| Summary: | Οι μέχρι τώρα ενδείξεις από τη βιβλιογραφία εισηγούνται ένα πιθανό προστατευτικό
ρόλο των οιστρογόνων στην καρκινογένεση στο παχύ έντερο. Η έκφραση των
οιστρογονικών υποδοχέων στο φυσιολογικό βλεννογόνο του παχέος εντέρου, στα
αδενώματα και τα καρκινώματα και οι αλληλεπιδράσεις τους με διάφορους
συμπαράγοντες θα πρέπει να μελετηθούν υπό το πρίσμα των πολύπλοκων μοριακών
δικτύων μεταξύ επιθηλιακών κυττάρων και μυοϊνοβλαστών του στρώματος, αλλά και
της θεωρίας των βλαστικών κυττάρων που φαίνεται να ενέχονται στην
καρκινογένεση. Η έκφραση των ERα, ERβ1, ΑΙΒ-1, TIF-2, PELP1, NCoR και
ALDH1 μελετήθηκε ανοσοϊστοχημικά σε 107 καρκινώματα παχέος εντέρου, σε 77
δείγματα φυσιολογικού βλεννογόνου και σε 29 αδενώματα του ίδιου οργάνου.
Εκτιμήθηκαν τόσο τα επιθηλιακά κύτταρα όσο και οι μυοϊνοβλάστες. Για την
ακριβέστερη εκτίμηση των μυοϊνοβλαστών, συνεχόμενες ιστολογικές τομές
υποβλήθηκαν σε ανοσοϊστοχημικό έλεγχο με χρήση των anti-αSMA και CD34
αντισωμάτων. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η έκφραση των ERβ1, ΑΙΒ-1, ΤΙF-2
και PELP1 ήταν πιο συχνή σε μυοϊνοβλάστες του στρώματος των καρκινωμάτων σε
σχέση με τα αδενώματα και το φυσιολογικό βλεννογόνο. Επίσης, στους
μυοϊνοβλάστες των καρκινωμάτων, ο NCoR εντοπιζόταν αποκλειστικά στο
κυτταρόπλασμα των κυττάρων. Αντίθετα, δεν υπήρχε διαφορά στο ποσοστό
έκφρασης των δεικτών αυτών στα επιθηλιακά κύτταρα μεταξύ του φυσιολογικού
βλεννογόνου, των αδενωμάτων και των καρκινωμάτων. Ωστόσο, η
κυτταροπλασματική εντόπιση του ERβ1 ήταν συχνότερη στα επιθηλιακά κύτταρα
των καρκινωμάτων σε σχέση με το φυσιολογικό βλεννογόνο και τα αδενώματα.
Επίσης, ο NCoR εκφραζόταν πιο συχνά στο κυτταρόπλασμα και σπανιότερα στον
πυρήνα των κακοήθων επιθηλιακών κυττάρων σε σχέση με τα φυσιολογικά
επιθηλιακά κύτταρα. Η κυτταροπλασματική έκφραση του NCoR στα επιθηλιακά
κύτταρα σχετιζόταν με μεγαλύτερη ελεύθερη νόσου και συνολική επιβίωση και
αποτελούσε ανεξάρτητο προγνωστικό δείκτη της ελεύθερης νόσου επιβίωσης. Τα
αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ένα πιθανό ρόλο της ενεργοποίησης του μονοπατιού
των οιστρογονικών υποδοχέων στους μυοϊνοβλάστες του στρώματος, στην ανάπτυξη
των καρκινωμάτων του παχέος εντέρου. Επίσης, η κυτταροπλασματική μετατόπιση,
από τον πυρήνα, του NCoR στα επιθηλιακά κύτταρα, πιθανότατα επηρεάζει διάφορα
μοριακά δίκτυα στον πυρήνα των κυττάρων, επιφέροντας ταυτόχρονα
ογκοπροαγωγές δράσεις στα επιθηλιακά κύτταρα του βλεννογόνου και
ογκοκατασταλτικές επιδράσεις στα αναπτυσσόμενα νεοπλάσματα. Δεδομένου ότι, η
πυρηνική έκφραση του NCoR έχει προταθεί ως δείκτης των stem κυττάρων, τα
ελάχιστα κύτταρα, στα οποία παρατηρήθηκε πυρηνική έκφραση στον καρκίνο παχέος
εντέρου, πιθανότατα, αντιστοιχούν σε καρκινικά stem κύτταρα. Η ALDH1 αποτελεί,
επίσης, δείκτη φυσιολογικών και καρκινικών stem κυττάρων σε διάφορα όργανα. Στη
μελέτη μας η ALDH1 εκφράστηκε έντονα σε κύτταρα του φυσιολογικού
βλεννογόνου, τα οποία βρίσκονταν στη βάση των κρυπτών και πιθανότατα
αντιπροσωπεύουν τα stem/προγονικά κύτταρα του εντερικού επιθηλίου. Κατά
αντιστοιχία, η έκφραση της ALDH1 στα καρκινικά κύτταρα σχετιζόταν με παρουσία
μεταστάσεων και χειρότερη ελεύθερη νόσου επιβίωση. Το εύρημα αυτό, πιθανόν, να
