Chemopräventive und hepatoprotektive Wirkungen von Genistein über die Hemmung von oxidativem Stress und des Versican/PDGF/PKC-Signalwegs bei experimentell induziertem hepatozellulärem Karzinom bei Ratten durch Thioacetamid

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ABSTRAKT

Zielsetzung: Genistein ist ein anerkanntes Isoflavon, das in Sojabohnen mit antioxidativer, entzündungshemmender, antiangiogener und antitumoraler Aktivität vorkommt. Diese Studie zielte darauf ab, die Fähigkeit von zu testengenisteinbei der Modulation der Versican/Thrombozyten-Wachstumsfaktor (PDGF)-Achse bei HCC.

Methoden: HCC wurde experimentell bei männlichen Sprague-Dawley-Ratten induziert, die dann mit 25 oder 75 mg/kg Genistein behandelt wurden. Die antioxidativen Aktivitäten von Genistein wurden durch Messen der Genexpression von Nrf2 und der hepatischen Spiegel von Malondialdehyd (MDA), Superoxiddismutase (SOD) und reduziertem Glutathion bewertet. Die Expression von Versican, PDGF, Proteinkinase C (PKC) und ERK-1-Protein wurde durch Western-Blotting und Immunfärbung bewertet.

Ergebnisse: HCC induzierte eine Erhöhung der oxidativen Stress-, PDGF-, Versican-, PKC- und ERK-Proteinexpressionsspiegel. Genistein reduzierte signifikant einen HCC-induzierten Anstieg des oxidativen Stresses. Darüber hinaus reduzierte Genistein dosisabhängig die HCC-induzierte Erhöhung der PDGF-, Versican-, PKC- und ERK-Proteinexpressionsspiegel. Darüber hinaus trug Genistein dazu bei, eine normale Hepatozytenstruktur beizubehalten und die Ablagerung von fibrösem Gewebe zu reduzieren, insbesondere in hohen Dosen.

Schlussfolgerungen: Genistein wirkte Antitumor undAntioxidansEffekte und unterdrücken daher die HCC-Entwicklung durch Hemmung der bidirektionalen PDGF/Versican-Achse, wodurch sowohl ERK1 als auch PKC als nachgeschaltete Regulatoren unterdrückt werden. Daher ist Genistein ein potenzieller neuer therapeutischer Kandidat zur Verbesserung des Outcome von Patienten mit HCC.

Schlüsselwörter: ERK; Genistein; hepatozelluläres Karzinom; Nrf2; von Blutplättchen stammender Wachstumsfaktor; Proteinkinase C; Versisch

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Einführung

Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist die Haupttodesursache bei Patienten mit Zirrhose. HCC ist die fünfthäufigste Lebererkrankung und zeichnet sich durch eine schlechte Prognose aus, da es die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache ist [1]. HCC kann aus der Exposition gegenüber zahlreichen Faktoren resultieren, einschließlich chronischer Hepatitis-C- oder Hepatitis-B-Virusinfektion, hohem Alkoholkonsum und Diabetes [2]. HCC ist eine entzündliche Erkrankung, bei der mehr als 90 Prozent der Patienten mit HCC einen chronischen Leberschaden entwickeln [3,4]. Die Prognose des HCC ist aufgrund der hohen Metastasierungs- und Rezidivrate der Erkrankung schlecht [5]. Die molekularen Wege, die der HCC-Invasion zugrunde liegen, bleiben schwer fassbar, was die Entdeckung neuartiger Therapeutika behindert. Mehrere Patienten erliegen einem HCC aufgrund des Mangels an wirksamen Behandlungen. Daher ist es entscheidend, wirksamere Behandlungsstrategien zu finden, um die HCC-Ergebnisse zu verbessern.

Es wurde bereits berichtet, dass der aus Blutplättchen stammende Wachstumsfaktor (PDGF) als Mitglied der Familie der proinflammatorischen Wachstumsfaktoren eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Synthese von Versican spielt. Darüber hinaus reguliert PDGF die Versican-mRNA-Expression hoch. PDGF-Expressionsniveaus korrelieren stark mit HCC-Grad und -Invasion, was auf die wichtige Rolle von PDGF bei Ausbruch, Progression, Invasion und Metastasierung von HCC hinweist [6]. Darüber hinaus sind die Proteinkinase-C(PKC)-Expressionsniveaus stark mit den PDGF-Expressionsniveaus korreliert; daher können PKC-Hemmer als neuartige Krebsmedikamente eingesetzt werden [7]. Darüber hinaus trägt der ERK/PDGF-Signalweg zur Karzinogenese des HCC bei und gilt als geeigneter Kandidat für die Erkennung von Hochrisikopatienten als Angriffspunkt für Krebsschmerzbehandlungen [8-10].

