Extracto
Antecedentes
Hay un interés actual en la comprensión de los mecanismos moleculares del dolor óseo inducida por el tumor. La evidencia acumulada muestra que las concentraciones de formaldehído endógenos son elevados en la sangre o la orina de pacientes con cáncer de mama, de próstata o cáncer de vejiga. Estos cánceres se asocian con frecuencia con dolor por cáncer, especialmente después de la metástasis ósea. Es bien conocido que el receptor de potencial receptor transitorio de vaniloide 1 (TRPV1) participa en el dolor del cáncer. El presente estudio tiene como objetivo demostrar que el derivado de tejido tumoral formaldehído endógena induce el dolor del cáncer óseo a través de la activación TRPV1 bajo ambiente ácido del tumor.
Metodología /Principales conclusiones
Endógeno concentración de formaldehído aumentó significativamente en el cultivaron líneas celulares de cáncer de mama
in vitro
, en la médula ósea de mama MRMT-1 modelo de dolor del cáncer de hueso en ratas y en los tejidos de cáncer de mama y el cáncer de pulmón pacientes
in vivo
. Las bajas concentraciones (1~5 mM) de formaldehído inducida por las respuestas al dolor en ratas a través de TRPV1 y esta respuesta al dolor se podrían mejorar de manera significativa por el pH 6.0 (imitando el microambiente tumoral ácido). El formaldehído en concentraciones bajas (1 mM a 100 mM) indujo un aumento dependiente de la concentración de [Ca
2 +] i en los recién aisladas dorsales de rata neuronas ganglionares de la raíz y las células CHO transfectadas TRPV1. Además, los experimentos electrofisiológicos mostraron que las corrientes TRPV1 formaldehído-suscitó bajas concentraciones pueden ser potenciados significativamente por el pH bajo (6,0). antagonistas de TRPV1 y carroñeros formaldehído atenúan las respuestas al dolor de hueso cáncer.
Conclusiones /Importancia
Nuestros datos sugieren que los tejidos de cáncer secretan directamente formaldehído endógena, y esto a baja concentración de formaldehído induce el dolor del cáncer óseo metastásico través de TRPV1 especialmente bajo la activación entorno ácido del tumor
Visto:. Tong Z, W Luo, Wang Y, Yang M, Y Han, Li H, et al. (2010) Tumor formaldehído derivado de tejido y ácida microambiente Sinérgicamente inducir el cáncer de hueso, dolor. PLoS ONE 5 (4): e10234. doi: 10.1371 /journal.pone.0010234
Editor: Hiroaki Matsunami, la Universidad de Duke, Estados Unidos de América
Recibido: 25 Noviembre 2009; Aceptado: March 24, 2010; Publicado: 21 Abril 2010
Derechos de Autor © 2010 Tong et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Esta investigación fue apoyado por becas de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (30700206, 30800332), los 111 Proyecto del Ministerio de Educación de China (B07001), el Programa Nacional de Investigación básica del Ministerio de Ciencia y Tecnología de China (2007CB512501) y Beijing excepcional Ph.D. Mentor Program Grant, Proyecto Clave del Ministerio de Educación de China (109003). Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
el dolor por cáncer es una condición clínica grave, y aproximadamente 75~90% de los pacientes con cáncer avanzado o terminales experimentan dolor crónico relacionado con el fracaso del tratamiento y /o la progresión del tumor o metástasis. tumores óseos malignos se presentan en pacientes con cáncer óseo primario, pero son mucho más comunes resultaron ser metástasis a distancia de otros cánceres primarios, en particular los cánceres de mama, pulmón y próstata. Como tal, el hueso es el sitio más común de origen del dolor crónico en pacientes con cáncer de pulmón metastásico, cáncer de mama y de próstata y el mieloma [1]. En el desarrollo de cáncer, se sugiere que los tejidos tumorales secretan diferentes tipos de factores, incluyendo citoquinas tales como TNF-α y la IL-1 [2].
