Autokrine und parakrine Signalisierung durch Neuropeptidrezeptoren bei menschlichem Krebs

Neuropeptide funktionieren peripher als parakrine und endokrine Faktoren, um verschiedene physiologische Prozesse zu regulieren und als Neurotransmitter oder Neuromodulatoren im Nervensystem zu wirken. In der großen Mehrzahl der Fälle sind die Rezeptoren, die die Signalübertragung durch Neuropeptide vermitteln, Mitglieder der Superfamilie der G-Protein-gekoppelten, sieben membranspannenden Rezeptoren (Burbach und Meijer, 1992)., In diesem Beitrag werden spezifische Beispiele, in denen die physiologischen Funktionen des gewählten Neuropeptid Familien sind betroffen Rollen in der Tumorentstehung und hyperplastische Wachstum untersucht werden. Die genauen Neuropeptidrezeptor-Subtypen und die dominanten intrazellulären Signalwege, die die verschiedenen proliferativen Reaktionen vermitteln, werden überprüft und die aufkommenden Utilities sowohl spezifischer als auch Breitspektrum-Neuropeptidantagonisten als Therapeutika für menschliche Krebsarten werden berücksichtigt.,

Neuropeptide mit mutmaßlicher autokriner oder parakriner Beteiligung an menschlichen Krebsarten

Während eine große Anzahl von Peptidhormonen mit mutmaßlichen Rollen als Wachstumsfaktoren bei menschlichem Krebs identifiziert wurde, wird diese Überprüfung ihren Fokus auf die Beweise beschränken, die die autokrine und parakrine Beteiligung der Bombesin-bezogenen Peptide, Gastrin, Cholecystokinin, Neurotensin und Argininvasopressin bei menschlichem Krebs unterstützen., Physiologisch erfüllt jedes dieser Peptide zwei Funktionen; als Neurotransmitter oder Neuromodulator im Nervensystem und als Hormon-oder endokriner Faktor in der Peripherie. Ein kurzer Überblick über die normalen Funktionen der verschiedenen Peptide und ihrer Rezeptoren sowie der Nachweis ihrer autokrinen und parakrinen Beteiligung an bestimmten menschlichen Krebsarten sind nachstehend aufgeführt.,

Bombesin-ähnliche Peptide

Die prototypischen Neuropeptide dieser Familie, Bombesin und Ranatensin, wurden zuerst aus Amphibienhaut isoliert und führten zur anschließenden Identifizierung der Säugetierhomologen, Gastrin-Releasing-Peptid (GRP) und Neuromedin B (NMB) (rezensiert in Battey und Wada, 1991; Ohki-Hamazaki, 2000). In der Peripherie kontrollieren GFK und NMB ein breites Wirkungsspektrum, einschließlich der Kontraktion der glatten Muskulatur sowie der exokrinen und endokrinen Sekretion. GRP ist in der Tat nach seiner Fähigkeit benannt, die Gastrinfreisetzung aus Gastrin (G) – Zellen in der Antralschleimhaut zu stimulieren., Diese Peptide wirken auf das zentrale Nervensystem und regulieren die Nahrungsaufnahme, die Körpertemperatur und den Glukosespiegel sowie bestimmte Verhaltensreaktionen. Sieben membranspannende Rezeptoren, die Selektivität für GFK oder NMB aufweisen, wurden durch molekulare Klonansätze identifiziert (überprüft in Battey und Wada, 1991; Ohki-Hamazaki, 2000). Zusätzlich wurde ein eindeutiger Rezeptor, der als Bombesin-Rezeptor-Subtyp-3 (BRS-3) bezeichnet wird, mit umfangreicher Homologie an die GFK-und NMB-Rezeptoren geklont, für die der endogene Ligand undefiniert bleibt (Fathi et al., 1993; Gorbulev et al., 1992)., Interessanterweise entwickeln Mäuse, bei denen das BRS-3-Gen gestört wurde, mehrere Stoffwechseldefekte und leichte Fettleibigkeit, was darauf hinweist, dass BRS-3 und sein undefinierter Ligand auch wichtige endokrine und metabolische Prozesse regulieren (Ohki-Hamazaki et al., 1997).