Genisteinist ein Sojabohnen-Isoflavon-Produkt, das als Angiogenese-Inhibitor und Phytoöstrogen dient. Es weist eine breite Palette wichtiger Eigenschaften auf, darunterAntiphlogistikum, Antioxidans, antiproliferative und antiangiogene Wirkungen, die alle das chemopräventive Potenzial von Genistein verleihen [11]. Darüber hinaus wurde berichtet, dass Genistein mit Östrogenrezeptoren bei Tieren und Menschen interferiert, ähnliche Wirkungen wie Östrogen hervorruft [12] und auf androgene Rezeptoren einwirkt [13]. Es wurde auch festgestellt, dass Genistein eine antivirale Aktivität gegen Rotavirus-Infektionen zeigt [14].

Es wird berichtet, dass Genistein für gesunde Zellen weniger schädlich ist als HCC-Zellen, indem es G2/M-Arrest und Apoptose induziert [15]. Nach unserem besten Wissen gab es jedoch keine früheren Studien, die die Wirkung der Hemmung des Versican/PDGF/PKC-Signalwegs durch Genistein bei HCC untersuchten. Daher war das Ziel der vorliegenden Studie, die chemopräventiven und hepatoprotektiven Wirkungen von Genistein bei HCC zu bewerten, indem seine Wirkung auf die Versican/PDGF/PKC- und ERK-Signalwege untersucht wurde. Zur Induktion von HCC bei Ratten wurde Thioacetamid verwendet [3,4,16,17].

Materialen und Methoden

Tierversuche. Insgesamt wurden 50 männliche vier Wochen alte Sprague-Dawley-Ratten (Gewicht 180-200 g) in der vorliegenden Studie verwendet. Die experimentellen Protokolle und alle Verfahren wurden von der Fakultät für Pharmazie, Forschungsethikkommission der Universität Mansoura (Mansoura, Ägypten; Genehmigungsnr. 2020-181) genehmigt. Die Ratten wurden in einem Zyklus von 12 h Licht/12 h Dunkelheit gehalten. Die Ratten wurden zufällig in fünf Gruppen mit 10 Tieren pro Gruppe eingeteilt. Die Tiere wurden zu Beginn der Studie als 5 Ratten pro Käfig gehalten. Die fünf Gruppen waren wie folgt: (i) Kontrollgruppe, Ratten wurde intraperitoneal (ip) PBS, 10 mM, pH 7,4, injiziert; (i) Genistein-behandelte Kontrollgruppe, Ratten erhielten 75 mg/kg Genistein (Sigma-Aldrich; Merck KGaA) täglich über 16 Wochen per Schlundsonde; (il) HCC-Gruppe, Ratten erhielten 200 mg/kg Thioacetamid (TAA; Tocris Bioscience), zweimal wöchentlich ip injiziert für 16 Wochen; (iv) mit Genistein behandeltes HCC, Ratten erhielten 25 mg/kg Genistein durch orale Gabe täglich für 16 Wochen; und (v) mit Genistein behandeltem HCC erhielten Ratten 16 Wochen lang täglich 75 mg/kg Genistein durch orale Sondenernährung. Vom ersten Tag an wurden den mit Genistein behandelten Tieren in beiden HCC-Gruppen 200 mg/kg TAA ip zweimal pro Woche für 16 Wochen zusammen mit einer täglichen oralen Genistein-Behandlung injiziert. Die verwendeten Konzentrationen von Genistein und die Verabreichungsmethode wurden gemäß denen ausgewählt, die in früheren Studien zur Behandlung von Krebs bei Ratten verwendet wurden [18,19]. Darüber hinaus wurden Vorstudien durchgeführt, um die Wirksamkeit der ausgewählten Dosen in der Krebsbehandlung sicherzustellen.