Los datos clínicos han demostrado que la concentración de formaldehído se elevadas (2 8 veces) en la orina de pacientes con cáncer de próstata y vejiga [3] y en el aire espirado de los ratones portadores de tumores y pacientes con cáncer de mama [4]; y estos pacientes con frecuencia sufren de dolor en el cáncer de hueso [5], [6]. El formaldehído se considera que es un factor de riesgo de desarrollo de cáncer [7], pero para la parte del conocimiento más sobre la secreción de formaldehído mediante tejido tumoral es limitado. Ya sea excesiva formaldehído endógena induce el dolor del cáncer todavía queda por determinar
Un informe reciente ha indicado que el formaldehído (& gt; 0,013 mM). Pueden provocar corrientes a través del receptor de potencial transitorio del receptor vaniloide 1 (TRPV1) y esta corriente podría ser bloqueado por el antagonista capsazepina TRPV1 específico en ganglio de la raíz dorsal (DRG), las neuronas [8]. Además, el formaldehído (& gt; 0,02 mM) pueden inducir Ca
2 + afluencia a través de potencial TRPV1 y receptor transitorio anquirina 1 (TRPA1) en células CHO transfectadas. TRPA1 es más sensible a formaldehído que TRPV1 [9], [10], sin embargo, TRPA1 es sensible a una alcalinización intracelular, no un microambiente ácido (pH & lt; 6,0) [11]. Es bien conocido que los tejidos tumorales típicamente existen en un microambiente ácido en el intervalo de pH 4~5 [12]. TRPV1 es un canal catiónico activado por la capsaicina, calor nocivo, pH bajo (pH & lt; 5,5) y vainilloides endógenos [13], [14]. Más importante aún, las corrientes TRPV1 mediada inducidos por la capsaicina, vainilloides endógenas y etanol se pueden mejorar mediante pH bajo [15]. TRPV1 participa en la nocicepción especialmente bajo condiciones ácidas [16] y se considera que desempeñan un papel importante en el dolor del cáncer [17]. La investigación clínica encontró TRPV1 sobre-expresión en pacientes con carcinoma de páncreas [18], cáncer de vejiga [19] y el cáncer de mama [20], y una sobreexpresión de este tipo se correlacionó positivamente con la intensidad del dolor [18]. Por lo tanto, en el presente estudio, se postula que la derivada de tejido de cáncer de exceso de formaldehído endógena induce el dolor del cáncer óseo a través de TRPV1 en especial en virtud de un microambiente tumoral ácido.
Resultados
concentración de formaldehído se incrementaron en células cancerosas cultivadas líneas y tejidos tumorales de pacientes con cáncer
en primer lugar, investigó si la concentración de formaldehído fue elevada en líneas celulares tumorales cultivadas
in vitro
. Las concentraciones de formaldehído en células de la línea de la rata de células de cáncer de mama MRMT-1 fueron significativamente más altas en el día 2 que los de los controles en el primer día después de la densidad celular alcanzó 10
5 células /ml y 8 × 10
5 células /ml, respectivamente , pero disminuyó en el día 3 cuando la densidad celular disminuyó (n = 6) (Fig. 1A). concentración de formaldehído fue también significativamente mayor en las células H1299 línea celular de cáncer de pulmón humano y células SY5Y (Fig. 1, B y C). Singénico Walker células de carcinoma de glándula mamarias 256 se cultivaron por siembra en la cavidad abdominal. Un aumento significativo en la concentración de formaldehído se encontró en 0,5 ml de líquido ascítico (2 × 10
7 células /ml) 6 d y 12 d después de la inoculación. concentración de formaldehído fue elevado dos veces en el día 6 después de la inoculación (de 0,04 mM a 0,08 mM) y disminuyó en el día 12 cuando las células tumorales se convirtieron en fase terminal. La concentración más alta fue de 0,10 mM (Fig. 1D). concentración de formaldehído fue significativamente elevado en médulas óseas de MRMT-1 modelo de dolor por cáncer en comparación con la de la médula ósea normal (Fig. 1E). Estos resultados indican que la concentración de formaldehído fue elevado en todas las líneas celulares tumorales ensayadas.
Células
(A) MRMT-1 de cáncer. (B) células de cáncer de pulmón H1299 humano. células cancerosas (C) SY5Y humano. (D) La ascitis peritoneal desde la inoculación de células de carcinoma Walker 256 glándula mamaria. (E) Bone día siguiente de MRMT-1 cáncer de mama dolor modelo de rata
in vivo
. (F) Los tejidos tumorales de pacientes con cáncer de pulmón y bestia. *
p & lt; 0,05
,
**
p & lt;.
