Cell rep:La ingesta de selenio puede prevenir eficazmente la leucemia mieloide aguda

Cell rep:La ingesta de selenio puede prevenir eficazmente la leucemia mieloide aguda

Fondo

La leucemia mieloide aguda (LMA) es un tumor maligno caracterizado por la proliferación anormal de células progenitoras hematopoyéticas y células madre infiltradas en la médula ósea, la sangre y otros tejidos. La heterogeneidad citogenética y molecular contribuye a la naturaleza refractaria y a la recaída de la LMA. Un obstáculo clave en el tratamiento es la enfermedad mínima residual (EMR), caracterizada por la presencia de células iniciadoras leucémicas (CIL), que son cruciales para la recaída de la enfermedad en cierta medida. Estas células presentan similitudes con las células madre hematopoyéticas normales en términos de autorrenovación, proliferación y diferenciación. Por consiguiente, a medida que se definen mejor los componentes de las células madre cancerosas, las terapias alternativas dirigidas a las LIC abren nuevas vías para el tratamiento de la LMA y otras neoplasias malignas.

La GPR44 se expresa en varios tipos de células, pero se encuentra predominantemente en las células efectoras Th2. La literatura existente sobre GPR44 se centra principalmente en su papel en las enfermedades autoinmunes y la inmunidad de tipo 2, con una notable falta de investigación sobre su papel en las neoplasias hematológicas.

En este estudio, los autores descubrieron que la activación de GPR44 podría mediar efectos antileucémicos endógenos. En concreto, la adición de selenio a LIC de un modelo de LMA de ratón y a células de LMA derivadas de pacientes dio lugar a la producción de prostaglandinas de ciclopentenona (CyPG). Las CyPGs, tras la activación de GPR44, inhiben las vías de señalización MAPK y PI3K/AKT/mTOR mediadas por KRAS, promoviendo la apoptosis en las células de LMA. Estos hallazgos subrayan el importante papel terapéutico de GPR44 en la leucemia y proporcionan una base mecanicista para las propiedades quimiopreventivas del selenio y los CyPGs en la LMA.

Resultado de la investigación

1.La suplementación con selenio puede mejorar el pronóstico de la leucemia mieloide aguda (LMA).

En primer lugar, el autor trasplantó células de LMA CD45.1 WT en ratones receptores CD45.2 que habían sido alimentados con Se-A o Se-S durante 4 semanas, creando ratones secundarios de LMA. Después de 3 semanas, los ratones fueron sacrificados y se recogieron muestras de sangre, médula ósea y bazo. Se observó que Se-S reducía significativamente la carga de células iniciadoras de leucemia (LIC) en la médula ósea y el bazo, prolongando la supervivencia de los ratones con LMA. Posteriormente, se compararon los efectos de diferentes formas de selenio dietético (incluyendo Na2SeO3 y SeMet) en ratones con LMA, revelando que el selenio dietético podía reducir los niveles de glóbulos blancos. También aliviaba el agrandamiento del bazo y el hígado. Los resultados de la investigación del autor confirman que la suplementación de selenio en la dieta puede inhibir eficazmente la LMA, y el Na2SeO3 tiene una ventaja preventiva sobre el SeMet en la LMA.

Figura 1. La suplementación con Se mejora el resultado de la LMA

2.La suplementación con selenio induce la producción de CyPGs endógenos en la LMA.

Posteriormente, los autores midieron los niveles de 15d-PGJ2 (prostaglandina J2) en el suero de ratones con LMA y evaluaron la expresión de la ciclooxigenasa-1 (COX-1) y de la PGD sintasa hematopoyética (H-PGDS). Los resultados mostraron que una dieta enriquecida en selenio aumentaba significativamente la expresión de las proteínas relevantes COX-1 y H-PGDS, promoviendo un aumento de los niveles de PGJ2.

Para investigar más a fondo el posible papel de la H-PGDS, los autores trataron a ratones Se-S AML con el inhibidor de la H-PGDS HQL79 para bloquear la producción de CyPGs endógenas. Los resultados mostraron que el tratamiento con HQL79 aumentaba la carga tumoral y elevaba el contenido de LICs en la médula ósea y el bazo de los ratones Se-S. En conclusión, estos resultados sugieren que la suplementación con selenio mitiga la LMA al potenciar las CyPGs endógenas mediante el aumento de la expresión de H-PGDS.

