The effect of 15-lipoxygenase-1 (15-LOX-1) on angiogenesis in colorectal and prostate cancer

Abstract

15-Lipoksigenaz-1 (15-LOX-1) lipoksigenaz (LOX) ailesinden biri olup, inflamasyonun çözümlenmesinde önemli rol oynayan inflamatuar biyoaktif lipidleri oluşturur. 15-LOX-1 çoğunlukla omega-6 yağ asidinden olan linoleic asidi metabolize edip 13-(S)-HODE oluşturur. 15-LOX-1'ın kolon kanserindeki tumor baskılayıcı özellikleri hücre bölünmesini, motiliteyi ve invazyonu azaltıp apoptozu arttırması yönündedir. Buna karşın, 15-LOX-1'ın anjiyogenezdeki etkisi tam olarak bilinememekle birlikte, prostat kanserinde ise bu enzimin, pro-karsinojenik bir etkiye sahip olduğu vurgulanmıştır. Bu nedenle, bu çalışmada 15-LOX-1'ın güçlü bir vasküler geçirgenlik faktörü olan vasküler entodel büyüme faktörünün (VEGF-A) ifadesine ve salınımına olan etkisi kolon kanseri HCT-116 hücre hattı ve prostat kanseri hücreleri PC-3 ile LNCaP'te incelenmiş; HCT-116 hücrelerinde azalış gözlemlenmiştir. VEGF-A mRNA'sının azalmasi normoksik ve hipoksik koşullarda hipoksiya-indüklü faktör 1-α (HIF1-α)'nün azalan transkripsiyonel aktivitesine bağlı olduğu bulunmuştur. Beklentilerimize karşı olarak, aynı değişimleri LNCaP hücrelerinde gözlemlerken PC-3 hücrelerinde bir değişim gözlemlenmemiştir. 15-LOX-1'ın endotel hücrelerinde hangi sinyal yolağına etki ettiğini görmek amacıyla 15-LOX-1 aşırı ifadeleyen prostat kanseri modelimiz LNCaP hücrelerinden alınan koşullu besi yeri kullanılarak anjiyogenez protein dizisi gerçekleştirilmiştir. Bulgularımızda doku metalloproteaz inhibitörü-1 (TIMP-1) anlamlı olarak artış göstermiştir. Sonuç olarak, prostat kanseri ve kolon kanserinde, 15-LOX-1'ın tümör baskılayıcı ve anjiyogenezi inhibe edici etkisi gözlemlemiştir. Ayrıca, artış gösteren bu anti-anjiyogenik proteinin, prostat kanser modelimizde 15-LOX-1'ın anti-anjiyogenik etkisine katkıda bulunabilecekleri öne sürülmüştür.

15-lipoxygenase-1 (15-LOX-1) is one of the lipoxygenases (LOX) that are important for the generation of inflammatory bioactive lipids, which then result in the initiation and resolution of inflammation. The enzyme mainly metabolizes the omega-6 fatty acid, linoleic acid, to 13-(S)-HODE. In colorectal carcinoma, the tumor suppressive role of 15-LOX-1 is highlighted with decreased proliferation, induction of apoptosis, reduced motility and invasion. Oppositely, the expression of 15-LOX-1 was reported to have pro-carcinogenic role in prostate cancer. The effect of 15-LOX-1 expression on angiogenesis in cancer, however, has not been addressed adequately. Therefore, we investigated the expression and secretion of Vascular Endothelial Growth Factor-A (VEGF-A), which acts as a potent vascular permeability factor in the angiogenesis process, in response to 15-LOX-1 expression. We used the colon cancer cell line HCT-116 and prostate cancer cell lines PC-3 and LNCaP as our models. We observed a decreased expression of VEGF-A through decreased transcriptional activity of Hypoxia-Inducible Factor 1α (HIF-1α) along with decreased secretion in 15-LOX-1 expressing HCT-116 cells. Contrary to our expectations, we observed a similar reduction in the expression and secretion of VEGF-A in LNCaP cells but no change in PC-3 cells when these cells were transfected with a 15-LOX-1 vector. To find out 15-LOX-1 mediated signaling mechanisms in angiogenesis, a proteome profiler array was conducted with proteins isolated from Human Umbilical Vein Endothelial Cells (HUVECs) incubated with conditioned media collected from 15-LOX-1 overexpressing LNCaP cells and tissue inhibitor of metalloproteases (TIMP-1) was enriched. Enhanced expression of this anti-angiogenic protein may contribute towards the anti-angiogenic role of 15-LOX-1 in our prostate cancer model. Collectively, this study indicates the anti-tumorigenic and anti-angiogenic roles of 15-LOX-1 both in colorectal and prostate cancer.