Die Bombesin-ähnlichen Peptide GFK und NMB gehörten zu den ersten Neuropeptiden, die als autokrine Wachstumsfaktoren in Lungenkrebszellen involviert waren. In small cell lung cancer (SCLC) – Zellen, GRP (Cuttitta et al., 1985; Moody et al., 1981) und NMB (Cardona et al., 1991) werden weitgehend synthetisiert und in das Medium abgesondert., Darüber hinaus exprimiert die Mehrheit der SCLC-Zellen die mRNA für einen oder mehrere der Bombesin-ähnlichen Rezeptoren (Corjay et al., 1991; Fathi et al., 1993; Toi-Scott et al., 1996). Die Funktionalität der auf SCLC-Zellen exprimierten GFK-und NMB-Rezeptoren, gemessen durch intrazelluläre Ca2+ – Mobilisierung als Reaktion auf angewandtes GFK oder NMB, wurde ebenfalls festgestellt (Bunn et al., 1992; Corjay et al., 1991; Moody et al., 1992; Woll und Rozengurt, 1989). Die Fähigkeit von Bombesin-ähnlichen Peptidantagonisten (Mahmoud et al., 1991) oder neutralisierende Antikörper (Cuttitta et al.,, 1985), um das Wachstum einiger kultivierter SCLC-Zelllinien zu reduzieren, liefert Beweise für Bombesin-ähnliche Peptide als autokrine Wachstumsfaktoren in SCLC. Wie jedoch in dieser Übersicht deutlich wird, ist SCLC ein Beispiel für einen Krebs, bei dem multiple, variabel exprimierte Neuropeptid-autokrine Systeme redundant arbeiten und ihre gleichzeitige Störung höchstwahrscheinlich für eine effektive Hemmung des Zellwachstums erforderlich ist.,

Normales Prostatagewebe und ein erheblicher Anteil (∼70%) primärer und metastasierter Prostatatumoren enthalten eine verteilte Subpopulation neuroendokriner Zellen, die sich bei Prostatakrebs auszudehnen scheinen, wenn sie androgenunabhängig werden (Aprikian et al., 1998; Nelson und Carducci, 2000). Diese neuroendokrinen Zellen exprimieren eine Vielzahl von bioaktiven Neuropeptiden, einschließlich GFK. Eine Reihe von Studien dokumentieren die erhöhte Expression von GFK-Rezeptoren in Prostatakrebsproben (Bartholdi et al., 1998; Markwalder und Reubi, 1999; Sun et al.,, 2000a) und auf kultivierten Prostatakrebszelllinien (Aprikian et al., 1996), die eine parakrine Rolle für die GFK in der Prostatakrebs-progression.

Während SCLC und Prostatakrebs die am besten charakterisierten menschlichen Tumoren sind, bei denen Bombesin-ähnliche Peptide wahrscheinlich als autokrine oder parakrine Wachstumsfaktoren fungieren, zeigt die Literatur die Koexpression von GFK-und GFK-Rezeptoren in kolorektalen Proben an (Chave et al., 2000)., Auch die Expression aller drei Bombesin-ähnlichen Peptidrezeptor-Subtypen wurde bei Ovarialepithelkarzinomen festgestellt, obwohl die Expression ihrer Neuropeptidliganden nicht beurteilt wurde (Sun et al., 2000b). Die Fähigkeit von GFK-Antagonisten, das Wachstum einer Eierstockkarzinomzelllinie zu hemmen (Chatzistamou et al., 2000) legt nahe, dass ein GFK-autokrines System auch bei Eierstockkarzinomen funktionieren kann. Schließlich wurde gezeigt, dass sowohl zentrale als auch periphere primitive neuroektodermale Tumoren (PNET) GFK exprimieren (Fruhawald et al., 1998; Lawlor et al.,, 1998) und das In vitro-Wachstum einer peripheren PNET-Zelllinie wurde durch einen GFK-Rezeptorantagonisten gehemmt (Lawlor et al., 1998).

