oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciencesoncotomsk-63Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESЭКСПРЕССИЯ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ, СОСУДИСТОГО ЭНДОТЕЛИАЛЬНОГО ФАКТОРА РОСТА И АКТИВНОСТЬ ВНУТРИКЛЕТОЧНЫХ ПРОТЕИНАЗ У БОЛЬНЫХ С ЛОКАЛИЗОВАННЫМ И ДИССЕМИНИРОВАННЫМ РАКОМ ПОЧКИEXPRESSION OF TRANSCRIPTION FACTORS, VASCULAR ENDOTHELIAL GROWTH FACTOR AND ACTIVITY OF INTRACELLULAR PROTEASES IN LOCALIZED AND DISSEMINATED KIDNEY CANCERSСпиринаЛ. В.SpirinaL. V.spirinalv@oncology.tomsk.ruУсынинЕ. А.UsyninYe. A.spirinalv@oncology.tomsk.ruКондаковаИ. В.KondakovaI. V.spirinalv@oncology.tomsk.ruЮрмазовЗ. А.YurmazovZ. A.spirinalv@oncology.tomsk.ruСлонимскаяЕ. М.SlonimskayaE. M.

634050, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

5, Kooperativny Street, 634050-Tomsk

spirinalv@oncology.tomsk.ruФГБУ «НИИ онкологии» СО РАМН, г. ТомскРоссияCancer Research Institute, SB RAMS, TomskRussian FederationФГБУ «НИИ онкологии» СО РАМН, г. Томск Сибирский государственный медицинский университет, г. Томск2РоссияCancer Research Institute, SB RAMS, Tomsk Siberian State Medical University, Tomsk2Russian Federation201412022016043138Copyright © Спирина Л.В., Усынин Е.А., Кондакова И.В., Юрмазов З.А., Слонимская Е.М., 20162016Спирина Л.В., Усынин Е.А., Кондакова И.В., Юрмазов З.А., Слонимская Е.М.Spirina L.V., Usynin Y.A., Kondakova I.V., Yurmazov Z.A., Slonimskaya E.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/63Цель исследования

Цель исследования. Изучение экспрессии транскрипционных факторов NF-κB, HIF-1, ростового фактора VEGF, активности протеасом и кальпаинов у больных с локализованным и диссеминированным раком почки.

Материал и методы

Материал и методы. В исследование вошли 87 больных со светлоклеточным раком почки. Содержание транскрипционных и ростовых факторов изучено методом ИФА, активность протеасом и кальпаинов – с помощью флюорометрического метода.

Результаты

Результаты. Рост содержания транскрипционных факторов NF-κB, HIF-1 происходит при развитии единичных и множественных гематогенных метастазов. Коэффициент NF-κB р65/р50, свидетельствующий о количестве активных форм фактора, повышается при появлении единичных метастатических очагов и снижается при развитии множественных. Сходная динамика изменений наблюдается и в отношении содержания эндотелиального фактора роста VEGF. Отмечается низкая активность протеасом при развитии метастазирования. Характер изменения активности кальпаинов сходен с данными по содержанию активных форм NF-κB и VEGF.

Заключение

Заключение. Выявлены изменения в содержании транскрипционных факторов NF-κB, HIF-1, ростового фактора VEGF и активности протеиназ, регулирующих их уровень, у больных с локализованным и диссеминированным раком почки. Коэффициент NF-κB p65/ p50, содержание VEGF и активность кальпаинов можно рассматривать в качестве потенциальных молекулярных критериев, ассоциированных с прогнозом течения заболевания.

The aim of the study was to investigate the NF-κB, HIF-1 and VEGF expressions and the proteasome and calpain activities in localized and disseminated kidney cancers.

Material

Material: The study included 87 patients with clear cell kidney cancer. Transcription factors and VEGF expression were measured by ELISA kits. Proteasome and calpain activity was determined using specific fluorogenic substrate.

