Актуальность

oncotomsk

Сибирский онкологический журнал

Siberian journal of oncology

1814-48612312-3168

Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences

10.21294/1814-4861-2021-20-2-46-52

oncotomsk-1754

Research Article

ЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

LABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIES

АКТИВНОСТЬ ЦИРКУЛИРУЮЩИХ ПРОТЕАСОМ ПРИ ОПУХОЛЕВЫХ И ПРЕДОПУХОЛЕВЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ ОРГАНОВ ГОЛОВЫ И ШЕИ

THE ACTIVITY OF CIRCULATING PROTEASOMES IN TUMOR AND PRECANCEROUS DISEASES OF THE HEAD AND NECK ORGANS

https://orcid.org/0000-0001-5838-9459

Сиденко

Е. А.

Sidenko

E. A.

аспирант лаборатории биохимии опухолей

SPIN-код: 3736-0140. Author ID (Scopus): 57216126104. Researcher ID (WOS): AAG-1291-2021

Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Postgraduate, Laboratory of Tumor Biochemistry

Author ID (Scopus): 57216126104. Researcher ID (WOS): AAG-1291-2021

5, Kooperativny Street, 634009, Tomsk, Russia

2, Moskovsky Trakt, 634050, Tomsk, Russia

sidenkoevgeniyaaleksandrovna@gmail.com

https://orcid.org/0000-0002-5899-3872

Михалев

Д. Е.

Mikhalev

D. E.

аспирант кафедры стоматологии

SPIN-код: 3978-9130

Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2

Postgraduate, Dentistry Department

2, Moskovsky Trakt, 634050, Tomsk, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4506-9429

Какурина

Г. В.

Kakurina

G. V.

кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, лаборатория биохимии опухолей

SPIN-код: 1896-3144. Researcher ID (WOS): C-8668-2012. Author ID (Scopus): 23667534500

Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

PhD, Senior Researcher, Laboratory of Tumor Biochemistry

Researcher ID (WOS): C-8668-2012. Author ID (Scopus): 23667534500

5, Kooperativny Street, 634009, Tomsk, Russia

https://orcid.org/0000-0001-7234-4708

Черемисина

О. В.

Cheremisina

O. V.

доктор медицинских наук, заведующая эндоскопическим отделением

SPIN-код: 9579-2691. Researcher ID (WOS): C-9259-2012. Author ID (Scopus): 6602197938

Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

MD, DSc, Head of Endoscopy Department

Researcher ID (WOS): C-9259-2012. Author ID (Scopus): 6602197938

5, Kooperativny Street, 634009, Tomsk, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4748-4175

Байдик

О. Д.

Baidik

O. D.

доктор медицинских наук, заведующая кафедрой стоматологии

SPIN-код: 4259-9842. Author ID (РИНЦ): 639612. Researcher ID (WOS): H-7849-2016

Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2

MD, DSc, Head of Dentistry Department

Researcher ID (WOS): H-7849-2016

2, Moskovsky Trakt, 634050, Tomsk, Russia

https://orcid.org/0000-0002-3651-0665

Чойнзонов

Е. Л.

Choynzonov

E. L.

доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, заведующий отделением опухолей головы и шеи, директор

SPIN-код: 2240-8730. Researcher ID (WOS): P-1470-2014.Author ID (Scopus): 6603352329

Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2

MD, DSc, Professor, Member of the Russian Academy of Sciences, Director

Researcher ID (WOS): P-1470-2014. Author ID (Scopus): 6603352329

5, Kooperativny Street, 634009, Tomsk, Russia

2, Moskovsky Trakt, 634050, Tomsk, Russia

https://orcid.org/0000-0002-0947-8778

Кондакова

И. В.

Kondakova

I. V.

доктор медицинских наук, профессор, заведующая лабораторией биохимии опухолей

SPIN-код: 9338-4149. Researcher ID (WOS): C-8658-2012. Author ID (Scopus): 6701872510

Россия, 634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

DSc, Professor, Head of Laboratory of Tumor Biochemistry

Researcher ID (WOS): C-8658-2012. Author ID (Scopus): 6701872510

5, Kooperativny Street, 634009, Tomsk, Russia

Научно-исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наук; ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияCancer Research Institute. Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of Sciences; Siberian State Medical UniversityRussian Federation

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Минздрава РоссииРоссияSiberian State Medical UniversityRussian Federation

Научно-исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияCancer Research Institute. Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation

2021

29042021

2024652

2021

Сиденко Е.А., Михалев Д.Е., Какурина Г.В., Черемисина О.В., Байдик О.Д., Чойнзонов Е.Л., Кондакова И.В.

