczkowe wiążą się z Gal-1 w zależności od stężenia. Odkryto, iż nawet w niewielkim stężeniu (3 μM), Gal-1 przełamuje próg receptora BCR. Monocyty stawały się olbrzymimi komórkami, które otaczały komórki nowotworowe i chroniły je przed apoptozą indukowaną lekami.

Galektyna-1 może mieć znaczenie prognostyczne, wykazano, iż pacjenci chorzy na CLL (n=49) mają wyższe stę- żenia Gal-1 w porównaniu z osobami zdrowymi (n=40) (p=0,001). Nie można jednak podać dokładnych wartości stężeń w obu badanych grupach, ponieważ autorzy zamie- ścili dane w postaci wykresu, co uniemożliwia podanie wartości referencyjnych. Pacjenci ze stopniem zaawansowania choroby Binet C mieli ponad dwukrotnie wyższe stężenie Gal-1 w surowicy w porównaniu z pacjentami w stopniu Binet A (517 vs. 208 ng/ml). Badanie stężenia Gal-1 może mieć znaczenie prognostyczne i rokownicze, a jej blokowanie może stanowić w przyszłości cel terapeutyczny w leczeniu chorych na CLL.

Pierwotne chłoniaki skóry

Skórny chłoniak z limfocytów T (CTCL) jest stosunkowo rzadko występującą chorobą wywodzącą się z komórek T pamięci CD4+ CD45RO+ naciekających skórę. Najczęściej występują dwie postaci tej choroby: Ziarniniak grzybiasty (MF) oraz zespół Sezary’ego (SS). W badaniu immunohistochemicznym próbek pobranych od chorych na CTCL stwierdzono, iż chłoniakowe komórki T wykazują na powierzchni ekspresję Gal-1 (0,97) i Gal-3 (0,67), rzadziej Gal-4 (0,07) i Gal-8 (0,43) [39]. Prawidłowe limfocyty T nie wykazują ekspresji galektyn. Wykazano, iż obecność tych białek promuje wzrost keratynocytów, zaburzając budowę warstwy przez nie budowanej. Jest to wczesny etap proliferacji CTCL. Ponadto na tym pod- łożu powstają zaburzenia w  budowie skóry, w  której obserwuje się zaburzenia przylegania naskórka ze skórą właściwą. W zespole Sezary’ego stwierdzono obecność komórek T CD7(-) i CD7(+) [14]. Te pierwsze są oporne na indukcję procesu apoptozy przez Gal-1 [32]. Jest to swoisty mechanizm „ucieczki” nowotworu przed śmiercią komórek. W zaawansowanych stadiach SS stwierdzono również zwiększoną liczbę komórek T CD7(+), które ulegają apoptozie pod wpływem działania Gal-1. Może to mieć znaczenie w terapii zaawansowanych stadiów choroby, pomagając w eliminacji komórek CD7(+). Gal-3 jest również ligandem dla CD7(+), lecz obecność receptora nie jest konieczna do indukcji apoptozy zależnej od Gal-3 [35].

