PLoS ONE: SIRT3 & amp; SIRT7: Potentiale Novel Biomarkører for Bestemmelse Outcome i kræft i bugspytkirtlen Patients

Abstrakt

Formål

sirtuin genfamilien har været forbundet med tumorudvikling, i både en tumor promotor og suppressor kapacitet. Oplysninger om funktionen af ​​sirtuins i bugspytkirtelkræft er sparsom og tvetydig. Vi foretog en ny undersøgelse undersøger SIRT1-7 proteinekspression i en kohorte af bugspytkirtlen tumorer. Formålet med denne undersøgelse var at etablere et protein udtryk profil for SIRT1-7 i pancreas ductusceller adenokarcinomer (PDAC), og at afgøre, om der var associationer mellem SIRT1-7 udtryk, klinisk-patologiske parametre og patient resultat.

Materiale og metoder

immunhistokemisk analyse af SIRT1-7 protein niveauer blev gennemført i et væv mikro-opstilling omfattende 77 resektion PDACs. Statistiske analyser bestemmes, hvis SIRT1-7 proteinekspression var forbundet med kliniske parametre eller udfald.

Resultater

To sirtuin familiemedlemmer viste signifikante sammenhænge med klinisk-patologiske parametre og patient resultat. Lavt niveau SIRT3 ekspression i tumoren cytoplasma korreleret med mere aggressive tumorer, og en kortere tid til tilbagefald og død, i mangel af kemoterapeutisk indgriben. Lave niveauer af nukleare SIRT7 udtryk blev også forbundet med en aggressiv tumor fænotype og dårligere resultat, som målt ved sygdomsfri og sygdomsspecifikke overlevelse tid, 12 måneder efter diagnose.

Konklusioner

vores data tyder på, at SIRT3 og SIRT7 besidder tumorundertrykkende egenskaber i forbindelse med kræft i bugspytkirtlen. SIRT3 kan også repræsentere en hidtil ukendt prædiktiv biomarkør at bestemme, hvilke patienter kan eller ikke kan reagere på kemoterapi. Denne undersøgelse åbner en interessant allé af undersøgelsen til potentielt identificere prædiktive biomarkører og nye terapeutiske mål for kræft i bugspytkirtlen, en sygdom, der har set nogen væsentlig forbedring i overlevelse i de sidste 40 år

Henvisning:. McGlynn LM, McCluney S, Jamieson NB, Thomson J, MacDonald AI, Øien K, et al. (2015) SIRT3 SIRT7: Potentielle Nye Biomarkører til bestemmelse Outcome i bugspytkirtelkræft Patienter. PLoS ONE 10 (6): e0131344. doi: 10,1371 /journal.pone.0131344

Redaktør: Wei-Guo Zhu, Peking University Health Science Center, KINA

Modtaget: 12. februar 2015; Accepteret: 1 jun 2015; Udgivet: 29 juni 2015

Copyright: © 2015 McGlynn et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Data Tilgængelighed: Alle relevante data er inkluderet i papiret

finansiering:.. forfatterne modtaget nogen specifik finansiering til dette arbejde

konkurrerende interesser:. forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

kræft i bugspytkirtlen er den 5. hyppigste årsag til kræft dødelighed i England; det har set nogen væsentlig forbedring i overlevelse i de sidste 40 år [1], og er stadig en af ​​de mest aggressive solide maligniteter. Langt størstedelen (~ 90%) af diagnosticerede kræftformer er pankreatiske duktale adenocarcinomer (PDAC), som udvikler gennem ikke-invasive forstadielæsioner, pancreas intraepithelial neoplasier (Panin) [2]. Generelt resultat er dårlig, skyldes typisk sen præsentation, tidlig metastaser og hurtig invasion, med kun omkring 4% af patienterne lever 5 år efter diagnosen [2, 3].

Mens kronologiske alder er den stærkeste faktor for udviklingen af ​​de fleste humane maligniteter [4], biologisk aldring (ældning ved niveauet af celle-, vævs- og organ), kan være mere klinisk relevant, da den påvirkes af genetiske, epigenetiske, miljømæssige, metaboliske og psykosociale faktorer [5]. Som sådan, inter-individuel variation i kræft modtagelighed og sygdomsprogression kan mere hensigtsmæssigt afspejles af determinanter for biologisk aldring. Vi har tidligere beskæftiget faktorer involveret i biologisk aldring at undersøge tumorfremkaldende proces og levere nye prognostiske og terapeutiske oplysninger [6-9]. Disse biologiske aldring relaterede faktorer omfatter sirtuin genfamilien, som er involveret i reguleringen af ​​cellulær aldring, stress og metaboliske processer [10-14]. Der er en hastigt voksende evidensgrundlaget for deres involvering i tumorudvikling.

