Preview

Медицинская иммунология

Расширенный поиск

Процесс апоптоза опухолевых клеток при воздействии орексинов

https://doi.org/10.15789/1563-0625-TCA-2105

Полный текст:

Аннотация

Орексины А и B — нейропептиды, синтезирующиеся небольшой популяцией нейронов латерального гипоталамуса. Их физиологическая функция заключается, главным образом, в регуляции цикла «сон-бодрствование», пищевого поведения, энергетического гомеостаза. Аксоны орек-син-содержащих нейронов проецируются во многие структуры головного и спинного мозга, что обеспечивает разнообразие их физиологических эффектов. Кроме того, компоненты орексинергической системы идентифицированы в различных периферических органах и тканях. Эффекты орексинов реализуются двумя рецепторами (OX1R и OX2R), связанными с G-белками (GPCRs). Классический путь передачи сигнала в нейрональных клетках через орексиновые рецепторы включает в себя увеличение концентрации внутриклеточного кальция в результате открытия мембранных каналов типа TRPC и каналов эндоплазматического ретикулума (ЭПР) типа IP3. Помимо этого, классического сигналинга орексиновых рецепторов, существует альтернативный путь, передача сигналов по которому приводит к апоптозу опухолевых клеток. Этот путь, вероятно, обусловлен структурной особенностью орексиновых рецепторов по сравнению с другими GPCRs — наличием иммунорецепторного мотива ингибирования на основе тирозина (ITIM). Такие мотивы не свойственны GPCRs, но являются отличительным признаком иммуноингибирующих рецепторов на лимфоидных и миелоидных клетках. ITIM рекрутирует либо белковые тирозинфосфатазы SHP1 и SHP2, либо инозитолфосфа-тазы SHIP1 и SHIP2 для опосредования негативной передачи сигналов. Дальнейший механизм так называемого орексин-индуцируемого апоптоза, по-видимому, включает в себя фосфорилирование p38/MAPK и высвобождение цитохрома с из митохондрий, с последующей активацией каспаз 3 и 7 и гибелью клеток. Следует подчеркнуть, что этот альтернативный путь представлен только в опухолевых клетках определенных типов. В настоящем обзоре обобщены имеющиеся данные об орексин-индуцированном апоптозе опухолевых клеток кишечника, поджелудочной железы, желудка, предстательной железы, эндометрия, надпочечников и глии, а также рассмотрены возможные механизмы его реализации.

Об авторах

А. С. Дятлова
ФГБНУ Институт экспериментальной медицины
Россия

Анастасия Сергеевна Дятлова — младший научный сотрудник отдела общей патологии и патофизиологии.

Санкт-Петербург


Конфликт интересов:

нет



Н. С. Новикова
ФГБНУ Институт экспериментальной медицины
Россия

Наталия Сергеевна Новикова — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела общей патологии и патофизиологии.

Санкт-Петербург


Конфликт интересов:

нет



К. З. Деревцова
ФГБНУ Институт экспериментальной медицины
Россия

Кристина Зурабовна Деревцова — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела общей патологии и патофизиологии.

Санкт-Петербург


Конфликт интересов:

нет



Е. А. Корнева
ФГБНУ Институт экспериментальной медицины
Россия

Елена Андреевна Корнева — доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, главный научный сотрудник отдела общей патологии и патофизиологии.

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины


Конфликт интересов:

нет



Список литературы

1. Перекрест С.В., Новикова Н.С., Корнева Е.А. Система орексин-содержащих нейронов гипоталамуса и их участие в механизмах реализации реакций мозга на антигенный стимул // Вестник Санкт-Петербургского университета, 2010. № 3. С. 173-187.

2. Alexandre D., Hautot C., Mehio M., Jeandel L., Courel M., Voisin T., Couvineau A., Gobet F., Leprince J., Pfister C., Anouar Y., Chartrel N. The orexin type 1 receptor is overexpressed in advanced prostate cancer with a neuroendocrine differentiation, and mediates apoptosis. Eur. J. Cancer, 2014, no. 50, pp. 2126-2133.

3. Ammoun S., Johansson L., Ekholm M.E., Holmqvist T., Danis A.S., Korhonen L., Sergeeva O.A., Haas H.L., Akerman K.E.O., Kukkonen J.P. OX1 orexin receptors activate extracellular signal-regulated kinase in Chinese hamster ovary cells via multiple mechanisms: the role of Ca2+ influx in OX1 receptor signaling. Mol. Endocrinol., 2006, Vol. 20, no. 1, pp. 80-99.

