Тканеспецифичность экспрессии протеогликанов в различных типах опухолей человека

Введение. Протеогликаны (ПГ) – белково-углеводные молекулы, участвующие в межклеточных взаимодействиях и поддержании структуры внеклеточного матрикса. Экспрессия ПГ и их состав значительно изменяются при злокачественной трансформации клеток и тканей.

Цель работы – изучить тканеспецифичность экспрессии основных ПГ (глипикана-1, перлекана, синдекана-1, аггрекана, верси- кана, ХСПГ4/NG2, бревикана, декорина и люмикана) в нормальных (фибробласты, эпителиальные клетки предстательной железы PNT2) и опухолевых клеточных линиях человека (рак предстательной железы, молочной железы, легкого, мозга, почки) методом полимеразной цепной реакции c обратной транскрипцией.

Результаты. Было показано, что фибробласты наиболее активно экспрессируют ПГ, а клетки PNT2 характеризуются более низкой (в 5–6 раз) экспрессией ограниченного набора ПГ. Опухолевые клеточные линии отличаются по общей транскрипционной активности ПГ (до 10 раз) и паттерну экспрессируемых ПГ, обладая при этом тканеспецифичными признаками (например, экспрессия синдекана-1 более характерна для опухолей предстательной железы, а экспрессия перлекана – для рака легкого).

Заключение. Вариабельность паттернов экспрессии ПГ в клеточных линиях одного типа опухоли может вносить вклад во внутриопухолевую гетерогенность и служить потенциальным биомаркером для персонализированной диагностики опухолей.

1. Sarrazin S., Lamanna W.C., Esko J.D. Heparan sulfate proteoglycans. Cold Spring Harb Perspect Biol 2011;3(7):pii:a004952.

2. Theocharis A.D., Skandalis S.S., Tzanakakis G.N., Karamanos N.K. Proteoglycans in health and disease: novel roles for proteoglycans in malignancy and their pharmacological targeting. FEBS J 2010;277:3904–23.

3. Dietrich C.P., Nader H.B., Straus A.H. Structural differences of heparan sulfates according to the tissue and species of origin. Biochem Biophys Res Commun 1983;111(3):865–71.

4. Gharbaran R. Advances in the molecular functions of syndecan-1 (SDC1/CD138) in the pathogenesis of malignancies. Crit Rev Oncol Hematol 2015;94(1):1–17.

5. Liu W., Litwack E.D., Stanley M.J. et al. Heparan sulfate proteoglycans as adhesive and anti-invasive molecules. Syndecans and glypican have distinct functions. J Biol Chem 1998;273:22825–32.

6. Beauvais D.M., Burbach B.J., Rapraeger A.C. The syndecan-1 ectodomain regulates alphavbeta3 integrin activity in human mammary carcinoma cells. J Cell Biol 2004;167:171–81.

7. Shi X., Liang W., Yang W., et al. Decorin is responsible for progression of non-smallcell lung cancer by promoting cell proliferation and metastasis. Tumour Biol 2015;36(5):3345–54.

8. Iozzo R.V., Sanderson R.D. Proteoglycans in cancer biology, tumour microenvironment and angiogenesis. J Cell Mol Med 2011;15(5):1013–31.

9. Gotte M., Kersting C., Ruggiero M. et al. Predictive value of syndecan-1 expression for the response to neoadjuvant chemotherapy of primary breast cancer. Anticancer Res 2006;26:621–7.

10. Juuti A., Nordling S., Lundin J. et al. Syndecan-1 expression – a novel prognostic marker in pancreatic cancer. Oncology 2005;68(2–3):97–106.

11. Wiksten J.P., Lundin J., Nordling S. et al. Epithelial and stromal syndecan-1 expression as predictor of outcome in patients with gastric cancer. Int J Cancer 2001;95:1–6.

12. Hasengaowa, Kodama J., Kusumoto T. et al. Prognostic significance of syndecan-1 expression in human endometrial cancer. Ann Oncol 2005;16(7):1109–15.

13. Kusumoto T., Kodama J., Seki N. et al. Clinical significance of syndecan-1 and versican expression in human epithelial ovarian cancer. Oncol Rep 2010;23:917–25.