Medlemmer af sirtuin familie, SIRT1-7, er pattedyr orthologer af gærprotein tavse oplysninger regelmæssig 2 (SIR2), der menes at regulere levetid i forskellige organismer

. Sirtuins regulerer flere cellulære processer, herunder DNA-reparation, insulinsekretion, cellecykluskontrol, telomere vedligeholdelse og cellulær metabolisme [12, 13, 15]. Deres sub-cellulære placering og substrater varierer i overensstemmelse med deres individuelle funktioner. Det er blevet foreslået, at sirtuins funktionelt kan linke mitokondrierne og telomer nukleoprotein- komplekser med Ribosome medieret protein biosyntese (betegnet MTR) [16]. Dette antyder, at sirtuins at regulere niveauet af brændstof, der forbruges af en celle som reaktion på stress, og at niveauet af det tilhørende energiforbrug er reflekterende noget krav om at reparere associerede DNA beskadigelse. Derfor de sirtuins deltage i cellulære beslutninger som reaktion på skader, der kulminerede i enten reparere eller død. Dysregulering af individuelle sirtuin funktioner kan således hæmme celler evne til præcist at bestemme et passende svar, muligvis bidrage til en kræftfremkaldende proces.

Denne hypotese understøttes af en bred vifte af beviser, der forbinder sirtuin udtryk med human malignitet. SIRT1 overekspression er blevet bemærket i flere kræftformer, herunder prostata, AML og kolorektal cancer [17-19], mens SIRT3 og SIRT7 niveauer er blevet påvist at være overudtrykt i lymfeknude-positiv brystkræft [9]. Det er derfor blevet foreslået, at sirtuins fungere som tumor promotorer. Imidlertid er det mere og mere klart, at de sirtuins ikke alle fungerer på samme måde i carcinogenese. Der er rapporter, der beskriver faldet SIRT1 udtryk i forskellige kræftformer, herunder æggestokkene og blære maligniteter [20, 21]. Denne dokumentation vil foreslå, at sirtuins har også potentiale til at fungere som tumorsuppressorer, og det er blevet antaget, at både SIRT2 og SIRT6 handle på en sådan måde [6, 7, 22]. Dobbelt funktionalitet, afhængig af den primære kilde til tumoren og karakteren af ​​tumor er også blevet rapporteret som tilføjer til kompleksiteten af ​​enhver tilskrives funktionel rolle for individuelle sirtuins [7].

Der har været få undersøgelser, der undersøger sirtuins i bugspytkirtelkræft, har de fleste af som fokuserede på SIRT1. Zhao et al viste reduceret spredning, invasion og øget apoptose i bugspytkirtelkræft cellelinier efter SIRT1 RNAi knockdown og de antaget, at SIRT1 nedregulering kunne udgøre en ny terapeutisk behandling i bugspytkirtelkræft [23]. Dette blev yderligere understøttet af resultaterne, at SIRT1 hæmning kan forhindre acinære-til-duktalt metaplasi og reducere pancreas ductal adenocarcinom (PDAC) tumorer celle levedygtighed [24]. Omvendt har en anden undersøgelse foreslået, at aktivering af SIRT1 inhiberede proliferationen af ​​bugspytkirtelkræftceller der udtrykte onkogenet pancreasadenocarcinom opreguleret faktor (PAUF), og at SIRT1 aktivering kan være en hidtil ukendt terapeutisk strategi [25]. Der vides kun lidt af de andre sirtuins, med undtagelse af SIRT 6, som er blevet rapporteret til at fremme cytokinproduktion og migration i bugspytkirtelkræftceller derfor blev det foreslået, at SIRT6 hæmmere kan tjene som en ny behandling for kræft i bugspytkirtlen [26].

trods den nylige interesse i sirtuin familie, forskning i forbindelse med kræft i bugspytkirtlen er ikke kun sparsom, men ikke fyldestgørende. Vi har derfor foretaget en ny undersøgelse at undersøge betydningen af ​​SIRT1-7 proteinekspression i en kohorte af pankreatiske tumorer. Formålet med denne undersøgelse var at etablere et protein udtryk profil SIRT1-7 i PDAC tumorer og til at afgøre, om der var nogen associationer mellem SIRT1-7 udtryk, klinisk-patologiske parametre og patient resultat.

