Extracto
Este estudio examinó el valor de marcador sanguíneo S100A1 en la detección de cardiotoxicidad inducida por agentes de quimioterapia; trastuzumab y lapatinib, en corazón normal de rata. Las ratas se dividieron en tres grupos: control (n = 8, sin tratamiento), T (n = 8, un tratamiento ip vez con 10 mg /kg trastuzumab) y L (n = 8, el tratamiento oral con 100 mg /kg /lapatinib día durante 7 días). Las actividades de los parámetros de estrés oxidativo malondialdehído (MDA), superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y glutatión (GSH) se midieron a partir de los tejidos cardíacos extraídos. Los niveles de troponina i y S100A1 expresiones se midieron a partir de muestras de sangre. Todos los biomarcadores respondieron a los tratamientos, ya que exhiben alteraciones de sus valores normativos, la validación de la cardiotoxicidad inducida químicamente. expresión S100A1 significativamente atenuada (75%), que hizo que la detección sensible de cardiotoxicidad factible. Evaluación de la cardiotoxicidad con S100A1 puede ser una alternativa valiosa en oncología clínica de los cánceres en algunos órganos como el de mama y de próstata, ya que no sobreexpresan que competir contra
Visto:. Eryilmaz T, Demirci B, S Aksun , Boyacıoğlu M, Akgullu C, Ilgenli TF, et al. (2015) S100A1 como un biomarcador potencial de diagnóstico para evaluar la cardiotoxicidad e implicaciones para la quimioterapia de ciertos cánceres. PLoS ONE 10 (12): e0145418. doi: 10.1371 /journal.pone.0145418
Editor: Daniele Generali, Instituti Ospitalieri di Cremona, Italia
Recibido: 22 Junio, 2015; Aceptado: 3 de diciembre de 2015; Publicado: 18 de diciembre 2015
Derechos de Autor © 2015 Eryilmaz 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
Disponibilidad de datos: Todos los datos relevantes están dentro del papel
Financiación:. M. Bilgen es financiado por el Consejo de Investigación Tecnológica de Turquía (Beca de Investigación TUBITAK 1001-113E177) Científicos y Técnicos. La fuente de financiación 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 proteínas
S100 son una familia de proteínas multifuncionales que se caracterizan por tejidos y células específicas de expresiones en los vertebrados [1]. S100A1 es un miembro de esta familia y predominantemente expresado en corazón, en un menor grado en el músculo esquelético, y a niveles bajos en la mayoría de los tejidos normales [2]. S100A1 expresión aumenta la contractilidad miocárdica y es el regulado después de una lesión cardíaca [3]. Pero, si tal comportamiento podría ocurrir en la cardiotoxicidad aún no se ha validado. La investigación actual se centra en la identificación de biomarcadores fiables sensible y específico para la insuficiencia cardíaca por diferentes causas [4-10]. Si se confirma, S100A1 puede convertirse en un biomarcador clínico, ya sea para el diagnóstico o la diferenciación en combinación con otros marcadores, por ejemplo, troponina i y la proteína C reactiva, en la evaluación del estado de miocardio expuestos a la toxicidad [11-13]. El objetivo de este estudio es probar este potencial de S100A1 con experimentos realizados en ratas usando agentes de quimioterapia; trastuzumab y lapatinib, que han demostrado los registros de inducir cardiotoxicidad [14-19]
Materiales y Métodos
El estudio fue aprobado por el Comité de Ética Animal (Número de documento institucional:. 4583101/2014 /168). Los experimentos se realizaron con un total de 24 ratas Wistar (12 semanas de edad, machos albino). Las ratas se dividieron en grupos experimentales. Las mediciones indicativas, de cardiotoxicidad, incluidos los parámetros bioquímicos sensibles al estrés oxidativo en el miocardio, y los niveles en sangre de S100A y troponina i. Troponina i se incluyó como un marcador de referencia [20]. Los resultados fueron analizados estadísticamente y se discuten las inferencias
En concreto, las ratas fueron asignados aleatoriamente a tres grupos:. De control (C, n = 8), trastuzumab (T, n = 8) y lapatinib (L, n = 8) tratamientos. Los animales de control no se trataron, pero los otros en grupos T y L se administraron con los medicamentos de quimioterapia. Trastuzumab (Herceptin
R, Estambul, Turquía) fue entregada una vez a una dosis de 10 mg /kg /día a través de inyección intraperitoneal en el primer día del estudio. Lapatinib (Tykerb
®, GlaxoSmithKline, Estambul, Turquía) se administró diariamente a una dosis de 100 mg /kg /día por sonda oral durante 7 días consecutivos. Las dosis seleccionadas fueron equivalentes a los utilizados en las clínicas. En el día 8, la anestesia se indujo mediante una única inyección intraperitoneal de ketamina y xilazina (50 y 5 mg /kg, respectivamente). Las muestras de sangre se recogieron y los corazones se retiraron para el análisis bioquímico.