14. Ibrahim S.A., Hassan H., Vilardo L. et al. Syndecan-1 (CD138) modulates triple-negative breast cancer stem cell properties via regulation of LRP-6 and IL-6-mediated STAT3 signaling. PloS One 2013;8(12):e85737.

15. Kim S.Y., Choi E.J., Yun J.A. et al. Syndecan-1 Expression Is Associated with Tumor Size and EGFR Expression in Colorectal Carcinoma: a Clinicopathological Study of 230 Cases. Int J Med Sci 2015;12(2):92–9.

16. Shimada K., Anai S., Fujii T. et al. Syndecan-1 (CD138) contributes to prostate cancer progression by stabilizing tumourinitiating cells. J Pathol 2013;231(4): 495–504.

17. Zellweger T., Ninck C., Mirlacher M. et al. Tissue microarray analysis reveals prognostic significance of syndecan-1 expression in prostate cancer. Prostate 2003;55(1):20–9.

18. Xu Y., Yuan J., Zhang Z. et al. Syndecan-1 expression inhuman glioma is correlated with advanced tumor progression and poor prognosis. Mol Biol Rep 2012;39(9):8979–85.

19. Theocharis A.D., Skandalis S.S., Tzanakakis G., Karamanos N.K. Proteoglycans in health and disease: novel roles for proteoglycans in malignancy and their pharmacological targeting. FEBS J 2010;277(19):3904–23.

20. Iozzo R.V., Moscatello D.K., McQuillan D.J., Eichstetter I. Decorin is a biological ligand for the epidermal growth factor receptor. J Biol Chem 1999;274(8): 4489–92.

21. Merline R., Moreth K., Beckmann J. et al. Signaling by the matrix proteoglycan decorin controls inflammation and Cancer through PD CD4 and microRNA-21. Sci Signal 2011;4(199):ra75.

22. Albig A.R., Roy T., Becenti D.J., Schiemann W.P. Transcriptome analysis of endothelialcell gene expression induced by growth on matrigel matrices: identificationand characterization of MAGP-2 and lumican as novel regulators of angiogenesis. Angiogenesis 2007;10(3):197–216.

23. Matsuda Y., Yamamoto T., Kudo M. et al. Expression and roles of lumican in lung adenocarcinoma and squamous cell carcinoma. Int J Oncol 2008;33:1177–85.

24. Ishiwata T., Cho K., Kawahara K. et al. Role of lumican in cancer cells and adjacent stromal tissues in human pancreatic cancer. Onc Rep 2007;18(3):537–43.

25. Eshchenko T.Y., Rykova V.I., Chernakov A.E. et al. Expression of different proteoglycans in human breast tumors. Biochemistry (Mosc) 2007;72(9):1016–20.

26. Suhovskih A.V., Mostovich L.A., Kunin I.S. et al. Proteoglycan expression in normal human prostate tissue and prostate cancer. ISRN Oncol 2013;2013:680136.

27. Suhovskih A.V., Aidagulova S.V., Kashuba V.I., Grigorieva E.V. Proteoglycans as potential microenvironmental biomarkers for colon cancer. Cell Tissue Res 2015;361(3):833–44.

28. Skandalis S.S., Theocharis A.D., Theocharis D.A. et al. Matrix proteoglycans are markedly affected in advanced laryngeal squamous cell carcinoma. Biochim Biophys Acta 2004;1689(2):152–61.

29. Gulyás M., Hjerpe A. Proteoglycans and WT1 as markers for distinguishing adenocarcinoma, epithelioid mesothelioma, and benign mesothelium. J Pathol 2003;199(4):479–87.

30. García-Suárez O., García B., FernándezVega I. et al. Neuroendocrine tumors show altered expression of chondroitin sulfate, glypican 1, glypican 5, and syndecan 2 depending on their differentiation grade. Front Oncol 2014;4:15.

31. Nackaerts K., Verbeken E., Deneffe G. et al. Heparan sulfate proteoglycan expression in human lung-cancer cells. Int J Cancer 1997;74(3):335–45.

32. Kokenyesi R. Ovarian carcinoma cells synthesize both chondroitin sulfate and heparan sulfate cell surface proteoglycans that mediate cell adhesion to interstitial matrix. J Cell Biochem 2001;83(2):259–70.