Abstrakt

Wyniki najnowszych badań, w co raz większym stopniu wiążą rozwój nowotworu z przewlekłym zapaleniem. Proces zapalny tworzy mikrośrodowisko sprzyjające rozwojowi nowotworów, w efekcie wiele z nich rozwija się w miejscach, w których toczy się przewlekłe zapalenie lub następuje regeneracja tkanek. Komórki procesu zapalnego tworzą nie tylko odpowiednie mikrośrodowisko, ale wydzielają także wiele cytokin i czynników wzrostu sprzyjających przeżyciu i unikaniu apoptozy przez komórkę nowotworową, sprzyjają neoangiogenezie oraz tworzeniu przerzutów. Cytokiny i inne czynniki prozapalne modulują także ekspresję ważnych dla rozwoju nowotworu genów, a także aktywują ścieżki sygnałowe zależne od NF-κB, co ułatwia komórce uniknięcie apoptozy. Towarzyszący zapaleniu stres oksydacyjny może sprzyjać mutagenezie i w ten sposób promować rozwój nowotworu. W rozwój zapalenia i nowotworu są zaangażowane te same komórki i szlaki metaboliczne, a konsekwencją utraty kontroli nad regeneracją tkanki w procesie ustępowana przewlekłego zapalenia może być rozwój nowotworu. W pracy przedstawiono udział najważniejszych komórek i szlaków metabolicznych biorących udział w zapaleniu, na którego tle dochodzi do rozwoju raka jelita grubego.

Tekst

Częste współwystępowanie nowotworów i przewlekłych stanów zapalnych w praktyce klinicznej zwraca uwagę badaczy na podobne mechanizmy rozwoju tych dwóch patologii. Sugeruje się, iż początkowe etapy zapalenia oraz karcynogenezy mogą na siebie wzajemnie wpływać, przyczyniając się do rozwoju nowotworu. Potwierdza to częste współistnienie chorób zapalnych i nowotworowych. Zjawisko to się bardzo dobrze uwidocznia w przypadku jednego z najczęstszych nowotworów – raka jelita grubego. Wrzodziejące zapalenie jelita grubego wiąże się ze zwiększonym ryzykiem rozwoju tego nowotworu. U ponad 20% pacjentów z tą chorobą rozwija się rak jelita grubego związany z zapaleniem [16]. Potwierdziła to m.in. kohortowa, prospektywna analiza dotycząca ryzyka wystąpienia wysokiego stopnia dysplazji jelita grubego i raka jelita grubego wśród prawie 20 tys. pacjentów z chorobą zapalną jelita grubego prowadzona we Francji – CESAME. Obserwację prowadzono w latach 2004-2005 i potwierdzono, iż ryzyko rozwoju raka jelita grubego u pacjentów z chorobą Crohna jest dwa razy wyższe niż w populacji ogólnej; ryzyko zachorowania na ten nowotwór było podobne we wrzodziejącym zapaleniu jelita grubego oraz chorobie Crohna [4]. Mimo zaawansowanej diagnostyki i wdrożenia licznych programów wczesnego wykrywania, rak jelita grubego pozostaje drugą najczęstszą przyczyną śmiertelności wśród pacjentów z chorobą nowotworową w Polsce [31].

Dowody z badań epidemiologicznych i eksperymentalnych potwierdzają, iż przewlekłe zapalenie może stanowić główny czynnik ryzyka rozwoju raka jelita grubego. Wykazano m.in., iż u pacjentów chorych na raka jelita grubego lub gruczolaka występuje przewlekłe zapalenie o niskim stopniu aktywności w niezmienionej błonie śluzowej [22]. Uważa się, iż utrata kontroli nad procesami odnowy tkanek może doprowadzić do transformacji nowotworowej. Wykazano, że uszkodzenie tkanki w przebiegu chorób infekcyjnych, uszkodzeń mechanicznych czy chemicznych może wywołać przewlekłą odpowiedź immunologiczną, która nasila proliferację komórkową. W artykule opisano rolę wybranych komórek i szlaków metabolicznych, które w świetle ostatnich badań wydają się odgrywać główną rolę w mechanizmie rozwoju guza i współistniejących procesów zapalnych.

Podstawową rolę w regulacji odpowiedzi zapalnej i wczesnych etapów karcynogenezy przypisuje się komórkom: makrofagom, neutrofilom, komórkom podścieliska, fibroblastom i komórkom nabłonka, które oddziałują ze sobą poprzez wiele mediatorów. Do nich należą m.in: interleukiny: -17, -23, -22, czynnik NF-kappa-B, mieloperoksydaza, metaloproteinazy 8 i 9, enzymy z grupy sirtuin, czynnik transkrypcyjny indukowany hipoksją HIF-1, indukowana postać cyklooksygenazy, lipoksyny, resolwiny i protektyny, leukotrieny i inne. Komórki i mediatory oddziałując ze sobą tworzą swoiste mikrośrodowisko, sprzyjające transformacji nowotworowej. Zwiększone wytwarzanie cytokin i aktywacja szlaków metabolicznych, a także wytworzenie beztlenowego środowiska w komórce może uszkodzić DNA komórek nabłonkowych i kierować ich metabolizm w stronę beztlenową. W rezultacie regulacja wielu procesów komórkowych, takich jak proliferacja, apoptoza, czy autofagia ulega zmianom, uniemożliwiając prawidłową kontrolę nad regeneracją błony śluzowej prowadząc do karcynogenezy [18].

