Αφηρημένο

Αυτή η μελέτη εξέτασε την αξία του δείκτη αίματος S100A1 στην ανίχνευση καρδιοτοξικότητα που προκαλείται από παράγοντες χημειοθεραπείας? trastuzumab και λαπατινίμπη, στην κανονική καρδιά αρουραίου. Οι αρουραίοι χωρίστηκαν σε τρεις ομάδες: ελέγχου (n = 8, καμία επεξεργασία), T (n = 8, μία φορά θεραπεία ip με 10 mg /kg trastuzumab) και L (n = 8, από του στόματος θεραπεία με 100 mg /kg /ημέρα λαπατινίμπη για 7 ημέρες). Οι δραστηριότητες του οξειδωτικού στρες παραμέτρων μηλονοδιαλδεϋδης (MDA), δισμουτάση υπεροξειδίου (SOD), η καταλάση (CAT) και Γλουταθειόνη (GSH) μετρήθηκαν από τα εξαγόμενα καρδιακούς ιστούς. Τα επίπεδα της troponinI και S100A1 εκφράσεις μετρήθηκαν από δείγματα αίματος. Όλες οι βιοδείκτες ανταποκρίθηκαν στις θεραπείες που παρουσίασαν αλλοιώσεις από κανονιστικές αξίες τους, την επικύρωση της χημικά που προκαλείται καρδιοτοξικότητα. έκφραση S100A1 εξασθενεί σημαντικά (75%), η οποία έκανε την ευαίσθητη ανίχνευση καρδιοτοξικότητα είναι εφικτό. Αξιολόγηση της καρδιοτοξικότητας με S100A1 μπορεί να είναι μια πολύτιμη εναλλακτική λύση στην κλινική ογκολογία καρκίνων σε μερικά όργανα όπως του μαστού και του προστάτη, καθώς δεν το υπερεκφράζει να ανταγωνιστούν

Παράθεση:. Eryilmaz U, Demirci Β, Aksun S , Boyacioglu Μ, Akgullu C, Ilgenli TF, et al. (2015) S100A1 ως πιθανό διαγνωστικό βιοδεικτών για την αξιολόγηση καρδιοτοξικότητα και Συνέπειες για την χημειοθεραπεία ορισμένων καρκίνων. PLoS ONE 10 (12): e0145418. doi: 10.1371 /journal.pone.0145418

Επιμέλεια: Daniele Generali, Instituti Ospitalieri di Cremona, Ιταλία

Ελήφθη: 22 Ιούνη 2015? Αποδεκτές: 3 Δεκέμβρη, 2015? Δημοσιεύθηκε: 18 Δεκεμβρίου 2015

Copyright: © 2015 Eryilmaz et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι εντός του χαρτιού

Χρηματοδότηση: Μ. Bilgen χρηματοδοτείται από το Επιστημονικό και Τεχνολογικό Ερευνητικό Συμβούλιο της Τουρκίας (TUBITAK Ερευνών Grant 1001-113E177). Ο χρηματοδότης δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