Results

Results. The increase of NF-κB, HIF-1 expression in cancer tissues is associated with the development of hematogenic metastasis. Coefficient NF-κB р65/р50, referred to the level of active transcription factor forms, had the wave-like pattern and was increased in cancer tissues with single metastases and decreased in cancer tissues with multiple ones. The same trend of VEGF changes was revealed in kidney tissues. The low proteasome activity in metastatic cancer tissues was observed. The changes in calpain activity had the same dynamics as the expression of NF-κB and VEGF.

Conclusion

Conclusion. The changes in NF-κB, HIF-1transcription factors, VEGF growth factor expressions and protease activities that could regulate their level, in localized and disseminated kidney cancer tissue were revealed. Coefficient NF-κB р65/р50, VEGF expression and proteases activities could be the potential prognostic molecular markers of hematogenic metastasis development in kidney cancer.

локализованный рак почкидиссеминированный рак почкиNF-κBHIF-1VEGFпротеасомыкальпаиныlocalized kidney cancerdisseminated kidney cancerNF-κBHIF-1VEGFproteasomecalpainReferencesЗлокачественные новообразования в России в 2010 году (заболеваемость и смертность) / Под ред. В.И. Чиссова, В.В. Старинского, Г.В. Петровой. М.: ФГБУ «МНИОИ им. П.А. Герцена» Минздравсоцразвития России., 2012. 260 с.Cancer incidence (morbidity and mortality) in Russia in 2010 / Eds. V.I. Chissov, V.V. Starinskij, G.V. Petrova. M., 2012. 260 p. [in Russian]Зуков Р.А., Дыхно Ю.А., Шульмин А.В., Козлов В.В. Оценка медико-демографических потерь населения Красноярского края от смертности, обусловленной раком почки // Сибирский онкологический журнал. 2013. № 6. С. 20–25.Zukov R.A., Dyhno Ju.A., Shul’min A.V., Kozlov V.V. Evaluation of medico-demographic deaths of population on Krasnoyarsk region caused by renal cancer // Sibirskij onkologicheskij zhurnal. 2013. № 6. P. 20–25. [in Russian]Кушлинский Н.Е., Трапезникова М.Ф., Герштейн Е.С., Глыбин П.А., Казанцева И.А., Кылычбеков М.Б. Фактор роста эндотелия сосудов и его рецептор 2-го типа в опухолях и сыворотке крови больных раком почки // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2008. № 6. С. 691–694.Kushlinskij N.E., Trapeznikova M.F., Gershtejn E.S., Glybin P.A., Kazanceva I.A., Kylychbekov M.B. Vascular endothelial growth factor and its type 2 receptor in tumors and serum of patients with renal cancer // Bjulleten’ jeksperimental’noj biologii i mediciny. 2008. № 6. P. 691–694. [in Russian]Немова Н.Н., Лысенко Л.А., Канцерова Н.П. Протеиназы семейства кальпаинов. Структура и функции // Онтогенез. 2010. Т. 41, № 5. С. 381–389.Nemova N.N., Lysenko L.A., Kancerova N.P. Proteases of the calpain family: Structure and functions // Ontogenez. 2010. Vol. 41 (5). P. 381–389. [in Russian]Спирина Л.В., Кондакова И.В., Усынин Е.А., Коломиец Л.А., Винтизенко С.И., Бочкарева Н.В., Чернышова А.Л. Активность протеасом и содержание ростовых факторов при раке почки, мочевого пузыря и эндометрия // Российский онкологический журнал. 2010. № 1. С. 23–25.Spirina L.V., Kondakova I.V., Usynin E.A., Kolomiec L.A., Vintizenko S.I., Bochkareva N.V., Chernyshova A.L. Proteasome activity and growth factor expression in bladder, kidney and endometrial cancers. // Rossijskij onkologicheskij zhurnal. 2010. № 1. S. 23–25. [in Russian]Спирина Л.В., Кондакова И.В., Усынин Е.А., Юрмазов З.