BeispielsammlungBlutproben (2 ml wurden aus dem retroorbitalen Plexus jeder mit Thiopental-Natrium (40 mg/kg, ip) anästhesierten Ratte durch Punktion des retroorbitalen Plexus entnommen. Das Blut der Ratten wurde bei zentrifugiert 3000 U/min für 5 min und das Serum wurde anschließend vor der Leberfunktionsanalyse bei -80 C gelagert. Ganze Rattenlebern wurden frisch extrahiert, mit normaler Kochsalzlösung gespült und in zwei Teile seziert. Ein Teil wurde in 10 % gepufferter Lösung fixiert Formaldehyd zur morphologischen und histopathologischen Untersuchung.Das zweite wurde in einem 10--fachen Volumen von 0,01 M Natrium-Kalium-Phosphat-Puffer,pH 7,4, homogenisiert und bei -80C für die biochemische Analyse gelagert.

Morphologische Analyse. Formalin-fixierte Leberproben wurden in 5--μm-Schnitte geschnitten und mit Masson-Trichrom- und Perjodsäure-Schiff(PAS)-Färbungen gefärbt. Schnitte wurden anonym kodiert und maskiert unter Verwendung eines digitalen kameragestützten Computersystems (Nikon Corporation) untersucht.

Immunhistochemie. Immunhistochemische Analysen wurden unter Verwendung von 5--um-Paraffinschnitten durchgeführt, die mit monoklonalen Antikörpern für Versican, PDGF, PKC und ERK-1 (Abcam) in einer 1:500-Verdünnung bei 4°C über Nacht inkubiert wurden. Die Schnitte wurden anschließend mit HRP-konjugierten sekundären Antikörpern (Abcam) behandelt. Dann wurden 2 % DAB in 50 mM Tris-Puffer, pH 7,6, als Chromogen zugegeben. Objektträger wurden mit Hämatoxylin gegengefärbt und maskiert unter Verwendung eines digitalkameragestützten Computersystems (Nikon Corporation) untersucht [20].

Bewertung der hepatoprotektiven Wirkungen. Die Serumaktivität von Alanin-Aminotransferase (ALT), Aspartat-Aminotransferase (AST, alkalische Phosphatase, Gamma-Glutamyl-Transferase (GGT) und Albumin (BioDiagnostic Co.) wurden spektrophotometrisch quantifiziert, um die hepatoprotektiven Wirkungen zu beurteilen.

Antioxidative Aktivität. Lebergewebespiegel von Malondialdehyd (MDA), Wasserstoffperoxid, Superoxiddismutase (SOD) und reduziertem Glutathion (GSH) wurden unter Verwendung von im Handel erhältlichen Kits, die von BioDiagnostic Co. erworben wurden, quantifiziert.

EL/SA.a-Fetoprotein (AFP)-Spiegel wurden unter Verwendung von im Handel erhältlichen ELISA-Kits (Wuhan USCN Business Co, Ltd.) analysiert.

Quantitative Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR). Die PCR-Analyse wurde wie zuvor von unserer Gruppe beschrieben durchgeführt [4]. Die Sequenz von Nrf2 ist der Vorwärtsprimer 5'-GAGACGGCCATGACTGAT-3' und der Rückwärtsprimer 5'-GTGAGGGGATCGATGAGTAA-3' und für GAPDH der Vorwärtsprimer 5'-CCATCAACGACCCCTTCATT-3' und umgekehrt Primer 5'- CACGACATACTCAGCACCAGC-3'.

Western-Blotting. Die Proteinexpressionsniveaus von PDGF, Versican, PKC und ERK in Leberproben wurden wie zuvor beschrieben bestimmt[21]. Kurz gesagt wurde das Gesamtprotein unter Verwendung eines Proteinassays (Bio-Rad Laboratories, Inc.) quantifiziert. Gesamtprotein wurde (20 ug/Spur) unter Verwendung von SDS-PAGE getrennt und anschließend auf eine Nitrozellulosemembran übertragen. Primärantikörper (1:500) wurden von Sigma-Aldrich (Merck KGaA) bezogen und über Nacht bei 4°C mit den Membranen inkubiert. Die Membranen wurden erneut mit 1:2000 --Aktin bei Raumtemperatur (Sigma-Aldrich; Merck KGaA) in PBST mit 5 % fettfreier Milch untersucht. 1:5000). Proteinbanden wurden unter Verwendung verstärkter Chemilumineszenz sichtbar gemacht. Diese Daten werden als relative optische Dichte ausgedrückt.