αποτελεί ένα δείκτη των καρκινικών stem/προγονικών κυττάρων. Αντίθετα, η
έκφραση ALDH1 στους μυοϊνοβλάστες των καρκινωμάτων σχετιζόταν με ευνοϊκούς
προγνωστικούς παράγοντες και μεγαλύτερο ελεύθερο νόσου διάστημα. Επίσης,
περιστατικά με χαμηλή έκφραση ALDH1 στους μυοϊνοβλάστες και υψηλή έκφραση
στα επιθηλιακά κύτταρα σχετιζόταν με μικρότερο διάστημα ελεύθερη νόσου
επιβίωσης, αλλά και συνολικής επιβίωσης. Τα ευρήματα αυτά υποδεικνύουν το
σημαντικό ρόλο των πολύπλοκων αλληλεπιδράσεων επιθηλίου-στρώματος κατά την
καρκινογένεση στο παχύ έντερο και επισημαίνουν τα πολύπλοκα μοριακά δίκτυα που
ρυθμίζουν τη λειτουργία των κυττάρων. Η συστημική προσέγγιση των επιθηλιακών
κυττάρων και της παθολογίας τους προϋποθέτει τη μελέτη των μορίων τους μέσα σε
πολύπλοκα δίκτυα που επηρεάζουν τη δράση τους με μη γραμμικό τρόπο και
περιλαμβάνει αμφίδρομες αλληλεπιδράσεις από τα περιβάλλοντα κύτταρα. === Background. The stochastic model of carcinogenesis is recently challenged by the stem cell model. The later suggests that cancer develops from uncontrolled
proliferation and aberrant differentiation of adult stem cells or progenitor cells that
acquire stem cell-like properties. Microenvironment regulates function and
differentiation of normal epithelial cells creating a protective niche for stem cells.
Additionally, microenvironment plays a critical role in induction and progression of
carcinomas. Both mutations in adult stem cells and changes in signals emanating from
the stem cell niche contribute to the initiation of carcinomas. Recent findings suggest a protective role of estrogens in colorectal carcinogenesis. However, estrogens exert various actions on cells depending on the molecular microenvironment and their
cross-talk with intracellular cascades and coregulators of transcription. Additionally,
estrogens modulate the function of stromal cells and might influence carcinogenesis
by indirect actions. Elucidation of the molecular networks implicated in estrogen
signaling is very important in view of the potential use of selective estrogen receptor
modulators in chemoprevention and targeted anticancer therapy.
Materials and methods. An immunohistochemical study was designed to analyze the estrogen receptors α and β and the various co-regulators of transcription
expression of along with that of a proposed functional stem cell marker, ALDH1, in
normal colonic mucosa, adenomas and colorectal carcinomas. One hundred seven
cases of colorectal carcinoma were retrieved from the Pathology files of the
University Hospital of Patras, Greece. None of the patients had received preoperative
chemotherapy or radiotherapy. All female patients were at the postmenopausal age.
Follow-up was available for all patients. Paired normal mucosa and adenoma
specimens were evaluated in 77 and 29 cases, respectively, in an effort to examine the
whole spectrum of the multistage progression of colorectal carcinogenesis. Primary
antibodies against ERα, ERβ1, AIB-1, TIF-2, PELP1, NCoR and ALDH1 and the
Envision polymer-based detection system were employed. Epithelial cells and stromal
myofibroblasts were separately assessed. α-SMA and CD34 staining of serial
histologic sections was valuable for the recognition of the myofibroblastic nature of
the cells.