0,01, en comparación con la del primer día
visuales puntuaciones analógicas
dolor (EAV) se utilizaron en grupos de pacientes con (n = 19) y sin (n = 6) dolor de pecho. Diecinueve pacientes habían sufrido significativamente de dolor por cáncer. Sólo 1 paciente informado descriptores de dolor térmico (ardor, calor), mientras que la mayoría informó de dolor y ternura. EVA en estos pacientes y controles fueron 3,8 ± 0,3 y 0,3 ± 0,2, respectivamente. concentración de formaldehído se examinó en los tejidos tumorales de pacientes (Fig. 1F). En las preparaciones de pacientes con cáncer de pulmón, la concentración promedio de formaldehído fue de 0,72 ± 0,06 mm (n = 10) con la mayor concentración de 1,01 mM. Esto era significativamente mayor que en los tejidos normales adyacentes al cáncer (0,19 ± 0,06 mM). En los tejidos de cáncer de mama de pacientes, la concentración de formaldehído fue de 0,75 ± 0,12 mm, con la mayor concentración de 2,35 mm. Aunque los tejidos adyacentes de tumor de mama (como controles) no se obtuvieron, los niveles de formaldehído en los tejidos humanos fueron aproximadamente 0.1~0.2 mM como se informó anteriormente [21]. Estos niveles son similares al nivel medio (0,19 ± 0,06 mM) que se encuentra en los tejidos adyacentes de cáncer de pulmón humanos en el presente experimento. Tomados en conjunto, estos datos muestran que la concentración de formaldehído derivado del tumor es elevada en tejidos de cáncer, lo que sugiere fuertemente que los tejidos tumorales secretan formaldehído.
eliminadores de formaldehído y antagonistas de TRPV1 atenuadas comportamientos de dolor de formalina inducida
La prueba de la formalina (5% de formalina, formaldehído es decir 1,662 mM) es un modelo de dolor clásico comúnmente utilizado para evaluar medicamentos analgésicos. Se encontró que eliminadores de formaldehído glutatión (GSH) y resveratrol (Res), y los antagonistas de TRPV1 capsazepina (CPZ) y la melatonina (MT) disminuyó significativamente el número de flinchings de una manera dependiente de la dosis en ambas fases aguda y tónicas (Fig. 2, a-D), similar a la de los informes anteriores [1], [22]. El disolvente utilizado para estos regentes, DMSO (concentración final & lt; 10%) por sí sola no mostró efecto significativo (Fig 2A).
(A) capsazepina (CPZ, un antagonista de TRPV1).; (B) La melatonina (MT); (C y D) eliminadores de formaldehído: Resveratrol (Res) y glutatión (GSH). mg /pata. *
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,
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, en comparación con los grupos de inyección de formaldehído. n = 10.
baja concentración de formaldehído inducida por los comportamientos de dolor a través de TRPV1 fue realzada por un pH bajo
La formalina al 5% que funciona como un irritante químico puede inducir respuestas de comportamiento nociceptivo (dolor). Esto a su vez plantea una cuestión interesante de si formaldehído a patológicamente bajas concentraciones (1~3 mm, en función de las concentraciones de formaldehído detectado en los tejidos tumorales humanos) pueden inducir respuestas de dolor, y si TRPV1 o TRPA1 está involucrada en las respuestas de dolor. Intraplantar inyección de formaldehído (0,1 mM a 100 mM) a la pata trasera derecha evocado dependientes de la dosis, las respuestas (5 min) para el dolor de corta duración de la pata inyectada en ratas normales. Capsazepina, la melatonina y AP-18 (un antagonista de TRPA1) todo atenúan el formaldehído baja concentración (5 mM) inducida por las respuestas de dolor (Fig. 3A). Estos resultados indican que el formaldehído a baja concentración patológica puede inducir respuestas de comportamiento de dolor, posiblemente a través de la activación de TRPV1 y TRPA1.
(A) La melatonina, capsazepina y AP-18 atenuadas formaldehído inducida por las respuestas de dolor. (B) Bajo pH mejorada formaldehído inducida por las respuestas al dolor. (C) La melatonina (MT) y capsazepina (CPZ) bloqueó la capsaicina (0,5 mM) las respuestas de dolor inducidas. (D) AP-18 no bloqueó la capsaicina inducida por las respuestas al dolor. En contra: control; DMSO: vehículo; PAC: la capsaicina. *
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, **
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,
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,
& amp;
p Hotel & lt; 0,05,
& amp; & amp;
p Hotel & lt; 0,01, toda comparación con los controles respectivos. n = 10.
Además, el formaldehído (3 mM) con un pH bajo de 5.0 o 6.0 (imitando el microambiente del cáncer de ácido) inducida más severas que las respuestas al dolor formaldehído en un entorno neutro (pH 7,4 ). Estas respuestas fueron inhibidos parcialmente por AP-18, pero casi completamente inhibida por capsazepina (un antagonista de TRPV1) (Fig. 3B). Por otra parte, la melatonina y capsazepina atenuadas capsaicina inducidos por las respuestas al dolor (Fig. 3C), pero la AP-18 no (Fig. 3D). Este resultado es similar a un informe anterior [23]. Estos datos sugieren que TRPV1, pero no TRPA1, juega un papel clave en la baja concentración de formaldehído inducida por los comportamientos de dolor en un entorno ácido.