Figura 2. El suplemento de Se induce la producción endógena de CyPGs en AML

3.La activación de GPR44 puede reducir la gravedad de la leucemia

Posteriormente, los autores probaron si diferentes formas de CyPGs exógenos podían tratar la LMA en ratones Se-A. Los resultados mostraron que el tratamiento con CyPGs (DK-PGD2, 15d-PGJ2, Δ12-PGJ2, y D12-PGJ3) redujo el CBC en ratones y frenó la esplenomegalia, excepto DK-PGD2, todos los demás compuestos indujeron la muerte de células humanas de leucemia mieloide aguda (MOLM13) de una manera dependiente de la dosis y el tiempo. Además, en las células MOLM13 se detectó la expresión de GPR44 tanto a nivel de transcripción como de proteína, con un aumento significativo de su forma intracelular. Esto enfatiza la importancia de los CyPGs en la localización en la membrana celular de GPR44 en AML.

Los autores validaron además la relevancia clínica tratando células de LMA derivadas de pacientes con DK-PGD2 o 15d-PGJ2. De 12 muestras de pacientes con LMA, 9 respondieron al DK-PGD2, mostrando una mayor apoptosis celular. El examen reveló que los pacientes sensibles al tratamiento con DK-PGD2 tenían una mayor expresión de GPR44, más de cuatro veces superior a la de las muestras refractarias, lo que subraya aún más el papel crucial de GPR44 en la LMA. Estos resultados indican que el aumento de las GPRs endógenas o el uso de dosis farmacológicas de GPRs exógenas tratan eficazmente la leucemia mieloide.

Figura 3. La activación de GPR44 disminuye la gravedad de la leucemia

4.La ausencia de GPR44 en las células de la LMA da lugar a enfermedades agresivas. Estudios anteriores han indicado que GPR44 desempeña un papel crucial en la apoptosis inducida por CyPG de las células de LMA. Por lo tanto, los autores validaron los efectos de la deficiencia de GPR44 en las células AML. En comparación con el control, el trasplante de GPR44 - / - células AML con dieta Se-S dio lugar a un aumento de los glóbulos blancos receptores de WT y agrandamiento del bazo. En los ratones trasplantados con células GPR44 - / - AML, el número total de células Lin - AML y LICs en la médula ósea y el bazo aumentó más del doble en comparación con los ratones trasplantados con WT AML. La pérdida de GPR44 dio lugar a un aumento de diez veces en la capacidad de formación de colonias de células AML, lo que sugiere que la alta expresión de GPR44 puede ser un objetivo para la terapia CyPG en lugar de un factor pronóstico.

Figura 4. La falta de GPR44 en las células de LMA provoca una enfermedad agresiva

5. La actividad de PPARγ influye en la progresión de la LMA Gpr44-/-

Dado que PPARγ y GPR44 comparten los mismos ligandos, los autores investigaron la posible diafonía entre PPARγ y GPR44. Se-S ratones con células Gpr44 - / - AML fueron tratados con el PPARγ antagonista selectivo GW9662, lo que resulta en significativamente mayor CBC en comparación con los ratones tratados con el agente de control, acompañado de esplenomegalia. Por el contrario, los ratones Se-S con Gpr44 - / - AML tratados con rosiglitazona (un agonista de PPARγ) mostraron una disminución de los niveles de glóbulos blancos y esplenomegalia. En general, estos datos sugieren que las células AML que carecen de expresión GPR44 todavía pueden ser parcialmente afectadas por Se o CyPGs dirigidos a través de la señalización PPARγ, lo que lleva a la muerte celular posiblemente a través de la activación de P53. Sin embargo, la expresión de GPR44 activado resulta en una respuesta más fuerte a los LICs libres de AML.