Metoder

Patient Kohorte

Prøver opnået fra 77 patienter, der gennemgår pancreaticoduodenectomy i Glasgow Royal Infirmary mellem 1993 og 2006 for pancreas duktalt adenokarcinom blev anvendt til denne undersøgelse. Alle resektioner blev udført med helbredende hensigt. 83,1% af patienterne præsenteret med gentagelse af deres primære tumor (gennemsnitlig recidiv tid (sygdomsfri overlevelse) = 17,1 måneder), mens 84,4% af patienterne døde som følge af deres cancer (gennemsnitlig overlevelsestid (sygdomsspecifikke overlevelse) = 21,4 måneder). Den gennemsnitlige patientens alder på tidspunktet for resektion var 62 år. De klinisk-patologiske patientens karakteristika kohorten er angivet i tabel 1. resektionsranden involvering (R1) status blev defineret som tilstedeværelse af tumor ved eller ≤ 1 mm af en margen, når de vurderes ved mikroskopi af et hematoxylin- og-eosinfarvet slide [27]. Etisk godkendelse til anvendelse af arkivering pancreas væv til microarray dannelse og biomarkør forskning blev givet af NHS Research Skotland GGC Biorepository komité (Southern General Hospital). Forvaltningen af ​​samtykke proces er arrangeret af Glasgow Biorepository. Generisk skriftligt samtykke til opbevaring og anvendelse af væv i forskning blev opnået før resektion. For arkivering prøver indsamlet forud for gennemførelsen af ​​fremadrettede samtykke proces blev godkendt til brug væv ydet af NHS Research Skotland GGC Biorepository.

Immunhistokemi

TMA’er blev bygget for pancreas ductus adenokarcinomer [28]. IHC for SIRT1-7 blev udført på den TMAs. Alle antistofspecificitet blev bekræftet ved western blotting, cellepellet eller blokere peptid eksperimenter. TMA’erne blev afvokset og rehydreret gennem en række xylen og alkohol vaske. Antigen genfinding blev udført ved opvarmning glider under pres i enten TE Buffer (SIRT1-2 SIRT5-7) eller citratbuffer (SIRT3 4) i fem minutter i en mikrobølgeovn, med en 20 minutters køle ned periode. Endogen peroxidase blev blokeret ved inkubering i 3% hydrogenperoxid (VWR) i 10 minutter. Blokering blev udført under anvendelse af 1,5% normalt hesteserum (Vector Laboratories) i en time ved 25 ° C. Objektglassene blev inkuberet med det respektive antistof i 1 time ved 25

° C (1: 1000 SIRT2, kanin-anti-humant polyklonalt, LifeSpan Biosciences (LS-B1565)), 2 timer ved 25

° C (1 : 500 SIRT5, kanin-anti-humant polyklonalt, Abcam (ab49173) 1: 500 SIRT6, kanin-anti-humant, Levetid Biosciences (LS-B900)) eller natten over ved 4

° C (1: 500 SIRT1, Kanin anti-humant monoklonalt, Abcam (ab32441), 01:50 SIRT3, kanin-anti-humant monoklonalt, Cell Signalling Technology (# 2627), 1: 400 SIRT4, gede-anti-humant polyklonalt, Abcam (ab10140) 1: 500 SIRT7 , kanin-anti-humant polyklonalt Abcam (ab78977)). I hver kører en negativ og positiv kontrol var inkluderet. Bryst- og colonvæv, der var kendt for at udtrykke høje niveauer af proteinet af interesse blev anvendt som kontroller. Kontrollen problem positive blev behandlet med antistoffet og den negative kontrol væv med antistoffortyndingsmiddel (DAKO). Signalet for alle antistoffer, bar SIRT4, blev visualiseret efter inkubation med EnVision (DAKO, UK) ved 25 ° C i 30 minutter, og 3,3′-diaminobenzidin (DAB, Vector Laboratories, UK). Den SIRT4 antistof blev rejst i ged og blev brugt derfor LSAB + systemet (DAKO), i henhold til fabrikantens anvisninger. Fig 1 illustrerer den observerede farvning og specificiteten validering for hver sirtuin antistof.

