Metforminin yaşlanma ve kanser üzerindeki etkisinin moleküler mekanizmalarının araştırılması

Abstract

Epidemiyolojik veriler, biguanidin, yani 1960'lı yıllardan beri tip 2 diyabette ilk basamak tedavi olan metforminin, kanser insidansı ve mortalitesindeki potansiyelini incelemek için birçok in vitro ve in vivo çalışmaların yanı sıra çok sayıda klinik çalışma yapıldığını vurgulamaktadır. Metformin yaygın olarak reçete edilen bir anti-diyabetik ilaçtır ve kullanımı daha düşük kanser insidansı ile ilişkilidir. Metforminin tümörogenezi zayıflattığı mekanizmalar tam olarak anlaşılmamış olmasına rağmen, bu bileşiğin veya ilgili biguanilerin antineoplastik aktiviteye sahip olabileceği düşünülmektedir. Mevcut kanıtlar, NF-kB sinyal yolunun anormal aktivasyonunun karsinojenez ile ilişkili olduğunu güçlü bir şekilde göstermektedir. Her ikisi de kanserin gelişmesinde önemli olan immün yanıtı ve apoptoz gibi bir dizi anahtar hücresel süreç, bu yolun etkileyicileri tarafından yönetilmektedir. Matriks metalloproteinazlar (MMP) da tümör metastazı için önemli ajanlardır ve tümör tanısı için muhtemel adaylardır. Bu nedenle, etkili bir doz ile metforminin, NF-kB sinyalini azaltarak tümör proliferasyonunu ve MMP-2 ve MMP-9 ifadelerini inhibe edebileceği hipotezini oluşturduk. İmmünositokimya yöntemiyle MMP-2, MMP-9 ve NF-kB protein miktarlarına, gerçek zamanlı PCR ile MMP-2, MMP-9 ve NF-kB ekspresyonlarına, ELISA yöntemiyle NF-kB aktivitesine, akım sitometri ile apoptoz değişimine ve MALDI/TOF-MS ile protein profillerine bakıldı. Tümör hücrelerinin proliferasyonunun, 25 mM metformin dozunda 24 saat sonrasında inhibe edildiği, metformin dozlarının artmasıyla NF-kB aktivitesinin azaldığı gözlendi. Tümör hücrelerinde apoptoz 25 mM metformin dozunda artarken tümör dışı meme dokusu hücrelerinde anlamlı bir değişiklik gözlenmedi. MMP-2 ve MMP-9 ekspresyon seviyelerinde metfomin uygulaması sonrasında anlamlı düşüşler gözlendi. Yine metformin uygulaması sonrasında kanser hücrelerindeki apoptoz miktarlarında artma gözlendi. Bu sonuçlar, metforminin meme kanseri üzerindeki anti-kanser etkisinin invazyonu engelleme ve apoptozu teşvik etme şeklinde olduğu sonucunu doğurabilir. Proteomik veriler, tümör ve tümör dışı hücrelerin farklı protein profillerine sahip olduğunu göstermiştir. Tümör regresyonunda in vivo olarak metforminin kısa süreli yararı olmamasına rağmen, meme kanserine karşı önleyici bir rolü vardır; bu kısmen tümör proliferasyonunun zayıflamasına atfedilebilir. Yine de metforminin anti-proliferatif etkisini tümöre özgü olup olmadığını değerlendirmek için daha fazla araştırma gereklidir.

Epidemiologic data have highlighted the positive effects of a biguanide, namely metformin,which is the first-line treatment for type 2 diabetes since the 1960's, to reduce cancer incidence and mortality, many in vitro and in vivo studies, as well as a large number of clinical trials, have been conducted in order to study its potential. Metformin is a widely prescribed anti-diabetic drug and its use is associated with lower cancer incidence. Although the mechanisms by which metformin attenuates tumorigenesis are not clearly understood, it has been proposed that this compound or related biguanides may have antineoplastic activity. Current evidence strongly suggests that aberrant activation of the NF-kB signaling pathway is associated with carcinogenesis. A number of key cellular processes such as immune responses and apoptosis, both crucial in the development of cancer, are governed by the effectors of this pathway. The matrix metalloproteinases are also key agent for tumor metastasis and to be the probable candidates for tumor diagnosis. We, therefore, hypothesized that metformin with an effective dose can inhibit tumor proliferation and MMP-2 and MMP-9 expressions via decreasing NF-kB signaling. MMP-2, MMP-9 and NF-kB protein content are determined by immunocytochemistry, MMP-2, MMP-9 and NF-kB expressions by real-time PCR, NF-kB activity by ELISA method, apoptosis change by flow cytometry and protein profiles by MALDI / TOF-MS. The proliferation of tumor cells is inhibited in 24 hours time at metformin dose of 25 mM. NF-KB activity is decreased by increasing metformin doses. Apoptosis in tumor cells is increased at 25mM metformin dose, while no significant change was observed in non-tumoral breast tissue cells. MMP-2 and MMP-9 expression levels were significantly lower after metformin application. Increased levels of apoptosis in cancer cells were observed after metformin administration. These results may suggest that the anti-cancer effect of metformin on breast cancer is to prevent invasion and promote apoptosis.The proteomics data has shown the different protein patterns of the tumor and non-tumoral cells. Despite the lack of short-term benefit of metformin in tumor regression in vivo, a preventive role of metformin against breast cancer was implicated, which is at least partially attributable to the attenuation of tumor proliferation, regulation of MMP-2 and MMP-9 expression, and NF-kB activity. Further investigation is required to evaluate whether the anti-proliferative effect of metformin is tumor-specific.