Chłoniak rozlany z dużych komórek B oraz inne chłoniaki nieziarnicze

Chłoniaki nieziarnicze (NHLs) stanowią obecnie 4-5% wszystkich nowotworów. Najczęstsze z nich to chłoniak rozlany z dużych komórek B (DLBCL) oraz chłoniak grudkowy (FL), które łącznie stanowią prawie 60% nowych rozpoznań wśród NHLs. Gal-3 ulega ekspresji w komórkach B pamięci, komórkach DLBCL, pierwotnego chłoniaka wysiękowego (PEL) oraz szpiczaka mnogiego (MM). Niską ekspresję wykazywano w komórkach B z centrów germinalnych oraz w plazmocytach, a jej brak w komórkach FL, chłoniaka Burkitta (BL), z małego limfocyta B (B-SLL), chłoniaka strefy brzeżnej (MALT) [33]. Gal-3 może występować wewnątrz- i  zewnątrzkomórkowo, nie ma jednak domeny transbłonowej. W zależności od miejsca występowania, może pełnić rolę zarówno projak i antyapoptotyczną (jako jedyna z galektyn). Uwa- żano, iż rola antyapoptotyczna jest związana głównie z występowaniem wewnątrzkomórkowym i interakcjach z białkiem bcl-2, które również pełni rolę antyapoptotyczną [43]. Wykazano także, iż ekspresja Gal-3 chroni przed śmiercią komórki indukowaną przez przeciwciała anty-FAS [17]. Obecnie jednak coraz większą rolę w dzia- łaniu antyapoptotycznym przypisuje się pozakomórkowej Gal-3 i jej związkowi z powierzchnią komórki. Suzuki i wsp. opisują mechanizm działania Gal-3 z jej receptorem i jej wpływ na proces apoptozy. Gal-3 przez N-glikozylację swojego receptora uruchamia mechanizm prowadzący do apoptozy. Po podaniu swainsoniny (SW), związku hamującego N-glikozylację, zauważono zahamowanie apoptozy. Zauważono również, że jeśli receptor ulegnie sializacji, to Gal-3 nie ma możliwości łączenia się z galaktozydami. Po zastosowaniu neuraminidazy, która usunęła kwasy sialowe, zaobserwowano proces apoptozy [37]. Wówczas podejrzewano, iż receptorem, z którym łączy się Gal-3 w procesie indukcji apoptozy jest CD45. Jednak według ostatnich doniesień Gal-3 przez wiązanie się z CD45 chroni komórki DLBCL przed apoptozą. Clark i wsp. usunęli Gal-3 z powierzchni komórek, stosując związek pochodzący z pektyn cytrusowych GCS-100. Uwrażliwiali tym samym komórki chłoniaka na działanie różnych chemioterapeutyków [11]. Może to mieć ważne znaczenie w  leczeniu chorych na DLBCL, ponieważ zaobserwowano, iż w toku leczenia oporność komórek chłoniakowych na chemioterapeutyki wzrasta. Z badań wynika, iż Gal-3 może chronić lub indukować apoptozę w  zależności od połączenia się z  danym receptorem. Dalszych badań wymaga stwierdzenie, kiedy i w jakim przypadku dany receptor sygnalizuje gotowość do łączenia się z Gal-3 i rozpoczyna proces apoptozy, a także co wówczas dzieje się z receptorem CD45. Gal-3 może mieć również znaczenie prognostyczne w przypadku DLBCL. W badaniu przeprowadzonym na grupie 46 pacjentów stwierdzono wysokie stężenia 90K w surowicy (ligand dla Gal-3) oraz wysoką ekspresję genu Gal-3 w porównaniu z grupą kontrolną. Wyższe stężenia i stopień ekspresji dotyczył pacjentów ze stopniem zaawansowania III/IV, zajęciem co najmniej dwóch obszarów pozawę- złowych, a także wysokim indeksem prognostycznym (IPI). W grupie chorych z dużym stężeniem 90K całkowitą remisję (CR) osiągnęło znacznie mniej chorych (56,5% vs. 86,9%), a w grupie z wysoką ekspresją Gal-3 tylko 42,9% osiągnęło CR. Odnotowano również krótszy czas do progresji (TTP) i przeżycie całkowite (OS), co było statystycznie znamienne [25]. Oznaczenie tych białek może mieć więc znaczenie diagnostyczne i prognostyczne, zwłaszcza w stosunku do chłoniaków agresywnych i pozawęzłowych.

Chłoniak grudkowy jak opisano wcześniej, nie wykazuje ekspresji Gal-3. Wydaje się jednak, iż Gal-3 może mieć znaczenie w transformacji FL w DLBCL. Ekspresja genu Gal-3 i NEK-2 ma silną wartość predykcyjną dla identyfikacji klonu komórek wywodzącego się z FL. Nie wiadomo jednak w jaki sposób komórki początkowo niewykazujące ekspresji, nagle ją wykazują. Zdaniem badaczy, należy zbadać komórki we wczesnym stadium transformacji [2]. Inną galektyną, która może odegrać w przyszło- ści rolę w leczeniu pacjentów z chłoniakiem jest Gal-7. Wysoki poziom ekspresji mRNA Gal-7 stwierdzono w 18 z 50 próbek NHLs, nie wykryto jej jednak w prawidłowych komórkach B. Duża ilość trankryptu Gal-7 wiązała się z gorszym rokowaniem, ponieważ zwiększa ryzyko rozsiewu komórek przez zwiększanie ekspresji genu dla metaloproteinazy-9 (MMP-9). W badaniu przeprowadzonym na modelu mysim, transfekcja komórek chłoniaka plazmidem kodującym antysensowne cDNA Gal-7 powodowała obniżenie potencjału do naciekania i tworzenia przerzutów. Stwierdzono dłuższy czas przeżycia myszy, którym podano antysensowną Gal-7 (32 ± 9,96 vs. 14 ± 0,53 dni; p<0,001). Uwzględniając obecność Gal-7 tylko w komórkach nieprawidłowych, można się spodziewać, iż Gal-7 stanie się potencjalnym celem terapeutycznym dla nowych leków [13].

