Chk1 Suppresses a Caspase-2 Apoptotic Response to DNA Damage that Bypasses p53, Bcl-2, and Caspase-3

Evasion of DNA damage-induced cell death, via mutation of the p53 tumor suppressor or overexpression of prosurvival Bcl-2 family proteins, is a key step toward malignant transformation and therapeutic resistance. We report that depletion or acute inhibition of checkpoint kinase 1 (Chk1) is sufficient to restore ?-radiation-induced apoptosis in p53 mutant zebrafish embryos. Surprisingly, caspase-3 is not activated prior to DNA fragmentation, in contrast to classical intrinsic or extrinsic apoptosis. Rather, an alternative apoptotic program is engaged that cell autonomously requires atm (ataxia telangiectasia mutated), atr (ATM and Rad3-related) and caspase-2, and is not affected by p53 loss or overexpression of bcl-2/xl. Similarly, Chk1 inhibitor-treated human tumor cells hyperactivate ATM, ATR, and caspase-2 after ?-radiation and trigger a caspase-2-dependent apoptotic program that bypasses p53 deficiency and excess Bcl-2. The evolutionarily conserved "Chk1-suppressed" pathway defines a novel apoptotic process, whose responsiveness to Chk1 inhibitors and insensitivity to p53 and BCL2 alterations have important implications for cancer therapy. © 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Aktivitätsabhängige Kontrolle der Apoptose in neonatalen kortikalen Neuronen und Etablierung eines Biosensors zur Echtzeitanalyse der Caspase-3-Aktivierung

Die Apoptose spielt eine entscheidende Rolle während der normalen Entwicklung des zentralen Nervensystems. Elektrische Aktivität und die Versorgung mit trophischen Faktoren sind ausschlaggebend für das Überleben von Neuronen. Um zu untersuchen, welche zellulären Prozesse die aktivitätsabhängige Apoptose in organotypischen Schnittkulturen des neugeborenen Neokortex beeinflussen, wurde in der vorliegenden Arbeit immunzytochemisch das Auftreten aktivierter Caspase-3, nach pharmakologischer Beeinflussung von Ionenkanälen und membranständigen Rezeptoren analysiert. Die Unterdrückung neuronaler Aktivität durch den Natriumionenkanalblocker TTX führte zu einem signifikanten Verlust kortikaler Neuronen. Ein ähnlicher Anstieg der Zahl apoptotischer Neurone konnte durch Applikation von Antagonisten ionotroper Glutamatrezeptoren, GABAA-Rezeptoren oder neuronaler Gap Junctions induziert werden. Jedoch konnte bei einigen Antagonisten die apoptosefördernde Wirkung erst nach längerer Einwirkung beobachtet werden. Im Weiteren wurde eine Methode etabliert, mit deren Hilfe eine Echtzeitanalyse der Apoptose kortikaler Neurone unter dem Entzug trophischer Faktoren in Gegenwart unterschiedlicher extrazellulärer Kaliumkonzentrationen ermöglicht wurde. Dazu wurden dissoziierte kortikale Kulturen mit dem pCaspase3-sensor Vektor transfiziert. Das durch dieses Plasmid codierte fluoreszente Protein wird Caspase-3 abhängig gespalten. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass der Caspase3-sensor spezifisch für die Aktivierung der Caspase-3 ist, und dass die Überlebensfähigkeit der transfizierten Neurone durch das Transfektionsprotokoll nicht beeinflusst wird.