6.La falta de activación de GPR44 afecta a la señalización KRAS-MAPK en células de LMA

Posteriormente, los autores llevaron a cabo análisis de secuenciación de ARN en LICs de LMA WT y GPR44 - / - y encontraron cambios significativos en el programa transcripcional debido a la deficiencia de GPR44. Además, tanto el ARNm como la expresión proteica de KRAS aumentaron significativamente en las células GPR44 - / - AML. Se observó un aumento de la fosforilación de los componentes de MAPK (RAF, MEK y ERK) en las células GPR44 - / - AML, acompañado de un aumento de la expresión de RAF-1. El efecto descendente de la señalización MAPK, el aumento de la fosforilación de C-JUN, confirmó aún más la activación de la señalización MAPK en las células GPR44 - / - AML, en consonancia con el papel de la señalización KRAS-MAPK en el desarrollo de la leucemia. Esto proporciona una explicación adicional para el aumento de la invasividad de las células GPR44 - / - AML.

Figura 5. La falta de GPR44 activa la señalización KRAS-MAPK en células AML

7.La inhibición de la señalización KRAS/MAPK revierte el impacto del knockout de GPR44 en la AML.

El autor utilizó métodos como el inhibidor de KRAS BAY293, lentivirus que expresan dCas9KRAB33, y gRNA específico dirigido al promotor de KRAS de ratón para la validación. Los resultados demostraron una disminución significativa de la viabilidad de las células GPR44 - / - AML, junto con una notable reducción en la expresión de genes anti-apoptóticos y genes relacionados con el ciclo celular. La tasa de supervivencia de los ratones receptores también aumentó significativamente.

Posteriormente, el autor trató células GPR44 - / - AML con el inhibidor selectivo de MEK PD98059 in vitro, lo que condujo a un aumento de la tasa de supervivencia en ratones trasplantados. Las células GPR44 - / - AML tratadas con PD98059 mostraron una disminución de la expresión de P-ERK, un aumento de la expresión de P53 y un debilitamiento de la expresión de genes antiapoptóticos, genes relacionados con el ciclo celular y genes de quiescencia de células madre. La inhibición de KRAS o MEK mermó la capacidad de formación de colonias de las células GPR44 - / - AML.

En resumen, estos datos demuestran una cierta conexión entre GPR44 y la regulación de la señalización KRAS/MAPK. Esto puede servir como un objetivo alternativo para revertir el deterioro de AML en ausencia de GPR44."

Figura 6. La inhibición de la señalización KRAS/MAPK revierte el efecto asociado al KO de GPR44 en AML

8.La pérdida de GPR44 exacerba la LMA mediante la activación de la vía PI3K/AKT/mTOR.

KRAS está implicado en la vía de señalización PI3K/AKT/mTOR. Por lo tanto, los autores llevaron a cabo una evaluación en WT (tipo salvaje) y GPR44 - / - (GPR44 knockout) células AML. En las células AML GPR44 - / -, la expresión y los niveles de fosforilación de PI3K y AKT aumentaron significativamente. Además, aumentó la expresión de PKA y PKC. La fuerte disminución de PTEN y P-PTEN sugiere que la pérdida de GPR44 puede tener un impacto negativo en el papel supresor de tumores de PTEN en AML. El uso de inhibidores de PI3K (LY294002 y Wortmannin) produjo una disminución de la viabilidad e inhibió la capacidad de formación de colonias en las células GPR44 - / - AML, lo que indica que PI3K está altamente expresada y activada en estas células.

Resumen del artículo

En este estudio, la suplementación de selenio dietético con GPR44 en un modelo de ratón de leucemia humana, líneas celulares de LMA humana, y muestras de pacientes dio lugar a la apoptosis de LMA LICs (Células Iniciadoras de Leucemia) desencadenada por CyPGs endógenos producidos a través de la vía COX-H-PGDS o la activación exógena de CyPGs. En ratones con LMA, la ausencia de GPR44 exacerbó la enfermedad a través de la regulación al alza de las vías de señalización MAPK y PI3K/AKT/mTOR mediadas por KRAS relacionadas con RTK. Las GPR44 no afectaron a las células madre hematopoyéticas normales en la médula ósea de ratones con LMA o LMC, lo que las convierte en una opción terapéutica segura que garantiza la recuperación efectiva de la función hematopoyética normal durante la leucemia.