8.25.2.1.2 verminderde enzymatische ontgifting
BLM wordt algemeen erkend als een niet-specifiek clastogeen; de toxiciteit is echter zeer selectief voor pulmonale cellen. Het mechanisme van deze pulmonale selectieve toxiciteit is niet volledig verdwenen. Sommige mogelijke mechanistische verklaringen voor deze weefselselectieve toxiciteit omvatten een verminderd vermogen van pulmonale cellen om DNA-herstel te starten (beoordeeld in Chen en Stubbe 2005), verhoogde retentie van BLM door ofwel verhoogde instroom of verminderde efflux (beoordeeld in Chen en Stubbe 2005), of de verminderde enzymatische capaciteit van pulmonale epitheliale cellen om BLM te ontgiften. Culminerend bewijs in de literatuur ondersteunt de hypothese dat verlaagde niveaus van bleomycine hydrolase (BlmX, Blmh) in de longen en bijgevolg verminderde enzymatische ontgifting van BLM een belangrijke rol kunnen spelen bij de accumulatie van BLM en pulmonale toxiciteit.
Blmh is een cysteïneprotease die lijkt op de 20S subeenheid van het proteasoom (Joshua-Tor et al. 1995). Blmh werd voor het eerst ontdekt door zijn vermogen om BLM A2 metabolisch te inactiveren tot de primaire metaboliet BLM deamido-BLM A2 (dA2), die de enige metaboliet van BLM lijkt te zijn (Schwartz et al. 1999). Blmh is gekloond en handhaaft BLM deamidase activiteit in meerdere eukaryoten met inbegrip van gist (Xu en Johnston 1994), konijn (Sebti en Lazo 1987; Sebti et al. 1987, 1989), rat (Takeda et al. 1996a, b), en menselijk (Bromme et al. 1996; Ferrando et al. 1996). Blmh katalyseert efficiënt de deamidatie van beide BLM-isovormen in het klinische mengsel, blenoxaan A2 en B2, door het terminale amine te hydrolyseren en één metaalcoördinatieplaats te elimineren (Morris et al. 1991; Sebti et al. 1987). Zowel menselijk (Bromme et al. 1996) en konijn (Sebti et al. 1989) blmh was efficiënter in het katalyseren van de deamidatie van BLM B2 dan die van BLM A2. In vitro genotoxische studies hebben aangetoond dat de dA2 significant minder actief is bij het produceren van enkelstrengs of dubbelstrengs splijten met behulp van beide faag (Huang et al. 1981) of plasmide DNA templates (Zou et al. 2002). In overeenstemming met deze resultaten bleek de gedeamideerde vorm van BLM 6 tot 35 maal minder krachtig te zijn dan de moederverbinding in zijn vermogen om de proliferatie van plaveiselcelcarcinoom in hoofd en nek te remmen (Lazo 1989, p. 436). Overexpressie van humane Blmh in CHO-cellen beschermde ook cellen tegen BLM-geïnduceerde Genotoxiciteit, vermoedelijk door omzetting van BLM in de gedeamideerde vorm (Lefterov et al. 1998). In vivo kon injectie van dA2 geen pulmonale toxiciteit aantonen via hydroxyproline-spiegels, wat een indicator is voor verhoogde collageen-en longfibrose (Lazo en Humphreys 1983). Mogelijke verklaring voor dit gebrek aan toxiciteit is dat dA2 niet in staat is zich op te hopen in pulmonale cellen of niet toxisch is voor pulmonale cellen.
het is duidelijk, althans in dierstudies, dat verminderde blmh-activiteit een belangrijke factor is die bijdraagt tot BLM-geïnduceerde pulmonale toxiciteit. Blmh knockout muizen waren niet in staat om de DA2 metaboliet te genereren en waren significant gevoeliger voor het ontwikkelen van BLM-geïnduceerde pulmonale fibrose dan hun wild-type controles (Schwartz et al. 1999). Lage dosis BLM bij 25 mg kg−1 verhoogde de hydroxyprolinespiegels bij knockoutmuizen met 30%, in tegenstelling tot geen verandering bij wild-typemuizen. Een andere genetische studie, gebruik makend van stamverschillen in BLM gevoeligheid (BLM-resistente C3, BLM-gevoelige C56/Bl6), identificeerde twee genetische loci die gevoeligheid verlenen, aangeduid blmpf1 en blmpf2. blmpf1 was gelokaliseerd voor het Major Histocompatibility Complex (MHC) gen, terwijl de tweede locus, blmpf2, gelokaliseerd was voor chromosoom 11 en een specifieke gevoeligheid voor BLM (Hason et al. 2002). De auteurs concludeerden dat ten minste één van de genen in het blmpf2-gebied waarschijnlijk Blmh is. De menselijke studies hebben de verschillen in enig nucleotidepolymorfismen (SNPs) in het C-eindeind van het gen Blmh onderzocht. Deze studies hebben echter geen correlatie aangetoond tussen de SNP en pulmonale toxiciteit (Nuver et al. 2005), hoewel de SNP(G/G) gecorreleerd is met een verminderde algehele overleving van testiculaire patiënten die BLM-combinatiebehandeling kregen (de Haas et al. 2008). Verdere studies zijn nodig om te bepalen of deze SNP de metabole inactivatie van BLM vermindert en bijdraagt aan de morbiditeit van patiënten die op BLM gebaseerde chemotherapie krijgen.