4. Ando H., Kawaai K., Bonneau B., Mikoshiba K. Remodeling of Ca2+ signaling in cancer: Regulation of inositol 1,4,5-trisphosphate receptors through oncogenes and tumor suppressors. Adv. Biol. Regul., 2018, Vol. 68, pp. 64-76.

5. Arihara Z., Takahashi K., Murakami O., Totsune K., Sone M., Satoh F., Ito S., Hayashi Y., Sasano H., Mouri T. Orexin-A in the human brain and tumor tissues of ganglioneuroblastoma and neuroblastoma. Peptides, 2001, Vol. 21, no. 4, pp. 565-570.

6. Bader J.E., Deckert C.M., Koglin N., Pluder F., M5rl K., Koczan D., Thiesen H.-J., Beck-Sickinger A.G. From transcription profile to expression: the signaling repertoire of the SK-N-MC neuroepithelioma cell-line. J. Recept. Signal Transduct. Res., Vol. 24, no. 4, pp. 257-282.

7. Bieganska K., Sokoiowska P., J5hren,O., Zawilska J.B. Orexin A suppresses the growth of rat C6 glioma cells via a caspase-dependent mechanism. J. Mol. Neurosci., 2012, Vol. 48, no. 3, pp. 706-712.

8. Blanco M., Garcla-Caballero T., Fraga M., Gallego R., Cuevas J., Forteza J., Beiras A., Dieguez C. Cellular localization of orexin receptors in human adrenal gland, adrenocortical adenomas and pheochromocytomas. Regul. Pept., Vol. 104, pp. 161-165.

9. Brenet F., Moh M., Funk P., Feierstein E., Viale A.J., Socci, N.D., Scandura J.M. DNA methylation of the first exon is tightly linked to transcriptional silencing. PLoS One, 2011, Vol. 6, no. 1, e14524. doi: 10.1371/journal.pone.0014524.

10. Chang X., Zhao Y., Ju S., Guo L. Orexin-A regulates cell apoptosis in human H295R adrenocortical cells via orexin receptor type 1 through the AKT signaling pathway. Mol. Med. Rep., 2015, Vol. 12, no. 5, pp. 7582-7588.

11. Dai C., Heemers H., Sharifi N. Androgen signaling in prostate cancer. Cold Spring Harb. Perspect. Med., 2017, Vol. 7, no. 9, a030452. doi: 10.1101/cshperspect.a030452.

12. Darmoul D., Gratio V, Devaud H., Peiretti F., Laburthe M. Activation of proteinase-activated receptor 1 promotes human colon cancer cell proliferation through epidermal growth factor receptor transactivation. Mol. Cancer Res., 2004, Vol. 2, no. 9, pp. 514-522.

13. Dayot S., Speisky D., Couvelard A., Bourgoin P., Gratio V., Cros J., Rebours V., Sauvanet A., Bedossa P., Paradis V, Ruszniewski P., Couvineau A., Voisin T. In vitro, in vivo and ex vivo demonstration of the antitumoral role of hypocretin-1/orexin-A and almorexant in pancreatic ductal adenocarcinoma. Oncotarget, 2018, Vol. 9, no. 6, pp. 6952-6967.

14. de Lecea L., Kilduff T.S., Peyron C., Gao X.-B., Foye P.E., Danielson P.E., Fukuhara C., Battenberg E.L.F., Gautvik V.T., Bartlett F.S., Frankel W.N., van den Pol A.N., Bloom F.E., Gautvik K.M., Sutcliffe J.G. The hypocretins: Hypothalamus-specific peptides with neuroexcitatory activity. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 1998, Vol. 95, no. 1, pp. 322-327.

15. Dehan P., Canon C., Trooskens G., Rehli M., Munaut C., van Criekinge W., Delvenne P. Expression of type 2 orexin receptor in human endometrium and its epigenetic silencing in endometrial cancer. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2013, Vol. 98, no. 4, pp. 1549-1557.

16. Duffy C., Nixon J., Butterick T. Orexin A attenuates palmitic acid-induced hypothalamic cell death. Mol. Cell. Neurosci., 2016, Vol. 75, pp. 93-100.

17. El Firar A., Voisin T., Rouyer-Fessard C., Ostuni M.A., Couvineau A., Laburthe M. Discovery of a functional immunoreceptor tyrosine-based switch motif in a 7-transmembrane-spanning receptor: role in the orexin receptor OX1R-driven apoptosis. FASEB J., 2009, Vol. 23, no. 12, pp. 4069-4080.

18. Frucht H., Jensen R.T., Dexter D., Yang W.L., Xiao Y. Human colon cancer cell proliferation mediated by the M3 muscarinic cholinergic receptor. Clin. Cancer Res., 1999, Vol. 5, pp. 2532-2539.