А. Регуляция экспрессии транскрипционных факторов и фактора роста эндотелия сосудов протеасомной системой при метастазировании рака почки // Вестник РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. 2012. Т. 23, № 1. С. 27–32.Spirina L.V., I.V. Kondakova, Usynin E.A., Jurmazov Z.A. Regulation of expression of transcription factors and vascular endothelial growth factor by proteasome system in metastatic kidney cancer // Vestnik RONC im. N.N. Blohina RAMN. 2012. Vol. 23 (1). P. 27–32.Спирина Л.В., Кондакова И.В. Роль внутриклеточного специфического протеолиза в онкогенезе // Вопросы онкологии. 2008. Т. 54. С. 690–694.Spirina L.V., Kondakova I.V. Role of intracellular specific proteolysis in cancerogenesis // Voprosy onkologii. 2008. № 6. P. 690–694. [in Russian]Спирина Л.В., Кондакова И.В., Усынин Е.А., Винтизенко С.И. Регуляция ангиогенеза при злокачественных новообразованиях почки и мочевого пузыря // Сибирский онкологический журнал. 2008. № 4. С. 65–70.Spirina L.V., Kondakova I.V., Usynin E.A., Vintizenko S.I. Angiogenesis regulation in renal and bladder cancers // Sibirskij onkologicheskij zhurnal. 2008. № 4. P. 65–70. [in Russian]Atencio I., Ramachandra M., Shabram P., Demers G.W. Calpain inhibitor 1 activates p53-dependent apoptosis in tumor cell lines // Cell Growth Differ. 2000. Vol. 11 (5). P. 247–253.Atencio I., Ramachandra M., Shabram P., Demers G.W. Calpain inhibitor 1 activates p53-dependent apoptosis in tumor cell lines // Cell Growth Differ. 2000. Vol. 11 (5). P. 247–253.Ben-Shahar S., Kolmosh A., Nadav E., Shaked I., Ziv T., Admon A., DeMartino G.N., Reiss Y. 26 S proteasome-mediated production of an authentic major histocompatibility class I-restricted epitope from an intact protein substrate // J. Biol. Chem. 1999. Vol. 274. P. 21963– 21972.Ben-Shahar S., Kolmosh A., Nadav E., Shaked I., Ziv T., Admon A., DeMartino G.N., Reiss Y. 26 S proteasome-mediated production of an authentic major histocompatibility class I-restricted epitope from an intact protein substrate // J. Biol. Chem. 1999. Vol. 274. P. 21963– 21972.Braun C., Engel M., Seifert M., Theisinger B., Seitz G., Zang K.D., Welter C. Expression of calpain I messenger RNA in human renal cell carcinoma: correlation with lymph node metastasis and histological type // Int. J. Cancer. 1999. Vol. 84 (1). P. 6–9.Braun C., Engel M., Seifert M., Theisinger B., Seitz G., Zang K.D., Welter C. Expression of calpain I messenger RNA in human renal cell carcinoma: correlation with lymph node metastasis and histological type // Int. J. Cancer. 1999. Vol. 84 (1). P. 6–9.Conner J.R., Smirnova I.I., Moseman A.P., Poltorak A. IRAK1BP1 inhibits inflammation by promoting nuclear translocation of NF-kappaB p50 // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2010. Vol. 107 (25). P. 11477–11482. doi: 10.1073/pnas.1006894107.Conner J.R., Smirnova I.I., Moseman A.P., Poltorak A. IRAK1BP1 inhibits inflammation by promoting nuclear translocation of NF-kappaB p50 // Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2010. Vol. 107 (25). P. 11477–11482. doi: 10.1073/pnas.1006894107.Glading A., Reynolds I.J., Shiraha H., Satish L., Potter D.A., Blair H.C., Wells A. Epidermal growth factor activates m-calpain (calpain II), at least in part, by extracellular signal-regulated kinase-mediated phosphorylation // Mol. Cell Biol. 2004. Vol. 24 (6). P. 2499–2512.Glading A., Reynolds I.J., Shiraha H., Satish L., Potter D.A., Blair H.C., Wells A. Epidermal growth factor activates