Rola wybranych komórek na wczesnych etapach zapalenia i karcynogenezy

Makrofagi tworzą 10-20% komórek jednojądrowych w błonie śluzowej jelita grubego, stanowiącej ich największy rezerwuar u ludzi. Rozróżnia się dwa typy makrofagów: makrofagi 1 (M1) oraz makrofagi 2 (M2). Makrofagi M1 są aktywowane klasycznie i odgrywają główną rolę w inicjowaniu i podtrzymywaniu zapalenia. Wytwarzają cytokiny prozapalne: TNF-alfa, IL-12, indukowalną syntazę tlenku azotu oraz wolne rodniki. Drugą odmianą są makrofagi o fenotypie 2 (M2), aktywowanie alternatywne, wykazujące działanie przeciwzapalne, pobudzane przez IL-4, IL- 13, IL-10 oraz glikokortykoidy. Komórki te wpływają na odpowiedź immunologiczną, nasilają angiogenezę oraz przebudowę tkanek. Makrofagi M1 występują w dużych ilościach w miejscach objętym przewlekłym zapaleniem, gdzie może nastąpić inicjacja wzrostu guza. Co istotne, możliwa jest zmiana fenotypu makrofagów z M1 na M2 wraz ze wzrostem i unaczynieniem guza [6,27]. Makrofagi aktywnie wytwarzają wiele cytokin, wpływających na przebieg zapalenia, np.: IL-23 jest wydzielana przez makrofagi w kilka godzin po aktywacji. To z kolei powoduje szybkie uwalnianie IL-17 z makrofagów tkankowych. Interleukina 17 nasila wytwarzanie innych, prozapalnych interleukin: IL-1, 6, 8, ligandów dla chemokiny z motywem C-X-C oraz TNF-alfa w komórkach nabłonka, śródbłonka i podścieliska. Wszystkie te prozapalne cytokiny przyczyniają się do napływu neutrofili do miejsca uszkodzenia lub infekcji. W warunkach fizjologicznych neutrofile migrują do tkanek obwodowych, gdzie po apoptozie ich pozostałości podlegają fagocytozie przez makrofagi. Fagocytoza obumarłych neutrofili zmniejsza wydzielanie IL-23 przez makrofagi, zmniejszając przez to stężenie IL- 17 oraz czynnika stymulującego tworzenie kolonii granulocytów, G-CSF, zmniejszając granulocytopoezę. Jeśli te procesy są zakłócone, makrofagi przez cały czas wydzielają IL-23 i przez zwiększoną ekspresję IL-17 wpływają na wzrost liczby neutrofili w miejscu zapalenia [19], podtrzymując w ten sposób przewlekły stan zapalny.

Neutrofile odgrywają podstawową rolę w obronie przeciwbakteryjnej organizmu. Aktywowane wydzielają wiele cytokin prozapalnych, takich jak IL-1, IL-8 oraz białko zapalenia makrofagów – MIP-1. Neutrofile, w ziarnisto- ściach, zawierają duże ilości proteaz serynowych, np. peroksydazę, lizozym oraz wolne rodniki. Wydzielane przez makrofagi IL-17 oraz IL-23 potęgują prozapalną odpowiedź neutrofili przez nasilenie syntezy i wydzielanie mieloperoksydazy oraz metaloproteinaz-8 i -9, przyczyniających się, podobnie jak proteazy serynowe, do degradacji macierzy zewnątrzkomórkowej przez swoją aktywność proteolityczną. Po indukcji zapalenia i zniszczeniu patogenów, neutrofile mogą zmienić swój fenotyp na przeciwzapalny; wydzielane w tym fenotypie mediatory, np. lipoksyny, przyczyniają się do ustąpienia objawów zapalenia. Remisja zapalenia zależy zatem m.in. od szybkości zmiany fenotypu neutrofili, nasilenia apoptozy oraz skutecznej fagocytozy pozostałości komórkowych przez makrofagi. Neutrofile, które uległy apoptozie przyczyniają się do przemiany makrofagów w fenotyp M2, sprzyjający ustępowaniu stanu zapalnego. W warunkach przewlekłego zapalenia ten mechanizm może funkcjonować nieprawidłowo. Udowodniono, iż u pacjentów z gruczolakami jelita w błonie śluzowej jelita grubego utrzymuje się niewielka aktywność zapalna [22], co potwierdza wpływ zapalenia na proces proliferacji komórek jelita. W takich wypadkach następuje stałe gromadzenie się w błonie śluzowej ulegających apoptozie neutrofili, które nie są usuwane przez makrofagi i uwalniają na zewnątrz zawartość ziarnistości wewnątrzkomórkowych, co może wywoływać uszkodzenie tkanek i utratę kontroli nad ich regeneracją.