19. Graybill N.L., Weissig V A review of orexin’s unprecedented potential as a novel, highly-specific treatment for various localized and metastatic cancers. SAGE Open Med., 2017, Vol. 5, pp. 1-9.

20. Grothey A., Sargent D., Goldberg R.M., Schmoll H.-J. Survival of patients with advanced colorectal cancer improves with the availability of fluorouracil-leucovorin, irinotecan, and oxaliplatin in the course of treatment. J. Clin. Oncol., 2004, Vol. 22, no. 7, pp. 1209-1214.

21. Hu S., Niu J., Zhang R., Li X., Luo M., Sang T., Guo J., Liu J., Ding X., Li X., Ma Y., Gao R. Orexin A associates with inflammation by interacting with OX1R/OX2R receptor and activating prepro-Orexin in cancer tissues of gastric cancer patients. Gastroenterol. Hepatol., 2020, Vol. 43, no. 5, pp. 240-247.

22. James M.H., Mahler S.V., Moorman D.E., Aston-Jones G. A Decade of orexin/hypocretin and addiction: where are we now? Curr. Top. Behav. Neurosci., 2017, Vol. 33, pp. 247-281.

23. Johren O., Neidert S.J., Kummer M., Dendorfer A., Dominiak P. Prepro-orexin and orexin receptor mRNAs are differentially expressed in peripheral tissues of male and female rats. Endocrinology, 2001, Vol. 142, no. 8, pp. 3324-3331.

24. Kagerer S.M., Johren O. Interactions of orexins/hypocretins with adrenocortical functions. Acta Physiol. (Oxf.), 2010, Vol. 198, no. 3, pp. 361-371.

25. Kirchgessner A.L., Liu M. Orexin synthesis and response in the gut. Neuron, 1999, Vol. 24, no. 4, pp. 941-951.

26. Kregel S., Bagamasbad P, He S., LaPensee E., Raji Y., Brogley M., Chinnaiyan A., Cieslik M., Robins D.M. Differential modulation of the androgen receptor for prostate cancer therapy depends on the DNA response element. Nucleic Acids Res., 2020, Vol. 48, no. 9, pp. 4741-4755.

27. Kukkonen J.P., Leonard C.S. Orexin/hypocretin receptor signalling cascades. Br. J. Pharmacol., 2014, Vol. 171, no. 2, pp. 314-331.

28. Li S.-B., de Lecea L. The hypocretin (orexin) system: from a neural circuitry perspective. Neuropharmacology, 2020, Vol. 167, 107993. doi: 10.1016/j.neuropharm.2020.107993.

29. Liu Y., Zhao Y., Guo L. Effects of orexin A on glucose metabolism in human hepatocellular carcinoma in vitro via PI3K/Akt/mTOR-dependent and -independent mechanism. Mol. Cell. Endocrinol., 2016, Vol. 420, pp. 208-216.

30. Liu Y., Zhao Y., Ju S., Guo L. Orexin A upregulates the protein expression of OX1R and enhances the proliferation of SGC-7901 gastric cancer cells through the ERK signaling pathway. Int. J. Mol. Med., 2015, Vol. 35, no. 2, pp. 539-545.

31. Maoret J.J., Pospa'i D., Rouyer-Fessard C., Couvineau A., Laboisse C., Voisin T., Laburthe M. Neurotensin receptor and its mRNA are expressed in many human colon cancer cell lines but not in normal colonic epithelium: binding studies and RT-PCR experiments. Biochem. Biophys. Res. Commun., Vol. 203, no. 1, pp. 465-471.

32. Mazzocchi G., Malendowicz L.K., Aragona F., Rebuffat P, Gottardo L., Nussdorfer G.G. Human pheochromocytomas express orexin receptor type 2 gene and display an in vitro secretory response to orexins A and B. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2001, Vol. 86, no. 10, pp. 4818-4821.

33. Nagasaka T., Goel A., Notohara K., Takahata T., Sasamoto H., Uchida T., Nishida N., Tanaka N., Boland C.R., Matsubara N. Methylation pattern of the O6-methylguanine-DNA methyltransferase gene in colon during progressive colorectal tumorigenesis. Int. J. Cancer, 2008, Vol. 122, no. 11, pp. 2429-2436.

34. Nakabayashi M., Suzuki T., Takahashi K., Totsune K., Muramatsu Y., Kaneko C., Date F., Takeyama J., Darnel A.D., Moriya T., Sasano H. Orexin-A expression in human peripheral tissues. Mol. Cell. Endocrinol., 2003, Vol. 205, no. 1-2, pp. 43-50.