Sidenko E.A., Mikhalev D.E., Kakurina G.V., Cheremisina O.V., Baidik O.D., Choynzonov E.L., Kondakova I.V.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/1754

Актуальность

Актуальность. Выявление лиц с высоким онкологическим риском развития плоскоклеточного рака области головы и шеи (ПРГШ) является актуальной проблемой для ранней диагностики этого заболевания. Критерием для прогноза риска возникновения ПРГШ у больных с предопухолевыми заболеваниями верхних отделов респираторного и желудочно-кишечного трактов может быть активность циркулирующих протеасом.

Цель исследования – изучить химотрипсинподобную и каспазаподобную активности циркулирующих протеасом сыворотки крови в зависимости от локализации предопухолевых и опухолевых заболеваний гортани и ротовой полости.

Материал и методы

Материал и методы. В исследование вошли 35 пациентов с ПРГШ (T1–3N0–3M0) с гистологически верифицированным диагнозом, 15 человек с хроническим гиперпластическим ларингитом (ХГЛ с dIIII), лейкоплакиями полости рта и 10 здоровых волонтеров, не имеющих хронических заболеваний верхних дыхательных путей в стадии обострения. Средний возраст больных составил 53 ± 5,3 года.

Результаты

Результаты. Обнаружено повышение изучаемых активностей протеасом в сыворотке крови больных со злокачественной опухолью по сравнению с больными хроническими гиперпластическими заболеваниями, ассоциированными с предопухолевыми изменениями, а также в группах ПРГШ по сравнению со здоровыми донорами. В то же время в зависимости от локализации патологического процесса показано, что только химотрипсинподобная (ХТП) активность циркулирующего пула протеасом значимо различается как в группах рак ротовой полости – лейкоплакии, так и в группах рак гортани – хронический гиперпластический ларингит (ХГЛ) с диспластическими изменениями эпителия. Кроме того, были обнаружены различия между ХТП и каспазаподобной активностями циркулирующих протеасом сыворотки крови больных хроническим гиперпластическим ларингитом с дисплазиями и лейкоплакиями ротовой полости, а также у групп больных злокачественными опухолями этих локализаций.

Выводы

Выводы. Полученные результаты свидетельствуют о том, что определение ХТП активности циркулирующего пула протеасом может быть использовано в качестве критерия для прогноза риска возникновения ПРГШ у больных предопухолевыми заболеваниями гортани и ротовой полости.

Introduction

Introduction. Identification of persons with a high oncological risk to squamous cell carcinoma of the head and neck region is an urgent problem for the early diagnosis of this disease. The activity of circulating proteasomes can be a criterion for predicting the risk of the larynx and oral cavity cancers in patients with precancerous diseases of the upper respiratory and gastrointestinal tracts.

The aim of the study is to investigate the chymotrypsin-like and caspase-like activities of circulating serum proteasomes depending on the localization of precancerous and neoplastic diseases of the larynx and oral cavity.

Material and Methods

Material and Methods. The study population consisted of 35 patients with histologically verified HNSCC (T1–3N0–3M0), 15 patients with chronic hyperplastic laryngitis (CHL) and oral leukoplakia, and 10 healthy volunteers who did not have chronic upper respiratory tract diseases in the acute stage. The median age of the patients was 53 ± 5.3 years.

Results

Results. An increase in the studied proteasome activities was found in the blood serum of patients with malignant tumors as compared with patients with chronic hyperplastic diseases associated with precancerous changes, as well as in the larynx and oral cavity cancers groups as compared with healthy donors. At the same time, depending on the localization of the pathological process, it was shown that only the chymotrypsin-like activity of the circulating pool of proteasomes significantly differs both in the groups of oral cancer leukoplakia, and in the groups of laryngeal cancer chronic hyperplastic laryngitis with dysplastic epithelial lesions. In addition, differences were found between chymotrypsin-like and caspase-like activities of circulating serum proteasomes in patients with chronic hyperplastic laryngitis with oral dysplasia and leukoplakia.