Análisis bioquímico
La sangre recogida de cada animal se centrifugó (Hettich Zentrifugen, Mikro 200 R, Tuttlingen, Alemania) a 10.000 ×
g
durante 10 min a 4 ° C y el suero se mantuvo a -80 ° C hasta el análisis. El nivel de troponina i suero se midió utilizando un inmunoensayo en Advia Centaur CP (Siemens, Alemania) autoanalizador. El nivel de S100A1 en suero se determinó usando un kit ELISA S100A1 proteína de rata (sensibilidad 1,56 ng /ml; Cusabio Biotech, China), de acuerdo con las instrucciones del fabricante. La densidad óptica se midió a 450 nm utilizando un lector automático de placas ELISA (Bioctech, EE.UU.).
Las actividades de malondialdehído (MDA), la superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT) y glutatión (GSH) fueron medido siguiendo los procedimientos, como en nuestros estudios anteriores [21-23]. El tejido diseccionado corazón de cada animal se homogeneizó a 2000 rpm /min (1/10 w /v) usando un agitador de teflón-vidrio (agitador de cabeza IKA, Alemania) en 150 mM de tampón de fosfato (pH 7,4) en hielo. El homogeneizado se centrifugó (Hettich Zentrifugen, Mikro 200 R, Tuttlingen, Alemania) a 6.000 × g durante 10 min a 4 ° C. Los sobrenadantes se congelaron a -80 ° C (glaciar ultrabaja temperatura del congelador, Japón) hasta el análisis. El contenido de proteína en los sobrenadantes se determinaron mediante un espectrofotómetro (Shimadzu UV-1601, Kyoto, Japón) utilizando kits disponibles en el mercado para el método de Biuret (Archem diagnóstico Ind. Ltd., Estambul, Turquía). Las concentraciones de MDA se midieron a 532 nm de acuerdo con el método de Ohkawa et al. [24]. La peroxidación de lípidos del homogeneizado de tejidos se determinó por la formación de sustancias reactivas al ácido thiobarbutric. Tissue concentración de MDA expresa como proteína de tejido nmol /mg (coeficiente de absorbancia ε = 1.56x105 /M /cm). actividad SOD se determinó de acuerdo con el método de Sun et al. [25], y la absorbancia se midió a 560 nm. Este método se basa en la inhibición de la reducción de tetrazolio nitro azul utilizando la xantina: sistema xanthineoxidase como un generador de superóxido. El valor medido se indica el grado de inhibición de esta reacción. Los resultados se muestran como U /mg de proteína de tejido. la actividad de CAT se determinó mediante la medición de la descomposición de peróxido de hidrógeno a 240 nm, y se expresó como k /mg de proteína de tejido, donde k es la velocidad de primer orden constante [26]. Nivel total GSH en los sobrenadantes se determinaron de acuerdo con el método de Tietze [27]. El sobrenadante se precipita y se midió con un ensayo cinético usando 5,5'-ditiobis (ácido 2-nitrobenzoico). Se midió la absorbancia a 412 nm. La concentración de GSH medido se comparó con GSH solución patrón acuosa (Sigma Chemical Co., St. Louis, Missouri, EE.UU.) y se expresó como proteína de tejido mg /g. Todos estos ensayos de actividad enzimática se analizaron por duplicado, y las lecturas se promedian para llegar a un valor final para cada ensayo.
Análisis estadístico
Todas las medidas de los biomarcadores (MDA, SOD, CAT, GSH, y S100A1 troponina i) fueron tabulados para los grupos experimentales (C, T y L) y se analizaron estadísticamente mediante pruebas no paramétricas por suponiendo una distribución no gaussiana debido al pequeño tamaño de grupo (n = 8). Diferencias estadísticamente significativas en las mediciones se determinaron mediante el uso de comparación de grupos múltiples con la prueba de Mann-Whitney tanto T como se aplica entre los dos grupos (T o L con C) y la prueba de Kruskal Wallis como se aplica a los tres grupos. Estadística descriptiva de cada marcador fueron representados con diagramas de caja (mínimo, el 25% percentil, mediana, percentil 75%, como máximo) y en una tabla (media ± error estándar) valores. Dos colas
valores de P
fueron obtenidos de las pruebas estadísticas e informaron de forma explícita. El nivel de significación estadística se estableció en
P. & Lt; 0,05
Resultados
Las ratas en todos los grupos tolerados los procedimientos y sobrevivieron siete días sin efectos secundarios o complicaciones visibles . Las mediciones de parámetros de todos los grupos se resumen con parcelas de la figura 1 y la figura 2 y la Tabla 1. Las lecturas del grupo de control estaban dentro del rango normal según lo informado en la literatura [21 a 23]. Sin embargo, los que están en los grupos de tratamiento con trastuzumab y lapatinib indicaron cambios sustanciales en la bioquímica de los corazones (Figura 1 y Tabla 1). El nivel de MDA aumentó significativamente, pero las actividades de SOD, CAT y GSH atenuado considerablemente. Estos resultados confirmaron que la exposición a los fármacos de tratamiento con quimioterapia; trastuzumab y lapatinib, de hecho indujo lesión tóxica causada por el deterioro oxidativo en los corazones de ratas
Los paneles muestran los gráficos para los marcadores bioquímicos malonildialdehido (MDA).; La superóxido dismutasa (SOD); Catalasa (CAT); El glutatión (GSH). Grupo Multi prueba de Kruskal Wallis produjo
P = 0,0003
, 0,0003, 0,0002 y 0,0005, respectivamente. * Indica una diferencia estadísticamente significativa frente al grupo de control C (ver Tabla 1).