Fibroblasty to jedne z najbardziej aktywnych komórek podścieliska. Znaleźć je można w podścielisku zdrowej tkanki jelita grubego, gdzie w określonych warunkach pełnią m.in. funkcje naprawcze. Znaleźć je można również w podścielisku guzów nowotworowych, w których często stanowią główną składową. Komórkom występującym w guzach nadano różne nazwy: fibroblasty zwią- zane z guzem – TAF, fibroblasty związane z nowotworem – CAF, lub miofibroblasty. Różnicowanie się fibroblastów w miofibroblasty jest ważnym krokiem w procesach naprawy tkanek, a migracja fibroblastów do macierzy zewnątrzkomórkowej jelita we wczesnej fazie gojenia rany jest odpowiedzialna za obkurczanie się rany. Wykazano, iż po zróżnicowaniu, podnabłonkowe miofibrobasty tworzą warstwę wokół krypt jelitowych, przylegającą do błony podstawnej krypt. Ta populacja jelitowych podnabłonkowych miofibroblastów przyczynia się do regeneracji tkanki przez wytwarzanie wielu cytokin: TGF-beta, EGF, zasadowego czynnika wzrostu fibroblastów i tworzenia nowej błony podstawnej. Udowodniono, iż w warunkach ciągłej aktywacji, fibroblasty mogą stymulować wzrost i progresję guza przez wiele swoistych mechanizmów. Komórki te charakteryzują się obecnością markerów molekularnych specyficznych dla aktywowanych fibroblastów, takich jak alfa-aktyna mięśni gładkich, białko swoiste dla fibroblastów 1 oraz białko FAP. Wykazano, iż wraz z makrofagami M2, fibroblasty związane z nowotworem stanowią składową podścieliska i wpływają na wzrost guza [14,30,32].

Szybkie zamknięcie bariery nabłonkowej po uszkodzeniach utrzymuje homeostazę jelita grubego. Udowodniono, iż w stanach przewlekłego zapalenia lub powtarzających się uszkodzeń komórki macierzyste nabłonka jelita grubego są cały czas pobudzane do proliferacji. Ich aktywacja trwa tak długo, jak długo trwają powtarzają- ce się uszkodzenia niepozwalające na pełną regenerację [3]. To zjawisko może doprowadzić do utraty kontroli nad mechanizmami odnowy komórek i do karcynogenezy.

Do komórek podścieliska (zrębu) zalicza się makrofagi o fenotypie M2 swoiste dla guza – TAM. Makrofagi te wydzielają cytokiny o działaniu angiogennym, takie jak VEGF-A, VEGF-C, TNF-alfa, IL-8 oraz TGF-beta. Komórki te syntezują także wiele proteaz biorących udział w procesie angiogenezy, takich jak aktywator plazminogenu typu urokinazy, elastazowy tkankowy aktywator plazminogenu typu urokinazy, a także metaloproteinazy: MMP-2, MMP- 7, MMP-9 oraz MMP-12, które uczestniczą w angiogenezie przez remodeling i degradację macierzy zewnątrzkomórkowej. Degradacja macierzy zewnątrzkomórkowej prowadzi do wydzielania czynników wzrostu oraz stymuluje migrację komórek naczyń do nowych miejsc [20]. Do enzymów proteolitycznych wydzielanych przez makrofagi TAM należą katepsyny cysteinowe, z których najlepiej poznano katepsynę B oraz L. Udowodniono, iż zwiększone stężenie tych związków wiąże się z progresją i złośliwym rozsiewem guza. Potwierdzono, że u pacjentów chorych na raka jelita grubego występuje zwiększone stężenie katepsyny B, ale także katepsyn D, H, L [28].

W procesie gojenia i regeneracji uczestniczy także macierz zewnątrzkomórkowa. Neutrofile, które uległy apoptozie, są usuwane przez makrofagi, a ich fagocytoza może prowadzić do zmiany fenotypu makrofagów na M2, co przyczynia się do wygaszenia zapalenia oraz gojenia rany. Udowodniono, iż białka macierzy zewnątrzkomórkowej oraz aktywowane komórki macierzy wydłużają okres przeżycia neutrofili. Ochrona neutrofili przed fagocytozą jest wynikiem przylegania tych komórek do białek macierzy m.in. fibronektyny i lamininy [11,13]. W proliferacyjnej fazie gojenia ran dochodzi do wytwarzania nowej macierzy zewnątrzkomórkowej, w tym zbitej tkanki łącznej włóknistej. W guzach nowotworowych utkanie kolagenu różni się zasadniczo od utkania w tkance fizjologicznej – włókna kolagenu są ułożone liniowo oraz usieciowane, co wynika ze zwiększonego wytwarzania oraz istotnych modyfikacji potranslacyjnych [9]. Proteoliza macierzy zewnątrzkomórkowej ułatwia migrację komórek przez zmianę jej struktury. Proces ten jest ściśle kontrolowany w zdrowych tkankach, lecz w tkankach guza jest istotnie zaburzony. W proliferacyjnej fazie gojenia do macierzy zewnątrzkomórkowej są uwalniane znaczne ilości kolagenu typu I i III. Faza przebudowy polega na remodelingu macierzy przez jej degradację zależną od metaloproteinaz oraz tkankowych inhibitorów metaloproteinaz – TIMP. Znaczenie tego procesu w rozwoju guza potwierdza to, iż w tkance nowotworów raka jelita grubego wykazano m.in. zwiększoną aktywność metaloproteinaz [10,25]. Udowodniono, iż u pacjentów z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego oraz chorobą Crohna stężenia MMP-9, TIMP-1 i TIMP-2 w osoczu były istotnie wyższe w porównaniu z pacjentami z grupy kontrolnej. Te rezultaty wskazują, iż metaloproteinazy oraz tkankowe inhibitory metaloproteinaz mogą się przyczyniać do przebudowy tkanek w zapalnych chorobach jelit [15].