For hver sirtuin antistof en negativ kontrol (antistoffortynder kun) er illustreret, sammen med et væv kerne farvet med antistoffet. Antistofspecificitet blev valideret ved brug af blokerende peptid til at konkurrere med vævet farvning eller IHC på formalin-fikserede paraffin-indlejrede cellepellets behandlet med resveratrol.

Histoscore Metode

To uafhængige observatører scorede de tumor kerner ved hjælp af en vægtet histoscore metode [29]. Farvningsintensitet blev kategoriseret i procentdelen af ​​celler med negativ (0), svagt (1), moderat (2) og stærk (3) farvning. Den endelige histoscore blev beregnet ved følgende formel:

Histoscore = (0 x% negative tumorceller) + (1 x% af svage tumorceller) + (2 x% af moderate tumorceller) + (3 x % af stærke tumorceller)

histoscore varierede fra 0 til 300. aftale mellem de to observatører blev overvåget ved at beregne intraclass korrelationskoefficient. Resultaterne blev revurderet, hvis scoringer afveg af . 50

Statistisk analyse

Statistisk analyse blev udført ved hjælp af SPSS statistisk pakke (version 19 til Windows). Grundlæggende deskriptiv statistik blev udført for hvert antistof. Pearsons korrelationskoefficienter blev beregnet til at kvantificere sammenhængen mellem proteinekspression og kendte prognostiske markører, mens Mann-Whitney tests blev anvendt til at sammenligne ekspressionsniveauer med kategoriserede variabler såsom tumorklassificering og lymfeknude-status. Chi-squared test blev udført for at sammenligne binære histoscores med forskellige prognostiske indikatorer

I chi-square test og overlevelse analyser blev patienterne opdelt i to grupper:. Dem, der udtrykte høje niveauer af protein, og dem, der udtrykte lave niveauer i deres tumor. For alle sirtuins blev høje ekspressionsniveauer defineret som IHC score lig med eller over medianværdien, mens lave niveauer blev defineret som scorer mindre end medianværdien.

Kaplan Meier overlevelsesanalyse blev udført for at estimere forskelle i sygdom -fri overlevelse og sygdomsspecifikke overlevelse gange, ved hjælp af pancreas cancer tilbagefald og bugspytkirtelkræft specifikke dødsfald som de respektive endepunkter. Cox multipel regression blev udført for multivariat analyse sammenligner protein udtryk for variabler som tumorstørrelse, grad og lymfeknude status. Hazard ratio analyse blev udført for at fastslå den relative risiko for en patient recidiverende eller døende i forhold til protein ekspressionsniveauer. En værdi på p 0,05 blev anset for at være statistisk signifikant

Resultater

sirtuin proteinekspression i bugspytkirtelkræft

Den mediane værdi og området for de histoscores opnået for hver. sirtuin er angivet i tabel 2. Det cellulære lokalisering og niveauet af ekspression af de individuelle sirtuins blev vist at variere i PDAC væv. Eksempler på tumorvæv præsenterer med lave og høje niveauer af SIRT1-7, der fremhæver disse forskelle er vist i figur 2.

Eksempler på pancreas tumorer, der udtrykker både lave og høje niveauer af SIRT1-7 vises.

.

SIRT5 er forbundet med tumor patologiske parametre, men ikke patient resultat

Statistisk analyse afslørede, at SIRT1, 2, 4 6 ekspressionsniveauer i pancreas tumorvæv var ikke forbundet med kendte prognostiske faktorer eller patientens resultat. Men højere niveauer af nukleare SIRT5 blev vist, at være forbundet med tumorer 30mm i størrelse (p = 0,038) og tilstedeværelsen af ​​vaskulære og lymfatiske invasion (p = 0,042 p = 0,033, henholdsvis) (tabel 3). På trods af disse foreninger var der ingen sammenhæng mellem SIRT5 udtryk og patient resultat, som målt ved enten sygdomsfri eller sygdomsspecifikke overlevelse.

Lav SIRT3 udtryk er forbundet med markører for dårligt resultat.

Patienter med lave niveauer af nukleare SIRT3 i deres tumor var mere tilbøjelige til at præsentere med høj kvalitet, dårligt differentierede pancreas tumorer (p = 0,015 og p = 0,05 henholdsvis). På samme måde blev lave niveauer af cytoplasmatisk SIRT3 forbundet med højkvalitets tumorer (p = 0,035) (tabel 3).