S100 πρωτεΐνες αποτελούν μια οικογένεια πολυλειτουργικών πρωτεϊνών που χαρακτηρίζονται από ιστό και κυττάρου-ειδική έκφραση σε σπονδυλωτά [1]. S100A1 είναι ένα μέλος αυτής της οικογένειας και εκφράζεται κυρίως σε καρδιά, σε μικρότερο βαθμό σε σκελετικό μυ, και σε χαμηλά επίπεδα στους περισσότερους φυσιολογικούς ιστούς [2]. S100A1 έκφρασης ενισχύει την συσταλτικότητα του μυοκαρδίου και ρυθμίζεται προς τα κάτω μετά από καρδιακή τραυματισμό [3]. Αλλά, αν μια τέτοια συμπεριφορά θα συμβεί σε καρδιοτοξικότητα δεν έχει ακόμη επικυρωθεί. Η τρέχουσα έρευνα εστιάζεται στον εντοπισμό αξιόπιστων βιοδεικτών ευαίσθητη και ειδική για την καρδιακή ανεπάρκεια από διάφορες αιτίες [4-10]. Εάν επιβεβαιωθεί, S100A1 μπορεί να γίνει μια κλινική βιοδείκτης για είτε διάγνωση ή διαφοροποίηση σε συνδυασμό με άλλους δείκτες, π.χ. troponinI και C-αντιδρώσα πρωτεΐνη, για την εκτίμηση της κατάστασης του μυοκαρδίου που εκτίθενται σε τοξικότητα [11-13]. Ο σκοπός της παρούσας μελέτης είναι να δοκιμαστεί αυτή η δυνατότητα των S100A1 με πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε αρουραίους χρησιμοποιώντας παράγοντες χημειοθεραπείας? trastuzumab και λαπατινίμπη, οι οποίες έχουν αποδειχθεί τα αρχεία της επαγωγής καρδιοτοξικότητα [14-19]

Υλικά και Μέθοδοι

Η μελέτη εγκρίθηκε από την θεσμική Επιτροπή Δεοντολογίας Ζώων (Αριθμός Στοιχείου:. 4583101/2014 /168). Τα πειράματα διεξήχθησαν με ένα σύνολο 24 αρουραίων Wistar (12-εβδομάδων albino αρσενικοί). Οι αρουραίοι διαιρέθηκαν σε πειραματικές ομάδες. Μετρήσεις, ενδεικτικό της καρδιοτοξικότητα, που περιλαμβάνονται βιοχημικές παραμέτρους ευαίσθητα σε οξειδωτικό στρες στο μυοκάρδιο, και τα επίπεδα στο αίμα της S100A και troponinI. TroponinI συμπεριλήφθηκε ως ένας δείκτης αναφοράς [20]. Τα αποτελέσματα στη συνέχεια αναλύθηκαν στατιστικά και συζήτησαν για την εξαγωγή συμπερασμάτων

Συγκεκριμένα, οι αρουραίοι χωρίστηκαν τυχαία σε τρεις ομάδες:. Ελέγχου (C, n = 8), η τραστουζουμάμπη (Τ, n = 8) και λαπατινίμπη (L, n = 8) θεραπείες. Τα ζώα ελέγχου ήταν χωρίς θεραπεία, αλλά οι άλλοι σε ομάδες Τ και L χορηγήθηκαν με τα φάρμακα χημειοθεραπείας. Trastuzumab (Herceptin

R, Κωνσταντινούπολη, Τουρκία) παραδόθηκε μία φορά σε δόση 10 mg /kg /ημέρα με ενδοπεριτοναϊκή ένεση την πρώτη ημέρα της μελέτης. Λαπατινίμπη (Tykerb

®, GlaxoSmithKline, Κωνσταντινούπολη, Τουρκία) χορηγήθηκε καθημερινά σε δόση 100 mg /kg /ημέρα από του στόματος καθετηριασμό για 7 συνεχόμενες ημέρες. Τα επιλεγμένα δόσεις ήταν ισοδύναμες με εκείνες που χρησιμοποιούνται στις κλινικές. Την ημέρα 8, αναισθησία προκλήθηκε με μία μόνο ενδοπεριτοναϊκή ένεση κεταμίνης και ξυλαζίνης (50 και 5 mg /kg, αντίστοιχα). Τα δείγματα αίματος συλλέχθηκαν και οι καρδιές απομακρύνθηκαν για βιοχημική ανάλυση.