statistische Analyse. Die Daten sind als Mittelwert ± SEM ausgedrückt. Die Normalität der Probenverteilung wurde mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test untersucht. Das Kaplan-Meier-Verfahren wurde verwendet, um das Überleben der Ratten zu bestimmen. Zur Bestimmung der Unterschiede zwischen den Gruppen wurde eine einfache ANOVA gefolgt von einem Post-Hoc-Test von Bonferroni verwendet. Die statistische Analyse wurde unter Verwendung von SPSS Version 20 (IBM Corp.) durchgeführt.P<0.05 was="" considered="" to="" indicate="" a="" statistically="" significant="">

Ergebnisse

Wirkung der oralen Genistein-Behandlung auf HCC-induzierteoxidativen Stress. HCC-Ratten zeigten einen 2,51- bzw. 2,92--fachen Anstieg der hepatischen MDA- bzw. Wasserstoffperoxidspiegel. Darüber hinaus zeigten HCC-Ratten im Vergleich zur Kontrollgruppe eine 57-prozentige, 60-prozentige bzw. 63-prozentige Abnahme der hepatischen Nrf2-, GSH- und SOD-Spiegel. Die Behandlung von HCC-Ratten mit Genistein führte jedoch zu einer dosisabhängigen Verringerung der MDA- und Wasserstoffperoxidspiegel sowie zu einem dosisabhängigen Anstieg der GSH-, SOD- und Nrf2-Spiegel im Vergleich zur HCC-Gruppe (Abbildung 1). Diese Ergebnisse zeigten, dass Genistein bei HCC-Ratten antioxidative Wirkungen haben könnte.

Wirkung von Genistein auf HCC-induzierte Mortalität und AFP-Erhöhung. Leberbilder von HCC-Ratten zeigten im Vergleich zur Kontrollgruppe eine erhöhte Anzahl von Knötchen. Die Behandlung von HCC-Ratten mit Genistein führt zu einer dosisabhängigen Verringerung der Anzahl von Knötchen in der Leber von Ratten (Abbildung 2). die HCC-Gruppe auf 50 Prozent. Darüber hinaus zeigten HCC-Ratten, die mit 75 mg/kg Genistein behandelt wurden, eine um 90 Prozent erhöhte Überlebensrate. Am Ende des Experiments zeigten Kontrollratten und Kontrollratten, die mit 75 mg/kg Genistein behandelt worden waren, eine Überlebensrate von 100 Prozent. Das Überleben der Ratten war im Vergleich zur Kontrollgruppe auch mit einer signifikanten Verringerung der AFP-Serumspiegel verbunden (Fig. 3). Diese Ergebnisse zeigten daher, dass Genistein therapeutische Wirkungen gegen HCC hervorrufen kann, indem es die Sterblichkeitsrate und die AFP-Serumspiegel reduziert.

Wirkung von Genistein auf Leberfunktionstests. Wie in Abbildung 4 angegeben, waren die ALT-, AST-, alkalische Phosphatase- und GGT-Serumspiegel im Vergleich zur Kontrollgruppe in der HCC-Gruppe signifikant erhöht, wohingegen es eine signifikante Verringerung der Serumalbuminspiegel gab. Die Behandlung von HCC-Ratten mit Genistein führte zu einer signifikanten Verringerung der Serumspiegel von ALT, AST, alkalischer Phosphatase und GGT sowie zu erhöhten Serumalbuminspiegeln im Vergleich zur HCC-Gruppe, insbesondere in der mit 75 mg/kg Genistein behandelten Gruppe. Diese Ergebnisse legten eine von Genistein produzierte hepatoprotektive Wirkung gegen HCC-Ratten nahe.