Gastrin und Cholecystokinin

Gastrin und Cholecystokinin (CCK) dienen physiologischen Funktionen als Hormone im Gastrointestinaltrakt und als Neuropeptide im Nervensystem (rezensiert in Wank, 1995, 1998). Gastrin und CCK werden von verschiedenen Präprohormonen abgeleitet, sind aber strukturell ähnliche Peptide, die die gleichen C-terminalen fünf Aminosäuren teilen, an ihren C-Termini α-amidiert sind und teilweise auf Tyrosin sulfatiert sind., CCK wird in Neuronen im gesamten zentralen und peripheren Nervensystem und in intestinalen neuroendokrinen Zellen (I-Zellen) synthetisiert, während Gastrinpeptide exprimiert und aus dem Zwölffingerdarm und dem Magenantrum (Gastrinzellen) sowie der Hypophyse freigesetzt werden. Bisher wurden zwei unterschiedliche Rezeptoren für Gastrin und CCK identifiziert; Der CCK-A-Rezeptor ist hochselektiv für sulfatiertes CCK, während der CCK-B-Rezeptor eine ähnlich hohe Affinität für sulfatiertes und nicht sulfatiertes CCK und Gastrin aufweist (Wank, 1995, 1998)., CCK-A-Rezeptoren werden auf mehreren Zelltypen in Bauchspeicheldrüse, Magen und Darm exprimiert, aber auch in ausgewählten Bereichen des zentralen und peripheren Nervensystems exprimiert. Im Gegensatz dazu werden die CCK-B-Rezeptoren vorwiegend im Zentralnervensystem in einem CCK-ähnlichen Muster und auf Parietalzellen und enterochromaffinähnlichen (ECL) Zellen in der Magenschleimhaut exprimiert.

Neben der Regulierung der gastrointestinalen Hormonsekretion deuten die Beweise darauf hin, dass Gastrin und CCK mitogene Wirkungen auf bestimmte Zellen in der Magenschleimhaut bzw., Hypergastrinämie infolge pharmakologischer Blockade der Säuresekretion aus Parietalzellen führt zu einem bescheidenen, aber stabilen Anstieg der Gastrinzelldichte. Die ECL-Zellen in der Magenschleimhaut reagieren auch mitogen auf erhöhte Gastrin-Spiegel, außer dass ihre Dichte während der Hypergastrinämie stetig zunimmt und schließlich zur Bildung von ECL-Zellkarzinoiden führen kann (Dockray, 1999; Sundler et al., 1991)., CCK über den CCK-A-Rezeptor vermittelt die nach der Fütterung von Proteaseinhibitoren oder pankreatikobiliärer Diversion beobachtete Pankreas-Hyperplasie und CCK verstärkt die Induktion von azinogenen Tumoren in der Bauchspeicheldrüse durch Karzinogene (rezensiert in Watanapa und Williamson, 1993).

Die potenzielle Rolle von Gastrin und CCK als autokrine oder parakrine Faktoren bei gastrointestinalen Krebserkrankungen ist umstritten (rezensiert in Baldwin, 1995, Baldwin und Shulke, 1998)., Während die Evidenz darauf hinweist, dass die meisten gastrointestinalen Karzinome Progastrin exprimieren und synthetisieren, verhindern widersprüchliche Berichte über den Grad der Gastrin-Amidierung, der für die Bindung an den definierten CCK-B-Rezeptor in Krebsproben und Zelllinien erforderlich ist, eine klare Zuordnung von Gastrin als autokrinem Faktor bei Magen-Darm-Krebs., Es wurden jedoch neuartige Gastrinrezeptoren beschrieben, die weder mit CCK-A-noch mit CCK-B-Rezeptoren zusammenhängen, die nicht amidierte Gastrinpeptide binden, und sollten als potenzielle Mediatoren autokriner und parakriner Wachstumsaktionen von Gastrinpeptiden bei gastrointestinalen Krebsarten betrachtet werden (Baldwin und Shulke, 1998; Dockray, 1999). Im Gegensatz dazu unterstützen überzeugende Beweise die Beteiligung eines autokrinen Systems aus Gastrin und CCK-B-Rezeptor an der Pathogenese des menschlichen Pankreaskarzinoms., Amidated Gastrin wurde in der Mehrzahl der Pankreasadenokarzinome nachgewiesen, jedoch nicht im normalen Pankreasgewebe, und die CCK-B-Rezeptor-mRNA wurde in allen Karzinomen exprimiert. Während die CCK-A-Rezeptor-mRNA auch in den meisten Tumorproben weit verbreitet war, wurden weder amidierte und sulfatierte CCK-noch CCK-Vorläufer in den Karzinomen oder normalen Pankreasgeweben exprimiert (Goetze et al., 2000; Weinberg et al., 1997)., Darüber hinaus wird die Koexpression von Gastrin-und CCK-B-Rezeptoren in multiplen kultivierten Pankreaskarzinomzelllinien beobachtet und das Wachstum dieser Zelllinien wird durch CCK-B-Rezeptorantagonisten und Gastrin-neutralisierende Antikörper gehemmt (Blackmore und Hirst, 1992; Smith et al., 1994, 1996).