SIRT 3 muligvis er impliceret i virkningen af ​​kemoterapi for kræft i bugspytkirtlen

Ingen væsentlig relationer blev fundet mellem SIRT3 tumor ekspressionsniveauerne og patient overlevelse og /eller recidiv i den fulde patient kohorte (n = 77). Som SIRT3 har en direkte rolle i reguleringen af ​​cellulær metabolisme, blev det anset for hensigtsmæssigt at stratificere patienterne i henhold til deres kemoterapi status, da stofskiftet og kemoterapi effekt kan være knyttet. Det blev bemærket, at 43,1% (22/51) af patienterne, der udtrykte lave niveauer af SIRT3 og 56,8% (29/51) af patienterne, der udtrykte høje niveauer af SIRT3 modtog ikke kemoterapi. Denne stratificeret analyse viste en signifikant overlevelse forskel mellem lav og høj SIRT3 cytoplasmatisk udtryk i de patienter, der ikke modtog kemoterapi (Fig 3). Patienter med lave niveauer af cytoplasmatisk SIRT3 i deres tumor havde en signifikant kortere tid til tilbagefald end dem med høje niveauer af cytoplasmatisk SIRT3 (p = 0,05, betyder tilbagevendende tidspunkt 11.8 vs 30,7 måneder, Fig 3A). Lave niveauer af cytoplasmatisk SIRT3 var forbundet med et 1,95 gange større risiko for tidligere tilbagefald (HR = 1,95 (0,98-3,84) p = 0,054). Multivariat analyse afslørede, at cytoplasmatisk SIRT3 (p = 0,062), lymfeknude-status (p = 0,008) og tumor differentiering (p = 0,041) var uafhængige af tumor fase og grad, at påvirke sygdomsfri overlevelse. Desuden cytoplasmatisk SIRT3 havde også en betydelig indvirkning på sygdomsspecifikke overlevelse hos patienter, der ikke fik kemoterapi; lave niveauer af SIRT3 var forbundet med en kortere tid til død (p = 0,014, gennemsnitlige overlevelsestid 14,6 vs 34,7 måneder, fig 3B). Patienter med lave niveauer af SIRT3 var 2,23 gange større sandsynlighed for at dø tidligere end dem med høje niveauer af SIRT3 (HR = 2,23 (1,15-4,29), p = 0,016). Multivariate cox-regressionsanalyse viste, at cytoplasmatisk SIRT3 (p = 0,02), lymfeknude-status (p = 0,006) og tumor differentiering (p = 0,006) var uafhængige af tumorklassificering og størrelse, i at påvirke sygdomsspecifik overlevelse. Ingen signifikant forskel i resultatet (sygdomsfri eller sygdomsspecifikke) i form af SIRT3 ekspression blev observeret for de patienter, der får kemoterapi (Fig 3C og 3D).

Kaplan-Meier overlevelse analyser, stratificeret efter kemoterapi status, blev udført. Patienter, som ikke har modtaget kemoterapi og udtrykte lave niveauer af cytoplasmatisk SIRT3 i deres tumorer var mere tilbøjelige til (a) tilbagefald hurtigere (p = 0,05 11,8 vs. 30,7 måneder) og (b) die tidligere (p = 0,014, 14,6 vs 34,7 måneder) end patienter, der udtrykte høje niveauer af SIRT3. Omvendt var der ingen signifikant forskel i resultatet som målt ved (c) tid til tilbagefald eller (d) tid til døden i form af SIRT3 udtryk hos patienter, som modtog kemoterapi.

Derudover patienter med lav SIRT3 udtryk, der modtog kemoterapi havde en længere tid til tilbagefald (20 vs 11,8 måneder, p = 0,057) og død (279. vs 14,6 måneder, p = 0,032) end dem, der ikke fik kemoterapi (fig 4A og 4B). Omvendt patienter, der udtrykte høje niveauer af SIRT3 og blev behandlet med kemoterapi havde en kortere tid til tilbagefald (14.3vs 30,7 måneder, p = 0,159) og død (18,3 vs 34,7 måneder, p = 0,148) end dem, som ikke fik kemoterapi, selvom dette ikke nåede statistisk signifikans (figur 4C og 4D).