Wirkung von Genistein auf HCC-induzierte morphologische Veränderungen. Die Untersuchung der mit Masson's Trichrom gefärbten Rattenleberproben aus den Kontrollgruppen ergab das Fehlen von Fibrose. Bilder, die vom Lebergewebe in der HCC-Gruppe aufgenommen wurden, zeigten jedoch im Vergleich zur Kontrollgruppe stark gefärbte fibröse Septen. Die Behandlung von HCC-Ratten mit Genistein verringerte die Ablagerung von fibrösem Gewebe, insbesondere nach einer Behandlung mit 75 mg/kg Genistein (Fig. 5). Darüber hinaus zeigten, wie in Fig. 6 dargestellt, mit PAS gefärbte Proben in den Kontrollgruppen ein normales Aussehen. Die PAS-Färbung war in der HCC-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe reduziert und bei HCC-Ratten, die mit Genistein behandelt wurden, signifikant erhöht. Daher legen diese Ergebnisse nahe, dass Genistein die Hepatozytenstruktur verbessern kann.

Wirkung von Genistein auf die Erhöhung des HCC-induzierten PDGF-Proteinexpressionsspiegels in Lebergewebe. HCC-Ratten zeigten im Vergleich zu den Kontrollgruppen eine signifikante Erhöhung der PDGF-Proteinexpressionsniveaus. Die orale Verabreichung von Genistein führte jedoch dosisabhängig zu einer signifikanten Abnahme der PDGF-Proteinexpressionsspiegel. Darüber hinaus zeigten Leberschnitte aus der HCC-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe eine signifikante Zunahme der mit Anti-PDGF-Antikörpern gefärbten Bereiche. Die Behandlung von HCC-Ratten mit der höheren Genistein-Dosis verringerte jedoch signifikant den positiv gefärbten Bereich im Vergleich zu HCC und auf ähnliche Niveaus wie diejenigen, die in der normalen Kontrollgruppe beobachtet wurden ( 7 ). Daher blockierte Genistein die HCC-induzierte Expression von PDGF, ohne die Kontrollgruppe zu beeinflussen.

Die Wirkung von Genistein auf das HCC-induzierte Versican-Proteinexpressionsniveau nimmt zu. Die TAA-Injektion führte zu einer signifikanten Erhöhung der Versican-Proteinexpressionsniveaus im Vergleich zu den Kontrollgruppen. Die Behandlung von HCC-Ratten mit Genistein führte jedoch zu einer dosisabhängigen Abnahme der Versican-Proteinexpressionsspiegel. Darüber hinaus zeigten Leberschnitte aus der HCC-Gruppe eine signifikante Zunahme der mit Anti-Versican-Antikörpern gefärbten Bereiche. Die Behandlung mit Genistein reduzierte jedoch die positiv gefärbten Bereiche signifikant auf Werte ähnlich denen der normalen Kontrollgruppe bei Ratten, die mit der höheren Genistein-Dosis behandelt wurden (Fig. 8).

Die Wirkung von Genistein auf das HCC-induzierte PKC-Proteinexpressionsniveau nimmt zu. HCC-Ratten zeigten im Vergleich zu den Kontrollgruppen einen signifikanten Anstieg der PKC-Proteinexpressionsniveaus. Mit Anti-PKC-Antikörper gefärbte Leberschnitte zeigten eine erhöhte Färbungsfläche in der HCC-Gruppe im Vergleich zu den Kontrollgruppen. Die Behandlung der HCC-Gruppe mit Genistein führte jedoch zu einer dosisabhängigen Verringerung des PKC-Proteinexpressionsniveaus. Die PKC-Proteinexpressionsniveaus in der mit 75 mg/kg Genistein behandelten Gruppe waren ähnlich denen der Kontrollgruppe (Fig. 9).

Die Wirkung von Genistein auf das HCC-induzierte ERK-1-Proteinexpressionsniveau nimmt zu. Die HCC-Gruppe zeigte eine signifikante Erhöhung der ERK-1-Proteinexpression im Vergleich zu den Kontrollgruppen. Darüber hinaus zeigten Leberschnitte der HCC-Ratten im Vergleich zu den Kontrollgruppen eine Zunahme der mit Anti-ERK-1-Antikörpern gefärbten Bereiche. Die Behandlung der HCC-Gruppe mit Genistein führte jedoch zu einer dosisabhängigen Verringerung der ERK-1-Proteinexpressionsniveaus. Die ERK-1-Proteinexpressionsniveaus in der mit 75 mg/kg Genistein behandelten Gruppe waren ähnlich denen der Kontrollgruppe (Fig. 10).