Es gibt auch Beweise für die autokrine Wirkung von CCK und Gastrin bei SCLC. Das CCK-Gen wird in kultivierten SCLC-Zellen exprimiert und das preproCCK zu bioaktiven, carboxyamidierten CCK-Peptiden verarbeitet (Geijer et al., 1990). Gastrin-mRNA wurde auch häufig bei SCLC nachgewiesen (Reubi et al., 1997)., Darüber hinaus wurden sowohl CCK-A (Sethi, 1993) als auch CCK-B-Rezeptoren an SCLC-Zellen gemessen (Reubi et al., 1997; Staley et al., 1990) und Gastrin und CCK stimulieren die intrazelluläre Ca2+ – Mobilisierung (Sethi und Rozengurt, 1992; Sethi et al., 1993; Staley et al., 1989). Wie bei GFK erschwert die Redundanz von autokrinen Neuropeptidsystemen in SCLC die klare Zuordnung eines bestimmten Neuropeptids zu einer dominanten Rolle bei der zellulären Transformation in SCLC.,

Arginin Vasopressin

Das neurohypophysiale Hormon Arginin Vasopressin (AVP) ist ein peripherer Regulator der Wasserausscheidung in der Niere, ein potenter Vasokonstriktor und ein Neurotransmitter oder Neuromodulator im Zentralnervensystem. Das AVP-Peptid wird von einem großen Vorläufer abgeleitet, der ein Signalpeptid kodiert, dem neun Aminosäurepepeptidhormon, einem Neurophysin-Polypeptid, das als Hormonträger dient, und einem C-terminalen Glykoprotein unbekannter Funktion (Ivell et al., 1983)., Drei verschiedene AVP-Rezeptoren (V1, V2 und V3) wurden durch molekulare Klontechniken identifiziert (überprüft in Thibonnier et al., 1998). Der V1-Rezeptor wird in glatten Gefäßmuskelzellen exprimiert und vermittelt die vasokonstriktorischen Wirkungen von AVP (Nemenoff, 1998), wird aber auch in vielen anderen Geweben exprimiert und ist der wichtigste AVP-Rezeptor im Gehirn. Im Gegensatz dazu ist die Expression des V2-Rezeptors weitgehend auf das Nierenmark beschränkt, wo er die antidiuretische Wirkung von AVP vermittelt., Der V3-Rezeptor wurde ursprünglich in Hypophysen-Corticotroph-Zellen beschrieben, wo er die Freisetzung von ACTH potenziert, aber in vielen anderen Zelltypen mit noch zu definierenden Funktionen exprimiert wird.

Ähnlich wie die Bombesin-ähnlichen Peptide exprimiert sich ein beträchtlicher Prozentsatz kultivierter SCLC-Zellen (Gross et al., 1993; Sausville et al., 1985; Verbeeck et al., 1992) und sezernieren (Gross et al., 1993) AVP. In Übereinstimmung mit der In-vitro-Produktion von AVP durch SCLC-Zellen weisen SCLC-Patienten häufig eine erhöhte Plasma-AVP auf (Gross et al.,, 1993; North, 1991), die über den renalen V2-Rezeptor zum Syndrom der unangemessenen Sekretion von antidiuretischem Hormon (SIADH) führt, das mit Plasmahyponatriämie und Hypoosmolalität und Hyperosmolalität im Urin assoziiert ist (Gross et al., 1993; Hamilton et al., 1972). Wie bei den Bombesin-ähnlichen Peptiden und Gastrin / CCK werden AVP und die definierten AVP-Rezeptoren häufig in SCLC koexprimiert (North et al., 1998), wodurch das Potenzial für autokrin stimuliertes Wachstum festgestellt wird., Diese Beobachtungen gekoppelt mit Befunden, dass viele SCLC-Linien reagieren auf exogen hinzugefügte AVP mit intrazellulärer Ca2+ Mobilisierung (Bunn et al., 1992; Hong und Moody, 1991; Woll und Rozengurt, 1989) und erhöhte Kloneffizienz (Sethi und Rozengurt, 1991) deuten darauf hin, dass AVP, wie GFK, Gastrin und CCK, zum autokrinen Wachstum von SCLC beitragen kann.