βιοχημική ανάλυση

Το αίμα συλλέχθηκε από κάθε ζώο υποβλήθηκε σε φυγοκέντριση (Hettich Zentrifugen, Mikro 200 R, Tuttlingen, Germany) σε 10.000 ×

g

για 10 λεπτά στους 4 ° C και ο ορός διατηρήθηκε στους -80 ° C μέχρι την ανάλυση. Το επίπεδο troponinI ορού μετρήθηκε χρησιμοποιώντας μία ανοσοδοκιμασίας επί Advia Centaur CP (Siemens, Γερμανία) αυτοαναλυτή. Το επίπεδο S100A1 ορό προσδιορίσθηκε με τη χρήση μίας πρωτεΐνης αρουραίου κιτ S100A1 ELISA (Ευαισθησία 1,56 ng /ml? Cusabio Biotech, Κίνα), σύμφωνα με τις οδηγίες των κατασκευαστών. Η οπτική πυκνότητα μετρήθηκε στα 450 nm χρησιμοποιώντας ένα αυτόματο αναγνώστη πλάκας Elisa (Bioctech, USA).

Οι δραστηριότητες μαλονοδιαλδεΰδης (MDA), δισμουτάση υπεροξειδίου (SOD), η καταλάση (CAT) και Γλουταθειόνη (GSH) είχαν μετρώνται ακολουθώντας τις διαδικασίες, όπως σε προηγούμενες μελέτες μας [21-23]. Η ανατομή καρδιακό ιστό από κάθε ζώο ομογενοποιήθηκε στις 2.000 rpm /min (1/10 ν /ν) χρησιμοποιώντας Teflon-υάλου αναδευτήρα (ύπερθεν αναδευτήρα ΙΚΑ, Γερμανία) σε 150 mM φωσφορικό ρυθμιστικό (ρΗ 7,4) επί πάγου. Το ομογενοποίημα φυγοκεντρήθηκε (Hettich Zentrifugen, Mikro 200 R, Tuttlingen, Germany) στα 6000 × g για 10 λεπτά στους 4 ° C. Τα υπερκείμενα καταψύχονται στους -80 ° C (Glacier Ultralow Κατάψυξη Θερμοκρασία, Japan) μέχρι την ανάλυση. Η περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη στα υπερκείμενα προσδιορίστηκαν με φασματοφωτόμετρο (Shimadzu UV-1601, Κιότο, Ιαπωνία) χρησιμοποιώντας εμπορικά διαθέσιμα κιτ για την μέθοδο Διουρία (Archem Διαγνωστικό Ind. Ltd., Κωνσταντινούπολη, Τουρκία). Οι συγκεντρώσεις MDA μετρήθηκαν στα 532 nm σύμφωνα με τη μέθοδο του Ohkawa et al. [24]. Η υπεροξείδωση των λιπιδίων του ομογενοποιημένου ιστού προσδιορίστηκε με το σχηματισμό thiobarbutric οξύ δραστικές ουσίες. Tissue συγκέντρωση ΜϋΑ εκφράζονται ως πρωτείνης ιστού nmol /mg (συντελεστής απορρόφησης ε = 1.56×105 /M /cm). δραστικότητα SOD προσδιορίστηκε σύμφωνα με τη μέθοδο των Sun et al. [25], και η απορρόφηση μετρήθηκε στα 560 nm. Αυτή η μέθοδος βασίζεται στην αναστολή της νίτρο αναγωγή μπλε τετραζολίου χρησιμοποιώντας την ξανθίνη: xanthineoxidase σύστημα ως γεννήτρια υπεροξειδίου. Η μετρούμενη τιμή αναφέρεται ο βαθμός της αναστολής αυτής της αντίδρασης. Τα αποτελέσματα φαίνονται ως U /mg πρωτεΐνης ιστού. CAT δραστικότητα προσδιορίστηκε με μέτρηση της αποσύνθεσης του υπεροξειδίου του υδρογόνου σε 240 nm, και εκφράστηκε ως Κ /mg πρωτεΐνης ιστού, όπου k είναι η σταθερά ταχύτητας πρώτης τάξης [26]. Σύνολο επίπεδο GSH σε υπερκείμενα προσδιορίστηκε σύμφωνα με τη μέθοδο του Tietze [27]. Το υπερκείμενο καταβυθίστηκε και μετρήθηκε με κινητική δοκιμασία χρησιμοποιώντας 5,5′-διθειοδις (2-νιτροβενζοϊκό οξύ). Η απορρόφηση μετρήθηκε στα 412 nm. Η μετρούμενη συγκέντρωση GSH συγκρίθηκε με GSH υδατικό πρότυπο διάλυμα (Sigma Chemical Co., St. Louis, Missouri, USA) και εκφράστηκαν ως πρωτεΐνη ιστού mg /g. Όλες αυτές οι ενζυματικές δοκιμασίες δραστηριότητας αναλύθηκαν εις διπλούν, και οι αναγνώσεις ήταν κατά μέσο όρο για να επιτευχθεί μια τελική τιμή για κάθε δοκιμασία.