Patienter med lav SIRT3 udtryk som modtog kemoterapi havde (a) en længere tid til tilbagefald (20 vs 11,8 måneder, p = 0,057) og (b ) en længere tid til død (27,9 vs 14,6 måneder, p = 0,032) end dem, der ikke fik kemoterapi. Omvendt patienter, som udtrykte høje niveauer af SIRT3 og blev behandlet med kemoterapi havde (a) en kortere tid for tilbagefald (14.3vs 30,7 måneder, p = 0,159) og (b) en kortere tid til død (18,3 vs 34,7 måneder, p = 0,148) end dem, der ikke fik kemoterapi, selvom dette ikke nåede statistisk signifikans.

SIRT7 kan fungere som en prognostisk indikator for patienter med kræft i bugspytkirtlen

Lave niveauer af både cytoplasmatisk og nuklear SIRT7 var forbundet med tumorer, der havde R1 resektioner ( 1 mm) (p = 0,039 p = 0,017 henholdsvis). Derudover blev lave niveauer af cytoplasmatisk SIRT7 forbundet med høj kvalitet tumorer (p = 0,032) (tabel 3).

Survival analyse viste ingen signifikante forskelle i sygdomsfri eller sygdomsspecifikke overlevelse tid mellem patienter, hvis tumorer havde lav eller høj SIRT7 nukleare udtryk. Men det var tydeligt fra overlevelse plots, at der var en opdeling af lav /høj SIRT7 udtryk linjer på cirka 12-14 måneder (Fig 5A og 5B). Analyse blev derfor udført på undergruppen af ​​patienter, der overlevede længere end 12 måneder (n = 44). Patienter med lav SIRT7 nukleare udtryk udstillet en kortere sygdomsfri overlevelse tid (p = 0,028, betyder sygdomsfri tid 20.1 vs 38 måneder, HR = 2,05 (1,07-3,92) p = 0,031, Fig 5C). Multivariat cox-regressionsanalyse viste, at nukleare SIRT7 udtryk (p = 0,023) og lymfeknude status (p = 0,004) var uafhængige af tumor differentiering, scene og kvalitet, at påvirke sygdomsfri overlevelse.

Survival analyse af hele kohorte viste ingen signifikante forskelle i (a) sygdomsfri overlevelse eller (b) sygdomsspecifikke overlevelse tid mellem patienter, hvis tumorer havde lav eller høj SIRT7 nukleare udtryk. Men det var tydeligt fra overlevelse plots, at der var en opdeling af lav /høj SIRT7 udtryk linjer på ca. 12-14 måneder. Analyse blev derfor udført på undergruppen af ​​patienter, der overlevede længere end 12 måneder (n = 44). Patienter med lav SIRT7 nuklear ekspression udviste (c) en kortere sygdomsfri overlevelse tid (p = 0,028, 20,1 vs 38 måneder) og (d) et fald i sygdomsspecifik tid (p = 0,026, 26,9 vs 43,1 måneder) end patienter hvis tumor udtrykte høje SIRT7 niveauer.

Desuden patienter med lave niveauer af tumor SIRT7 nukleare udtryk viste et fald i sygdomsspecifik tid (p = 0,026, betyder sygdomsspecifikke tid 26,9 vs 43,1 måneder) (fig 5D). Disse patienter var 2,09 (1.08-4.03) gange mere tilbøjelige til at dø hurtigere end personer med et højt nukleart SIRT7 (p = 0,029). Multivariat cox-regressionsanalyse viste, at nukleare SIRT7 (p = 0,020) og lymfeknude status (p = 0,007) var uafhængige af tumor differentiering, kvalitet og størrelse, at påvirke tid til død.

Diskussion

Denne undersøgelse forsøgt at fastslå, om SIRT1-7 proteinekspression var forbundet med klinisk-patologiske funktioner i bugspytkirtelkræft, og at bestemme deres potentielle anvendelse som prognostiske /prædiktive markører. Til dato har meget få studier undersøgt samspillet mellem sirtuins og bugspytkirtlen tumorudvikling. Disse undersøgelser har udelukkende fokuseret på SIRT1 og SIRT6 og har modstridende resultater [23-26]. Interessant, vores undersøgelse, udnytte et menneske resektion bugspytkirtlen tumor TMA, undersøgte alle syv sirtuins og har impliceret SIRT3 og SIRT7 som værende forbundet med mere fremskreden kræft i bugspytkirtlen. Ingen af ​​de resterende sirtuins blev vist at være associeret med patienten resultat, som målt ved sygdomsfri og sygdomsspecifikke overlevelse. Både SIRT3 og SIRT7 synes at fungere som tumor undertrykkere i forbindelse med kræft i bugspytkirtlen; lave niveauer af begge proteiner var forbundet med mere aggressive tumor fænotyper og dårligere patient resultat.