Szpiczak mnogi

Szpiczak mnogi (MM) jest drugim co do częstości wystę- powania nowotworem hematologicznym. W ostatnich latach pojawiły się nowe metody zarówno diagnostyki jak i walki z chorobą. Wydaje się, iż galektyny pełnią istotną rolę w mechanizmie powstawania tego nowotworu. Ekspresję Gal-3 stwierdzono w  cytoplazmie komórek szpiczakowych, w których działa antyapoptotycznie. Ponadto wykryto ją również w  macierzy pozakomórkowej, gdzie przez interakcje z  cząstkami powierzchniowymi może wpływać na ich przeżycie [36]. Kobayashi i wsp. opublikowali obiecujące wyniki badań, które mogą mieć znaczenie w  terapii MM, zwłaszcza u  osób z  niekorzystnymi czynnikami rokowniczymi, takimi jak del13q oraz t(4;14)(p16;q32). Rekombinowana Gal-9 oporna na działanie proteaz (hGal-9), hamowała wzrost linii komórkowych szpiczaka in vitro. Stwierdzono również zahamowanie wzrostu ludzkich komórek szpiczaka przeszczepionych myszom. Indukcja apoptozy następowała szlakiem zależnym, jak i niezależnym od kaspaz (JNK i p38 MAPK) [26]. Galektyną związaną z patogenezą MM jest Gal-1, może pełnić dwojaką funkcję w zależności od obecności lub braku CD45RA. W przypadku komórek szpiczakowych CD45RA (-), wiązanie Gal-1 z β1-integrynami powodowało ich agregację. Jest to działanie sprzyjające przetrwaniu i proliferacji nowotworu. W przypadku komórek CD45RA(+), Gal-1 indukuje fosforylację ERK, co powoduje zahamowanie ich wzrostu [1]. Gal-1 wiążąc β-galaktozydy, promuje również wytwarzanie przeciwciał w czasie dojrzewania komórek plazmocytarnych. Dzieje się tak jeszcze przed końcowym etapem różnicowania linii B-komórkowej [38].

Mirandola i wsp. wykorzystali Gal-3C (tj. pozbawioną N-końcowego fragmentu Gal-3) z bortezomibem w leczeniu szpiczaka na modelu mysim. Stwierdzili 94% zmniejszenie objętości nowotworu. Zahamowanie wzrostu guza było silniejsze w monoterapii Gal-3C (13,5% objętości nowotworu po 35 dniach leczenia, w porównaniu z obję- tością nowotworu w  grupie nieleczonych) w  porównaniu do monoterapii bortezomibem (19,6% objętości nowotworu), lecz najlepszy wynik uzyskiwano po zastosowaniu obu leków. Ma to związek z synergistycznym działaniem antyangiogennym wykazanym w badaniu in vitro. Zaobserwowano również zahamowanie chemotaksji i migracji indukowanej przez chemokinę SDF-1α [30]. Chemokina wraz z jej receptorem odpowiada za regulację migracji komórek szpiczaka w szpiku kostnym.