Rola wybranych szlaków metabolicznych we wczesnych etapach zapalenia i karcynogenezy

Istotną rolę w rozwoju nowotworów mogą odgrywać prostaglandyny oraz eikozanoidy. Eikozanoidy są mediatorami powstającymi z kwasu arachidonowego w wyniku wielu przemian zwanych kaskadą kwasu arachidonowego, z udziałem cyklooksygenaz oraz lipooksygenaz. Głównymi mediatorami powstającymi z arachidonianu są prostaglandyny, leukotrieny, tromboksany, kwasy hydroksyeikozatetraenowe oraz lipoksyny.

Prostaglandyny powstają z kwasu arachidonowego pod wpływem cyklooksygenazy. Obecnie poznano dwa izoenzymy COX: konstytutywną COX-1 o stałym poziomie ekspresji w  tkankach oraz indukowalną COX-2, któ- ra jest syntetyzowana w odpowiedzi na bodźce zapalne oraz czynniki wzrostowe i odpowiada za zwiększone wytwarzanie prostaglandyn w przebiegu procesu zapalnego. Prostaglandyny, z których najlepiej poznano prostaglandynę E2 (PGE2 ), są uważane za mediatory prozapalne. Badania ostatnich lat wykazały jednak, że rola PGE2 w regulacji procesów zapalnych jest bardziej złożona, ponieważ PGE2 bierze również udział w wygaszeniu zapalenia przez zwrotne hamowanie ekspresji izoenzymu COX2 oraz stymulację ekspresji 15-liopoksygenazy. W badaniach eksperymentalnych wykazano, że PGE2 silnie hamuje proliferację i funkcje fibroblastów, w tym również syntezę kolagenu. Prostaglandyna PGE2 z jednej strony hamuje wytwarzanie cytokin prozapalnych i stymuluje odpowiedź typu M2 w makrofagach, ale z drugiej strony nasila odpowiedź prozapalną, głównie przez nasilanie stresu oksydacyjnego. Stres oksydacyjny może prowadzić do uszkodzenia DNA lub jego upośledzonej naprawy. Wykazano, iż zwiększone stężenie prostaglandyny PGE2 , związane z nadekspresją COX-2, nasila tworzenie guzów jelita grubego oraz aktywuje ścieżkę sygnałową Wnt w raku jelita grubego [21]. Zarówno prostaglandyna PGE2 jak i PGD2 zmieniają biosyntezę eikozanoidów głównie z prozapalnych leukotrienów B4 do przeciwzapalnych lipoksyn LXA4 . Swoiste lipoksyny oraz związki pokrewne, zaliczane do rodziny resolwin i protaktyn, zatrzymują infiltrację neutrofili oraz eozynofili, a także nasilają wychwyt ulegających apoptozie komórek przez makrofagi.

Leukotrieny, są oddzielną grupą eikozanoidów, powstają z udziałem 5-lipooksygenazy (5-LOX). Leukotrieny uwa- ża się za mediatory prozapalne. Leukotrien B4 ma silne właściwości chemotaktyczne w stosunku do leukocytów, aktywuje je i przedłuża ich okres przeżycia. Stwierdzono ponadto, że leukotrieny wykazują działanie chemotaktyczne w stosunku do fibroblastów, zwiększają wytwarzanie kolagenu, a w warunkach niedoboru COX stymulują proliferację fibroblastów. Inną grupę stanowią lipoksyny, syntetyzowane w wyniku współdziałania dwóch lipooksygenaz: 5-lipooksygenazy oraz 15-lipooksygenazy. Jakkolwiek do powstania lipoksyn jest konieczna obecność obu lipooksygenaz, podstawowym enzymem regulującym syntezę tej grupy eikozanoidów jest 15-LOX. W wyniku działania 15-LOX powstaje kwas 15-hydroksyeikozatetraenowy, który pod wpływem 5-lipooksygenazy ulega przekształceniu do lipoksyn. Lipoksyny mogą również powstawać alternatywnie, przez przekształcenie przez 15-LOX zsyntetyzowanego pod wpływem 5-LOX leukotrienu A4 . Lipoksyny wykazują silne właściwości przeciwzapalne, w znacznej mierze wynikające z antagonizowania biologicznych działań leukotrienów. Lipoksyny hamują m.in. chemotaksję oraz aktywację leukocytów zależną od leukotrienu B4 . Lipoksyny powodują także, przez stymulację wytwarzania tlenku azotu, rozszerzenie naczyń krwionośnych. Badania ostatnich lat wykazały, że lipoksyna A4 hamuje proliferację fibroblastów oraz syntezę kolagenu. Badania eksperymentalne wskazują, że zmiana klasy eikozanoidów z powstałych z udziałem 5-lioksygenazy leukotrienów na syntetyzowane pod wpływem 15-lipooksygenazy lipoksyny ma ważne znaczenie dla zakończenia odczynu zapalnego.