Neurotensin

Das Neuropeptid Neurotensin (NT) liefert ein weiteres Beispiel für ein Peptid, das als Neurotransmitter oder Neuromodulator im Nervensystem und als Hormon in der Peripherie fungiert., Zentral ist NT ein Modulator der Dopaminübertragung und der Hypophysenhormonsekretion und übt hypothermische und analgetische Wirkungen im Gehirn aus, während es als peripheres Hormon im Verdauungstrakt und im Herz-Kreislauf-System fungiert. Klonen Bemühungen haben zwei verschiedene Rezeptoren mit sieben Membran-spanning Topographie definiert, die in bestimmten Hirnregionen und den Darm sowie einen neuartigen Rezeptor identisch mit Sortilin exprimiert werden (Vincent et al., 1999). Es gibt Hinweise darauf, dass NT auch als autokriner Wachstumsfaktor bei Prostatakrebs dient., NT-Rezeptoren wurden in einer androgenunabhängigen Prostatakarzinomzelllinie nachgewiesen und NT stimulierte das Wachstum dieser Zellen, was darauf hindeutet, dass NT zum Wachstum oder Überleben von Prostatatumorzellen beitragen könnte (Seethalakshmi et al., 1997). In einer separaten Studie erhöhte der Entzug von Androgen aus einer androgenabhängigen Prostatakrebszelllinie die Produktion und Sekretion von NT und die Zelle reagierte mitogen auf NT (Sehgal et al., 1994). Schließlich wird NT von SCLC-Zellen produziert und sezerniert (Davis et al., 1991; Moody et al.,, 1985) und SCLC-Zellen reagieren auf exogen hinzugefügte NT (Bunn et al., 1992; Sethi und Rozengurt, 1991; Seufferlein und Rozengurt, 1996; Woll und Rozengurt, 1989), was darauf hinweist, dass dieses Neuropeptid zusammen mit den anderen Neuropeptidfamilien zum Wachstum von SCLC beitragen kann.

Daher unterstützen Beweise die Beteiligung verschiedener Neuropeptidfamilien als Wachstumsfaktoren bei menschlichen Krebserkrankungen., Im Falle von Prostata-und Pankreaskarzinomen üben die Kandidaten-Neuropeptide, GFK und Gastrin, physiologische Rollen in den Geweben aus, aus denen die Krebsarten entstehen, was darauf hinweist, dass die normale Funktion der Neuropeptide untergraben wurde Aktionen in der zellulären Transformation. Die molekularen Veränderungen, die es diesen Peptiden ermöglichen können, als Wachstumsfaktoren in den Krebszellen zu fungieren, die aus den jeweiligen Geweben entstehen, sind nicht vollständig klar, obwohl bei Prostatakarzinomen eine erhöhte Dichte von Bombesin-Bindungsstellen und eine GFK-mRNA-Expression festgestellt wurden (Bartholdi et al.,, 1998; Markwalder und Reubi, 1999). Während CCK-B-Rezeptoren sowohl im normalen Pankreas als auch im Pankreaskarzinom exprimiert werden, exprimierte die Mehrheit der Pankreaskarzinome amidiertes Gastrin, aber das normale Pankreasgewebe exprimierte nur Spuren von schlecht verarbeitetem Progastrin (Goetze et al., 2000). Somit wäre ein vorhergesagtes Ergebnis einer erhöhten Rezeptordichte bei Prostatakarzinomen oder einer erhöhten Ligandenproduktion bei Bauchspeicheldrüsenkrebs eine erhöhte Größe und/oder Dauer der Signalübertragung in der sich entwickelnden Krebszelle., In ähnlicher Weise entstehen ECL-Karzinoide im Magen, wenn lokale Gastrinspiegel, die als Wachstumsfaktor für ECL-Zellen dienen, chronisch erhöht sind (Dockray, 1999; Sundler et al., 1991).