Podsumowanie

Galektyny odgrywają rolę w wielu procesach związanych z nowotworzeniem. Dzięki możliwości łączenia się z wieloma ligandami mogą regulować procesy, takie jak: apoptoza, różnicowanie, proliferacja, przetrwanie komórek nowotworowych, przerzutowanie, angiogeneza. Obecnie wiadomo, iż wielu zjawisk w przebiegu nowotworzenia nie można wyjaśnić jedynie na podstawie interakcji białko–białko. W tabeli 1 przedstawiono rolę galektynw nowotworach układu chłonnego i krwiotwórczego. W kilku przeprowadzonych do tej pory badaniach upatruje się szansy na skuteczną terapię z zastosowaniem leków hamujących galektyny. „Małe cząsteczki” inaktywujące lektyny, zbudowane z krótkiego łańcucha peptydowego lub zawierające w swej budowie węglowodany, mogą odegrać w przyszłości znaczącą rolę w leczeniu przeciwnowotworowym. Galektyny mogą być bezpo- średnim celem terapeutycznym. Wytworzone leki mogą działać jako tzw. „uwrażliwiacze”, tj. leki, które przełamywałyby lekooporność komórek nowotworowych na stosowane chemioterapeutyki. Mirandola i  wsp. opisali potencjalny mechanizm działania Gal-3C (tj. pozbawioną N-końcowego fragmentu Gal-3) w leczeniu szpiczaka mnogiego. Możliwe, iż Gal-3C aktywuje szlak związany z Nf-κB przez degradację jego inhibitora IKKα. Stosowany w  leczeniu chorych ze szpiczakiem mnogim bortezomib działa podobnie, lecz wpływa na inną podjednostkę (IKKβ). Stąd synergistyczne działanie Gal-3C i bortezomibu, w badaniach na modelu mysim [30]. Galektyny mogą być również bardzo użytecznym narzędziem diagnostycznym i rokowniczym w ocenie progresji czy też wyników leczenia chorych z wieloma nowotworami. Wobec sprzecznych doniesień dotyczących roli galektyn oraz ograniczonej wartości niektórych badań, podjęliśmy próbę oznaczania stężenia galektyn w wybranych nowotworach hematologicznych w naszej klinice.