Diskussion

Das HCC gilt als der primäre bösartige Lebertumor und ist weltweit eine der Hauptursachen für krebsbedingte Todesfälle [22]. HCC ist sehr resistent gegen Strahlentherapie und chirurgische Resektionsablationstherapie [23]. Die Mikroumgebung der Leber besteht aus mehreren Komponenten, einschließlich der extrazellulären Matrix (ECM), Immunzellen, Kupffer-Zellen, Endothelzellen, Fibroblasten, Zytokinen und verschiedenen Wachstumsfaktoren, die die Mikroumgebung des karzinogenen Lebergewebes anfällig für ein Wiederauftreten sowie die Entwicklung von de novo HCC-Tumoren [24]. In einer karzinogenen Gewebemikroumgebung ist die Proteoglykanexpression signifikant verändert und daher können Proteoglykane als attraktive therapeutische Ziele bei HCC angesehen werden [6]. In der vorliegenden Studie erhöhte HCC signifikant die Versican-Proteinexpressionsniveaus, was zu Veränderungen des Überlebens von Tumorzellen, der Angiogenese und der Metastasierung führen und die Tumorprogression erleichtern könnte [25]. Das Targeting von Versican, einem der Proteoglykane in der Tumormikroumgebung, könnte einen neuen therapeutischen Ansatz für Krebs bieten. Das Ziel dieser Studie war es, die Wirkung der Blockierung der PDGF-modulierten Versican-Expression auf die HCC-Pathogenität in vivo zu untersuchen.

In den letzten zehn Jahren gab es ein zunehmendes Interesse an potenziellen chemopräventiven Krebsmitteln, die aus natürlichen Quellen gewonnen wurden [20]. Genistein als Soja-Isoflavon hat wegen seiner möglichen vorteilhaften Wirkungen auf degenerative Erkrankungen, einschließlich Krebs, Aufmerksamkeit erregt. Eine Studie hat berichtet, dass Genistein auf zahlreiche kritische molekulare Ziele abzielen kann. Diese Studien haben auch gezeigt, dass Genistein auch proapoptotische, Zellzyklusarrest, antiangiogene, antimetastatische, antiproliferative und entzündungshemmende Eigenschaften hat [11]. Genistein gilt jedoch in vitro als Leberkrebssuppressor [26]. Kürzlich wurde gezeigt, dass die chemoprotektive Wirkung von Genistein auf seine pro-apoptotische und entzündungshemmende Wirkung über Mechanismen zurückgeführt werden kann, an denen AMP-aktivierte Proteinkinase beteiligt ist [27]. Wege, die mit der Tumorentstehung, -proliferation, -invasion, -migration und -metastasierung assoziiert sind, und waren daher Gegenstand intensiver Forschung zur Identifizierung neuer Medikamente zur Krebsbehandlung [37].

Nach unserem besten Wissen ist die vorliegende Studie die erste, die den neuartigen und vielversprechenden chemopräventiven Mechanismus von Genistein bei HCC in vivo aufdeckt. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie legen nahe, dass Genistein als Blocker der Rezeptortyrosinkinase nicht nur Tumorzellen beeinflusst, sondern auch CAFs in der Tumormikroumgebung beeinflusst. Es wurde gezeigt, dass Genistein die PDGF-Freisetzung abschwächt, was wiederum die Versican-Proteinexpressionsniveaus herunterreguliert, was möglicherweise zu einer verringerten Freisetzung von PDGF aus CAFs geführt hat. Daher kann die positive Rückkopplungsschleife von PDGF/Versican als vielversprechendes Ziel zur Bekämpfung der HCC-Entwicklung, -Invasion und -Angiogenese und zur Überwindung der Tumortherapieresistenz angesehen werden.