Rolę eikozanoidów w indukcji procesu nowotworowego w raku jelita grubego potwierdzają obserwacje, iż pozytywne działanie na zmniejszenie ryzyka rozwoju wywierają niesteroidowe leki przeciwzapalne, takie jak kwas acetylosalicylowy, a także selektywne inhibitory cyklooksygenazy 2, np. celekoksyb. Udowodniono, iż długoterminowe stosowanie tej grupy leków zmniejsza ryzyko względne wystąpienia raka jelita grubego o 40-50% [26]. Codzienne zażywanie kwasu salicylowego hamowa- ło wzrost polipów u pacjentów z rodzinną polipowato- ścią gruczolakowatą [7] oraz znacznie zmniejszało ryzyko występowania raka u pacjentów z zespołem Lyncha [8]. W sporadycznej postaci raka jelita grubego, w czterech randomizowanych badaniach udowodniono, iż stosowanie aspiryny zmniejszyło ryzyko wznowy gruczolaków u pacjentów z gruczolakami w wywiadzie [2,5,17,23]. Opublikowane niedawno badania kliniczne i obserwacyjne wykazały, iż codzienne stosowanie aspiryny wiąże się ze zmniejszonym ryzykiem rozsiewu nowotworowego [1], a także ogranicza rozsiew komórek guza do innych narządów, co wskazuje na potencjalne korzyści ze stosowania aspiryny u pacjentów z zaawansowanym rakiem jelita grubego. Jednak molekularne mechanizmy działania leków przeciwzapalnych, w tym kwasu salicylowego, pozostają nieznane, chociaż znaczącą rolę odgrywa tu hamowanie aktywacji czynnika transkrypcyjnego NF-κB, będącego głównym regulatorem ekspresji genów związanych z procesem zapalnym.

W przebiegu przewlekłego zapalenia dochodzi także do zachwiania równowagi pomiędzy wytwarzaniem i zmiataniem wolnych rodników, a to prowadzi do rozwoju stresu oksydacyjnego. Uważa się, że stres oksydacyjny w przebiegu przewlekłego zapalania może być przyczyną nawet jednej trzeciej nowotworów. Neutrofile i makrofagi stanowią źródło wolnych rodników wywołujących zmiany w DNA oraz stymulujących rozwój nowotworu. Stres oksydacyjny w przebiegu przewlekłego zapalenia może także doprowadzić do mutacji i niestabilności wielu genów, a także indukcji ekspresji protoonkogenów, takich jak c-fos, c-jun oraz c-myc. Uważa się, że wolne rodniki są zaangażowane także w proces angiogenezy, odpowiedzialny za wzrost nowotworu. Uszkodzenia tkanki przez wolne rodniki z następczym procesem naprawczym, angiogenezą i przebudową tkanek mogą prowadzić do karcynogenezy, jeśli dojdzie do utraty kontroli nad cyklem komórkowym.

Dojrzewanie i proliferacja nabłonka jelita grubego jest warunkiem pełnienia przez ten narząd wielu funkcji fizjologicznych i obronnych. Wykazano, iż sygnałem wpływającym na proliferację niedojrzałych komórek krypt jelitowych jest droga sygnałowa Wnt. Wciąż zwiększa się liczba doniesień wskazujących na znaczenie wielu elementów szlaku Wnt w patogenezie nowotworów – stąd wzrost zainteresowania możliwością opracowania nowych terapii oddziałujących na ten szlak. W warunkach fizjologicznych pełni on istotną rolę w odnowie nabłonka jelitowego. Wykazano m.in., iż wprowadzenie do komó- rek nowotworowych jelita grubego oraz wątroby aksyny 1, silnego inhibiora szlaku Wnt, spowodowało wzrost ich apoptozy [24]. Udowodniono także, iż w wielu nowotworach stężenie zewnątrzkomórkowych inhibitorów szlaku Wnt, takich jak sFRP, WIF, czy Dkk jest obniżone [29]. W innych pracach dowiedziono, że nadekspresja Dkk3 w badaniach in vitro przeprowadzonych na komórkach mięsaka doprowadziła do istotnego zmniejszenia inwazyjności nowotworu [12].

