LKB1 tumor suppression in Peutz-Jeghers Syndrome

Kasvainten, ajatellaan syntyvän yksittäisen solun perimän mutaatioista, jonka seurauksena tuon solun kasvu häiriintyy. Ruoansulatuskanavan polyyppien syntyä käytetään usein mallina siitä, miten nämä epiteelisoluun kerääntyvät mutaatiot aiheuttavat asteittain pahenevan kasvuhäiriön. Peutz–Jeghersin oireyhtymä (PJS) on perinnöllinen polypoosisyndrooma, jossa oireita aiheuttavat erityisesti maha-suolikanavan hamartomatoottiset polyypit. Noin puolella PJS potilaista havaitaan mutaatioita LKB1 kasvunrajoite geenissä. Hiirille joilta toinen Lkb1 alleeli on poistettu (Lkb1+/-) kehittyy PJS-tyypin maha-suolikanavan polyyppeja, joissa on epiteelin liikakasvun lisäksi merkittävä sileälihaskomponentti, aivan kuten PJS polyypeissa. Kuten myös muissa ruoansulatuskanavan polypooseissa, sekä PJS että hiirten polyypeissa Cyclo-oxygenaasi-2:n (COX-2) määrä on usein kohonnut. PJS-polyyppien kehittymisen molekulaarinen mekanismi on kuitenkin selvittämättä. Koska vain osa PJS potilaista kantaa LKB1 mutaatioita, mutaatiot jossakin toisessa lokuksessa saattaisivat selittää osan PJS tapauksista. Jotta PJS:n geneettinen tausta selviäisi, seulottiin kolmen LKB1:n kanssa interaktoivan proteiinin (BRG1, STRADα ja MO25α) geenit PJS potilaista joilla ei ole havaittu LKB1 mutaatioita. Yhdessäkään tutkituista geeneistä ei havaittu tautia aiheuttavia mutaatioita. Näiden kolmen geenin pois sulkeminen, ja uusien menetelmien ansiosta kasvanut havaittujen Lkb1 mutaatioden määrä viittaavat LKB1:n olevan useimpien PJS tapausten taustalla. COX-2:n estäjien käyttö on tehokkaasti vähentänyt polyyppien määrää familiaarisessa adenomatoottisessa polypoosissa. Tästä johtuen COX-2:n eston tehokkuutta tutkittiin PJS polypoosissa. PJS-tyypin polypoosin havaittin pienenevän merkittävästi Lkb1+/- hiirissä, joilta oli lisäksi poistettu toinen tai molemmat COX-2:n alleeleista. Lisäksi farmakologinen COX-2:n esto Celecoxib:lla vähensi polypoosia tehokkaasti. Näin ollen COX-2:n eston tehokkuutta tutkittiin seuraavaksi PJS potilaissa. Kuuden kuukauden Celecoxib hoidon jälkeen polypoosin havaittiin vähentyneen merkittävästi osalla potilaista (2/6). Nämä tulokset osoittavat COX-2:n roolin PJS-polyyppien kehityksessä, ja viittaavat COX-2:n eston vähentävän polypoosia. Kasvunrajoitegeenin klassisen määritelmän mukaan kasvaimen kehitys vaatii perinnöllisen mutaation lisäksi geenin toisenkin alleelin mutaation, mutta PJS-polyyppien häiriintyneestä epiteelistä ei kuitenkaan systemaattisesti löydy toista LKB1:n mutaatiota. Havainto johti tutkimukseen, jossa selvitettiin voisiko LKB1:n kasvun rajoitus välittyäkin epäsuorasti tukikudokseksi ajatelluista sileälihassoluista. Tätä tutkittiin kehittämällä poistogeeninen hiirimalli jossa Lkb1 on mutatoitunut vain sileälihassoluissa. Näille hiirille kehittyi polyyppeja, jotka ovat kaikin tavoin PJS-polyyppien kaltaisia. Lkb1:n menettäneiden solujen havaittiin tuottavan vähemmän transformoivaa kasvutekijä beetaa (TGFß), joka aiheutti solujen välisen viestinnän heikentymisen ja mahdollisesti viereisten epiteelisolujen liikakasvun. Vastaava häiriö havaittiin myös PJS-potilaiden polyypeissa, mikä viittaa siihen, että potilaillakin sileälihassolujen häiriö on polyyppien taustalla. Havainto suuntaa täten hoitokohteiden etsintää ja osoittaa että LKB1 toimii kasvunrajoittajana epätyypillisellä tavalla pitäen naapurisolujen kasvun kurissa.

Inhibition of CYP1A2-mediated drug metabolism in vitro and in humans : With special emphasis on rofecoxib and other NSAIDs

The cytochrome P450 1A2 (CYP1A2) is one of the major metabolizing enzymes. The muscle relaxant tizanidine is a selective substrate of CYP1A2, and the non-steroidal anti-inflammatory drug (NSAID) rofecoxib was thought to modestly in-hibit it. Cases suggesting an interaction between tizanidine and rofecoxib had been reported, but the mechanism was unknown. Also other NSAIDs are often used in combination with muscle relaxants. The aims of this study were to investigate the effect of rofecoxib, several other NSAIDs and female sex steroids on CYP1A2 ac-tivity in vitro and in vivo, and to evaluate the predictability of in vivo inhibition based on in vitro data. In vitro, the effect of several NSAIDs, female sex steroids and model inhibitors on CYP1A2 activity was studied in human liver microsomes, without and with preincubation. In placebo controlled, cross-over studies healthy volunteers ingested a single dose of tizanidine after a pretreament with the inhibitor (rofecoxib, tolfenamic acid or celecoxib) or placebo. Plasma (and urine) concentrations of tizanidine and its metabolites were measured, and the pharmacodynamic effects were recorded. A caffeine test was also performed. In vitro, fluvoxamine, tolfenamic acid, mefenamic acid and rofecoxib potently in-hibited CYP1A2. Ethinylestradiol, celecoxib, desogestrel and zolmitriptan were moderate, and etodolac, ciprofloxacin, etoricoxib and gestodene were weak inhibi-tors of CYP1A2. At 100 µM, other tested NSAIDs and steroids inhibited CYP1A2 less than 35%. Rofecoxib was found to be a mechanism-based inhibitor of CYP1A2. In vivo, rofecoxib greatly increased the plasma concentrations (over ten-fold) and the pharmacodynamic effects of tizanidine. Also the metabolism of caf-feine was impaired by rofecoxib. Despite the relatively strong in vitro CYP1A2 inhibitory effects, tolfenamic acid and celecoxib did not have a significant effect on tizanidine and caffeine concentrations in humans. Competitive inhibition model and the free plasma concentration of the inhibitor predicted well the effect of fluvoxam-ine and the lack of effect of tolfenamic acid and celecoxib on tizanidine concentra-tions in humans, and mechanism-based inhibition model explained the effects of rofecoxib. However, the effects of ciprofloxacin and oral contraceptives were un-derestimated from the in vitro data. Rofecoxib is a potent mechanism-based inhibitor of CYP1A2 in vitro and in vivo. This mechanism may be involved in the adverse cardiovascular effects of rofecoxib. Tolfenamic acid and celecoxib seem to be safe in combination with tizanidine, but mefenamic acid might have some effect on tizanidine concentrations in vivo. Con-sidering the mechanism of inhibition, and using the free plasma concentration of the inhibitor, many but not all CYP1A2 interactions can be predicted from in vitro data.