m-calpain (calpain II), at least in part, by extracellular signal-regulated kinase-mediated phosphorylation // Mol. Cell Biol. 2004. Vol. 24 (6). P. 2499–2512.Hoffmann A., Baltimore D. Circuitry of nuclear factor kappaB signaling // Immunol. Rev. 2006. Vol. 210. P. 171–186.Hoffmann A., Baltimore D. Circuitry of nuclear factor kappaB signaling // Immunol. Rev. 2006. Vol. 210. P. 171–186.Jang J.S., Choi Y.H. Proteolytic degradation of the retinoblastoma family protein p107: A putative cooperative role of calpain and proteasome // Int. J. Mol. Med. 1999. Vol. 4 (5). P. 487–492.Jang J.S., Choi Y.H. Proteolytic degradation of the retinoblastoma family protein p107: A putative cooperative role of calpain and proteasome // Int. J. Mol. Med. 1999. Vol. 4 (5). P. 487–492.Juvekar A., Manna S., Ramaswami S., Chang T.P., Vu H.Y., Ghosh C.C., Celiker M.Y., Vancurova I. Bortezomib induces nuclear translocation of IkBα resulting in gene-specific suppression of NF-kB-dependent transcription and induction of apoptosis in CTCL // Mol. Cancer Res. 2011. Vol. 9 (2). P. 183–194. doi: 10.1158/1541-7786.MCR-10-0368.Juvekar A., Manna S., Ramaswami S., Chang T.P., Vu H.Y., Ghosh C.C., Celiker M.Y., Vancurova I. Bortezomib induces nuclear translocation of IkBα resulting in gene-specific suppression of NF-kBdependent transcription and induction of apoptosis in CTCL // Mol. Cancer Res. 2011. Vol. 9 (2). P. 183–194. doi: 10.1158/1541-7786. MCR-10-0368.Keefe S.M., Nathanson K.L., Rathmell W.K. The molecular biology of renal cell carcinoma // Semin. Oncol. 2013 Vol. 40 (4). P. 421–428. doi: 10.1053/j.seminoncol.2013.05.006.Keefe S.M., Nathanson K.L., Rathmell W.K. The molecular biology of renal cell carcinoma // Semin. Oncol. 2013 Vol. 40 (4). P. 421–428. doi: 10.1053/j.seminoncol.2013.05.006.Kohli V., Gao W., Camargo C.A. Jr., Clavien P.A. Calpain is a mediator of preservation-reperfusion injury in ratliver transplantation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94. P. 9354–9359.Kohli V., Gao W., Camargo C.A. Jr., Clavien P.A. Calpain is a mediator of preservation-reperfusion injury in ratliver transplantation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94. P. 9354–9359.Maxwell P.H., Wiesener M.S., Chang G.W., Clifford S.C., Vaux E.C., Cockman M.E., Wykoff C.C., Pugh C.W., Maher E.R., Ratcliffe P.J. The tumour suppressor protein VHL targets hypoxia-inducible factors for oxygen-dependent proteolysis // Nature. 1999. Vol. 399. P. 271–275.Maxwell P.H., Wiesener M.S., Chang G.W., Clifford S.C., Vaux E.C., Cockman M.E., Wykoff C.C., Pugh C.W., Maher E.R., Ratcliffe P.J. The tumour suppressor protein VHL targets hypoxia-inducible factors for oxygen-dependent proteolysis // Nature. 1999. Vol. 399. P. 271–275.Maxwell P.J., Gallagher R., Seaton A., Wilson C., Scullin P., Pettigrew J., Stratford I.J., Williams K.J., Johnston P.G., Waugh D.J. HIF-1 and NF-B-mediated upregulation of CXCR1 and CXCR2 expression promotes cell survival in hypoxic prostate cancer cells // Oncogene. 2007. Vol. 26. P. 7333–7345.Maxwell P.J., Gallagher R., Seaton A., Wilson C., Scullin P., Pettigrew J., Stratford I.J., Williams K.J., Johnston P.G., Waugh D.J. HIF-1 and NF-B-mediated upregulation of CXCR1 and CXCR2 expression promotes cell survival in hypoxic prostate cancer cells // Oncogene. 