Przypisy

• 1. Abroun S., Otsuyama K., Shamsasenjan K., Islam A., Amin J., IqbalM.S., Gondo T., Asaoku H., Kawano M.M.: Galectin-1 supports thesurvival of CD45RA(-) primary myeloma cells in vitro. Br. J. Haematol.,2008; 142: 754-765
  Google Scholar
• 2. Andréasson U., Dictor M., Jerkeman M., Berglund M., SundströmC., Linderoth J., Rosenquist R., Borrebaeck C.A., Ek S.: Identificationof molecular targets associated with transformed diffuse large Bcel lymphoma using highly purified tumor cells. Am. J. Hematol.,2009; 84: 803-808 3 Asgarian-Omran H., Forghani P., Hojjat-Farsangi M., Roohi A.,Sharifian R.A., Razavi S.M., Jeddi-Tehrani M., Rabbani H., ShokriF.: Expression profile of galectin-1 and galectin-3 molecules in differentsubtypes of chronic lymphocytic leukemia. Cancer Invest.,2010; 28: 717-725
  Google Scholar
• 3. in diffuse large B-cell lymphomas. Am. J. Pathol., 2004; 164:893-902
  Google Scholar
• 4. Balan V., Wang Y., Nangia-Makker P., Kho D., Bajaj M., Smith D.,Heilbrun L., Raz A., Heath E.: Galectin-3: a possible complementarymarker to the PSA blood test. Oncotarget, 2013; 4: 542-549
  Google Scholar
• 5. Barondes S.H., Castronovo V., Cooper D.N., Cummings R.D., DrickamerK., Feizi T., Gitt M.A., Hirabayashi J., Hughes C., Kasai K., LefflerH., Liu F.T., Lotan R., Mercurio A.M., Monsigny M. i wsp.: Galectins:a family of animal beta-galactoside-binding lectins. Cell, 1994; 76:597-598
  Google Scholar
• 6. Barrow H., Guo X., Wandall H.H., Pedersen J.W., Fu B., Zhao Q.,Chen C., Rhodes J.M., Yu L.G.: Serum galectin-2, -4, and -8 are greatlyincreased in colon and breast cancer patients and promote cancercell adhesion to blood vascular endothelium. Clin. Cancer Res., 2011;17: 7035-7046
  Google Scholar
• 7. Barrow H., Rhodes J.M., Yu L.G.: Simultaneous determination ofserum galectin-3 and -4 levels detects metastases in colorectal cancerpatients. Cell. Oncol., 2013; 36: 9-13
  Google Scholar
• 8. Brand C., Oliveira F.L., Ricon L., Fermino M.L., Boldrini L.C., HsuD.K., Liu F.T., Chammas R., Borojevic R., Farina M., El-Cheikh M.C.:The bone marrow compartment is modified in the absence of galectin- 3 Cell Tissue Res., 2011; 346: 427-437
  Google Scholar
• 9. Cheng C.L., Hou H.A., Lee M.C., Liu C.Y., Jhuang J.Y., Lai YJ, LinC.W., Chen H.Y., Liu F.T., Chou W.C., Chen C.Y., Tang J.L., Yao M., HuangS.Y., Ko B.S. i wsp.: Higher bone marrow LGALS3 expression is anindependent unfavorable prognostic factor for overall survival inpatients with acute myeloid leukemia. Blood, 2013; 121: 3172-3180
  Google Scholar
• 10. Cheng Y.L., Huang W.C., Chen C.L., Tsai C.C., Wang C.Y., ChiuW.H., Chen Y.L., Lin Y.S., Chang C.F., Lin C.F.: Increased galectin-3facilitates leukemia cell survival from apoptotic stimuli. Biochem.Biophys. Res. Commun., 2011; 412: 334-340
  Google Scholar
• 11. Clark M.C., Pang M., Hsu D.K., Liu F.T., de Vos S., Gascoyne R.D.,Said J., Baum L.G.: Galectin-3 binds to CD45 on diffuse large B-celllymphoma cells to regulate susceptibility to cell death. Blood, 2012;120: 4635-4644
  Google Scholar
• 12. Croci D.O., Morande P.E., Dergan-Dylon S., Borge M., ToscanoM.A., Stupirski J.C., Bezares R.F., Avalos J.S., Narbaitz M., GamberaleR., Rabinovich G.A., Giordano M.: Nurse-like cells control the activityof chronic lymphocytic leukemia B cells via galectin-1. Leukemia,2013; 27: 1413-1416
  Google Scholar
• 13. Demers M., Biron-Pain K., Hébert J., Lamarre A., Magnaldo T.,St-Pierre Y.: Galectin-7 in lymphoma: elevated expression in humanlymphoid malignancies and decreased lymphoma disseminationby antisense strategies in experimental model. Cancer Res.,2007; 67: 2824-2829
  Google Scholar
• 14. Dummer R., Nestle F.O., Niederer E., Ludwig E., Laine E., GrundmannH., Grob P., Burg G.: Genotypic, phenotypic and functionalanalysis of CD4+CD7+ and CD4+CD7- T lymphocyte subsets in Sézarysyndrome. Arch. Dermatol. Res., 1999; 291: 307-311
  Google Scholar