enzymatisch is duidelijk vastgesteld dat Blmh-activiteit naar BLM A2 afneemt in de longen van gevoelige soorten en dat deze afname correleert met pulmonale fibrose zoals aangegeven door verhoogde hydroxyproline-spiegels in de longen (Lazo en Humphreys 1983). Konijnen die resistent zijn tegen BLM-geïnduceerde pulmonale fibrose vertonen vergelijkbare conversiepercentages van BLM A2 tot dA2 in longen en andere weefsels, terwijl muizen geen pulmonale enzymactiviteit voor BLM A2 vertoonden (Lazo en Humphreys 1983). Bovendien vertonen knockoutmuizen zonder functionele Blmh overgevoeligheid voor BLM-geïnduceerde pulmonale fibrose (Schwartz et al. 1999).Het is denkbaar dat de waargenomen differentiële activiteit van Blmh de predispositie voor toxiciteit in de longen kan verklaren. Deze differentiële activiteit kan mogelijk worden verklaard door differentiële blmh expressieniveaus in Long-en andere weefsels. Noordelijke analyse toonde lage niveaus van blmh expressie in de longen en lever, met de hoogste expressie waargenomen in de testis en skeletspieren (Bromme et al. 1996). Interessant, menselijke alveolaire type II cellen tentoongesteld het laagste niveau van blmh expressie onder de acht kanker celtypes geanalyseerd (Bromme et al. 1996). Gegevens die eiwitniveaus in de longen onderzoeken zijn schaars. Voor zover wij weten, is er slechts één studie geweest die blmh-eiwitverschillen tussen weefsels bij ratten onderzocht. Met behulp van ELISA en western blotting, Kamata et al. (2007) waargenomen dat Blmh eiwit niveaus in de longen waren ongeveer de helft van die geïdentificeerd in de lever van 6 weken oude ratten. Echter, niemand heeft geprobeerd om deze verschillen binnen de heterogene subpopulaties van cellen binnen de long te identificeren, in het bijzonder de meest gevoelige cellen aangewezen door microscopische pathologie studies, de type I epitheliale cellen (Adamson 1984; Aso et al. 1976; Jones and Reeve 1978). Er zijn meer studies nodig om te identificeren of verschillen in Blmh te wijten zijn aan verminderde expressie of een alternatief werkingsmechanisme.
men kan ook de mogelijkheid overwegen dat pulmonale cellen hogere concentraties van een vermeende BLM-transporter tot expressie brengen. Hoewel deze hypothese consistent zou zijn met het onvermogen, in vivo, van longen om BLM om te zetten in dA2, is er geen algemene consensus over het vermogen van longcellen om BLM op te nemen. Het is duidelijk dat BLM afhankelijk is van actief transport om toegang te krijgen tot de cel (Poddevin et al. 1991). Met behulp van hamster pulmonale cellijn en BLM (Pron et al. 1993), werd een 250 kDa-celoppervlakteproteã ne geà dentificeerd die BLM bindt. Interessant, vergelijking van twee menselijke cellijnen met verschillende BLM gevoeligheid bleek dat cellen resistent tegen BLM minder BLM bindingsplaatsen hadden (Pron et al. 1999). De identificatie van het vermeende BLM-transportsysteem zal helpen bij het begrijpen van het belang van BLM-internalisatie of metabolisme in de gevoeligheid van pulmonale cellen voor BLM-toxiciteit.
of het mechanisme van celselectieve toxiciteit een primaire respons is van verminderde expressie van Blmh, verminderde opname van BLM, of een combinatie van beide, wat leidt tot verhoogde gevoeligheid voor longalveolaire epitheliale cellen, moet nog worden bepaald. Ongeacht het mechanisme, is het duidelijk dat Blmh een kritieke rol speelt in de bescherming tegen BLM toxiciteit.