Der pulmonale Vorläufer von SCLC und die Regulationsmechanismen, die zur Induktion der umfangreichen Reihe von Neuropeptiden und ihrer verwandten Rezeptoren führen, sind nach wie vor schlecht verstanden., Während die Existenz von pulmonalen neuroendokrinen Zellen, die GRP synthetisieren, in normaler und kranker Lunge dokumentiert wurde (Miller, 1989), werden diese Zellen im Allgemeinen nicht als Ursprungszelle für SCLC angesehen. Eine wahrscheinlichere Möglichkeit besteht darin, dass die Induktion eines Regulationsmechanismus(en), der zu einer ektopischen Expression einer großen Anzahl neuroendokriner Gene führt, während der selektiven Schritte auftritt, die schließlich zu kleinzelligem Lungenkrebs führen., Mehrere Laboratorien haben die 5′-flankierenden Promotorregionen der AVP -, GRP-und Proopiomelanocortin-Gene eingesetzt, um die Regulationsmechanismen zu definieren, die die allgemeine Induktion der neuroendokrinen Genexpression in SCLC vermitteln können (Coulson et al., 1999a,b; Markowitz et al., 1988; Nagalla und Spindel, 1994; Picon et al., 1995). Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die regulation dieser Gene wird Komplex und beinhalten die modulation der repressoren und Enhancer sowie Gewebe-spezifische Faktoren.,

Signalwege, die Neuropeptid-stimulierte Zelltransformation vermitteln

Das molekulare Klonen von Rezeptoren für die oben beschriebenen verschiedenen Neuropeptide zeigt ihre Zugehörigkeit zur Superfamilie heterotrimerer G-Protein-gekoppelter, sieben Transmembran-spannender Rezeptoren. Darüber hinaus unterstreicht die Analyse der Signalisierung durch die vielen in SCLC-Zellen exprimierten Neuropeptidrezeptoren ihre allgemeine Fähigkeit, die intrazelluläre Ca2+ – Mobilisierung zu stimulieren (Bunn et al., 1992; Woll und Rozengurt, 1989)., Erhöhte intrazelluläre Ca2+ – Konzentrationen werden durch Rezeptorinteraktion mit Gq-Proteinen und die anschließende Aktivierung von Phospholipase-Cß (PLCß) vermittelt, die Inosit-Trisphosphat (IP3) erzeugt, einen stimulatorischen Liganden für endoplasmatische Retikulum-Ca2+ – Kanäle (Abbildung 1 und Dhanasekaran et al., 1995). Die Ziele von erhöhtem zellulärem Ca2+ sind in SCLC-Zellen schlecht definiert, umfassen jedoch wahrscheinlich Ca2+/Calmodulin-abhängige Proteinkinasen., Erhöhtes zelluläres Ca2 + integriert sich auch in Diacylglycerol (DAG), das durch PLCß-Aktivität erzeugt wird, um die Proteinkinase C (PKC) zu stimulieren, die in vielen Zellen, einschließlich SCLC-Zellen (Seufferlein und Rozengurt, 1996), als proximaler, neuropeptidstimulierter Regulator der Proteinkinaskaskade dient Aktivierung der extrazellulären signalregulierten Kinase (ERK) Mitglieder der mitogenaktivierten Proteinkinasefamilie (MAP) (siehe Abbildung 1 und Schonwasser et al., 1998)., Es wurde auch gezeigt, dass PKC die Aktivierung der Proteinkinase D (PKD)/PKCµ durch Neuropeptide in Schweizer 3T3-Zellen und SCLC-Zellen vermittelt (Paolucci und Rozengurt, 1999; Zugaza et al., 1997). Die mutmaßlichen Ziele von PKD / PKCµ in neuropeptidreaktiven Zellen und ihre Rolle beim Zellwachstum und-transformation müssen noch definiert werden. Zusätzlich zu Gq-Proteinen weisen biochemische Beweise darauf hin, dass Neuropeptidrezeptoren mit G12-und G13-Proteinen interagieren (Barr et al., 1997; Jian et al., 1999; Wittau et al., 2000), was zur Aktivierung der Ras-und Rho-Familie monomerer G-Proteine führt (Collins et al.,, 1996; Wadsworth et al., 1997) und Regulation der cJun N-terminal Kinase (JNK) Mitglieder der MAP Kinase Familie (Heasley et al., 1996a,b; Higashita et al., 1997; Vara Prasad et al., 1995) sowie die Reorganisation des Aktin-zytoskeletts (Buhl et al., 1995; Gohla et al., 1999). Die Identifizierung der Effektoren, die diese Wirkungen von G12 und G13 vermitteln, ist ein aktives Untersuchungsgebiet, und Studien zeigen Rollen für Guaninnukleotidaustauschfaktoren der Rho-Familie an (Kozasa et al., 1998) und Src und Tec/Bmx-Familie von Tyrosinkinasen (Mao et al., 1998; Nagao et al.,, 1999) stromaufwärts von JNK und zytoskeletaler Regulation. Wie in Abbildung 1 dargestellt, wird vorausgesagt, dass die Ca2+/Calmodulin-abhängigen Proteinkinasen, ERKs und JNKs auf Transkriptionsfaktoren konvergieren, die die Genexpression im Zusammenhang mit Mitogenese und zellulärer Transformation steuern. So koppeln sich Neuropeptidrezeptoren an Gq -, G12-und G13-Proteine, die eine ausgewogene Signalisierung der Ca2+ – Mobilisierung und der ERK-und JNK-Aktivierung ergeben (Abbildung 1).