• 15. Gao L., Yu S., Zhang X.: Hypothesis: Tim-3/galectin-9, a newpathway for leukemia stem cells survival by promoting expansionof myeloid-derived suppressor cells and differentiating into tumorassociatedmacrophages. Cell Biochem. Biophys., 2014; 70: 273-277
  Google Scholar
• 16. Houzelstein D., Gonçalves I.R., Fadden A.J., Sidhu S.S., CooperD.N., Drickamer K., Leffler H., Poirier F.: Phylogenetic analysis ofthe vertebrate galectin family. Mol. Biol. Evol., 2004; 21: 1177-1187
  Google Scholar
• 17. Hoyer K.K., Pang M., Gui D., Shintaku I.P., Kuwabara I., Liu F.T.,Said J.W., Baum L.G., Teitell M.A.: An anti-apoptotic role for galectin-
  Google Scholar
• 18. Inohara H., Segawa T., Miyauchi A., Yoshii T., Nakahara S., RazA., Maeda M., Miyoshi E., Kinoshita N., Yoshida H., Furukawa M., TakenakaY., Takamura Y., Ito Y., Taniguchi N.: Cytoplasmic and serumgalectin-3 in diagnosis of thyroid malignancies. Biochem. Biophys.Res. Commun., 2008; 376: 605-610
  Google Scholar
• 19. Ito K., Stannard K., Gabutero E., Clark A.M., Neo S.Y., OnturkS., Blanchard H., Ralph S.J.: Galectin-1 as a potent target for cancertherapy: role in the tumor microenvironment. Cancer MetastasisRev., 2012; 31: 763-778
  Google Scholar
• 20. Iurisci I., Tinari N., Natoli C., Angelucci D., Cianchetti E., IacobelliS.: Concentrations of galectin-3 in the sera of normal controls andcancer patients. Clin. Cancer Res., 2000; 6: 1389-1393
  Google Scholar
• 21. Juszczynski P., Ouyang J., Monti S., Rodig S.J., Takeyama K.,Abramson J., Chen W., Kutok J.L., Rabinovich G.A., Shipp M.A.: TheAP1-dependent secretion of galectin-1 by Reed Sternberg cells fostersimmune privilege in classical Hodgkin lymphoma. Proc. Natl.Acad. Sci. USA, 2007; 104: 13134-13139
  Google Scholar
• 22. Kamper P., Ludvigsen M., Bendix K., Hamilton-Dutoit S., RabinovichG.A., Møller M.B., Nyengaard J.R., Honoré B., d’Amore F.: Proteomicanalysis identifies galectin-1 as a predictive biomarker forrelapsed/refractory disease in classical Hodgkin lymphoma. Blood,2011; 117: 6638-6649
  Google Scholar
• 23. Kim H.J., Jeon H.K., Cho Y.J., Park Y.A., Choi J.J., Do I.G., Song S.Y.,Lee Y.Y., Choi C.H., Kim T.J., Bae D.S., Lee J.W., Kim B.G.: High galectin- 1 expression correlates with poor prognosis and is involved inepithelial ovarian cancer proliferation and invasion. Eur. J. Cancer,2012; 48: 1914-1921
  Google Scholar
• 24. Kim H.J., Jeon H.K., Lee J.K., Sung C.O., Do I.G., Choi C.H., KimT.J., Kim B.G., Bae D.S., Lee J.W.: Clinical significance of galectin-7in epithelial ovarian cancer. Anticancer Res., 2013; 33: 1555-1561
  Google Scholar
• 25. Kim S.J., Lee S.J., Sung H.J., Choi I.K., Choi C.W., Kim B.S., KimJ.S., Yu W., Hwang H.S., Kim I.S.: Increased serum 90K and Galectin-3expression are associated with advanced stage and a worse prognosisin diffuse large B-cell lymphomas. Acta Haematol., 2008; 120: 211-216
  Google Scholar
• 26. Kobayashi T., Kuroda J., Ashihara E., Oomizu S., Terui Y., TaniyamaA., Adachi S., Takagi T., Yamamoto M., Sasaki N., Horiike S.,Hatake K., Yamauchi A., Hirashima M., Taniwaki M.: Galectin-9 exhibits anti-myeloma activity through JNK and p38 MAP kinase pathways.Leukemia, 2010; 24: 843-850
  Google Scholar
• 27. Konstantinov K.N., Robbins B.A., Liu F.T.: Galectin-3,a β-galactoside-binding animal lectin, is a marker of anaplastic largecelllymphoma. Am. J. Pathol., 1996; 148: 25-30
  Google Scholar
• 28. Koopmans S.M., Bot F.J., Schouten H.C., Janssen J., van MarionA.M.: The involvement of Galectins in the modulation of the JAK/STAT pathway in myeloproliferative neoplasia. Am. J. Blood Res.,2012; 2: 119-127
  Google Scholar
• 29. Kuroda J., Yamamoto M., Nagoshi H., Kobayashi T., Sasaki N.,Shimura Y., Horiike S., Kimura S., Yamauchi A., Hirashima M., TaniwakiM.: Targeting activating transcription factor 3 by Galectin-9 inducesapoptosis and overcomes various types of treatment resistancein chronic myelogenous leukemia. Mol. Cancer Res., 2010; 8: 994-1001
  Google Scholar