Results. ERα expression was extremely rare and was noted in <1% of the
epithelial cells in two cases of colorectal carcinoma. ERβ1, TIF-2, and NCoR were
expressed in the nuclei and cytoplasm of epithelial cells and myofibroblasts. AIB-1
and PELP-1 were expressed in the nuclei of epithelial cells and myofibroblasts.
PELP-1 displayed a dot-like pattern of staining in the nuclei of cells that is possibly attributed to the presence of focally increased concentration of PELP1 in multiprotein co-regulator complexes within the nuclei of cells. Statistical analysis revealed that nuclear and cytoplasmic expression of ERβ1 and TIF-2 and nuclear expression of AIB-1 and PELP1 in myofibroblasts increased from normal mucosa through adenoma to carcinomas. NCoR was expressed in the cytoplasm of carcinoma-associated fibroblasts but not in myofibroblasts of normal mucosa. Thus, various components of estrogen signaling namely ERβ1 (both genomic and non-genomic actions-associated localization) and co-regulators of transcription, are enhanced in cancer associated myofibroblasts, whereas co-repressor NCoR is expressed in the cytoplasm of the cells implying that ER signaling is enhanced in myofibroblasts of carcinomas. In contrast, nuclear expression of ERβ1, AIB-1, TIF-2, and PELP-1 in epithelial cells was not different among normal mucosa, adenomas and carcinomas.
Cytoplasmic expression of ERβ1 was higher in colorectal carcinomas, implying
activation of non-genomic actions of ERβ in colorectal carcinogenesis. A translocation of NCoR from the nucleus to the cytoplasm was noted in colorectal carcinomas, since nuclear expression was more common in normal mucosa and cytoplasmic expression was noted in the majority of carcinomas. Cytoplasmic
expression of NCoR in epithelial cells was associated with favorable prognosis. These
findings might suggest that derepression of NCoR repressed transcription is an
important feature of colorectal carcinogenesis and correlates with patients’ prognosis. ALDH1 expression was noted in the nuclei and the cytoplasm of myofibroblasts
and epithelial cells. Expression in myofibroblasts was more often noted in carcinomas compared to normal mucosa and was associated with absence of metastasis and
favorable prognosis. Epithelial cells of normal mucosa expressed high levels of
ALDH1 expression. A distinct pattern of ALDH1 expression along the crypt axis was
noted. Nuclear expression was more common and cytoplasmic expression was
intensified at the base of the crypts (compartment where epithelial stem cells reside) compared to superficial epithelium. Carcinomas displayed heterogenous expression of ALDH1 in epithelial cells. Increased cytoplasmic expression was associated with the presence of metastasis and poor prognosis. Thus, ALDH1 expression had distinct
impacts on metastatic potential of carcinomas and patients’ prognosis, accordingly to
the cell where it is expressed. Additionally, patients with increased expression in
epithelial cells and decreased expression in myofibroblasts had worse prognosis
compared to patients displaying all other combinations of ALDH1 expression in
epithelial cells and myofibroblasts.
Our findings imply a possible role of ALDH1 as a stem/progenitor cell marker
in normal mucosa. The association of ALDH1 expression in malignant cells with
metastatic potential and worse prognosis implies that it might represent a marker of
carcinomas with increased stem/progenitor cell content. The favorable prognostic role
of ALDH1 expression in myofibroblasts might be associated with its role in local
retinoic acid production. Retinoic acid has various tumor suppressive roles in
colorectal carcinomas and can potentially be used in chemopreventive or
chemotherapeutic strategies especially in patients with low local production levels.
Thus, a comprehensive analysis of molecular networks both in any single cell and
among the different cells of colorectal carcinomas and non neoplastic mucosa are
mandatory in order to elucidate the role of estrogen signaling in colorectal
carcinogenesis in view of development of targeted clinical applications.
Conclusions
1.ERβ is the predominant estrogen receptor in colonic tissue.
2.ERβ1 dependent signaling is enhanced in cancer-associated myofibroblasts.
3.PELP1 is associated with genomic actions in both epithelial cells and myofibroblats.
4.In epithelial cells, loss of NCoR nuclear expression correlates with colorectal
carcinogenesis possibly through derepression of transcription mediated by various
transcription factors.
5.ALDH1 emerges as a marker of normal and cancer stem cells of colorectal
carcinomas.
|
|---|
