Indol-3-Karbinol’ün Meme Kanseri Hücreleri Üzerine Etkisi
Başak Toker - Moleküler Biyoloji ve Genetik, Temel Bilimler Fakültesi, Gebze Teknik Üniversitesi
Brokoli, lahana ve brüksel lahanası gibi Brassica bitkilerinin tüketiminin; insanlarda kanser riski ile direkt olarak ilişkili olduğu görülmüştür. Indol-3-karbinol (I3C) ise bu sebzelerde bulunan ve anti-karsinojenik etkilere sahip bir fitokimyasaldır. İnsan meme kanserinde proliferasyonu engelleme etkisinin yanı sıra, deney hayvanlarındaki tümörlerin metastazını önemli ölçüde azalttığı görülmüştür. Dahası; meme kanseri hastalarının oral yolla I3C tüketiminin, östrojen metabolizmasını etkileyerek, herhangi bir yan etkiye yol açmaksızın tümör büyümesini azalttığı gözlemlenmiştir.
Çeşitli araştırma grupları tarafından elde edilen kümülatif kanıtlara bakarak I3C’nin trankripsiyonla ve hücre sinyaliyle ilişkili çeşitli yolaklar aracılığı ile bir antikanser yanıtı oluşturduğu sonucuna varılmıştır. Brew C. T. ve arkadaşları, yaptıkları çalışmalarla I3C’nin hem östrojene duyarlı hem de östrojene duyarsız meme kanseri hücrelerinde CDK6 ve CDK2’nin aktivitesini inhibe ederek G1 tutuklanmasına sebep olduğunu göstermiştir. I3C, Sp1’in CDK6 promotörü ile etkileşimini inhibe edere CDK6 transkripsiyonunu aşağı regüle (down regulation) etmekte ve aynı zamanda siklin E protein üretimini etkileyerek CDK2 enzim aktivitesini kontrol etmektedir.
Östrojene duyarlı meme kanseri hücrelerinde, I3C östrojene verilen cevabı baskılar. Bunun dışında östrojen reseptör-alfa’nın ekspresyonunu aşağı regüle eder ve meme kanseri tedavisinde anti-östrojen olarak sıklıkla kullanılan bir ilaç olan tamoxifenin anti-proliferatif etkisi ile sinerji oluşturur. Tümör içermeyen insan meme epitel hücrelerinde ise I3C, ATM sinyal yolağını indükleyerek tümör baskılayıcı bir protein olan p53’ü stabilize eder.
Anti-proliferatif etkilerinin yanı sıra, I3C’nin in vivo’da meme kanseri metastazını etkili oranda azalttığı gözlemlenmiştir. In vitro’da ise hücre içi adezyon molekülleri olan E-kaderin ve beta-katenin’in ekspresyonunu arttırarak kanser hücrelerinin göç ve istilasını belirgin bir biçimde bastırmıştır. Bu çalışmalar her ne kadar I3C’nin meme kanseri hücreleri içerisinde belirli yolakları etkileyerek anti-metastatik etkiler gösterdiğini savunsalar da, henüz bu mekanizma tam olarak açıklığa kavuşmamıştır.
Hücre göçü, hücre iskeleti ve hücre adezyonundaki değişiklikler sonucu ortaya çıkar ve metastaz ile kanser hücrelerinin istilasının ana sebeplerindendir. Fokal adezyon kinaz (FAK), hücre adezyon yapılarının regülasyonunda büyük önem taşımaktadır. Fokal adezyonların hücre göçü sırasında birleşme ve ayrılması ise integrin hücre adezyon reseptörleri ve Rho-GTPase ailesi tarafından yürütülür.
Indol-3-Karbinol’ün hücrelerin hareketliliği üzerindeki etkisini gözlemlemek için fazlasıyla istilacı bir insan meme kanseri hücresi olan MDA-MB-231 üzerinde test edilmiştir. Hücreler sırasıyla 100 µM I3C, 200 µM I3C, 200 µM Tryptophol (yapısal olarak I3C’ye benzeyen bir inaktif indol) ve DMSO ile muamele edilmiştir. Hücreler 24 saat boyunca izlenmiştir. Şekil 1’de görüleceği üzere; I3C ile muamele edilmiş hücreler, DMSO ve Tryptophol ile muamele edilmiş hücrelere kıyasla neredeyse 3 (100 µM) ve 6 (200 µM) kat daha az göç etmiştir.
Daha sonra, I3C’nin MDA-MD-231 hücrelerinin göçünü aşağı regüle etmesinin hücre adezyonundan bağımsız incelenebilmesi adına florasan boncuklar kullanılarak farklı bir deney daha kurulmuştur. Bu florasan boncuklar, hücreler hareket ettikçe arkalarında iz bırakmalarına sebep olarak aldıkları yolun hesaplanmasına olanak tanımıştır. Şekil 2’de görüldüğü gibi, I3C ile muamele edilmiş hücreler, DMSO ve Tryptophol ile muamele edilmiş hücrelere kıyasla daha az hareket etmiştir. Hatta 200 µM I3C verilen hücreler neredeyse serum verilmeyerek aç bırakılan kanser hücreleri ile eşit oranda harekete sahiptir.
RhoA sinyalinin stres fiberlerine bağlı adezyonu arttırarak hücre göçünü azalttığı bilinmektedir. Bu nedenle I3C’nin bu sinyal yolağını etkileyerek çalışıyor olabileceği düşünülmüştür. Rho kinazları olan ROCK1 ve ROCK2, MYPT1 ve LIM kinaz gibi hücre hareketliliğine etki eden substratlara sahip olan anahtar RhoA efektörleridir. I3C’nin bu iki kinaz üzerinde etkisini görmek adına immünopresipitasyon ve Western blot teknikleri kullanılmış ve Şekil 3’te görülen sonuçlara ulaşılmıştır. Tablolarda görülebileceği gibi, I3C ile muamele edilmiş hücrelerde ROCK1 ve ROCK2, DMSO ve Tryptophol’e kıyasla iki-üç kat daha fazla kinaz aktivitesi göstermiştir.
Yapılan bu deneyler sonucunda; Indol-3-Karbinol’ün MDA-MB-231 insan meme kanseri hücrelerinde ROCK1 ve ROCK2’yi aktive ederek stres fiberlerinin ve fokal adezyonların stabilize edilmesini, kofilin fosforilasyonunun artmasını ve hücresel hareketliliğin engellenmesini sağladığı görülmüştür. Bu da I3C’nin hücre içerisinde RhoA/ROCK yolağını etkileyerek çalıştığını göstermiştir. RhoA sinyalinin hücre göçüne olan etkisinin I3C ile inhibe edilerek metastaz kapasitesinin azaltılmasının, meme kanseri tedavisinde önemli bir anti-kanser ajan olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.
Referanslar:
1. Brew, C. T., Aronchik, I., Kosco, K., McCammon, J., Bjeldanes, L. F., & Firestone, G. L. (2009). Indole-3-carbinol inhibits MDA-MB-231 breast cancer cell motility and induces stress fibers and focal adhesion formation by activation of Rho kinase activity. International journal of cancer, 124(10), 2294–2302. https://doi.org/10.1002/ijc.24210 makalesinden çevrilmiştir.