2007. Vol. 26. P. 7333–7345.Moorty A.K., Savinova O.V., Ho J.Q., Wang V.Y., Vu D., Ghosh G. The 20S proteasome processes NF-kappaB1 p105 into p50 in a translationindependent manner // EMBO J. 2006. Vol. 25 (9). P. 1945–1956.Moorty A.K., Savinova O.V., Ho J.Q., Wang V.Y., Vu D., Ghosh G. The 20S proteasome processes NF-kappaB1 p105 into p50 in a translationindependent manner // EMBO J. 2006. Vol. 25 (9). P. 1945–1956.Na X., Wu G., Ryan C.K., Schoen S.R., di’Santagnese P.A., Messing E.M. Overproduction of vascular endothelial growth factor related to von Hippel-Lindau tumor suppressor gene mutations and hypoxiainducible factor-1 alpha expression in renal cell carcinomas // J. Urol. 2003. Vol. 170 (2 Pt 1). P. 588–592.Na X., Wu G., Ryan C.K., Schoen S.R., di’Santagnese P.A., Messing E.M. Overproduction of vascular endothelial growth factor related to von Hippel-Lindau tumor suppressor gene mutations and hypoxiainducible factor-1 alpha expression in renal cell carcinomas // J. Urol. 2003. Vol. 170 (2 Pt 1). P. 588–592.Sandmann S., Prenzel F., Shaw L., Schauer R., Unger T. Activity profile of calpains I and II in chronically infarcted rat myocardium – influence of the calpain inhibitor CAL 9961 // Br. J. Pharmacol. 2002. Vol. 135 (8). P. 1951–1958.Sandmann S., Prenzel F., Shaw L., Schauer R., Unger T. Activity profile of calpains I and II in chronically infarcted rat myocardium – influence of the calpain inhibitor CAL 9961 // Br. J. Pharmacol. 2002. Vol. 135 (8). P. 1951–1958.Sharova N.P., Zakharova I.A. Multiple forms of proteasomes and their role in tumor fate // Rec. Patents Endocrine, Metabolic Immune Drug Discovery. 2008. Vol. 2 (3). P. 152–161.Sharova N.P., Zakharova I.A. Multiple forms of proteasomes and their role in tumor fate // Rec. Patents Endocrine, Metabolic Immune Drug Discovery. 2008. Vol. 2 (3). P. 152–161.Villaamil V., Gallego A.G., Cainzos S., Valladares-Ayerbes M., Antón Aparicio L.M. Searching for Hif1-α interacting proteins in renal cell carcinoma // Clin. Transl. Oncol. 2012. Vol. 14 (9). P. 698–708. doi: 10.3390/ijms13066561.Villaamil V., Gallego A.G., Cainzos S., Valladares-Ayerbes M., Antón Aparicio L.M. Searching for Hif1-α interacting proteins in renal cell carcinoma // Clin. Transl. Oncol. 2012. Vol. 14 (9). P. 698–708. doi: 10.3390/ijms13066561.Wei W., Fareed M.U., Evenson A., Menconi M.J., Yang H., Petkova V., Hasselgren P.O. Sepsis stimulates calpain activity in skeletal muscle by decreasing calpastatin activity but does not activate caspase-3 // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2005. Vol. 288 (3). P. 580–590.Wei W., Fareed M.U., Evenson A., Menconi M.J., Yang H., Petkova V., Hasselgren P.O. Sepsis stimulates calpain activity in skeletal muscle by decreasing calpastatin activity but does not activate caspase-3 // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2005. Vol. 288 (3). P. 580–590.Woo M.G., Xue K., Liu J., McBride H., Tsang B.K. Calpain-mediated processing of p53-associated parkin-like cytoplasmic protein (PARC) affects chemosensitivity of human ovarian cancer cells by promoting p53 subcellular trafficking // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287 (6). P. 3963–3975. doi: 10.1074/jbc.M111.314765.Woo M.G., Xue K., Liu J., McBride H., Tsang B.K. Calpain-mediated processing of p53-associated parkin-like cytoplasmic protein (PARC) affects chemosensitivity of human ovarian cancer cells by promoting p53 subcellular trafficking // J. Biol. Chem. 2012. Vol. 287 (6). P. 3963–3975. doi: 10.1074/jbc.M111.314765.

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