Der har været løbende debat om, hvorvidt SIRT3 fungerer som en tumor promotor eller suppressor [30]. Dette er på grund af sine modstridende roller i reguleringen af ​​celleproliferation og overlevelse [31, 32]. Vores data dog støtte en hypotese, hvor SIRT3 virker primært som en tumor suppressor, eventuelt ved at fremme apoptose, en funktion, som kan gå tabt i mere aggressive maligniteter. Dette er i overensstemmelse med observationer i kolorektal cancer, hvor SIRT3 er blevet forbundet med vækst anholdelse og proapoptotiske funktioner gennem interaktioner med både p53 /Bcl-2 og JNK2 /JNK1 veje [33] og via regulering af HIF1A og ROS [34]. Det er blevet rapporteret, at tab af SIRT3 udløser oxidativ skade med reaktive ilt arter (ROS) signalering at skabe et gunstigt miljø for tumorudvikling.

SIRT3 er en mitokondrie protein og regulerer en række metaboliske processer, herunder fedtsyrer oxidation , oxidativ phosphorylering og TCA-cyklus [35, 36]. Et afgørende skridt i tumorudvikling proces er metabolisk omprogrammering. Tumorceller, i sammenligning med normale celler, er afhængige af en forøget aerob glycolyse (selv i nærvær af oxygen) for at formere sig. Det er derfor biologisk plausibelt, at tab eller forringelse af SIRT3 udtryk, kunne have en skadelig virkning på cellulær metabolisme, i sidste ende resulterer i tumorudvikling. Det er blevet foreslået, at aktivering af SIRT3 forårsager et skift fra glycolyse til oxidativ phosphorylering og aktivering af tricarboxylsyre (TCA) cyklussen, derefter bremse tumorcellevækst [35]. Denne hypotese er analog med den observeret med hensyn til SIRT6 regulering af Warburg effekten, hvor tabet af SIRT6 tumor undertrykkende funktion driver denne kontakt i glucosemetabolisme [6]. Især er det blevet vist, at en reduktion i ekspressionen af ​​SIRT3 i muse MEF’er og

in vivo

modeller, resulterede i øget oxidativ skade, opregulering af ROS-medieret signalering, aktivering af HIF-1α og metabolisk omprogrammering som alle bidrager til øget spredning og tumorudvikling [37].

Vores data understøtter en sådan hypotese, hvor lave niveauer af SIRT3 fremme spredning, og er forbundet med mere aggressive tumorer, der nyder godt af kemoterapi, der er målrettet hurtigt prolifererende celler. I tråd med dette, vores data tyder på, at patienter, hvis tumor udtrykker lave niveauer af SIRT3 var mere tilbøjelige til at tilbagefald og dø tidligere, hvis de ikke fik kemoterapi. Dette var ikke indlysende for patienter, hvis tumorer udtrykte høje niveauer af SIRT3. Analyse af patienter, som fik kemoterapi viste ingen forskel i overlevelse mellem dem, hvis tumorer udtrykte lave eller høje SIRT3 protein niveauer, hvilket tyder på, at kemoterapeutika kan bidrage til at lette de negative virkninger af reduceret SIRT3 udtryk. Dette er væsentligt, da det giver mulighed for terapeutisk intervention. SIRT3 kan derfor udgøre en roman prædiktiv biomarkør, der kunne bruges til at stratificere patienter i henhold til deres sandsynlighed for at reagere på kemoterapi.

