Introduzione
I recettori della somatostatina (SST) (SSTR) sono recettori di membrana plasmatica accoppiata con proteine G con due forme di peptidi SST, SS-14 e SS-28, come loro leganti naturali (1). I due peptidi prodotti dalle cellule SST agiscono rispettivamente come neurotrasmettitori o regolatori paracrino/autocrini, attraverso cinque diversi sottotipi di SSTR umani (SSTR1-5), codificati da cinque distinti geni SSTR segregati sui cromosomi 14, 16, 17, 20 e 22, rispettivamente (2). L’attivazione di SSTR comporta spesso l’inibizione della proliferazione e della secrezione cellulare (3). E ‘generalmente accettato che tutti e cinque i sottotipi SSTR sono coinvolti nella inibizione del percorso adenilato ciclasi-ciclico adenosina 3’5’-monofosfato e stimolare la proteina tirosina fosfatasi (3).
Tuttavia, una serie di effetti dimostrato selettività sottotipo sottotipo, e la segnalazione sottotipo specifico è stato anche riportato (4,5).
Ad esempio, SSTR1, 2, 4 e 5 spesso interferiscono con la via della proteina chinasi mitogena attiva per modulare la proliferazione cellulare, mentre SSTR3 è stato indicato per avere un maggiore potenziale di indurre l’apoptosi (6,7). Inoltre, a causa di più SSTRs essere frequentemente espresso nella stessa cellula, e l’esistenza di dimerizzazione indotta da ligandi proposto per i recettori G-proteine accoppiate, si ipotizza che SSTRs sono funzionalmente ridondanti e agiscono di concerto (8,9).
I livelli di espressione degli SSTRs sono stati determinati in più tessuti umani così come nella maggior parte dei tipi di tumore neuroendocrino e non endocrino, incluso il carcinoma epatocellulare, il cancro al pancreas e il cancro al seno (10-17). L’attivazione di SSTR nei tumori che esprimono SSTR si traduce spesso in una marcata inibizione della proliferazione delle cellule tumorali attraverso attività indirette di inibizione della secrezione dell’ormone della crescita e l’attività diretta attraverso vie di segnalazione SSTR (18). Pertanto, gli analoghi SST e SST (SSA) con una migliore stabilità metabolica sono stati frequentemente utilizzati nel trattamento dei tumori SSTR-positivi (19-22). Tuttavia, i risultati terapeutici dei trattamenti SSA variavano notevolmente a causa della perdita di espressione degli SSTR, dei diversi modelli di espressione degli SSTR e delle ragioni non pienamente comprese (4,23-25).
Nel presente studio, i livelli di espressione dei cinque diversi sottotipi di SSTR sono stati determinati in 160 campioni primari di tumore duttale del seno utilizzando l’immunoistologia. Tutti e cinque i sottotipi SSTR sono stati espressi nei tessuti tumorali. I livelli di espressione di SSTR1 e SSTR4 sono stati rilevati rispettivamente nel 90,0 e nel 71,3% dei tessuti tumorali. I livelli di espressione di SSTR1 e SSTR4 sono stati determinati per essere associati negativamente con la differenziazione delle cellule tumorali, ma erano indipendenti dall’età del paziente e dalla fase tumorale. SSTR1 e SSTR4 sono stati successivamente sovraespressi in colture di cellule MDA-MB-435S, che hanno precedentemente dimostrato di esibire una diminuzione dell’espressione endogena di SSTR (26). La potenziale interazione di SSTR1 e SSTR4 è stata analizzata utilizzando l’immunofluorescenza e la co-immunoprecipitazione. I SSTRs iperespressi sono stati poi attivati con il sottotipo specifico SSA L-803087, che è stato precedentemente identificato per mostrare un’elevata affinità di legame selettivo con SSTR1 e SSTR4 (27). L’influenza dell’espressione dei recettori e l’attivazione sulla proliferazione cellulare è stata ulteriormente studiata utilizzando la citometria a flusso. I risultati del presente studio hanno indicato una eterodimerizzazione indotta da ligandi di SSTR1 e SSTR4, e il significato funzionale della dimerizzazione del recettore nella regolazione della proliferazione cellulare. Le indagini future sulla dimerizzazione dei recettori tra altri sottotipi SSTR e il conseguente effetto sulla proliferazione cellulare forniranno preziosi riferimenti per la selezione di casi di cancro al seno adatti per il trattamento di SSA.
Discussione
SST è un peptide naturale inibitore ed esercita le sue azioni anti-secretarie/anti-proliferative tramite SSTR, che sono state determinate per essere onnipresenti nei tessuti normali e tumorali. A causa degli effetti anti-proliferativi della segnalazione SSTR, sono stati sviluppati e spesso utilizzati come trattamento complementare nei farmaci post-chirurgici per un certo numero di tipi di cancro (1), analoghi strutturalmente simili a SST che hanno una maggiore emivita e sono recettori-sottotipo-selettivi. Tuttavia, numerosi studi clinici hanno riportato l’insensibilità al trattamento con SSA e la mancanza di benefici è stata considerata una conseguenza della perdita di espressione degli SSTR (30). Inoltre, erano disponibili informazioni limitate sui modelli di espressione dettagliata degli SSTR in grandi studi clinici. Inoltre, i meccanismi molecolari alla base dell’attivazione dei recettori e l’interazione tra SSTR e altri percorsi di segnalazione sono stati raramente studiati, per quanto ci è dato sapere.