El formaldehído inducida por Ca
2 + afluencia en el ganglio de la raíz dorsal (DRG), las neuronas y TRPV1 células CHO-
in vitro
imagen de calcio emplearse posteriormente para probar si la concentración baja del formaldehído puede excitar directamente las neuronas DRG a través de TRPV1. Como era de esperar, el formaldehído a concentraciones de 1 mM a 100 mM indujo un aumento dependiente de la concentración de [Ca
2 +] i en recién aisladas neuronas DRG de rata (Fig. 4, A y B). antagonistas de TRPV1 capsazepina y la melatonina inhibieron la [Ca
2 +] i evocadas por aumento de formaldehído (Fig. 4, C y D) o por la capsaicina (Fig. 4, E y F).
(A ) aumento dependiente de la dosis inducida por formaldehído de citosólico [Ca
2 +] i en las neuronas DRG. (B) Análisis estadístico de formaldehído inducida [Ca
2 +] i afluencia en las neuronas DRG. (C y D) Inhibición de la capsazepin (CPZ, 100 M) y la melatonina (MT, 200 M) en formaldehído inducida [Ca
2 +] i afluencia en las neuronas DRG. (E y F) La inhibición de la MT y CPZ de capsaicina (CAP, 10 M) inducida por Ca
2 + afluencia en las neuronas DRG. (G) aumento dependiente de la dosis inducida por formaldehído de citosólico [Ca
2 +] i en células CHO-TRPV1. (H) El análisis estadístico de formaldehído inducida por Ca
2 + afluencia en las células CHO-TRPV1. (I y J) La inhibición de la MT y CPZ sobre el formaldehído inducida por Ca
2 + afluencia en las células CHO-TRPV1.
**
p & lt; 0,01
, en comparación con los controles. n = 5~10.
Para verificar si el formaldehído activa directamente TRPV1, se examinó el efecto de formaldehído en TRPV1-transfectadas las células (TRPV1-CHO CHO). Como era de esperar, el formaldehído (& gt; 0,1 mM) indujo un aumento de citosólico [Ca
2 +] i de una manera dependiente de la concentración (Fig 4, G y H.). Como control, en las células CHO no transfectadas, formaldehído a 100 mM provocó sólo una ligera Ca
2 + afluencia (datos no mostrados). El formaldehído inducida por Ca
2 + afluencia en las células CHO-TRPV1 fue significativamente inhibido por el antagonista capsazepine TRPV1 y melatonina (Fig. 4, I y J).
El formaldehído y pH 6,0 sinérgicamente corrientes provocadas en TRPV1 células CHO
in vitro
Desde comportamientos nociceptivos (dolor) inducidas por formaldehído a pH 6,0 eran sensibles a la antagonista de TRPV1, formaldehído a pH 6,0 puede actuar directamente sobre TRPV1 (Fig. 3B) . Se registró la corriente inducida por la capsaicina TRPV1 y formaldehído (con o sin pH 6,0) utilizando la grabación de patch clamp en células CHO-TRPV1. La capsaicina en 10 mM induce una corriente hacia el interior con el voltaje fijado a -60 mV. Capsazepina, un antagonista de TRPV1, suprimió fuertemente la corriente inducida por capsaicina. Del mismo modo, formaldehído a 3 mM (concentración detectada en los tejidos tumorales humanos) induce una corriente hacia el interior en células CHO-TRPV1 de una manera dependiente de la concentración y 10 M capsazepina bloqueó la corriente (Fig. 5A) de formaldehído inducida. Como controles, ni formaldehído 3 mM, ni 10 mM capsaicina, ni formaldehído, además de la capsaicina inducida cualquier corriente en las células CHO no transfectadas (datos no presentados).
