Sorafenib i sertralina w terapii HCC – wpływ na procesy autofagii

Czy synergistyczne działanie sorafenibu i sertraliny zmienia autofagię w HCC?

Badanie eksperymentalne przeprowadzone na linii komórkowej HepG2 oceniało synergistyczny wpływ sorafenibu i sertraliny na procesy autofagii w komórkach raka wątrobowokomórkowego (HCC). Sorafenib, jako inhibitor wielokinazowy, stanowi standardowe leczenie pierwszej linii w zaawansowanym HCC, jednak jego skuteczność jest ograniczona przez rozwój oporności i działania niepożądane. Rak wątroby był siódmą przyczyną zgonów związanych z nowotworami w 2022 roku, przyczyniając się do ponad ćwierć miliona zgonów na całym świecie, przy czym HCC stanowi 75-85% wszystkich przypadków. Niestety, ponad 50% przypadków HCC jest diagnozowanych w zaawansowanym stadium, gdzie opcje leczenia są ograniczone.

Badanie przeprowadzono na ludzkiej linii komórkowej HepG2 (American Type Culture Collection), hodowanej w medium DMEM z dodatkiem antybiotyków i FBS. Komórki poddawano działaniu sorafenibu (17,8 µl) i sertraliny (8,9 µl) w dawkach odpowiadających IC₅₀/2 przez 24 godziny, stosowanych pojedynczo lub w kombinacji. Jako kontrolę pozytywną autofagii zastosowano głodzenie komórek w DPBS przez 2 godziny. Sertralina, powszechnie stosowana w leczeniu zaburzeń psychicznych, wykazała obiecujące wyniki w terapii nowotworów dzięki swoim właściwościom przeciwnowotworowym poprzez efekty związane z apoptozą i autofagią oraz synergistyczne działanie z innymi lekami. Właściwości przeciwnowotworowe sertraliny zostały po raz pierwszy zidentyfikowane przez Telermana i wsp. w 1993 roku.

Autofagia jest mechanizmem charakteryzującym się lizosomalną degradacją wewnątrzkomórkowych białek i organelli, który przyciągnął znaczną uwagę ze względu na swoją rolę w chorobach i fizjologii człowieka. Może ona promować lub hamować rozwój raka, a także wpływać na progresję i odpowiedź na terapię. We wczesnych stadiach kancerogenezy autofagia działa jako mechanizm ochronny organizmu, ograniczający rozwój nowotworu. Jednak w zaawansowanych stadiach umożliwia komórkom nowotworowym przetrwanie w warunkach stresu, takich jak hipoksyczne mikrośrodowisko guza i głodzenie indukowane terapią.

Jakie mechanizmy regulują autofagię w komórkach nowotworowych?

Analiza ekspresji genów LC3 i Beclin-1 metodą RT-qPCR nie wykazała istotnych statystycznie różnic między grupami badanymi (P=0,0916 dla LC3 i P=0,6022 dla Beclin-1). Jednakże badania z wykorzystaniem barwienia oranżem akrydyny ujawniły tworzenie kwaśnych organelli pęcherzykowatych w komórkach poddanych działaniu sertraliny, sorafenibu oraz ich kombinacji, podobnie jak w grupie kontrolnej poddanej głodzeniu. Zjawisko to nie występowało w komórkach kontrolnych nieleczonych. Dodatkowo, badanie immunofluorescencyjne wykazało wyraźną punktową lokalizację białek LC3 i p62 w cytoplazmie komórek traktowanych lekami, wskazującą na zwiększone tworzenie autofagosomów. Szczególnie liczne punkty obserwowano w komórkach traktowanych sorafenibem lub kombinacją sorafenib-sertralina.

Autofagia jest regulowana przez białka takie jak Beclin-1, p62/sekwestosom1 (SQSTM1) i białko związane z autofagią (ATG)8/LC3, które uczestniczą w tworzeniu i dojrzewaniu autofagosomów. Te autofagosomy łączą się z lizosomami w celu degradacji resztek komórkowych. Najnowsze obserwacje sugerują, że sorafenib indukuje autofagię w komórkach raka wątroby poprzez modulowanie kilku szlaków sygnałowych, w tym szlaków mTOR i SHP-1/STAT3/MCL-1/Beclin-1, a także poprzez modulowanie indukcji stresu retikulum endoplazmatycznego, zaburzenia metabolizmu sfingolipidów i zmiany transkrypcji mikroRNA. Dysregulacja autofagii była również powiązana z sertraliną w kilku liniach komórkowych. Wykazano, że sertralina indukuje autofagię poprzez aktywację kinazy białkowej aktywowanej przez AMP (AMPK), która hamuje szlak sygnałowy mTOR-rybosomalnego białka S6 kinazy B1. Z drugiej strony, sprzeczne wyniki zaobserwowano w raku płuc, gdzie sertralina hamuje autofagię i ułatwia apoptozę indukowaną przez TRAIL.