Conclusion

Conclusion. The results obtained indicate that the determination of the CTp activity of the circulating pool of proteasomes can be used as a criterion for predicting the risk of the larynx and oral cavity cancers in patients with precancerous diseases of the larynx and oral cavity.

рак гортанирак ротовой полостидисплазияхимотрипсинподобная активность протеасомкаспазаподобная активность протеасом

laryngeal canceroral cancerdysplasiachymotrypsin-like activity of proteasomescaspase-like activity of proteasomes

Работа выполнена в рамках Государственного задания на 2021 г. в НИИ онкологии Томского НИМЦ.

The study was conducted within the framework of the State Assignment for 2021 at the Cancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center.

References1

Кожанов А.Л. Современные аспекты диагностики и лечения рака гортани. Голова и шея. 2016; 4: 29–35.

Kozhanov A.L. Current aspects of laryngeal cancer diagnostics and treatment. Head and Neck Journal. 2016; 4: 29–35. (in Russian).

Zhu K., Lin R., Zhang Z., Chen H., Rao X. Impact of prior cancer history on the survival of patients with larynx cancer. BMC Cancer. 2020 Nov 23; 20(1): 1137. doi: 10.1186/s12885-020-07634-2.

Leemans C.R., Braakhuis B.J., Brakenhoff R.H. The molecular biology of head and neck cancer. Nat Rev Cancer. 2011; 11(1): 9–22. doi: 10.1038/nrc2982.

de Boer D.V., Brink A., Buijze M., Stigter-van Walsum M., Hunter K.D., Ylstra B., Bloemena E., Leemans C.R., Brakenhoff R.H. Establishment and Genetic Landscape of Precancer Cell Model Systems from the Head and Neck Mucosal Lining. Mol Cancer Res. 2019 Jan; 17(1): 120–130. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-18-0445.

Račková L., Csekes E. Proteasome Biology: Chemistry and Bioengineering Insights. Polymers (Basel). 2020; 12(12): 2909. doi: 10.3390/polym12122909.

Morozov A.V., Karpov V.L. Proteasomes and Several Aspects of Their Heterogeneity Relevant to Cancer. Front Oncol. 2019 Aug 13; 9: 761. doi: 10.3389/fonc.2019.00761.

Rousseau A., Bertolotti A. Regulation of proteasome assembly and activity in health and disease. Nat Rev Mol Cell Biol. 2018 Nov; 19(11): 697–712. doi: 10.1038/s41580-018-0040-z.

Bonella F., Sixt S.U., Thomassen J., Schmidt M., Cai M., Mori T., Guzman J., Costabel U. Extracellular 20S proteasome in BAL and serum of patients with alveolar proteinosis. Immunobiology. 2015 Mar; 220(3): 382–8. doi: 10.1016/j.imbio.2014.10.010.

Шашова Е.Е., Колегова Е.С., Кондакова И.В., Завьялов А.А. Внутриклеточный и циркулирующий пулы протеасом: значение при злокачественных новообразованиях различных локализаций. Сибирский онкологический журнал. 2015; (6): 76–82.

Shashova E.E., Kolegova E.S., Kondakova I.V., Zavyalov A.A. The intracellular and circulating pools of proteasomes: the value at cancer in different locations. Siberian Journal of Oncology. 2015; (6): 76–82. (in Russian..

Bochmann I., Ebstein F., Lehmann A., Wohlschlaeger J., Sixt S.U., Kloetzel P.M., Dahlmann B. T lymphocytes export proteasomes by way of microparticles: a possible mechanism for generation of extracellular proteasomes. J Cell Mol Med. 2014; 18(1): 59–68. doi: 10.1111/jcmm.12160.

Kumar Deshmukh F., Yaffe D., Olshina M.A., Ben-Nissan G., Sharon M. The Contribution of the 20S Proteasome to Proteostasis. Biomolecules. 2019 May 16; 9(5): 190. doi: 10.3390/biom9050190.

Кондакова И.В., Спирина Л.В., Шашова Е.Е., Коваль В.Д., Коломиец Л.А., Чернышова А.Л., Слонимская Е.М. Активность протеасом в опухолях женской репродуктивной системы. Биоорганическая химия. 2012; 38(1): 106–110. doi: 10.1134/s106816201201013x.