Es wurde auch berichtet, dass das Ras/Raf/MEK/ERK-Signalnetzwerk eine bedeutende Rolle bei der HCC-Progression spielt [38]. Nach unserem besten Wissen zeigte die vorliegende Studie zum ersten Mal, dass die Verabreichung von Genistein eine dosisabhängige Herunterregulierung von ERK1 als Bestandteil des MAPK-Signalwegs und der PKC-Proteinexpression sowie eine signifikante Abnahme von PDGF erreichte und Versican-Proteinexpressionsniveaus, verglichen mit der HCC-Gruppe. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Überexpression von EGF, PDGF und VEGF als vorgeschaltete Wachstumsfaktoren in Kombination mit RTK das Ras/Raf/MEK/ERK-Signalnetzwerk bei HCC aktiviert. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die ERK-Aktivierung auch die Expression von EGFR-Liganden fördert, wodurch eine autokrine Wachstumsschleife gefördert wird, die für das Tumorwachstum entscheidend ist [39]. Eine frühere Studie hat auch festgestellt, dass Versican EGF-ähnliche Motive hat [35]. Es kann daher die Hypothese aufgestellt werden, dass sowohl PDGF als auch Versican ERK1 als nachgeschalteten Regulator des MAPK-Signalwegs und PKC aktivieren könnten. Diese Signalwege sind an der Krebsprogression beteiligt, da sie eine Reihe von zellulären Ereignissen induzieren, darunter Proliferation, Differenzierung, Zellmigration und Zellüberleben.

PKC-Isozyme sitzen an der Kreuzung mehrerer Signalwege, die mit Proliferation, Migration, Invasion, Tumorentstehung und Metastasierung verbunden sind, und waren daher Gegenstand intensiver Forschung, um neue Therapeutika für Krebs zu identifizieren [40]. Zum Beispiel stimulieren PKC-Isozyme den Ras/Raf/MEK/ERK-Signalweg, der eine entscheidende Rolle beim Überleben und der Proliferation von Krebszellen spielt [41].

Die Signalübertragung über PDGF-Rezeptoren in Tumorzellen ist streng reguliert und kontrolliert. Bestimmte Studien haben nahegelegt, dass es zwei Hauptmechanismen gibt, die zur Verstärkung der nachgeschalteten PDGF-Signalwege in Tumorzellen führen. Erstens produzieren PDGF-stimulierte Zellen reaktive Sauerstoffspezies (ROS), die mit Cysteinresten an aktiven Stellen von Tyrosinphosphatasen reagieren, was zu deren Hemmung führt. Zweitens ist der Abbau der MAP-Kinase-Phosphatase 3 als Ergebnis des Ubiquitinierungsprozesses für die Dephosphorylierung und Inaktivierung von ERK verantwortlich, was zu einer erhöhten Tumorproliferation und -progression führt [33]. Diese Ergebnisse stützen auch die Daten der vorliegenden Studie, die zeigte, dass die HCC-Gruppe eine signifikante Hochregulierung der PDGF-Proteinexpressionsspiegel aufwies, begleitet von einem signifikanten Anstieg der hepatischen MDA-Spiegel. Darüber hinaus zeigten Western-Blotting-Daten eine signifikante Hochregulierung der ERK1-Proteinexpressionsniveaus.

Signalwege, die an PDGF-vermittelten Erhöhungen und PDGF-Behandlungen beteiligt sind, haben zu einer Erhöhung der Versican-Kernproteinsynthese geführt. Die Wirkungen von PDGF auf Versican-mRNA werden durch die Hemmung entweder der PKC- oder der ERK-Signalwege blockiert. Allerdings kann die Wirkung von PDGF durch PKC-Hemmung, nicht aber durch ERK-Hemmung blockiert werden [42]. Sowohl die PKC- als auch die ERK-Aktivierung ist für die Expression des Versican-mRNA-Kernproteins erforderlich. Frühere Studien haben gezeigt, dass verschiedene Signalwege verschiedene Aspekte der PDGF-stimulierten Versican-Biosynthese steuern [43].

Während oxidativem Stress werden ständig ROS produziert und haben schädliche Auswirkungen auf alle Körperzellen. Es wurde berichtet, dass oxidativer Stress eine Schlüsselrolle beim Fortschreiten chronischer Lebererkrankungen und der Hepatokarzinogenese spielt [44]. Die vorliegende Studie zeigte, dass die orale Verabreichung von Genistein zu einer dosisabhängigen antioxidativen Aktivität führte, die sich in einem signifikanten Anstieg der hepatischen Nrf2-, GSH- und SOD-Spiegel und einer deutlichen Unterdrückung der MDA-Spiegel widerspiegelte. Es wurde berichtet, dass Genistein in vitro über die Induktion der Expression antioxidativer Enzyme wie Katalase und Superoxiddismutase eine antioxidative Aktivität in Prostatakrebszellen erzeugt, die zusammen zu einer signifikanten Verringerung der ROS-Spiegel führen [45].