Mecanismos de neurotoxicidade induzidos pela Dopamina e pela 6–OH-dopamina num modelo celular humano: efeito da presença de extratos de algas com elevada capacidade antioxidante

O aumento da esperança média de vida tem elevado a prevalência de doenças neurodegenerativas, como é o caso da doença de Parkinson. Nos últimos anos a procura de novas soluções terapêuticas, assim como a minimização dos efeitos dos tratamentos atualmente utilizados tem promovido a procura de novas soluções. Deste modo, o objetivo deste trabalho consistiu no estudo dos mecanismos moleculares de neurotoxicidade induzidos pela dopamina (DA) e 6-hidroxidopamina (6-OHDA) num modelo celular do neuroblastoma humano (SH-SY5Y), bem como na avaliação do potencial neuroprotetor de extratos de algas com elevada capacidade antioxidante. O efeito neurotóxico da DA e 6-OHDA, assim como o efeito protetor dos extratos das algas com maior atividade antioxidante (Sargassum muticum, Saccorhiza polyschides, Padina pavonica, Codium tomentosum, Ulva compressa) foi avaliado através da viabilidade celular das células SH-SY5Y utilizando o método de MTT. De modo a compreender os efeitos induzidos na viabilidade celular pela DA e 6-OHDA procedeu-se ao estudo da atividade da caspase-3, alterações do potencial mitocondrial e quantificação de H2O2. Os resultados demonstraram um claro efeito dependente da concentração da DA (30-3000μM) e 6-OHDA (10-1000μM) na viabilidade celular das células SH-SY5Y, bem como do tempo de exposição (6-48h). No que diz respeito a prevenção do efeito neurotóxico da DA (1000μM (56,41±5,05% de células viáveis); 24h) e 6-OHDA (100μM (66,76±3,24% de células viáveis);24h) pelos extratos das algas (1mg/mL; 24h) verificou-se que os extratos que apresentaram um efeito preventivo mais marcado pertencem as algas Sargassum muticum (82,37±6,41% de células viáveis e 115,8±8,53% de células viáveis, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente), Saccorhiza polyschides (89,26±8,62% de células viáveis e 106,51±4,26% de células viáveis, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente) e Codium tomentosum (81,28±3,68% de células viáveis e 103,17±7,25% de células viáveis, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). A morte celular induzida pela DA e pela 6-OHDA foi acompanhada pelo aumento da atividade da caspase-3 quando comparado com o controlo (DA - 66,46±1,49fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto; 6-OHDA - 22,56±1,71fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto; controlo – 4,8 ±0,48fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto), pela presença de elevadas quantidades de peróxido de hidrogénio (H2O2) (363,81±28,58 % do controlo e 214,26 ± 8,46 % do controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente) e pela despolarização da membrana mitocondrial (162,3±2,34 % do controlo e 144,7±2,87 % do controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). Por sua vez, durante o tratamento com extratos das algas (1mg/mL) na presença de DA e 6-OHDA verificou-se uma inibição da atividade da caspase-3 induzida pelas algas Sargassum muticum (2,53±2,49fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto e 4,52±1,36 fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente), Saccorhiza polyschides (4,71±0,70fluorescência (u.a.)/mg de proteína/minuto e 2,73±1,11 fluorescência (u.a.)/mg de proteína/minuto, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente) e Codium tomentosum (17,05±1,72fluorescência (u.a.)/mg de proteína/minuto e 2,58±1,77fluorescência (u.a)/mg de proteína/minuto, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). De igual modo verificou-se uma diminuição da produção de H2O2 pelas células SH-SY5Y na presença dos extratos das algas Sargassum muticum (132,58 ± 10,68% controlo), Saccorhiza polyschides (150,54 ± 23,54% controlo) e Codium tomentosum (54,074 ± 6,66% do controlo), quando expostas a 6-OHDA, contudo não se verificou o mesmo efeito na presença de DA. Relativamente ao potencial mitocondrial observou-se uma inibição da despolarização mitocondrial induzida pela DA e 6-OHDA nas células SH-SY5Y pela presença dos extratos das algas Sargassum muticum (135,7±2,97% controlo e 49,3±1,17% controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente), Saccorhiza polyschides (126,7±5,46% controlo e 94,3±1,70% controlo, após tratamento com DA e 6-OHDA, respetivamente). Os resultados obtidos demonstraram o potencial citoprotetor dos extratos de algas sobre efeitos neurotóxicos induzidos pela DA e 6-OHDA no modelo celular SH-SY5Y. O efeito protetor é mediado pela diminuição da condição de stress oxidativo, com redução da produção de H2O2, diminuição da atividade da caspase-3 e prevenção da alteração do potencial mitocondrial induzido pela DA e 6-OHDA. Conclui-se que os extratos de algas produzem moléculas bioativas com elevado potencial antioxidante, podendo ser uma fonte promissora de novos compostos neuroprotetores com aplicação terapêutica para doenças neurodegenerativas como a doença de Parkinson.

