8.25.2.1.2 minskad enzymatisk avgiftning
BLM är allmänt erkänd som en icke-specifik klastogenic; emellertid är dess toxicitet mycket selektiv för lungceller. Mekanismen för denna lungselektiva toxicitet har inte lösts fullständigt. Några potentiella mekanistiska förklaringar för denna vävnadsselektiva toxicitet inkluderar en minskad förmåga hos lungceller att initiera DNA-reparation (granskad i Chen och Stubbe 2005), ökad retention av BLM genom antingen ökad tillströmning eller minskad utflöde (granskad i Chen och Stubbe 2005) eller den reducerade enzymatiska kapaciteten hos lungepitelceller att avgifta BLM. Kulminerade bevis i litteraturen stöder hypotesen att reducerade nivåer av bleomycinhydrolas (BlmX, Blmh) i lungan och följaktligen minskad enzymatisk avgiftning av BLM kan spela en viktig roll i BLM-ackumulering och lungtoxicitet.
Blmh är ett cysteinproteas som liknar proteasomens 20s-underenhet (Joshua-Tor et al. 1995). Blmh upptäcktes först genom dess förmåga att metaboliskt inaktivera BLM A2 till den primära BLM-metaboliten deamido-BLM A2 (dA2), som verkar vara den enda metaboliten av BLM (Schwartz et al. 1999). Blmh har klonats och upprätthåller BLM-deamidasaktivitet i flera eukaryoter inklusive jäst (Xu och Johnston 1994), kanin (Sebti och Lazo 1987; Sebti et al. 1987, 1989), råtta (Takeda et al. 1996a, b) och human (Bromme et al. 1996; Ferrando et al. 1996). Blmh katalyserar effektivt deamideringen av båda BLM-isoformerna som finns i den kliniska blandningen, blenoxan A2 och B2, genom att hydrolysera terminalaminen och eliminera en metallkoordineringsplats (Morris et al. 1991; Sebti et al. 1987). Båda mänskliga (Bromme et al. 1996) och kanin (Sebti et al. 1989) blmh var effektivare för att katalysera deamideringen av BLM B2 än den för BLM A2. In vitro genotoxiska studier har visat att dA2 är signifikant mindre aktiv vid framställning av enkelsträngade eller dubbelsträngade klyvningar med användning av antingen FAG (Huang et al. 1981) eller plasmid-DNA-mallar (Zou et al. 2002). I överensstämmelse med dessa resultat befanns den deamiderade formen av BLM vara 6 till 35 gånger mindre potent än moderföreningen i dess förmåga att hämma proliferation av skivepitelcancer i huvud och hals (Lazo 1989, s. 436). Överuttryck av human Blmh i CHO-celler skyddade också celler från BLM-inducerad Genotoxicitet, förmodligen genom omvandling av BLM till den deamiderade formen (Lefterov et al. 1998). In vivo misslyckades injektion av dA2 att visa lungtoxicitet genom hydroxiprolinnivåer, vilket är en indikator på ökat kollagen och lungfibros (Lazo och Humphreys 1983). Möjlig förklaring till denna brist på toxicitet är att dA2 antingen inte kan ackumuleras i lungceller eller inte är giftigt för lungceller.
det är väl etablerat, åtminstone i djurstudier, att minskad Blmh-aktivitet är en signifikant bidragande faktor till BLM-inducerad lungtoxicitet. Blmh knockout-möss kunde inte generera dA2-metaboliten och var signifikant mer mottagliga för att utveckla BLM-inducerad lungfibros än deras kontroller av vildtyp (Schwartz et al. 1999). Lågdos BLM vid 25 mg kg−1 ökade hydroxiprolinhalterna med 30% i knockout-möss som motsatte sig ingen förändring i vildtypsmöss. En annan genetisk studie, som utnyttjar stamskillnader i BLM-mottaglighet (BLM-resistent C3, BLM-känslig C56/Bl6), identifierade två genetiska loci som ger mottaglighet, betecknad blmpf1 och blmpf2. blmpf1 lokaliserades till den stora Histokompatibilitetskomplexgenen (MHC), medan den andra platsen, blmpf2, lokaliserades till kromosom 11 och gav specifik mottaglighet för BLM (Haston et al. 2002). Författarna drog slutsatsen att minst en av generna i blmpf2-regionen sannolikt är Blmh. Mänskliga studier har undersökt skillnaderna i enstaka nukleotidpolymorfismer (SNP) i den C-terminala änden av Blmh-genen. Dessa studier har emellertid inte identifierat en korrelation mellan SNP och lungtoxicitet (Nuver et al. 2005), även om SNP(G/G) är korrelerad med minskad total överlevnad hos testikelpatienter som får BLM-kombinationsbehandling (de Haas et al. 2008). Ytterligare studier krävs för att avgöra om denna SNP minskar metabolisk inaktivering av BLM och bidrar till sjukligheten hos patienter som får BLM-baserad kemoterapi.