Die vorliegende Studie zeigte auch, dass Genistein, insbesondere bei einer Dosis von 75 mg/kg, die GPT-, alkalische Phosphatase- und Albuminspiegel im Serum auf die in der normalen Kontrollgruppe beobachteten Werte zurückführte. Darüber hinaus zeigten die Leberproben der mit Genistein behandelten Gruppen eine Abnahme des fibrösen Gewebes und der Kollagenablagerung im Vergleich zur HCC-Gruppe. Es wurde gezeigt, dass Genistein hepatoprotektive Wirkungen bei nichtalkoholischer Fettlebererkrankung ausübt [46]. Darüber hinaus wurde in der vorliegenden Studie gezeigt, dass Genistein die AFP-Spiegel deutlich senkt und daher die Überlebensrate von Ratten signifikant um bis zu 90 Prozent erhöht.

Zusammenfassend zeigte Genistein eine Antitumoraktivität, die nicht allein seiner antioxidativen Aktivität zugeschrieben werden konnte, sondern auch seiner Hemmung der Versican-, PDGF-, PKC- und ERK-Expression. Genistein könnte auch ein potenzieller therapeutischer Kandidat sein, der die Ergebnisse von Patienten mit HCC verbessert.

Verweise

[1] Foglia B, Parola M. Vom FACT-Komplex und der Reaktion auf oxidativen Stress: ein KEAP1/NRF2--abhängiger neuartiger Mechanismus, der das Fortschreiten des hepatozellulären Karzinoms unterstützt. Darm. 2020;69(2):195–196.

[2] McGlynn KA, Petrick JL, El-Serag HB. Epidemiologie des hepatozellulären Karzinoms. Hepatologie. 2020;73 (Ergänzung 1):4–13.

[3] El-Far YM, Khodir AE, Noor AO, et al. Selektive zytotoxische Aktivität und Schutzwirkung von Natriumascorbat gegen hepatozelluläres Karzinom durch seine Wirkung auf oxidativen Stress und Apoptose in vivo und in vitro. Redox Rep. 2020;25(1):17–25.

[4] El-Far YM, Khodir AE, Emarah ZA, et al. Fucoidan lindert bei Ratten induziertes hepatozelluläres Karzinom: Wirkung auf miR143 und Entzündung. Nutr Krebs. 2020;28:1–13.

[5] Flynn MJ, Sayed AA, Sharma R, et al. Herausforderungen und Chancen in der klinischen Entwicklung von Immun-Checkpoint-Inhibitoren für hepatozelluläres Karzinom. Hepatologie. 2019;69(5):2258–2270.

[6] Tanaka Y, Tateishi R, Koike K. Proteoglykane sind attraktive Biomarker und therapeutische Ziele beim hepatozellulären Karzinom. Int. J. Mol. Sci. 2018;19(10):3070.

[7] Goekjian PG, Jirousek MR. Proteinkinase-C-Inhibitoren als neuartige Krebsmedikamente. Expertenmeinung zur Untersuchung von Drogen. 2001;10(12):2117–2140.

[8] Schmitz KJ, Wohlschläger J, Lang H, et al. Die Aktivierung des ERK- und AKT-Signalwegs sagt eine schlechte Prognose beim hepatozellulären Karzinom voraus, und die ERK-Aktivierung in Krebsgewebe ist mit einer Hepatitis-C-Virusinfektion assoziiert. J Hepatol. 2008;48(1):83–90. doi:10. 1016/j.jhep.2007.08.018.

[9] Kim ST, Hong JY, Park SH, et al. Erste Phase-I-Studie am Menschen mit Anti-Hepatozyten-Wachstumsfaktor-Antikörper (YYB101) bei Patienten mit refraktären soliden Tumoren. Ther Adv Med Oncol. 2020;12:1758835920926796. doi:10.1177/1758835920926796.

[10] Wu XP, Yang YP, She RX, et al. microRNA-329 reduziert Knochenkrebsschmerzen über den LPAR1--abhängigen LPAR1/ERK-Signaltransduktionsweg bei Mäusen. Ther Adv Med Oncol. 2019;11:1758835919875319.