Στατιστική Ανάλυση

Όλες οι μετρήσεις για τους βιοδείκτες (MDA, SOD, CAT, GSH, troponinI και S100A1) πινακοποιήθηκαν για τις πειραματικές ομάδες (C, T και L) και αναλύθηκαν στατιστικά χρησιμοποιώντας μη παραμετρικές δοκιμές υποθέτοντας μη Gaussian κατανομή λόγω των χαμηλών μέγεθος της ομάδας (n = 8). Στατιστικά σημαντικές διαφορές στις μετρήσεις προσδιορίστηκαν με χρήση σύγκριση πολλαπλών ομάδα τόσο με Mann-Whitney U test όπως εφαρμόζεται μεταξύ δύο ομάδων (Τ ή L με C) και δοκιμή Kruskal Wallis όπως εφαρμόζεται σε όλες τις τρεις ομάδες. Περιγραφική στατιστική του κάθε δείκτη εκπροσωπήθηκαν με οικόπεδα κουτί (ελάχιστο, 25% εκατοστημόριο, διάμεσο, 75% εκατοστημόριο, κατ ‘ανώτατο όριο) και σε έναν πίνακα (μέση τιμή ± τυπικό σφάλμα) τιμές. Δύο ουρά

P

τιμές ελήφθησαν από τις στατιστικές δοκιμές και αναφέρονται ρητά. Το επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας ορίστηκε στο

P & lt?.

0.05

Αποτελέσματα

Οι αρουραίοι σε όλες τις ομάδες ανέχονται τις διαδικασίες και επιβίωσαν επτά ημέρες χωρίς ορατές παρενέργειες ή επιπλοκές . Οι μετρήσεις των παραμέτρων από όλες τις ομάδες συνοψίστηκαν με οικόπεδα στο σχήμα 1 και σχήμα 2, και στον Πίνακα 1. Οι ενδείξεις από την ομάδα ελέγχου ήταν εντός της κανονικής περιοχής, όπως αναφέρεται στη βιβλιογραφία [21-23]. Όμως, εκείνοι στις ομάδες trastuzumab και θεραπείας λαπατινίμπη υποδεικνύεται ουσιαστικές αλλαγές στην βιοχημεία των καρδιών (Εικόνα 1 και Πίνακας 1). Το επίπεδο της MDA αυξήθηκε σημαντικά, αλλά οι δραστηριότητες της SOD, CAT και GSH εξασθενημένα σημαντικά. Αυτά τα αποτελέσματα επιβεβαίωσαν ότι η έκθεση στα φάρμακα χημειοθεραπείας? trastuzumab και λαπατινίμπη, πράγματι προκαλείται από τοξικές τραυματισμού από την οξειδωτική βλάβη στις καρδιές αρουραίων

Πίνακες δείχνουν τα γραφήματα για τους βιοχημικούς δείκτες μαλονυλδιαλδεϋδη (MDA).? υπεροξείδιο δισμουτάσης (SOD)? Καταλάση (CAT)? Η γλουταθειόνη (GSH). Πολλαπλών ομάδα τεστ Kruskal Wallis απέδωσε

P

= 0,0003, 0,0003, 0,0002 και 0,0005, αντίστοιχα. * Υποδηλώνει στατιστικά σημαντική διαφορά από την ομάδα ελέγχου C (βλέπε Πίνακα 1).