Akkumulierende Beweise deuten darauf hin, dass Gq-Proteine und PLCß dominante Effekte bei der Signaltransduktion des SCLC-Zellwachstums ausüben. Die Expression von GTPase-defizienten Formen von Gaq-Proteinen in SCLC-Linien induziert eine Desensibilisierung der Neuropeptid-stimulierten Ca2+ – Mobilisierung und eine erhöhte basale JNK-Aktivität (Heasley et al., 1996a)., Diese paradoxe Hemmung der Ca2+ – Mobilisierung durch konstitutiv aktivierte Gaq-Proteine scheint durch eine kompensatorische Downregulation von IP3-ligandierten Ca2+ – Kanälen im endoplasmatischen Retikulum zu entstehen (Lobaugh et al., 1996; Schnell et al., 1996). Es wird angenommen, dass die resultierende diskordante Signalisierung relativ zu der von Neuropeptidrezeptoren initiierten ausgewogenen Signalisierung zu einer deutlichen Verringerung des beobachteten SCLC-Zellwachstums führt (Heasley et al., 1996a)., In einer anderen Studie wurde die Expression einer katalytisch-inaktiven Form von PLCß in SCLC-Zellen, die die Sequenzen beibehält, die mit Gaq interagieren, signifikant gehemmt basale PKC-Aktivität und rezeptorstimulierte Phosphatidylinosithydrolyse, Ca2+ Mobilisierung und ERK-Aktivierung, aber nicht JNK-Aktivierung (Beekman et al., 1998). Wichtig ist, dass das anchorage-unabhängige Zellwachstum deutlich abgestumpft war. Diese Ergebnisse zusammen mit Studien, die eine starke Reduktion des SCLC-Zellwachstums durch Inhibitoren von PLCß zeigen (Strassheim et al.,, 2000), PKC (Seufferlein und Rozengurt, 1996) und MEK (Seufferlein und Rozengurt, 1996) unterstützen die Anforderung einer ausgewogenen Signalübertragung durch Gq-Proteine, PLCß, PKC, ERKs und Ca2+ Mobilisierung in Neuropeptid-stimuliertem Wachstum von SCLC-Zellen. Die Anforderung an G12-und G13-regulierte Bahnen einschließlich JNK-Aktivierung und zytoskeletaler Regulation im Neuropeptid-stimulierten Wachstum bleibt jedoch weitgehend ungetestet.,

Substanz – P-Derivate als neuartige Therapeutika, die die apoptotische Signalisierung durch Neuropeptidrezeptoren stimulieren