Wyniki badania sugerują, że zarówno sorafenib, jak i sertralina, stosowane samodzielnie lub w kombinacji, indukują zmiany związane z aktywnością autofagiczną w komórkach HepG2. Chociaż indukujący autofagię efekt sorafenibu jest dobrze udokumentowany, wpływ sertraliny na autofagię różni się w zależności od typu nowotworu. Autorzy wcześniej informowali, że sorafenib i sertralina wywierają synergistyczny efekt przeciwnowotworowy na komórki HepG2, znacznie zmniejszając żywotność komórek i indukując apoptozę przy niższych dawkach w porównaniu do każdego leku stosowanego osobno.

Czy sertralina wspiera terapię HCC poprzez modulację autofagii?

Badanie to jako pierwsze wykazało tworzenie punktów LC3 i p62, wskazujących na zwiększoną liczbę autofagosomów w komórkach HepG2 traktowanych sertraliną. Ponadto, w połączeniu z sorafenibem, sertralina skutecznie wprowadza zmiany związane z przepływem autofagicznym. Sugeruje to, że sertralina może pełnić podwójną rolę w terapii przeciwnowotworowej – jako lek wspomagający dzięki swoim właściwościom przeciwdepresyjnym oraz jako modulator autofagii, uzupełniający inne działania przeciwnowotworowe. Jiang i wsp. informowali, że sertralina indukowała autofagię i hamowała wzrost komórek, prowadząc wyłącznie do śmierci komórek autofagicznych bez wyzwalania apoptozy zależnej od kaspaz. W niedrobnokomórkowym raku płuca, połączenie sertraliny i erlotynibu zwiększało aktywację autofagii i śmierć komórek nowotworowych poprzez wzajemną regulację szlaków AMPK/mTOR/S6K.

Należy zauważyć, że samo zwiększenie liczby autofagosomów nie musi oznaczać nasilenia autofagii, gdyż może również sugerować blokadę tego procesu. Ponieważ autofagia jest procesem wieloetapowym, pomiar samego LC3 lub p62 nie wystarcza do pełnego zrozumienia zachodzących zjawisk komórkowych, co stanowi ograniczenie prezentowanego badania. Większość testów wykorzystuje LC3 jako modelowy substrat do pomiaru przepływu autofagicznego. Ważne jest określenie, w jakim stopniu LC3-II jest degradowany w sposób zależny od lizosomów w określonym czasie.

Podsumowując, badanie wykazało, że kombinacja sorafenibu i sertraliny indukuje zmiany związane z aktywnością autofagiczną w komórkach HepG2. Podczas gdy efekty indukujące autofagię sorafenibu są dobrze udokumentowane, wykazano zmienne efekty sertraliny na autofagię w różnych typach nowotworów. Badanie ujawniło, że sorafenib i lek przeciwdepresyjny sertralina, stosowane osobno lub w kombinacji, skutkowały zwiększeniem liczby autofagosomów w porównaniu z grupą kontrolną, wprowadzając tym samym zmiany związane z aktywnością autofagiczną w komórkach HepG2. Konieczne są dalsze badania nad molekularnymi mechanizmami działania sorafenibu i sertraliny, aby lepiej zrozumieć kliniczne zastosowanie tej kombinacji w przezwyciężaniu oporności na leczenie i poprawie wyników terapii pacjentów z HCC.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie na linii komórkowej HepG2 oceniało wpływ sorafenibu i sertraliny na autofagię w komórkach raka wątrobowokomórkowego. Sorafenib, standardowy lek pierwszej linii w zaawansowanym HCC, w połączeniu z sertraliną wykazał synergistyczne działanie. Analiza ekspresji genów LC3 i Beclin-1 nie wykazała istotnych różnic między grupami, jednak barwienie oranżem akrydyny ujawniło tworzenie kwaśnych organelli pęcherzykowatych w komórkach poddanych działaniu obu leków. Badanie immunofluorescencyjne potwierdziło zwiększone tworzenie autofagosomów, szczególnie w komórkach traktowanych kombinacją leków. Sertralina może pełnić podwójną rolę w terapii – jako lek przeciwdepresyjny oraz modulator autofagii. Wyniki sugerują potencjalne znaczenie tej kombinacji w przezwyciężaniu oporności na leczenie HCC, jednak konieczne są dalsze badania nad molekularnymi mechanizmami działania obu leków.