Ważną rolę w stymulacji rozwoju guzów pełni autofagia – mechanizm komórkowy pozwalający na ograniczenie stresu oksydacyjnego przez degradację mitochondriów wytwarzających wolne rodniki oraz ograniczający wzrost guza. Okazuje się jednak, iż autofagia może także pozwalać na przeżycie komórek w warunkach stresu oraz stymulować tworzenie przerzutów. Autofagia jest regulowana przez wiele ścieżek sygnałowych, m.in. związanych z: RAS/PKA, RAS/ERK, IRE1/JNK, TGF-beta, WNT/GSK3, HIF oraz czynników transkrypcyjnych NRF2, FoxO i p53, które są także zaangażowane w proces wzrostu komórki i karcynogenezy. Bardzo często w przebiegu karcynogenezy dochodzi do upośledzenia lub deregulacji szlaków prowadzących do apoptozy. Podobnie, w przebiegu przewlekłego zapalenia także dochodzi do upośledzenia i zmian w ścieżkach sygnałowych, które mogą zahamować apoptozę i wywołać następczą karcynogenezę.

Ważną rolę odgrywa także czynnik NF-κB – czynnik transkrypcyjny regulujący odpowiedź komórkową na stres, infekcje oraz zapalenia. Czynnik ten jest aktywowany przez cytokiny, takie jak TNF-alfa, IL-1, lipopolisacharydy oraz wolne rodniki biorące udział w patogenezie zapalenia. Wykazano związki między NF-κB, zapaleniem i karcynogenezą. Udowodniono, iż niektó- re karcynogeny, takie jak onkogeny wirusowe, a także nikotyna, aktywują proliferację komórkową, wydłużają przeżycie komórki oraz podtrzymują zapalenie przez aktywację NF-κB. Uważa się, że czynnik ten promuje karcynogenezę hamując apoptozę, a  w  przewlekłym zapaleniu – wpływa na wytwarzanie cytokin i cząsteczek adhezyjnych, które wydłużają przeżycie komórek. W ten sposób, podtrzymując stan przewlekłego zapalenia, czynnik ten może się przyczyniać do powstania nowotworu związanego z zapaleniem błony śluzowej jelita grubego. NF-κB wpływa także na regulację wielu genów ulegających ekspresji w inwazji nowotworu i tworzeniu przerzutów, takich jak onkogeny, m.in. c-myc, regulator cyklu komórkowego – cyklina D1 oraz VEGF.

Czynnik transkrypcyjny indukowany hipoksją (HIF-1) reguluje ekspresję ponad 100 genów, wpływając na odpowiedź na hipoksję i usuwając jej negatywne skutki. Geny regulowane przez HIF-1 kodują białka odpowiedzialne za angiogenezę nowotworów, proliferację oraz przeżywalność komórek, transportery glukozy oraz enzymy glikolityczne. Komórki naczyń krwionośnych i tkanki łącznej w warunkach hipoksji stymulują angiogenezę dzięki wrażliwości na stężenie tlenu, a następnie indukcji genów proangiogenetycznych. Główną rolę w tym mechanizmie przypisuje się naczyniowemu czynnikowi wzrostu VEGF, który nasila migrację komórek nabłonka w niedotlenione rejony naczyń i nasila ich proliferację. Udowodniono, iż w warunkach hipoksji miejscowy przepływ krwi jest również kontrolowany przez wzrost ekspresji indukowalnej syntazy tlenku azotu, oksydazy hemowej 1, endoteliny 1, adrenomedulliny oraz aktywacji receptorów adrenergicznych alfa i beta, które wpływają na opór naczyń. Wszystkie te mechanizmy angażują geny regulowane przez HIF. Do genów regulowanych przez HIF-1 zalicza się także kilka czynników wzrostu, przede wszystkim insulinopodobny czynnik wzrostu-2 (IGF2), oraz transformujący czynnik wzrostu alfa (TGF-alfa). Wiązanie tych czynników do ich receptorów, aktywuje ścieżki transdukcji sygnału, które prowadzą do ekspresji czynnika HIF-1, a następnie do proliferacji lub wydłużenia życia komórki. Ponadto transkrypcja genów regulowanych przez HIF-1 jest regulowana przez kinazy białkowe zależne od mitogenu (MAPK p42/ p44), a także przez zmutowaną fosfatazę fosfoinozytolu (PTEN). Wykazano, iż enzymy te regulują wzrost i proliferację komórek – gen PTEN ulega mutacji lub delecji w kilku odmianach raka, np. raku stercza i nabłonka. Można zatem stwierdzić, iż HIF-1 bierze udział w ścieżkach sygnałowych ważnych dla postępu choroby nowotworowej.

Przedstawione mechanizmy potwierdzają, iż uszkodzenie błony śluzowej jelita grubego przez różne czynniki, w tym karcynogeny, może doprowadzić do przewlekłego zapalenia, w wyniku którego na skutek złożonych oddzia- ływań między komórkami, cytokinami i podścieliskiem może dojść do utraty kontroli nad odnową komórkową i proliferacją błony śluzowej. Wciąż jednak są potrzebne dalsze prace, które wyjaśnią dokładniej procesy zachodzące w komórkach, a to pozwoli na opracowanie nowych strategii terapeutycznych. Wydaje się, iż mechanizmy związane z nakładaniem się procesu zapalenia i karcynogenezy stanowią obiecujący kierunek przyszłych działań terapeutycznych i mogą być podstawą tworzenia nowych terapii u pacjentów z chorobą nowotworową, a szczególnie chorych na raka jelita grubego.