Kondakova I.V., Spirina L.V., Shashova E.E., Koval V.D., Kolomiets L.A., Chernyshova A.L., Slonimskaya E.M. Proteasome activity in tumors of the female reproductive system. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2012; 38(1): 89–92. (in Russian). doi: 10.1134/s106816201201013x.

Шашова Е.Е., Астахова Т.М., Плеханова А.С., Богомягкова Ю.В., Люпина Ю.В., Сумеди И.Р., Слонимская Е.М., Ерохов П.А., Абрамова Е.Б., Родоман Г.В., Кузнецов Н.А., Кондакова И.В., Шарова Н.П., Чойнзонов Е.Л. Изменение химотрипсинподобной активности протеасом в развитии карцином молочной и щитовидной желез человека. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013; 156(8): 209–211. doi: 10.1007/s10517-013-2321-z.

Shashova E.E., Astakhova T.M., Plekhanova A.S., Bogomyagkova Y.V., Lyupina Y.V., Sumedi I.R., Slonimskaya E.M., Erokhov P.A., Abramova E.B., Rodoman G.V., Kuznetsov N.A., Kondakova I.V., Sharova N.P., Choinzonov E.L. Changes in proteasome chymotrypsinlike activity during the development of human mammary and thyroid carcinomas. Bulletin of Experimental Biology & Medicine. 2013; 156(2): 242–244. (in Russian). doi: 10.1007/s10517-013-2321-z.

Какурина Г.В., Черемисина О.В., Чойнзонов Е.Л., Кондакова И.В. Циркулирующие протеасомы в патогенезе плоскоклеточного рака головы и шеи. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2017; 163 (1): 108–111. doi: 10.1007/s10517-017-3745-7.

Kakurina G.V., Cheremisina O.V., Choinzonov E.L., Kondakova I.V. Circulating proteasomes in the pathogenesis of head and neck squamous cell carcinoma. Bulletin of Experimental Biology & Medicine. 2017; 163(1): 92–94. (in Russian). doi: 10.1007/s10517-017-3745-7.

Ma W., Kantarjian H., Bekele B., Donahue A.C., Zhang X., Zhang Z.J., O’Brien S., Estey E., Estrov Z., Cortes J., Keating M., Giles F., Albitar M. Proteasome enzymatic activities in plasma as risk stratification of patients with acute myeloid leukemia and advanced-stage myelodysplastic syndrome. Clin Cancer Res. 2009 Jun 1; 15(11): 3820–6. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-08-3034.

Heubner M., Wimberger P., Dahlmann B., Kasimir-Bauer S., Kimmig R., Peters J., Wohlschlaeger J., Sixt S.U. The prognostic impact of circulating proteasome concentrations in patients with epithelial ovarian cancer. Gynecol Oncol. 2011 Feb; 120(2): 233–8. doi: 10.1016/j.ygyno.2010.10.014.

Diakonov E.E., Selenina A.V., Tomilin A.N., Tsimokha A.S. Evidences against vesicle-dependent trafficking and involvement of extracellular proteasomes into cell-to-cell communications. Biochem Biophys Res Commun. 2019 Jan 8; 508(2): 368–373. doi: 10.1016/j.bbrc.2018.11.152.

Sixt S.U., Beiderlinden M., Jennissen H.P., Peters J. Extracellular proteasome in the human alveolar space: a new housekeeping enzyme? Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2007; 292(5): L1280–8. doi: 10.1152/ajplung.00140.2006.

Dianzani C., Bellavista E., Liepe J., Verderio C., Martucci M., Santoro A., Chiocchetti A., Gigliotti C.L, Boggio E., Ferrara B., Riganti L., Keller C., Janek K., Niewienda A., Fenoglio C., Sorosina M., Cantello R., Kloetzel P.M., Stumpf M.P., Paul F., Ruprecht K., Galimberti D., Martinelli Boneschi F., Comi C., Dianzani U., Mishto M. Extracellular proteasome-osteopontin circuit regulates cell migration with implications in multiple sclerosis. Sci Rep. 2017 Mar 9; 7: 43718. doi: 10.1038/srep43718.

Roeten M.S.F., Cloos J., Jansen G. Positioning of proteasome inhibitors in therapy of solid malignancies. Cancer Chemother Pharmacol. 2018 Feb; 81(2): 227–243. doi: 10.1007/s00280-017-3489-0.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.