Tumorigenesis in celiac disease

Celiac disease is life-long autoimmune disorder of the small intestine, which is caused by a reaction to gliadin found in wheat, rye and barley in genetically predisposed individuals. Proline- and glutamine -rich proteins cause villous atrophy and crypt hyperplasia with extensive inflammation in the epithelium and lamina propria. Symptoms of celiac disease vary considerably and elimination of gluten from diet is the only way to treat disease. In small intestine of celiac disease patient transglutaminase 2 (TG2) modifies gluten peptides, which causes T-cell activation and inflammation in the epithelium of mucosa. T-cell activation induces development of celiac disease specific antibodies. These celiac disease specific antibodies recognise TG2 and interfere in vitro and in vivo in angiogenesis. Abnormal angiogenesis is typical in many disorders, such in cancer, in which TG2 has a crucial role in the development and growth of tumor. Overexpression of TG2 has been shown to correlate with accelerated growth of tumor. TG2-specific antibodies are suggested to inhibit differentation of epithelial cell, increase their proliferation, decrease their barrier-function and increase the permeability of blood vessels. The aims of the pilot study were to establish whether celiac disease TG2 antibodies affect in vivo tumorigenesis and tumorangiogenesis as well as to try to clarify the mechanism behind the phenomenon. Tumor xenograft model was used in severe combined immunodeficient (SCID) mice. Human oesophageal carcinoma (OE-19) cancer cells were incubated with celiacs TG2 miniautoantibody (mini 2.8), non-celiac miniautoantibody (mini 6.2) or PBS before cancer cells were injected to mice subcutaneously. During the experiment mice were weighted and tumor size was measured couple of times per week. To estimate the volumes of tumors the following formula was used: π/6 * L* W* H. Experiment lasted for four weeks after which the mice were euthanized, cardiac blood and tissue samples taken and tumours were excised and weighted. Sections were made from tumors and immunohistochemical stainings were done to compare blood vessel areas and to study general tumors´morphology and other parameters. Western blot -analyse were performed to cancer cells. The masses and volumes were clearly smaller in mini 2.8-group compared to control groups and the necrotic area of tumor in mini 2.8 was smallest as percentage compared to control groups. Blood vessel area were smallest in mini 2.8 group. Results suggest that celiac disease anti-TG2-autoantibodies inhibit tumor growth, but the number of animals is insufficient to give an accurate outcome.

Keliakia on elinikäinen autoimmuunisairaus, jossa vehnän, rukiin ja ohran gluteeni saa aikaan immunologisen vasteen geneettisesti alttiiden henkilöiden ohutsuolissa. Proliini- ja glutamiinirikkaat proteiinit aiheuttavat ohutsuolen limakalvon villusatrofiaa, johon liittyy kryptahyperplasiaa sekä tulehdus epiteelissä ja lamina propriassa. Keliakian oireet ovat vaihtelevia ja nykyinen hoito on elinikäinen gluteeniton ruokavalio. Keliaakikon ohutsuolessa transglutaminaasi-2 (TG2) muokkaa gluteenipeptidejä, mikä saa aikaan T-solujen aktivaation sekä tulehdustilan suolen limakalvolla. T-soluaktivaatio saa aikaan myös keliakiaspesifisten vastaaineiden muodostumisen. Keliaakikkojen spesifiset vasta-aineet tunnistavat TG2:a ja nämä vastaaineet häiritsevät in vitro ja in vivo verisuonten muodostumista, angiogeneesia. Epänormaali angiogeneesi on tyypillinen monissa sairauksissa kuten syövässä, jossa TG2:lla on keskeinen rooli kasvaimen muodostumisessa ja kasvussa. TG2:n yliekspression on osoitettu korreloivan kiihtyneen kasvaimen kasvun kanssa. TG2-vasta-aineiden on myös osoitettu estävän epiteelisolujen erilaistumista, lisäävän epiteelisolujen proliferaatiota, heikentävän epiteelin esteominaisuuksia ja lisäävän verisuonten läpäisevyyttä. Erikoistyön tarkoituksena oli alustavasti tutkia in vivo mitkä ovat keliakiavasta-aineiden vaikutukset kasvaimen kasvuun ja kasvaimen verisuonten muodostumiseen. Pilottitutkimuksessa käytettiin kasvaimen ksenograft-mallia SCID-hiirillä. OE-19 -mahasyöpäsoluja injektoitiin ihon alle SCID- hiirien kylkeen. Syöpäsoluja inkuboitiin ennen injektointia keliaakikon TG2-kohdennetun minivasta-aineen (mini 2.8), ei-keliaakikon minivasta-aineessa (mini 6.2) tai PBS:n kanssa. Kasvaimet mitattiin ja hiiret punnittiin kaksi kertaa viikossa. Kasvaimen tilavuuden arviointiin käytettiin kaavaa: π/6 * L* W* H. Kuukauden kuluttua hiiret lopetettiin, veri- ja kudosnäytteet kerättiin talteen ja kasvaimet poistettiin ja punnittiin. Kasvaimista tehtiin leikkeitä ja erilaisia immunohistokemiallisia värjäyksiä verisuoniston vertailemiseksi, kasvaimien morfologian tutkimiseksi ja muiden parametrien mittaamiseksi. Western blot -analyysi suoritettiin syöpäsoluille. Tuumoreiden massat ja tilavuudet olivat mini 2.8-ryhmässä selvästi pienemmät verrattuna kontrolliryhmiin ja mini 2.8-ryhmän nekroottinen alue oli prosentuaalisesti pienempi kontrolliryhmiin verrattuna. Verisuonialueet kvantitoitiin ja verisuonialue oli pienin mini 2.8-ryhmässä. Tulokset viittaavat siihen, että keliakia-TG2-vasta-aineet inhiboivat kasvaimen kasvua. Eläinten lukumäärä on kuitenkin riittämätön antamaan täsmällistä tulosta, joten lisää tutkimusta aiheesta tarvitaan.