At SIRT3 kan være involveret i at mediere en respons på kemoterapi interessante, givet den seneste udvikling fremhæver, at fasten kan beskytte normale /sunde celler fra kemoterapi, mens sensibiliserende kræftceller til dens virkninger [38, 39]. SIRT3 evne til at regulere metabolisk stress er ikke kun en funktion af tumorigenese, men også af kalorie-restriktion og faste. Der er observeret SIRT3 at beskytte celler mod oxidativ beskadigelse efter kalorieindhold begrænsning [40]. SIRT3 er ansvarlig for at regulere proteiner, såsom IDH2, underenheder af komplekse 1-2, succinat dehydrogenaseaktivitet og langkædede acyl-coenzym A dehydrogenase (LCAD) [40, 41], som er involveret i oxidativ phosphorylering, TCA-cyklus og fedtsyrer oxidation. Det er muligt, at følgende faste og opregulering af SIRT3, celler skifte tilbage fra en høj glycolysen for oxidativ phosphorylering og TCA cyklus, hvilket i sidste ende resulterer i en reduktion i cellulær proliferation. Evidens fra musemodeller antyder, at fastende i kombination med kemoterapi reducerer tumorstørrelse til næsten halv størrelse af tumorer fra mus behandlet kun med kemoterapi [39]. Denne samme undersøgelse viste også differential stress sensibilisering, hvorved fastende beskytter normale celler endnu specifikt sensibiliserer tumorcellerne til de toksiske virkninger af kemoterapeutiske midler. En hypotese for denne selektivitet som reaktion vedrører SIRT3, er det muligt at følge faste, niveauerne af SIRT3 stigninger i normale celler, glykolyse er slukket, og niveauerne af oxidativt stress og proliferation reduceres, som alle tjener til at beskytte normale celler fra virkningerne af kemoterapi narkotika. Omvendt de dysregulerede tumorceller kan være ude af stand til at øge aktivering af SIRT3, hvilket resulterer i en fortsat aerob glykolyse, forbedret spredning og følsomhed over for kemoterapi. Foruden fastende /kalorieindhold begrænsning, er motion også vist sig at øge SIRT3 niveauer og tæller aldersrelateret nedgang [32, 42]. Det faste kunne forbedre effektiviteten af ​​eksisterende behandlinger er et spændende perspektiv, og understreger, at livsstilsændringer dvs. kost og motion kan bruges til at forsøge at forbedre patientens velbefindende og samlede resultat.

I modsætning SIRT3, relativt lidt er kendt vedrørende funktion og substrater af SIRT7 og dens funktion i tumorudvikling. Men på en måde svarende til alle de andre SIRTs, de data, der er til rådighed, er modstridende. SIRT7 er en nucleolar protein og er involveret i ribosom biogenese og rRNA transkription, med forhøjet udtryk resulterer i øget transskription [43]. Det menes også at spille en fremtrædende rolle i spredning, med tyder det mere stærkt udtrykt i hurtigt prolifererende væv; men nogle rapporterer, at det også kan have anti-proliferative virkninger [44, 45]. Det menes at deacetylate p53, hvilket reducerer dets funktionelle kapacitet og indflydelse på cellecyklus kontrol [46]. Dette, kombineret med dens evne til at køre spredning, giver SIRT7 med en potentiel rolle for at lette tumorudvikling. Således tyder modstridende funktioner til den rolle, som SIRT7 spiller i malign sygdom. En forklaring herpå kan være gennem sin tilknytning til p53. Greenblatt et al foreslået, at 45-50% af alle tumorer udviser muteret p53, og dette kan mindske den onkogene rolle SIRT7, deraf association med tumor-undertrykkende egenskaber [47]. Men der er nu en del debat om, hvorvidt p53 er virkelig en deacetylase mål for SIRT7. Nylige observationer har identificeret SIRT7 som fungerer som en meget selektiv deacetylase af lysin 18 i histon H3 (H3K18ac) [48-50]. Det er tidligere blevet vist, at lave niveauer af H3K18Ac er forbundet med mere aggressive tumorer og dårligere patient resultat [51, 52]. Meget tyder på, at ved at deacetylering H3K18, SIRT7 medierer transkriptionel repression af en udvalgt gruppe af gener. Interessant er de fleste af disse gener til stede med tumorundertrykkende egenskaber og er involveret i RNA-bearbejdning, proteintranslation og cellulær metabolisme. SIRT7 kan være nødvendigt for at opretholde den tumorfremkaldende fænotype frem for at initiere cellulær transformation som dets ekspression var nødvendigt for forankringsuafhængig vækst, proliferation i lavt serum betingelser, tab af kontaktinhibering og vækst af tumorxenoplantater [48]. Flere undersøgelser har vist, at SIRT7 er opreguleret i tumorer, herunder bryst-, skjoldbruskkirtlen og hepatocellulært carcinom [9, 53, 54].