(A) de formaldehído (FA) corrientes inducidas y pH 6,0 mejora de las corrientes con la grabación de patch clamp. capsazapine antagonista de TRPV1 (CPZ) inhibe tanto las corrientes de formaldehído inducida por el pH y mejora 6.0. (B) Los resultados estadísticos de mejora de bajas pH de las corrientes inducidas por formaldehído. (C) El formaldehído mejora de la capsaicina (CAP) inducida por las corrientes. (D) Los resultados estadísticos de mejora de formaldehído sobre las corrientes de capsaicina inducidos. n = 6~10. (E) los vertidos C-fibra de formaldehído inducida bajo un ambiente ácido (pH 5,0) con registro extracelular en ratas normales. La descarga fue inhibida por CPZ. (F) Los resultados estadísticos de la inhibición CPZ en las descargas de C-fibra de formaldehído inducida. *
p Hotel & lt; 0,05, **
p Hotel & lt; 0,01. n = 3.
Aunque un pH bajo de 6,0 en solución extracelular tenía poco efecto sobre las células TRPV1-CHO, corrientes inducidas por formaldehído a 1~10 mM se potenciaron significativamente por el pH 6,0 (Fig. 5, A y B). Este resultado indica que existe un efecto sinérgico entre el formaldehído y un entorno ácido. Como control positivo, formaldehído a 1 y 3 mM capsaicina también potenció notablemente (1 M) inducida por la corriente en las células TRPV1-CHO (Fig. 5, C y D). Estos datos sugieren que el formaldehído activa directamente TRPV1 con más eficiencia a bajo pH.
El formaldehído y pH 5,0 sinérgicamente provocados descargas de C-fibra a través de TRPV1
in vivo
De mayor importancia , tratamos de determinar si el formaldehído dentro del rango de concentración detectada en los tejidos de cáncer de los pacientes es funcional en emocionantes fibras nerviosas nociceptivas periféricas. C-fibras periféricas transducen la información nociceptiva para llevar a cabo la información nociceptiva. Un aumento de disparos C-fibra nociceptivas es una característica común de dolor. Desde el formaldehído a pH 5,0 (imitando un microambiente tumoral extremadamente ácido) inducida por comportamientos más graves de dolor que solo pH 5,0 (Fig. 3B), hemos probado si el formaldehído puede excitar las fibras C. Se encontró que el formaldehído (1 mM, similar a los niveles detectados en los tejidos de cáncer de pulmón humano) a pH 5,0 puede excitar directamente las fibras C. El número de potenciales de acción aumentó significativamente después de formaldehído (bajo pH 5,0) la inyección en el campo receptivo de las fibras C. Esta excitación de las fibras C podría ser bloqueado por el antagonista capsazepine TRPV1 (CPZ) (Fig. 5, E y F).
eliminadores de formaldehído inhiben la neurotoxicidad inducida por formaldehído en las neuronas cultivadas DRG
más a prueba la neurotoxicidad de formaldehído dentro del intervalo anteriormente medida de concentración (& gt; 0,1 mM) en las neuronas cultivadas DRG. Se ha demostrado que el formaldehído era neurotóxico a DRG neuronas de una manera dependiente de la dosis (Fig. 6A). El resveratrol, un eliminador de formaldehído exógeno, y el glutatión, un eliminador de formaldehído endógena, mostraron interacción química espontánea con formaldehído en solución de PBS dentro de los 40 minutos (Fig. 6B). Estos eliminadores de formaldehído disminuyeron neurotoxicidad formaldehído inducida con una manera dependiente de la concentración (Fig. 6, C y D).
(A) de formaldehído (FA) se redujo la viabilidad celular de las neuronas cultivadas DRG con una dosis-dependiente manera. (B) La reacción química de formaldehído con resveratrol y glutatión. (C) Resveratrol (Res) y (D) de glutatión (GSH) la inhibición de la disminución de la viabilidad celular inducida por formaldehído. *
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, **
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0.01. n = 6.
eliminadores de formaldehído y antagonistas de TRPV1 atenuadas comportamientos de dolor del cáncer de hueso en ratas
Como se muestra en la Fig. 7A, rayos X reveló que ningún cambio radiológico (puntuación = 0) se encuentra en los animales tratados con células tumorales muertas por calor o con una solución de PBS. Sin embargo, los 7 días después de la inyección con células MRMT-1, el hueso mostró una cierta pérdida de hueso medular y aparente erosión del hueso cortical. Se detectó un mayor deterioro en el día 15 después de la inyección con la pérdida ósea adicional unicortical de espesor total. eliminadores de formaldehído (glutatión y resveratrol) y melatonina disminuyeron todos significativamente la destrucción del hueso; sin embargo, la capsazepina, un antagonista de TRPV1, no protegió a la estructura ósea de la erosión en día 15 (Fig. 7, A y B). No se observaron comportamientos de dolor, incluyendo la hiperalgesia térmica y alodinia mecánica de 7 a 15 días después de la inyección de las células cancerosas MRMT-1. También se encontró que los comportamientos de dolor fueron atenuadas por capsazepina, la melatonina y formaldehído carroñeros (glutatión y resveratrol) en los días 11 y 15 después de la inoculación MRMT-1 (Fig. 7, C y D).