• 30. Mirandola L., Yu Y., Chui K., Jenkins M.R., Cobos E., John C.M.,Chiriva-Internati M.: Galectin-3C inhibits tumor growth and increasesthe anticancer activity of bortezomib in a murine model ofhuman multiple myeloma. PLoS One, 2011; 6: e21811
  Google Scholar
• 31. Ouyang J., Plütschow A., Pogge von Strandmann E., ReinersK.S., Ponader S., Rabinovich G.A., Neuberg D., Engert A., Shipp M.A.:Galectin-1 serum levels reflect tumor burden and adverse clinicalfeatures in classical Hodgkin lymphoma. Blood, 2013; 121: 3431-3433
  Google Scholar
• 32. Rappl G., Abken H., Muche J.M., Sterry W., Tilgen W., André S.,Kaltner H., Ugurel S., Gabius H.J., Reinhold U.: CD4+CD7- leukemic Tcells from patients with Sézary syndrome are protected from galectin-1-triggered T cell death. Leukemia, 2002; 16: 840-845
  Google Scholar
• 33. Rodig S.J., Ouyang J., Juszczynski P., Currie T., Law K., NeubergD.S., Rabinovich G.A., Shipp M.A., Kutok J.L.: AP1-dependent galectin- 1 expression delineates classical hodgkin and anaplastic largecell lymphomas from other lymphoid malignancies with sharedmolecular features. Clin. Cancer Res., 2008; 14: 3338-3344
  Google Scholar
• 34. Saussez S., Glinoer D., Chantrain G., Pattou F., Carnaille B., AndréS., Gabius H.J., Laurent G.: Serum galectin-1 and galectin-3 levelsin benign and malignant nodular thyroid disease. Thyroid, 2008;18: 705-712
  Google Scholar
• 35. Stillman B.N., Hsu D.K., Pang M., Brewer C.F., Johnson P., LiuF.T., Baum L.G.: Galectin-3 and galectin-1 bind distinct cell surfaceglycoprotein receptors to induce T cell death. J. Immunol., 2006;176: 778-789
  Google Scholar
• 36. Streetly M.J., Maharaj L., Joel S., Schey S.A., Gribben J.G., CotterF.E.: GCS-100, a novel galectin-3 antagonist, modulates MCL-1,NOXA, and cell cycle to induce myeloma cell death. Blood, 2010;115: 3939-3948
  Google Scholar
• 37. Suzuki O., Abe M.: Cell surface N-glycosylation and sialylationregulate galectin-3-induced apoptosis in human diffuse large B celllymphoma. Oncol. Rep., 2008; 19: 743-748
  Google Scholar
• 38. Tsai C.M., Chiu Y.K., Hsu T.L., Lin I.Y., Hsieh S.L., Lin K.I.: Galectin- 1 promotes immunoglobulin production during plasma celldifferentiation. J. Immunol., 2008; 181: 4570-4579
  Google Scholar
• 39. Wollina U., Graefe T., Feldrappe S., André S., Wasano K., KaltnerH., Zick Y., Gabius H.J.: Galectin fingerprinting by immuno- andlectin histochemistry in cutaneous lymphoma. J. Cancer Res. Clin.Oncol., 2002; 128: 103-110
  Google Scholar
• 40. Wu T.F., Li C.F., Chien L.H., Shen K.H., Huang H.Y., Su C.C., LiaoA.C.: Galectin-1 dysregulation independently predicts disease specificsurvival in bladder urothelial carcinoma. J. Urol., 2015; 193:1002-1008
  Google Scholar
• 41. Xie L., Ni W.K., Chen X.D., Xiao M.B., Chen B.Y., He S., Lu C.H., LiX.Y., Jiang F., Ni R.Z.: The expressions and clinical significances oftissue and serum galectin-3 in pancreatic carcinoma. J. Cancer Res.Clin. Oncol., 2012; 138: 1035-1043
  Google Scholar
• 42. Yamamoto-Sugitani M., Kuroda J., Ashihara E., Nagoshi H., KobayashiT., Matsumoto Y., Sasaki N., Shimura Y., Kiyota M., NakayamaR., Akaji K., Taki T., Uoshima N., Kobayashi Y., Horiike S. i wsp.:Galectin-3 (Gal-3) induced by leukemia microenvironment promotesdrug resistance and bone marrow lodgment in chronic myelogenousleukemia. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2011; 108: 17468-17473
  Google Scholar
• 43. Yang R.Y., Hsu D.K., Liu F.T.: Expression of galectin-3 modulatesT-cell growth and apoptosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1996;93: 6737-6742
  Google Scholar
• 44. Zhou Q., Munger M.E., Veenstra R.G., Weigel B.J., Hirashima M.,Munn D.H., Murphy W.J., Azuma M., Anderson A.C., Kuchroo V.K.,Blazar B.R.: Coexpression of Tim-3 and PD-1 identifies a CD8+ T-cellexhaustion phenotype in mice with disseminated acute myelogenousleukemia. Blood, 2011; 117: 4501-4510
  Google Scholar

Pełna treść artykułu