8.25.2.1.2 zmniejszona detoksykacja enzymatyczna
BLM jest ogólnie uznawany za niespecyficzny klastogenny; jednak jego toksyczność jest wysoce selektywna dla komórek płuc. Mechanizm tej selektywnej toksyczności płucnej nie został w pełni wyjaśniony. Niektóre potencjalne mechanistyczne wyjaśnienia tej selektywnej toksyczności tkankowej obejmują zmniejszoną zdolność komórek płuc do inicjowania naprawy DNA (recenzja w Chen and Stubbe 2005), zwiększoną retencję BLM przez zwiększony napływ lub zmniejszony wypływ (recenzja w Chen and Stubbe 2005) lub zmniejszoną zdolność enzymatyczną komórek nabłonka płuc do detoksykacji BLM. Kulminacyjne dowody w literaturze potwierdzają hipotezę, że obniżony poziom hydrolazy bleomycyny (BlmX, Blmh) w płucach i w konsekwencji zmniejszona enzymatyczna detoksykacja BLM może odgrywać ważną rolę w akumulacji BLM i toksyczności płuc.
Blmh jest proteazą cysteinową, która przypomina podjednostkę 20s proteasomu (Joshua-Tor et al. 1995). Blmh po raz pierwszy odkryto poprzez jego zdolność do metabolicznej inaktywacji BLM A2 do pierwotnego metabolitu BLM deamido-BLM A2 (dA2), który wydaje się być jedynym metabolitem BLM (Schwartz et al. 1999). Blmh został sklonowany i utrzymuje aktywność deamidazy BLM w wielu eukariotach, w tym drożdżach (Xu and Johnston 1994), królikach (Sebti and Lazo 1987; Sebti et al. 1987, 1989), szczur (Takeda et al. 1996a, b) i człowieka (Bromme et al. 1996; Ferrando et al. 1996). Blmh skutecznie katalizuje deamidację obu izoform BLM występujących w mieszaninie klinicznej, blenoksanie A2 i B2, hydrolizując końcową aminę i eliminując jedno miejsce koordynacji metalu (Morris i wsp . 1991; Sebti et al. 1987). Zarówno ludzkie (Bromme et al. 1996) i królik (Sebti et al. 1989) blmh były bardziej skuteczne w katalizowaniu deamidation BLM B2 niż BLM A2. Badania genotoksyczne in vitro wykazały, że dA2 jest znacznie mniej aktywny w wytwarzaniu jednoniciowych lub dwuniciowych rozszczepów przy użyciu fagów (Huang i wsp . 1981) lub szablony plazmidowego DNA (Zou et al. 2002). Zgodnie z tymi wynikami, deamidowana postać BLM okazała się być 6-do 35-krotnie słabsza od związku macierzystego w jego zdolności do hamowania proliferacji raka płaskonabłonkowego głowy i szyi (Lazo 1989, str. 436). Nadekspresja ludzkiego Blmh w komórkach CHO chroniła również komórki przed genotoksycznością wywołaną BLM, prawdopodobnie przez konwersję BLM do postaci deamidowanej (Lefterov i in. 1998). In vivo, wstrzyknięcie dA2 nie wykazało toksyczności płucnej poprzez poziomy hydroksyproliny, co jest wskaźnikiem zwiększonego kolagenu i zwłóknienia płuc (Lazo and Humphreys 1983). Możliwe wyjaśnienie tego braku toksyczności jest takie, że dA2 nie jest w stanie gromadzić się w komórkach płuc lub nie jest toksyczny dla komórek płuc.
wiadomo, przynajmniej w badaniach na zwierzętach, że zmniejszona aktywność Blmh jest istotnym czynnikiem wpływającym na toksyczność płuc wywołaną BLM. Myszy z nokautem Blmh nie były w stanie wytworzyć metabolitu dA2 i były znacznie bardziej podatne na rozwój zwłóknienia płuc wywołanego BLM niż ich grupy kontrolnej typu dzikiego (Schwartz et al. 1999). Niska dawka BLM w dawce 25 mg kg-1 zwiększała poziom hydroksyproliny o 30% u myszy nokautujących w przeciwieństwie do braku zmian u myszy typu dzikiego. Inne badania genetyczne, wykorzystujące różnice szczepów w podatności na BLM (BLM-resistant C3, BLM-sensitive C56/Bl6), zidentyfikowały dwa loci genetyczne, które nadają podatność, oznaczone blmpf1 i blmpf2. blmpf1 zlokalizowano na Genie Major Histocompatibility Complex (MHC), podczas gdy drugie locus, blmpf2, zlokalizowano na chromosomie 11 i nadano specyficzną podatność na BLM (Haston et al. 2002). Autorzy doszli do wniosku, że co najmniej jeden z genów w regionie blmpf2 jest prawdopodobnie Blmh. Badania na ludziach zbadały różnice w polimorfizmach pojedynczych nukleotydów (SNPs) w C-końcowym końcu genu Blmh. Jednak badania te nie wykazały korelacji między SNP a toksycznością płucną (Nuver i wsp . 2005), chociaż SNP (G/G) jest skorelowany ze zmniejszonym całkowitym przeżyciem pacjentów z jądrami otrzymujących leczenie skojarzone BLM (de Haas i wsp. 2008). Konieczne są dalsze badania w celu ustalenia, czy SNP zmniejsza metaboliczną inaktywację BLM i przyczynia się do zachorowalności pacjentów otrzymujących chemioterapię opartą na BLM.