35. Nicole P, Couvineau P, Jamin N., Voisin T., Couvineau A. Crucial role of the orexin-B C-terminus in the induction of OX1 receptor-mediated apoptosis: analysis by alanine scanning, molecular modelling and site-directed mutagenesis. Br. J. Pharmacol., 2015, Vol. 172, no. 21, pp. 5211-5223.

36. Nixon J.P., Mavanji V, Butterick T.A., Billington C.J., Kotz C.M., Teske J.A. Sleep disorders, obesity, and aging: the role of orexin. Ageing Res. Rev., 2015, Vol. 20, pp. 63-73.

37. Nokura K., Kanbayashi T., Ozeki T., Koga H., Zettsu T., Yamamoto H., Ozaki N., Shimizu T., Kawase T. Hypersomnia, asterixis and cataplexy in association with orexin A-reduced hypothalamic tumor. J. Neurol., 2004, Vol. 251, no. 12, pp. 1534-1535.

38. Nurmio M., Tena-Sempere M., Toppari J. Orexins and the regulation of the hypothalamic-pituitary-testicular axis. Acta Physiol. (Oxf.), 2010, Vol. 198, no. 3, pp. 349-354.

39. Peltonen H.M., Magga J.M., Bart G., Turunen PM., Antikainen M.S.H., Kukkonen J.P., Akerman K.E. Involvement of TRPC3 channels in calcium oscillations mediated by OX(1) orexin receptors. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2009, Vol. 385, no. 3, pp. 408-412.

40. Peterson Y.K., Luttrell L.M. The diverse roles of arrestin scaffolds in G protein-coupled receptor signaling. Pharmacol. Rev., 2017, Vol. 69, no. 3, pp. 256-297.

41. Peyron C., Kilduff T.S. Mapping the hypocretin/orexin neuronal system: an unexpectedly productive journey. J. Neurosci, 2017, Vol. 37, no. 9, pp. 2268-2272.

42. Rajagopal S., Shenoy S.K. GPCR desensitization: Acute and prolonged phases. Cell. Signal., 2018, Vol. 41, pp. 9-16.

43. Randeva H.S., Karteris E., Grammatopoulos D., Hillhouse E.W. Expression of orexin-A and functional orexin type 2 receptors in the human adult adrenals: implications for adrenal function and energy homeostasis. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2001, Vol. 86, no. 10, pp. 4808-4813.

44. Rosenbaum D.M., Rasmussen S.G.F., Kobilka B.K. The structure and function of G-protein-coupled receptors. Nature, 2009, Vol. 459, no. 7245, pp. 356-363.

45. Rouet-Benzineb P, Rouyer-Fessard C., Jarry A., Avondo V, Pouzet C., Yanagisawa M., Laboisse C., Laburthe M., Voisin T. Orexins acting at native OX(1) receptor in colon cancer and neuroblastoma cells or at recombinant OX(1) receptor suppress cell growth by inducing apoptosis. J. Biol. Chem., 2004, Vol. 279, no. 44, pp. 45875-45886.

46. Russell S.H., Small C.J., Dakin C.L., Abbott C.R., Morgan D.G., Ghatei M.A., Bloom S.R. The central effects of orexin-A in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in vivo and in vitro in male rats. J. Neuroendocrinol., 2001, Vol. 13, no. 6, pp. 561-566.

47. Sakurai S., Nishijima T., Takahashi S., Yamauchi K., Arihara Z., Takahashi K. Clinical significance of daytime plasma orexin-A-like immunoreactivity concentrations in patients with obstructive sleep apnea hypopnea syndrome. Respiration, 2004, Vol. 71, no. 4, pp. 380-384.

48. Sakurai T., Amemiya A., Ishii M., Matsuzaki I., Chemelli R.M., Tanaka H., Williams S.C., Richardson J.A., Kozlowski G.P., Wilson S., Arch J.R., Buckingham R.E., Haynes A.C., Carr S.A., Annan R.S., McNulty D.E., Liu W S., Terrett J.A., Elshourbagy N.A., Bergsma D.J., Yanagisawa M. Orexins and orexin receptors: a family of hypothalamic neuropeptides and G protein-coupled receptors that regulate feeding behavior. Cell, 1998, Vol. 92, no. 5, pp. 573-585.

49. Suo L., Chang X., Zhao Y. The Orexin-A-Regulated Akt/mTOR pathway promotes cell proliferation through inhibiting apoptosis in pancreatic cancer cells. Front. Endocrinol. (Lausanne), 2018, Vol. 9, 647. doi: 10.3389/fendo.2018.00647.