enzymatiskt är det tydligt fastställt att Blmh-aktivitet mot BLM A2 minskar i lungorna hos mottagliga arter och att denna minskning korrelerar med lungfibros som indikeras genom förhöjda hydroxiprolinnivåer i lungan (Lazo och Humphreys 1983). Kaniner som är resistenta mot BLM-inducerad lungfibros visar liknande omvandlingsfrekvenser för BLM A2 till dA2 i lungor och andra vävnader, medan möss misslyckades med att visa pulmonell enzymaktivitet för BLM A2 (Lazo och Humphreys 1983). Dessutom visar knockout-möss utan funktionell Blmh överkänslighet mot BLM-inducerad lungfibros (Schwartz et al. 1999).
det är tänkbart att den observerade differentiella aktiviteten hos Blmh kan redogöra för predisposition till toxicitet i lungorna. Denna differentiella aktivitet kan potentiellt förklaras genom differentiella Blmh-uttrycksnivåer i lunga och andra vävnader. Nordlig analys visade låga nivåer av Blmh-uttryck i lungan och levern, med det högsta uttrycket observerat i testiklarna och skelettmuskeln (Bromme et al. 1996). Intressant visade mänskliga alveolära typ II-celler den lägsta nivån av Blmh-uttryck bland de åtta analyserade cancercellstyperna (Bromme et al. 1996). Data som undersöker proteinnivåer i lungan är knappa. Så vitt vi vet har det bara gjorts en studie som undersöker Blmh-proteinskillnader mellan vävnader hos råttor. Använda ELISA och western blotting, Kamata et al. (2007) observerade att Blmh-proteinnivåerna i lungan var ungefär hälften av de som identifierades i levern hos 6 veckor gamla Råttor. Ingen har emellertid försökt identifiera dessa skillnader inom de heterogena subpopulationerna av celler i lungan, särskilt de mest mottagliga cellerna som utsetts genom mikroskopiska patologistudier, typ i-epitelcellerna (Adamson 1984; Aso et al. 1976; Jones och Reeve 1978). Fler studier krävs för att identifiera om skillnader i Blmh beror på minskat uttryck eller ett alternativt verkningssätt.
Alternativt kan man överväga möjligheten att lungceller uttrycker högre nivåer av en förmodad BLM-transportör. Även om denna hypotes skulle överensstämma med oförmågan, in vivo, av lungor att konvertera BLM till dA2, finns det ingen allmän konsensus om lungcellernas förmåga att ta upp BLM. Det är uppenbart att BLM är beroende av aktiv transport för att få inträde i cellen (Poddevin et al. 1991). Använda hamster lungcellinje och BLM (Pron et al. 1993) identifierades ett 250 kDa-cellytprotein som binder BLM. Intressant visade jämförelse av två humana cellinjer med olika BLM-mottaglighet att celler som var resistenta mot BLM hade färre BLM-bindningsställen (Pron et al. 1999). Identifieringen av det förmodade BLM-transportsystemet hjälper till att förstå vikten av BLM-internalisering eller metabolism i mottagligheten av lungceller för BLM-toxicitet.
huruvida mekanismen för cellselektiv toxicitet är ett primärt svar på reducerat uttryck av Blmh, minskat BLM-upptag eller en kombination av de två, vilket leder till ökad lungalveolär epitelcellskänslighet, återstår att bestämma. Oavsett mekanismen är det uppenbart att Blmh spelar en kritisk roll för skydd mot BLM-toxicitet.