Η

Πίνακες δείχνουν διαγράμματα για τους δείκτες TroponinI και S100A1. Πολλαπλών ομάδα τεστ Kruskal Wallis απέδωσε

P

= 0,0280 και 0,0354, αντίστοιχα. * Υποδηλώνει στατιστικά σημαντική διαφορά από την ομάδα ελέγχου C (βλέπε Πίνακα 1).

Η

TroponinI και S100A1 ήταν ανιχνεύσιμα στα ορούς που αποκτήθηκαν από όλες τις ομάδες, αλλά εκφράσεις τους απάντησε αντίθετα με καρδιοτοξικότητα, όπως φαίνεται στο σχήμα 2 και στον πίνακα 1. Η επίδραση ήταν θετική για το troponinI, αλλά αρνητική για το επίπεδο S100A1.

Συζήτηση

Trastuzumab και λαπατινίμπη είναι κλινικά εγκεκριμένα φάρμακα που χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία όγκων σε ανθρώπους ασθενείς, αλλά επίσης να επάγουν παρενέργεια της τοξικότητας σε όργανα, συμπεριλαμβανομένων καρδιά [28]. Η έκθεση σε αυτούς τους παράγοντες χημειοθεραπείας έχει σαν αποτέλεσμα υπερβολική παραγωγή ελευθέρων ριζών οξυγόνου και μείωση της αντιοξειδωτικής δραστηριότητες ενζύμου σε ζωτικά όργανα. Η παραγωγή ελευθέρων ριζών αποτελεί έναν από τους υποκείμενους μηχανισμούς για τη δηλητηρίαση της καρδιάς [18]. Σε προκλινικές στάδια, η προκύπτουσα βλάβη του ιστού και την απόπτωση τυπικά προσδιορίζονται από ex vivo βιοχημική ανάλυση που περιλαμβάνουν τις γνωστές δείκτες (MDA, SOD, CAT, GSH). Στην παρούσα μελέτη, οι αλλαγές στις δραστηριότητες αυτών των δεικτών έδειξαν ότι η τραστουζουμάμπη και λαπατινίμπη στις χορηγούμενες δόσεις να προκαλέσει σοβαρή οξειδωτική βλάβη στον καρδιακό ιστό του αρουραίου. Αυτά τα ευρήματα υποστήριξαν τις προηγουμένως δημοσιευμένες αναφορές [15, 20].

βιοδείκτες αίματος που βασίζονται είναι σημαντικές στην κλινική πρακτική, δεδομένου ότι μπορεί να ανιχνευθεί με προσδιορισμούς, τα οποία είναι εύκολο να εκτελέσει και να παράγουν ιστοειδικό και αναπαραγόμενα ποσοτικά δεδομένα [17 ]. Η παρούσα έρευνα έδειξε ότι η καρδιακού ιστού ως απάντηση σε δηλητηρίαση τροποποίησε τις εκφράσεις των δύο troponinI και S100A1. TroponinI είναι μια καθιερωμένη βιοδεικτών του ορού, η οποία συσχετίζεται με τη ζημία σε καρδιομυοκύτταρα [29-32]. Η ενίσχυση του troponinI δεν ήταν μια έκπληξη, και σε αυτή τη μελέτη, αυτό το χαρακτηριστικό χρησίμευσε ως επιβεβαιωτική απόδειξη αναφοράς για την απεικόνιση της παρουσίας καρδιακής βλάβης. Σε κλινικές, η ανύψωση του troponinI θεωρείται ως κοινή ένδειξη καρδιοτοξικότητας σε ασθενείς που διέρχεται από τη χημειοθεραπεία [15, 30, 31, 33, 34]. Όμως, ο βαθμός της καρδιακής δυσλειτουργίας σε αυτούς τους ασθενείς συνήθως αξιολογούνται χρησιμοποιώντας ευαίσθητες ραδιολογικές εργαλεία [35].