(A ) la confirmación radiológica de desarrollo de tumores en la tibia de ratas MRMT-1 modelo dolor. (B) las calificaciones relacionadas con la tibia (hueso) en diferentes grupos de tratamiento. n = 4. (C) la hiperalgesia térmica. eliminadores de formaldehído resveratrol (Res, 0,4 mg /ml) y glutatión (GSH, 25 mg /ml), los antagonistas de TRPV1 capsazepina (CPZ, 0,1 mg /ml) y la melatonina (MT, 5 mg /ml) aumentó la latencia de la placa caliente. (D) La alodinia mecánica. Res, GSH, CPZ y MT aumentaron umbral mecánico. *
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p Hotel & lt; 0,05, en comparación con los respectivos grupos de PBS. n = 10. muertos:. grupo de muertos por calor
Es de interés señalar que a pesar de que capsazepina y melatonina ambos atenuadas comportamientos de dolor del cáncer de hueso, la concentración de formaldehído en la médula espinal y la sangre del ratas cáncer modelo de dolor en día 15 todavía se mantuvo mayor que la de las ratas de control. Más importante aún, resveratrol y glutatión (eliminadores de formaldehído) inhibieron comportamientos de dolor del cáncer de hueso por la disminución de formaldehído excesiva en la médula espinal (Fig. S1, A y B).
Discusión
Los tejidos tumorales secretan directamente formaldehído endógena
el nivel de formaldehído fisiológica se informó a ser de aproximadamente 0,1 mM en la sangre o el cerebro de los animales humanos y no humanos [21]. Sorprendentemente, los datos clínicos mostraron que las concentraciones de formaldehído fueron significativamente elevados (2~8 veces) en la orina de pacientes con cáncer de vejiga y cáncer de próstata [3], en la expiración de algunos pacientes que sufren de cáncer de mama [4] y especialmente alta en las muestras de sangre (8~10 pliegues) de ciertos pacientes con tumor [24]. El formaldehído también se elevó en los linfocitos en la leucemia linfocítica crónica [7]. La expresión y actividad de formaldehído generación de enzimas, como la desmetilasa específica de lisina 1 (LSD1) [25], [26], sensible a semicarbazida amina oxidasa (SSAO) [27], [28] y el citocromo P-450 [29] , [30], formaldehído enzimas degradantes, tales como aldehído deshidrogenasa 2 (ALDH2) y clase III alcohol deshidrogenasa (ADH3) [31], [32], se considera que tienen un papel crítico en la patogénesis del cáncer de mama. La sobreexpresión de la ADH3 se ha encontrado en tejidos de cáncer, que las defensas formaldehído [33]. Esto implica que los tejidos tumorales pueden tolerar formaldehído a niveles anormales. El presente estudio proporciona evidencia directa de que el formaldehído puede ser secretada desde las líneas de células cancerosas cultivadas en
in vitro
y tumorales tejidos de ciertos pacientes con dolor por cáncer
in vivo
, y su concentración puede llegar a niveles anormalmente altos (Figura 1). Debido a que el volumen de la cavidad ósea de ratas es pequeño y la cantidad de tejido de médula ósea es poco, cuatro médulas óseas de los modelos de dolor del cáncer de mama MRMT-1 se combinaron para un tubo para la medición de HPLC en el presente estudio. Una marcada elevación del nivel de formaldehído se encuentra en la médula ósea de ratas modelo dolor por cáncer (Fig. 1E). Esto está de acuerdo con un informe anterior de que el formaldehído puede ser acumulado en la médula ósea [34]. Curiosamente, el nivel de formaldehído en sangre fue también obviamente elevada en el cáncer MRMT modelo de dolor en ratas (Fig. S1, B) y el formaldehído se considera como una causa de cáncer [35]. Estos informes sugieren que la producción de exceso de formaldehído por los tejidos tumorales es posiblemente un factor crítico en la cancerización de tejido o metástasis óseas.