Los paneles muestran los gráficos para los marcadores de troponina i y S100A1. Grupo Multi prueba de Kruskal Wallis produjo
P = 0,0280
y 0,0354, respectivamente. * Indica una diferencia estadísticamente significativa frente al grupo de control C (ver Tabla 1).
troponina i y S100A1 fueron detectables en los sueros obtenidos de todos los grupos, pero sus expresiones respondieron de forma opuesta a la cardiotoxicidad, como ve en la figura 2 y en la Tabla 1. el efecto fue positivo en la troponina i, pero negativas para el nivel de S100A1.
Discusión drogas
el trastuzumab y lapatinib están aprobados clínicamente utilizados para el tratamiento de tumores en pacientes humanos, pero también inducen efectos secundarios de toxicidad en órganos incluyendo el corazón [28]. La exposición a estos agentes quimioterapéuticos resultado en un exceso de producción de radicales y la reducción de actividad de las enzimas antioxidantes en órganos vitales libres de oxígeno. La generación de los radicales libres constituye uno de los mecanismos subyacentes de la intoxicación de corazón [18]. En fases preclínicas, el daño tisular resultante y la apoptosis se identifican típicamente por ex vivo análisis bioquímico que implica los indicadores conocidos (MDA, SOD, CAT, GSH). En el estudio actual, los cambios en las actividades de estos marcadores indicaron que el trastuzumab y lapatinib en las dosis administradas inducen grave daño oxidativo en el tejido cardiaco de rata. Estos resultados confirman los informes publicados previamente [15, 20].
biomarcadores base de sangre son importantes en la práctica clínica, ya que se pueden detectar por ensayos, que son fáciles de realizar y producir tejido datos cuantitativos específicos y reproducibles [17 ]. La investigación actual indica que el tejido cardíaco en respuesta a la intoxicación altera las manifestaciones tanto de troponina i y S100A1. Troponina i es un biomarcador de suero establecida, que se correlaciona con el daño en los cardiomiocitos [29-32]. La amplificación de troponina i no fue una sorpresa, y en este estudio, esta característica sirve como prueba confirmatoria de referencia para que representa la presencia de una lesión cardiaca. En las clínicas, la elevación de troponina i es considerado como un signo común de cardiotoxicidad en pacientes que pasan por quimioterapia [15, 30, 31, 33, 34]. Sin embargo, el grado de disfunción cardíaca en estos pacientes se evalúa típicamente usando herramientas radiológicas sensibles [35].
En la lesión del miocardio después de un infarto o la cocaína-uso o disfunción neurológica, se conoce la expresión S100A1 que se redujeron reguladas [36]. Sin embargo, antes de esta investigación en curso, no estaba claro si dicha respuesta también podría ocurrir por lesiones Cardic inducido químicamente. Los resultados de este estudio mostraron la viabilidad de la detección de cardiotoxicidad con el marcador drived sangre-S100A1. Este resultado tiene implicaciones importantes desde el punto de vista de la práctica clínica, tal como se explica a continuación.
Conclusión y trabajos futuros
El tratamiento con trastuzumab y lapatinib induce daño oxidativo en el tejido miocárdico. La cardiotoxicidad resultante es detectable con la atenuación en la expresión S100A1 o aumento en el nivel de troponina i en la sangre.
En muchos tumores, las expresiones de proteínas S100 se alteran [37]. Sin embargo, S100A1 está regulado solamente en los cánceres de riñón, piel y ovario. Por lo tanto, la detección S100A1 después de la quimioterapia de estos tipos de cáncer específicos que no puede revelar con precisión la cardiotoxicidad. Sin embargo, evaluar de forma fiable la cardiotoxicidad en el tratamiento de los cánceres de otros órganos, como mama y de próstata todavía puede ser una posibilidad y garantiza una mayor exploración [38]. Este estudio ha permitido establecer el primer paso en esta dirección mediante la demostración de la respuesta S100A1 a la cardiotoxicidad inducida por trastuzumab y lapatinib en ratas normales.
En las investigaciones experimentales con ratones transgénicos y knockout S100A1, la baja regulación de la proteína S100A1 estaba demostrado que contribuyen a la disfunción contráctil después de un infarto de miocardio [39]. En miocardio de ratones knock-out, gravemente afectada Ca
2 + ciclismo y adrenérgico β señalización estaban presentes en el retículo sarcoplásmico. Además, la disfunción mitocondrial estaba implicado en el estrés inducido por cardiomiopatía [40]. Por lo tanto, después del tratamiento de quimioterapia, mecanismo fisiopatológico similar puede ser responsable de la pérdida de rendimiento contráctil y la propensión hacia la insuficiencia cardíaca. La investigación de este aspecto potencial con modelos transgénicos y knockout también se mantiene para el futuro.