Przypisy

• 1. Algra A.M., Rothwell P.M.: Effects of regular aspirin on long-termcancer incidence and metastasis: a systematic comparison of evidencefrom observational studies versus randomised trials. LancetOncol., 2012; 13: 518-527
  Google Scholar
• 2. Beachy P.A., Karhadkar S.S., Berman D.M.: Tissue repair and stemcell renewal in carcinogenesis. Nature, 2004; 432: 324-331
  Google Scholar
• 3. Beaugerie L., Svrcek M., Seksik P., Bouvier A.M., Simon T., AllezM., Brixi H., Gornet J.M., Altwegg R., Beau P., Duclos B., BourreilleA., Faivre J., Peyrin-Biroulet L., Fléjou J.F., Carrat F.; CESAME StudyGroup: Risk of colorectal high-grade dysplasia and cancer in a prospectiveobservational cohort of patients with inflammatory boweldisease. Gastroenterology, 2013; 145: 166-175.e8
  Google Scholar
• 4. Benamouzig R., Deyra J., Martin A., Girard B., Jullian E., PiednoirB., Couturier D., Coste T., Little J., Chaussade S.: Daily soluble aspirinand prevention of colorectal adenoma recurrence: one-year resultsof the APACC trial. Gastroenterology, 2003; 125: 328-336
  Google Scholar
• 5. Biswas S.K., Sica A., Lewis C.E.: Plasticity of macrophage functionduring tumor progression: regulation by distinct molecular mechanisms.J. Immunol., 2008; 180: 2011-2017
  Google Scholar
• 6. Burn J., Bishop D.T., Chapman P.D., Elliott F., Bertario L., DunlopM.G., Eccles D., Ellis A., Evans D.G., Fodde R., Maher E.R.,Möslein G., Vasen H.F., Coaker J., Phillips R.K., Bülow S., MathersJ.C.; International CAPP consortium: A randomized placebo–controlled prevention trial of aspirin and/or resistant starchin young people with familial adenomatous polyposis. CancerPrev. Res., 2011; 4: 655-665
  Google Scholar
• 7. Burn J., Gerdes A.M., Macrae F., Mecklin J.P., Moeslein G., OlschwangS., Eccles D., Evans D.G., Maher E.R., Bertario L., BisgaardM.L., Dunlop M.G., Ho J.W., Hodgson S.V., Lindblom A. i wsp.; CAPP2Investigators: Long-term effect of aspirin on cancer risk in carriersof hereditary colorectal cancer: an analysis from the CAPP2 randomisedcontrolled trial. Lancet, 2011; 378: 2081-2087
  Google Scholar
• 8. Egeblad M., Rasch M.G., Weaver V.M.: Dynamic interplay betweenthe collagen scaffold and tumor evolution. Curr. Opin. Cell Biol.,2010; 22: 697-706
  Google Scholar
• 9. Ginis I., Faller D.V.: Protection from apoptosis in human neutrophilsis determined by the surface of adhesion. Am. J. Physiol.,1997; 272: C295-C309
  Google Scholar
• 10. Hadler-Olsen E., Winberg J.O., Uhlin-Hansen L.: Matrix metalloproteinasesin cancer: their value as diagnostic and prognosticmarkers and therapeutic targets. Tumour Biol., 2013; 34: 2041-2051
  Google Scholar
• 11. Hoang B.H., Kubo T., Healey J.H., Yang R., Nathan S.S., Kolb E.A.,Mazza B., Meyers P.A., Gorlick R.: Dickkopf 3 inhibits invasion andmotility of Saos-2 osteosarcoma cells by modulating the Wnt-β-catenin pathway. Cancer Res., 2004; 64: 2734-2739
  Google Scholar
• 12. Kettritz R., Xu Y.X., Kerren T., Quass P., Klein J.B., Luft F.C., HallerH.: Extracellular matrix regulates apoptosis in human neutrophils.Kidney Int., 1999; 55: 562-571
  Google Scholar
• 13. Kwak J.M., Lee H.J., Kim S.H., Kim H.K., Mok Y.J., Park Y.T., ChoiJ.S., Moon H.Y.: Expression of protein S100A4 is a predictor of recurrencein colorectal cancer. World J. Gastroenterol., 2010; 16: 3897-3904
  Google Scholar
• 14. Lakatos G., Hritz I., Varga M.Z., Juhász M., Miheller P., CiernyG., Tulassay Z., Herszényi L.: The impact of matrix metalloproteinasesand their tissue inhibitors in inflammatory bowel diseases. Dig.Dis., 2012; 30: 289-295
  Google Scholar
• 15. Lakatos P.L., Lakatos L.: Risk for colorectal cancer in ulcerativecolitis: changes, causes and management strategies. World J. Gastroenterol.,2008; 14: 3937-3947
  Google Scholar