derivadas de tejido del cáncer de formaldehído excesiva induce la destrucción del hueso
metástasis de las células del cáncer a los aumentos de la médula ósea osteólisis, la actividad osteoclástica e induce un microambiente ácido [36]. Esto está relacionado con el hecho de que los osteoclastos reabsorben hueso mediante el mantenimiento de un microambiente extracelular de pH 4~5 [12]. La acidificación es una causa de dolor en el cáncer y la inflamación [36]. Los osteoclastos activados aumentan la estimulación de protones inducida de TRPV1 o canales iónicos sensibles a ácido (ASIC) en las fibras nerviosas sensoriales que inervan hueso [1]. Otra fuente de protones es la lisis de las células tumorales propiamente dichas. Las células cancerosas tienen un pH intracelular más bajo que las células normales [37], como tumores sólidos superan su suministro vascular, a continuación, se convierte en tejido de cáncer de necrótico, que contribuye a la ambiente ácido [38]. Un reciente informe de investigación también demostró que el formaldehído, dado a conocer poco a poco por los selladores de conductos radiculares, provocó necrosis ósea [39]. formaldehído elevado también se observó en pacientes con caries dental [40]. La citotoxicidad resultante de formaldehído excesiva en células osteoblásticas humanas ha sido considerado como un factor importante en la destrucción ósea [41], [42]. El formaldehído se puede acumular en la médula ósea [34]. En nuestro estudio, la concentración de formaldehído se elevó a aproximadamente 0,6 mM en la médula ósea de MRMT-1 modelo de dolor del cáncer de hueso en ratas (Fig. 1E). Este nivel es suficientemente alto como para ser tóxica para las células osteoblásticas. La destrucción ósea se encontró en el modelo de dolor del cáncer de hueso MRMT-1 en ratas. eliminadores de formaldehído, el resveratrol y glutatión obviamente disminuyeron la destrucción ósea en el presente estudio (Figs. 6B, 7A y 7B). Por lo tanto, el formaldehído excesiva secretada por los tejidos de cáncer puede jugar un papel en la destrucción ósea. Esta destrucción ósea luego contribuye al dolor del cáncer, porque las terminaciones nerviosas que inervan las fibras de hueso se expone con mayor facilidad a los factores derivados de tejidos tumorales.
El formaldehído induce respuestas de dolor a través de TRPV1 y /o TRPA1
mama, pacientes con cáncer de pulmón y de vejiga con frecuencia sufren de dolor en el cáncer de hueso [5], [6]. En el presente estudio, la alodinia mecánica se encontró en los pacientes con dolor de cáncer de mama y en la pata trasera afectada en los MRMT-1 pechuga de ratas modelo de dolor del cáncer (Fig 7, B y C.); este resultado es similar a la observada en un informe anterior [43]. El modelo de dolor del cáncer de hueso MRMT-1 se utiliza ampliamente en la investigación del cáncer de mama dolor óseo [44]. antagonistas de TRPV1 atenuadas endógenos formaldehído inducida por los comportamientos de dolor del cáncer de hueso (Fig. 7, B y C). Los antagonistas de TRPV1 selectivos, tales como yodo-resiniferatoxina [45] y capsazepina, y el no selectivo antagonista de rojo de rutenio [46], inhibidos formalina inducida por comportamientos de dolor. Estos hallazgos sugieren que TRPV1 puede participar en dolor formaldehído-evocado. En nuestras pruebas de comportamiento, encontramos que el formaldehído a baja patológica (3 mM, basado en la concentración detectada en los tejidos de cáncer humano) en un entorno inducida ácidos rata respuestas de dolor a través de TRPV1
in vivo
(Fig. 3B). Capsazepina (un antagonista de TRPV1) atenuó la capsaicina o formaldehído (pH 6,0) indujeron respuestas de dolor en ratas (Fig. 3, B-D). Un reciente estudio también mostró que TRPV1 participa en la nocicepción especialmente bajo condiciones extremadamente ácidas [16].
Investigaciones recientes han demostrado que tanto TRPA1 y TRPV1 son posibles objetivos de formaldehído endógena de
in vitro
y
in vivo
[9]. En el informe de Macpherson et al, respuestas de calcio formaldehído-evocado en las neuronas DRG y comportamientos nocifensive casi fueron abolidos en TRPA1
- /- ratones. Al mismo tiempo, el formaldehído todavía podría evocar respuestas de dolor en el TRPA1
- /- ratones. Esto sugiere que el formaldehído no se limita a activar TRPA1. En nuestro estudio, formaldehído (& gt; 0,1 mM) se encontró para activar TRPV1 (Fig 1A.), Especialmente en el entorno ácido. Creemos que TRPV1 o TRPA1 son todos bajo los mecanismos del dolor. AP-18 (un antagonista de TRPA1) disminuyó parcialmente dolor formaldehído inducida (pH 5.0~6.0) y no atenúa la capsaicina inducida por dolor comportamientos (Fig. 3B). Esto implica que, en un microambiente ácido de tejidos de cáncer, TRPV1 puede jugar un papel más importante que TRPA1. Ya sea TRPA1 también participa en el dolor del cáncer óseo es desconocida, pero se investigará en nuestra investigación adicional.