50. Szyszka M., Paschke L., Tyczewska M., Rucinski, M., Grabowska P., Malendowicz L.K. Lack of expression of preproorexin and orexin receptors genes in human normal and prostate cancer cell lines. Folia Histochem. Cytobiol., 2015, Vol. 53, no. 4, pp. 333-341.

51. Taximaimaiti R., Abuliken X., Maihemuti M., Abudujilile D., Abudulimu H. Elevated Expression of Ox2R in cervical cancers and placentas of uyghur women in Xinjiang, China. Asian Pac. J. Cancer Prev., 2016, Vol. 17, no. 11, pp. 4959-4963.

52. Uo T., Plymate S.R., Sprenger C.C. Allosteric alterations in the androgen receptor and activity in prostate cancer. Endocr. Relat. Cancer, 2017, Vol. 24, no. 9, pp. R335-R348.

53. Valiante S., Liguori G., Tafuri S., Pavone L.M., Campese R., Monaco R., Iachetta G., Assisi L., Mirabella N., Forte M., Costagliola A., Vittoria A. Expression and potential role of the peptide orexin-A in prostate cancer. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2015, Vol. 464, no. 4, pp. 1290-1296.

54. Voisin T., El Firar A., Fasseu M., Rouyer-Fessard C., Descatoire V., Walker F., Paradis V., Bedossa P., Henin D., Lehy T., Laburthe M. Aberrant expression of OX1 receptors for orexins in colon cancers and liver metastases: an openable gate to apoptosis. Cancer Res., 2011, Vol. 71, no. 9, pp. 3341-3351.

55. Voisin T., El Firar A., Rouyer-Fessard C., Gratio V, Laburthe M. A hallmark of immunoreceptor, the tyrosine-based inhibitory motif ITIM, is present in the G protein-coupled receptor OX1R for orexins and drives apoptosis: a novel mechanism. FASEB J., 2008, Vol. 22, no. 6, pp. 1993-2002.

56. Wadosky K.M., Koochekpour S. Androgen receptor splice variants and prostate cancer: From bench to bedside. Oncotarget, 2017, Vol. 8, no. 11, pp. 18550-18576.

57. Wan X., Liu Y., Zhao Y., Sun X., Fan D., Guo, L. Orexin A affects HepG2 human hepatocellular carcinoma cells glucose metabolism via HIF-1a-dependent and -independent mechanism. PLoS One, 2017, Vol. 12, no. 9, e0184213. doi: 10.1371/journal.pone.0184213.

58. Wen J., Zhao Y., Guo L. Orexin A induces autophagy in HCT-116 human colon cancer cells through the ERK signaling pathway. Int. J. Mol. Med., 2016. Vol. 37, no. 1, pp. 126-132.

59. Wen J., Zhao Y., Shen Y., Guo L. Effect of orexin A on apoptosis in BGC-823 gastric cancer cells via OX1R through the AKT signaling pathway. Mol. Med. Rep., 2015, Vol. 11, pp. 3439-3444.

60. Wieland H.A., Soll R.M., Doods H.N., Stenkamp D., Hurnaus R., Lammle B., Beck-Sickinger A.G. The SK-N-MC cell line expresses an orexin binding site different from recombinant orexin 1-type receptor. Eur. J. Biochem., 2002, Vol. 269, no. 4, pp. 1128-1135.

61. Xu T.R., Yang Y., Ward R., Gao L., Liu Y. Orexin receptors: multi-functional therapeutic targets for sleeping disorders, eating disorders, drug addiction, cancers and other physiological disorders. Cell. Signal., 2013, Vol. 25, no. 12, pp. 2413-2423.

62. Zhang J., Shu Q., Ma W., Lei Y., Zhou D. Orexin-A promotes Glu uptake by OX1R/PKCa/ERK1/2/GLT-1 pathway in astrocytes and protects co-cultured astrocytes and neurons against apoptosis in anoxia/hypoglycemic injury in vitro. Mol. Cell. Biochem., 2017, Vol. 425, no. 1-2, pp. 103-112.


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Дятлова А.С., Новикова Н.С., Деревцова К.З., Корнева Е.А. Процесс апоптоза опухолевых клеток при воздействии орексинов. Медицинская иммунология. 2021;23(3):421-438. https://doi.org/10.15789/1563-0625-TCA-2105

For citation:


Diatlova A.S., Novikova N.S., Derevtsova K.Z., Korneva E.A. Tumor cell apoptosis mediated by the orexins. Medical Immunology (Russia). 2021;23(3):421-438. (In Russ.) https://doi.org/10.15789/1563-0625-TCA-2105

Просмотров: 114


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1563-0625 (Print)
ISSN 2313-741X (Online)