Die Identifizierung und Charakterisierung substituierter Derivate des Neuropeptids Substanz P, die eine breite Antagonistenaktivität für eine Vielzahl von Neuropeptidrezeptoren auf SCLC-Zellen zeigten, bietet einen neuartigen Ansatz für die Störung multipler Neuropeptid-autokriner Systeme (Sethi et al., 1992). Rozengurt und Kollegen (Seckl et al.,, 1997; Woll und Rozengurt, 1988, 1990) haben gezeigt, dass spezifische Substanz-P-Derivate die rezeptorvermittelte Ca2+ – Mobilisierung durch mehrere Neuropeptide einschließlich AVP, CCK, GRP und NT hemmen und dass die Derivate das In vitro-Wachstum von SCLC-Zellen deutlich reduzieren. Signifikant hemmen die Substanz P-Derivate auch das SCLC-Wachstum als Xenografts bei nackten Mäusen mit geringer oder keiner offensichtlichen Toxizität (Everard et al., 1993; Langdon et al., 1992; Seckl et al., 1997)., Von Bedeutung sind die Befunde, dass die Substanz P-Derivate Apoptose in Lungenkrebszelllinien induzieren (Reeve und Bleehen, 1994; Rosati et al., 1998) und differentiell-hemmen Rezeptor-vermittelte Signalisierung von Ca2+ Mobilisierung und ERK-Aktivierung (Mitchell et al., 1995), was darauf hindeutet, dass die Substanz P-Derivate möglicherweise nicht einfach als klassische rezeptorblockierende Antagonisten fungieren., Tatsächlich zeigte eine kürzlich durchgeführte Studie mit der Substanz P-Derivat, Substanz P, dass Konzentrationen von Peptiden, die die GRP-induzierte Ca2+ – Mobilisierung blockieren, die Aktivierung des JNK-Pfades verursachen und Rho-abhängige zytoskeletale Veränderungen in Schweizer 3T3-Zellen induzieren (Jarpe et al., 1998). Die Induktion der JNK-Aktivität durch ein anderes Substanz – P-Derivat wurde auch in SCLC-Zellen gezeigt (MacKinnon et al., 1999). Die Fähigkeit der Substanz P-Derivat, den JNK-Weg zu aktivieren, war abhängig von der Expression eines Neuropeptidrezeptors (Jarpe et al.,, 1998) enthüllt, dass die Wirkungen dieser neuartigen Peptide rezeptorvermittelt sind. Basierend auf ihrer Fähigkeit, die JNK-Aktivität und zytoskeletale Veränderungen selektiv zu stimulieren, möglicherweise durch G12 und G13, aber nicht durch Ca2+ – Mobilisierung durch Gq-Proteine, wurde angenommen, dass Substanz-P-Derivate eine neuartige Klasse von Agonisten darstellen, die als voreingenommene Agonisten bezeichnet werden (Jarpe et al., 1998). Nach dieser Hypothese binden und stabilisieren Substanz-P-Derivate bevorzugt Neuropeptidrezeptoren in einem Konformationszustand, der G12-und G13-Proteine aktiviert, jedoch keine Gq-Proteine (Jarpe et al.,, 1998). Somit bietet die Substanz P-Derivat einen therapeutischen Ansatz, um unausgeglichene oder diskordante Signalisierung zu induzieren, die ähnlich ist, was zuvor in SCLC-Zellen durch Retrovirus-vermittelte Expression von konstitutiv aktiven Gaq-Proteinen oder mutierten PLCß-Proteinen erreicht wurde (Beekman et al., 1998; Heasley et al., 1996a).

Zusammenfassend bieten die Substanz-P-Derivate spannende Versprechen als neuartige Therapeutika für die rezeptorvermittelte Induktion von Apoptose in Krebszellen, an denen Neuropeptid-autokrine und parakrine Systeme beteiligt sind., Eine Suche nach kürzeren Substanz – P-Derivaten oder Analoga mit erhöhter Rezeptoraffinität oder Serumstabilität scheint gerechtfertigt und liegt in der Tat im Fokus mehrerer Labors (MacKinnon et al., 1999; Nyeki et al., 1998; Rosati et al., 1998; Woll und Rozengurt, 1990)., Idealerweise kann ein kleines Nonpeptidmolekül, das auf der Struktur der Substanz P-derivat basiert und ähnlich funktioniert, aber die mit der Peptidsynthese und-abgabe verbundenen Probleme vermeidet, eine ausgezeichnete therapeutische Wirkung allein oder in Kombination mit bestehenden Chemotherapien zur Behandlung von menschlichen Krebserkrankungen darstellen Neuropeptidrezeptorsysteme