Nel presente studio, è stato studiato il modello di espressione dei cinque sottotipi SSTR in 160 tessuti primari di tumore duttale del seno. I risultati hanno dimostrato che tutti e cinque i sottotipi di SSTR sono stati espressi a livelli variabili nei tessuti del cancro al seno. L’istanza di espressione positiva dei sottotipi SSTR era più alta per SSTR1, seguita da SSTR4, SSTR5, SSTR3 e poi SSTR2. In contrasto con uno studio precedente (31) che indicava che SSTR2 e SSTR3 erano i sottotipi più frequentemente espressi, i livelli di espressione delle proteine SSTR2 e SSTR3 sono stati rilevati solo nel 34,4 e 41,9%, rispettivamente, dei tessuti del tumore al seno nel presente studio. Inoltre, i livelli di espressione delle SSTRs sono stati associati negativamente con la differenziazione del tumore ed erano indipendenti dall’età del paziente. I livelli di espressione positiva di tutti e cinque i SSTRs sono stati diminuiti in tessuti tumorali ben differenziati. Tranne che per SSTR1, i risultati hanno anche indicato che i casi di espressione positiva di SSTR2-4 sono aumentati nelle cellule ER o PR-negative. Questo risultato può non riflettere alcuna associazione tra SSTR e livelli di espressione ER/PR, in quanto può essere una coincidenza di diminuzione dei livelli di espressione di entrambi in cellule tumorali scarsamente differenziate.
Tuttavia, potrebbe essere una vera e propria regolazione dell’espressione SSTR da parte dei recettori ormonali, poiché la secrezione ormonale inibita da SST e l’espressione SSTR1/2 regolata in modo diverso da tamoxifen/estradiolo, come riportato in precedenza (32). Inoltre, studi precedenti hanno dimostrato l’associazione dell’espressione dei sottotipi SSTR e dell’ER nel cancro al seno e negli adenomi pituitari non funzionanti (33,34). La regolamentazione dettagliata dell’espressione SSTR e la potenziale interazione tra SSTR e recettori ormonali richiedono ulteriori indagini.
A causa del modello di espressione degli SSTR nei tessuti del tumore al seno, la potenziale dimerizzazione dei recettori tra i sottotipi SSTR più frequentemente espressi è stata ulteriormente studiata utilizzando l’immunofluorescenza. Le cellule MDA-MB-435S sono state originariamente caratterizzate come una linea cellulare del tumore al seno e sono state successivamente identificate per essere contaminate in modo incrociato con le cellule del melanoma M14 (35). Tuttavia, a causa della loro espressione endogena negativa di SSTR, le cellule MDA-MB-435S sono state selezionate per l’analisi della potenziale interazione tra SSTR1 e SSTR4 in vitro, per eliminare l’interferenza di altri sottotipi di SSTR endogeno. L’immunofluorescenza con microscopia confocale ha rivelato un’associazione della distribuzione cellulare di SSTR1 e SSTR4 sovraespressi.
Inoltre, la distribuzione associata di SSTR1 e SSTR4 è stata significativamente aumentata al momento dell’attivazione del recettore, indicando la dimerizzazione del recettore come meccanismo di attivazione del recettore. L’interazione diretta tra SSTR1 e SSTR4 è stata ulteriormente confermata utilizzando la co-immunoprecipitazione, che ha anche indicato che la dimerizzazione del recettore è stato in particolare indotto dal sottotipo specifico SSA L-803087. Inoltre, invece della distribuzione plasmatica predominante associata alla membrana plasmatica, L-803087 ha indotto la traslocazione citoplasmatica di SSTR1/SSTR4, indicando il significato funzionale della dimerizzazione del recettore.
La potenziale influenza della dimerizzazione SSTR1/SSTR4 indotta da SSA sulla proliferazione cellulare è stata ulteriormente studiata. Utilizzando la citometria a flusso, i risultati del presente studio hanno indicato che la sovraespressione di SSTR1 e SSTR4 ha avuto un’influenza limitata sulla proliferazione cellulare, rispetto alle cellule di controllo trasfettate con il vettore solo. Tuttavia, la proliferazione delle cellule che sovraesprimono SSTR1 e SSTR4 è stata significativamente inibita su recettore-sottotipo specifico SSA, L-803087, l’attivazione, indicando che l’inibizione della proliferazione cellulare è stata mediata dalla dimerizzazione del recettore / attivazione.
La dimerizzazione del recettore è stata identificata come comune per i recettori accoppiati alle proteine G (36). Dimerizzazioni sono state dimostrate tra sottotipi SSTR, come SSTR5 dimerizzato con SSTR1 e SSTR2, ma non SSTR4, così come tra SSTR e altri recettori accoppiati alle proteine G, tra cui il recettore del fattore di crescita epidermico e β 1 -recettore adrenergico (8,20,37-39). A causa dei risultati del presente studio e dei dati precedenti, è stato proposto che la dimerizzazione del recettore tra sottotipi SSTR potrebbe essere un meccanismo generale per la segnalazione SSTR (8,20,37-39).
Inoltre, il cross-talk tra SSTR e altri recettori associati accoppiati con proteine G può essere fondamentale per SSTR per conferire i loro effetti specifici di tipo cellulare. Ulteriori indagini sull’interazione tra altri sottotipi SSTR e la loro funzione saranno utili per comprendere gli effetti cellulari specifici del sottotipo e i meccanismi dei percorsi di segnalazione SSTR, che saranno utili per ottimizzare il trattamento SSA e la selezione dei pazienti adatti al trattamento SSA.