• 16. Logan R.F., Grainge M.J., Shepherd V.C., Armitage N.C., MuirK.R.; ukCAP Trial Group: Aspirin and folic acid for the prevention ofrecurrent colorectal adenomas. Gastroenterology, 2008; 134: 29-38
  Google Scholar
• 17. Mariani F., Sena P., Roncucci L.: Inflammatory pathways in theearly steps of colorectal cancer development. World J. Gastroenterol.,2014; 20: 9716-9731
  Google Scholar
• 18. McCowan C., Munro A.J., Donnan P.T., Steele R.J.: Use of aspirininpost-diagnosis in a cohort of patients with colorectal cancer and itsassociation with all-cause and colorectal cancer specific mortality.Eur. J. Cancer, 2013; 49: 1049-1057
  Google Scholar
• 19. McKenzie B.S., Kastelein R.A., Cua D.J.: Understanding the IL-23-IL-17 immune pathway. Trends Immunol., 2006; 27: 17-23
  Google Scholar
• 20. Murray P.J., Wynn T.A.: Protective and pathogenic functions ofmacrophage subsets. Nat. Rev. Immunol., 2011; 11: 723-737
  Google Scholar
• 21. Mutoh M., Watanabe K., Kitamura T., Shoji Y., Takahashi M.,Kawamori T., Tani K., Kobayashi M., Maruyama T., Kobayashi K.,Ohuchida S., Sugimoto Y., Narumiya S., Sugimura T., WakabayashiK.: Involvement of prostaglandin E receptor subtypeEP(4) in coloncarcinogenesis. Cancer Res., 2002; 62: 28-32
  Google Scholar
• 22. Roncucci L., Mora E., Mariani F., Bursi S., Pezzi A., Rossi G., PedroniM., Luppi D., Santoro L., Monni S., Manenti A., Bertani A., MerighiA., Benatti P., Di Gregorio C., de Leon P.M.: Myeloperoxidase-positivecell infiltration in colorectal carcinogenesis as indicator of colorectalcancer risk. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev., 2008; 17: 2291-2297
  Google Scholar
• 23. Sandler R.S., Halabi S., Baron J.A., Budinger S., Paskett E., KeresztesR., Petrelli N., Pipas J.M., Karp D.D., Loprinzi C.L., SteinbachG., Schilsky R.: A randomized trial of aspirin to prevent colorectaladenomas in patients with previous colorectal cancer. N. Engl. J.Med., 2003; 348: 883-890
  Google Scholar
• 24. Satoh S., Daigo Y., Furukawa Y., Kato T., Miwa N., Nishiwaki T.,Kawasoe T., Ishiguro H., Fujita M., Tokino T., Sasaki Y., Imaoka S., MurataM., Shimano T., Yamaoka Y., Nakamura Y.: AXIN1 mutations inhepatocellular carcinomas, and growth suppression in cancer cellsby virus-mediated transfer of AXIN1. Nat. Genet., 2000; 24: 245-250
  Google Scholar
• 25. Sena P., Roncucci L., Marzona L., Mariani F., Maffei S., ManentiA., De Pol A.: Altered expression of apoptosis biomarkers in humancolorectal microadenomas. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev.,2010; 19: 351-357
  Google Scholar
• 26. Solinas G., Germano G., Mantovani A., Allavena P.: Tumor-associatedmacrophages (TAM) as major players of the cancer-relatedinflammation. J. Leukoc. Biol., 2009; 86: 1065-1073
  Google Scholar
• 27. Talieri M., Papadopoulou S., Scorilas A., Xynopoulos D., ArnogianakiN., Plataniotis G., Yotis J., Agnanti N.: Cathepsin B and cathepsinD expression in the progression of colorectal adenoma tocarcinoma. Cancer Lett., 2004; 205: 97-106
  Google Scholar
• 28. Tsujino T., Seshimo I., Yamamoto H., Ngan C.Y., Ezumi K., TakemasaI., Ikeda M., Sekimoto M., Matsuura N., Monden M.: Stromalmyofibroblasts predict disease recurrence for colorectal cancer. Clin.Cancer Res., 2007; 13: 2082-2090
  Google Scholar
• 29. Verkaar F., Zaman G.J.: New avenues to target Wnt/β-cateninsignaling. Drug Discov. Today, 2011; 16: 35-41
  Google Scholar
• 30. Wang D., DuBois R.N.: The role of anti-inflammatory drugs incolorectal cancer. Annu. Rev. Med., 2013; 64: 131-144
  Google Scholar
• 31. Wojtyniak B., Goryński P., Moskalewicz B.: Sytuacja zdrowotnaludności Polski i jej uwarunkowania. Narodowy Instytut ZdrowiaPublicznego – Państwowy Zakład Higieny, ISBN 83-89379-63-5,Warszawa 2012
  Google Scholar
• 32. Xouri G., Christian S.: Origin and function of tumor stroma fibroblasts.Semin. Cell Dev. Biol., 2010; 21: 40-46
  Google Scholar

Pełna treść artykułu