enzymatycznie, jest wyraźnie ustalone, że aktywność Blmh w kierunku BLM A2 zmniejsza się w płucach gatunków wrażliwych i że spadek ten koreluje z zwłóknieniem płuc, jak wskazano poprzez podwyższony poziom hydroksyproliny w płucach (Lazo and Humphreys 1983). Króliki oporne na zwłóknienie płuc wywołane BLM wykazują podobne współczynniki konwersji BLM A2 do dA2 w płucach i innych tkankach, podczas gdy myszy nie wykazywały aktywności enzymu płucnego dla BLM A2 (Lazo and Humphreys 1983). Ponadto, myszy nokautujące bez funkcjonalnego Blmh wykazują nadwrażliwość na zwłóknienie płuc wywołane BLM (Schwartz et al. 1999).
jest możliwe, że zaobserwowana różniczkowalna aktywność Blmh może stanowić predyspozycję do toksyczności w płucach. Ta zróżnicowana aktywność może być potencjalnie wyjaśniona poprzez zróżnicowane poziomy ekspresji Blmh w płucach i innych tkankach. Northern analiza wykazała niskie poziomy ekspresji Blmh w płucach i wątrobie, z najwyższą ekspresją obserwowaną w jądrach i mięśniach szkieletowych (Bromme et al. 1996). Co ciekawe, ludzkie komórki pęcherzykowe typu II wykazywały najniższy poziom ekspresji Blmh wśród ośmiu analizowanych typów komórek nowotworowych (Bromme et al. 1996). Dane badające poziom białka w płucach są rzadkie. Według naszej wiedzy, było tylko jedno badanie badające różnice białek Blmh między tkankami u szczurów. Stosując ELISA i western blotting, Kamata et al. (2007) zaobserwował, że poziom białka Blmh w płucach był około połowę tych zidentyfikowanych w wątrobie 6-tygodniowych szczurów. Jednak nikt nie próbował zidentyfikować tych różnic w heterogenicznych subpopulacjach komórek w płucach, w szczególności najbardziej podatnych komórek wyznaczonych w badaniach patologii mikroskopowej, komórek nabłonkowych typu I(Adamson 1984; Aso et al. 1976; Jones and Reeve 1978). Wymagane są dalsze badania w celu określenia, czy różnice w Blmh są spowodowane zmniejszoną ekspresją lub alternatywnym sposobem działania.
Alternatywnie, można rozważyć możliwość, że komórki płuc wyrażają wyższe poziomy domniemanego transportera BLM. Chociaż hipoteza ta byłaby zgodna z niezdolnością, in vivo, płuc do konwersji BLM do dA2, nie ma ogólnego konsensusu co do zdolności komórek płuc do przyjmowania BLM. Oczywiste jest, że BLM zależy od aktywnego transportu, aby uzyskać wejście do komórki (Poddevin et al. 1991). Za pomocą linii komórek płucnych chomika i BLM (Pron et al. 1993), 250 kDa powierzchni białka komórkowego, który wiąże BLM zidentyfikowano. Co ciekawe, porównanie dwóch ludzkich linii komórkowych o różnej wrażliwości BLM wykazało, że komórki odporne na BLM mają mniej miejsc wiązania BLM (Pron et al. 1999). Identyfikacja domniemanego systemu transportu BLM pomoże w zrozumieniu znaczenia internalizacji BLM lub metabolizmu w podatności komórek płuc na toksyczność BLM.
należy określić, czy mechanizm selektywnej toksyczności komórek jest pierwotną odpowiedzią zmniejszonej ekspresji Blmh, zmniejszonego wychwytu BLM lub kombinacji tych dwóch czynników, co prowadzi do zwiększenia wrażliwości komórek nabłonka pęcherzykowego płuc. Niezależnie od mechanizmu, jasne jest, że Blmh odgrywa kluczową rolę w ochronie przed toksycznością BLM.