ARB: Phase II window of opportunity study of short-term preoperative treatment with enzalutamide in ER-positive and triple-negative breast cancer

The androgen receptor (AR) is expressed in 60-80% of breast cancers (BC) across all molecular phenotypes, with a higher incidence in oestrogen receptor positive (ER+) BC compared to ER negative tumours. In ER+ disease, AR-expression has been linked to endocrine resistance which might be reversed with combined treatment targeting ER and AR. In triple negative BCs (TNBC), preclinical and clinical investigations have described a subset of patients that express the AR and are sensitive to androgen blockade, providing a novel therapeutic target. Enzalutamide, a potent 2nd generation anti-androgen, has demonstrated substantial preclinical and clinical anti-tumour activity in AR+ breast cancer. Short-term preoperative window of opportunity studies are a validated strategy for novel treatments to provide proof-of-concept and define the most appropriate patient population by directly assessing treatment effects in tumour tissue before and after treatment. The ARB study aims to assess the anti-tumour effects of enzalutamide in early ER+ breast cancer and TNBC, to identify the optimal target population for further studies and to directly explore the biologic effects of enzalutamide on BC and stromal cells. Methods: ARB is an international, investigator sponsored WOO phase II study in women with newly diagnosed primary ER+ BC or AR+ TNBC of ≥ 1cm. The study has two cohorts. In the ER+ cohort, postmenopausal patients will be randomised 2:1 to receive either enzalutamide (160mg OD) plus exemestane (50mg OD) or exemestane (25mg OD). In the TNBC cohort, AR+ will receive single agent treatment with enzalutamide (160mg OD). Study treatment is planned for 15–29 days, followed by surgery or neo-adjuvant therapy. Tissue and blood samples are collected before treatment and on the last day of study treatment. The primary endpoint is inhibition of tumour-cell proliferation, as measured by change in Ki67 expression, determined centrally by 2 investigators. Secondary endpoints include induction of apoptosis (Caspase3), circulating hormone levels and safety. ARB aims to recruit ≈235 patients from ≈40 sites in the UK, Germany, Spain and USA. The study is open to recruitment.

Antitumor effect and mechanism of action of polysaccharides extracted from Polygonum perfoliatum L whole plant in human lung carcinoma A549 cell line

Purpose: To optimize the extraction conditions of polysaccharides from Polygonum perfoliatum L. (PSDP) and to evaluate their anti-tumor activities on A549 cell line. Methods: Extraction of PSDP was optimized using Box-Behnken design (BBD). Three factors of response surface methodology (RSM) including extraction time, ratio of water to raw material and number of extractions were employed to optimize the yield of PSDP. The cytotoxic effect of PSDP on human lung carcinoma A549 cell line was evaluated in vivo, while its effects on expressions of caspase3, caspase-9, Bcl-2 and Bax were determined by western blot assay. Result: BBD was significant and applicable to PSDP extraction. Based on the contour plots, response surface plots and variance analysis, it predicted that the optimum conditions for PSDP extraction were: 1.58 h (extraction time); 30.18 mL/g (ratio of water to raw material); and 2.02 (number of extractions). PSDP had significant inhibitory effect on the growth of A549 cells in a concentration- and timedependent manner (p < 0.05). After treatment with PSDP, caspase-3, caspase-9 and Bax were significantly up-regulated (p < 0.05), whereas Bcl-2 was down-regulated, all concentration-dependently. Conclusion: RSM analysis is an appropriate method to optimize PSDP extraction. The results also indicate that PSDP has significant anti-tumor effect against A549 cells, most likely via inducing mitochondria-mediated apoptosis.