Σε βλάβη του μυοκαρδίου μετά από έμφραγμα ή κοκαΐνη χρήση ή νευρολογική δυσλειτουργία, η έκφραση S100A1 είναι γνωστό ότι ρυθμίζεται προς τα κάτω [36]. Αλλά, πριν από αυτό τρέχουσα έρευνα, δεν ήταν σαφές αν η απάντηση θα συμβεί και για χημικά προκαλούμενη Η καρδιακή τραυματισμό. Τα αποτελέσματα από αυτή τη μελέτη έδειξαν τη σκοπιμότητα της ανίχνευσης καρδιοτοξικότητα με το αίμα-drived δείκτη S100A1. Το αποτέλεσμα αυτό έχει σημαντικές επιπτώσεις από την άποψη της κλινικής πρακτικής, όπως εξηγείται παρακάτω.

Συμπεράσματα και Μελλοντική Εργασία

Η θεραπεία με τραστουζουμάμπη και λαπατινίμπη προκαλεί οξειδωτική βλάβη σε έμφραγμα του ιστού. Το προκύπτον καρδιοτοξικότητα είναι ανιχνεύσιμη με την εξασθένηση της έκφρασης S100A1 ή αύξηση στο επίπεδο troponinI στο αίμα.

Σε πολλούς όγκους, οι εκφράσεις των πρωτεϊνών S100 μεταβάλλονται [37]. Ωστόσο, S100A1 είναι επάνω ρυθμισμένη μόνο σε καρκίνους των νεφρών, του δέρματος και των ωοθηκών. Έτσι, S100A1 διαλογής μετά τη χημειοθεραπεία αυτών των συγκεκριμένων καρκίνων μπορεί να μην αποκαλύψει με ακρίβεια καρδιοτοξικότητα. Ωστόσο, αξιόπιστα αξιολόγηση καρδιοτοξικότητα στη θεραπεία των καρκίνων και άλλων οργάνων, όπως του μαστού και του προστάτη μπορεί να εξακολουθεί να είναι μια δυνατότητα και εγγυάται περαιτέρω διερεύνηση [38]. Η μελέτη αυτή θεσπίζει το πρώτο βήμα προς αυτή την κατεύθυνση, αποδεικνύοντας την απάντηση S100A1 να καρδιοτοξικότητα που προκαλείται από trastuzumab και λαπατινίμπη σε κατά τα άλλα φυσιολογικά ποντίκια.

Σε πειραματικές έρευνες με S100A1 διαγονιδιακών και knockout ποντίκια, κάτω ρύθμιση της S100A1 πρωτεΐνης ήταν αποδειχθεί ότι συμβάλλουν στην συσταλτική δυσλειτουργία μετά από έμφραγμα του μυοκαρδίου [39]. Στο μυοκάρδιο των ποντικών νοκ-άουτ, με σοβαρή βλάβη Ca

2 + ποδηλασία και β αδρενεργικών σηματοδότησης ήταν παρόντες στο σαρκοπλασματικό δίκτυο. Επίσης, μιτοχονδριακή δυσλειτουργία είχε εμπλακεί σε στρες που προκαλείται από καρδιομυοπάθεια [40]. Έτσι, μετά την χημειοθεραπεία, παρόμοια παθοφυσιολογικός μηχανισμός μπορεί να ευθύνεται για την απώλεια των συσταλτικών επιδόσεων και ροπή προς την καρδιακή ανεπάρκεια. Διερεύνηση αυτού του δυναμικού όψη με διαγονιδιακά και knockout μοντέλα παραμένει και για το μέλλον.