formaldehído en medio ácido induce respuestas de dolor a través de TRPV1
Con la grabación de patch clamp, se encontró que formaldehído (& gt; 3 mM) activan TRPV1 directamente en células CHO transfectadas TRPV1. Mientras que ni un ambiente ácido solo (pH 6,0), ni formaldehído a baja concentración solo (& lt; 3 mM) provocaron corrientes, formaldehído a la misma concentración baja en un ambiente ácido (pH 6,0) dependiente de la dosis inducida por las corrientes a través de TRPV1 (Fig. 5, A y B). De hecho, formaldehído (1~10 mM) no provocó corrientes en células CHO transfectadas con ASIC1a (datos no mostrados). Estos datos indican que TRPV1 (y no ASIC1a) es el objetivo directo de formaldehído, especialmente formaldehído en un medio ácido. Formaldehído corrientes capsaicina inducidos también mejoradas
in vitro gratis (Fig. 5, C y D). nivel de formaldehído se elevó a aproximadamente 0,6 mM en el de la médula ósea de este modelo
in vivo gratis (Fig. 1E), y el formaldehído (1 mM) en un ambiente ácido (pH 5,0) suscitó las descargas de fibras C
in vivo gratis (Fig. 5, e y F). Formaldehído inducida por las respuestas al dolor en ratas fueron, obviamente, reforzada en el marco de un ambiente ácido (pH 5,0)
in vivo gratis (Fig. 3, A y B). Se ha informado de que el microambiente de los tejidos tumorales tiene valores de pH de 4~5 [12], y que los comportamientos de dolor puede ser inducida a un pH tan bajo como 5,0 a través de la activación de ASICs y /o TRPV1 [15]. Estos datos sugieren que el formaldehído acumulada y ambiente ácido en los tejidos tumorales inducen sinérgicamente respuestas al dolor mediante la activación de TRPV1 en aferentes de las fibras C de médula ósea o de la piel.
Por otra parte, el formaldehído hasta reguladas expresión de NGF en células cebadas
in vitro
, y NGF secretado por los mastocitos y los macrófagos podría hasta de regular TRPV1 [2]. Esto implica que el formaldehído secretada por los tejidos tumorales posiblemente hasta regula la expresión de TRPV1. Curiosamente, se ha encontrado la sobre expresión de TRPV1 en Morrow hueso, neuronas DRG y aferentes fibras C en modelos de dolor del cáncer de hueso [1], [47]. Por lo tanto, la hipótesis de que las células cancerosas proliferan secretan formaldehído endógena excesiva en las etapas iniciales, y luego formaldehído hasta regula la expresión de TRPV1 en los nervios aferentes. En consecuencia, la sobre expresión de TRPV1 aumenta la sensibilización mecánica por la disminución de los umbrales de dolor de
pacientes
con cáncer. Luego, a medida que progresa el tumor, la aceleración de la acidificación y la acumulación crónica de formaldehído conducen a la alodinia mecánica o dolor severo a través de ASIC y /o TRPV1 en la piel o la médula ósea de los pacientes con cáncer (Fig. S2).
Aunque , el bloqueo de TRPV1 se ha sugerido como una posible diana terapéutica para aliviar el dolor [1], la investigación reciente ha demostrado que el bloqueo crónico de este receptor puede aumentar el riesgo de desarrollo del cáncer [48]. En nuestro estudio, encontramos que aunque capsazepina y la melatonina todas las respuestas al dolor del cáncer de hueso atenuadas, no disminuyen los niveles de formaldehído locales en la médula espinal y la sangre (Fig. S1, A y B). Más importante aún, el formaldehído puede promover la proliferación de las células [49], y es un factor de riesgo para el desarrollo del cáncer [7]. Esto indica que el formaldehído puede ser un factor crítico de la glial sobre-proliferación en la médula espinal de este hueso modelo de dolor del cáncer [44]. Curiosamente, la melatonina se ha utilizado clínicamente para el cáncer de mama [50]. Se encontró que inhibía agudas formaldehído y la capsaicina inducida por dolor comportamientos (Fig 3, A y C.), Como se muestra anteriormente [22], [51] - [52];