Mechanismus protinádorového působení wedelolaktonu

Mgr. Tereza Kučírková, Ph.D.

Doctoral thesis

Mechanism of anti-cancer properties of wedelolactone

Abstract:

Disertační práce je zaměřena na podrobnou analýzu protinádorových účinků wedelolaktonu na linie prsních karcinomů. Jednou z důležitých charakteristik u karcinomu prsu je jeho ER (estrogenový receptor) status. Nádory exprimující ER, tedy ER pozitivní, jsou k růstu stimulovány estradiolem podobně jako normální prsní tkáň a mohou být léčeny hormonální terapií estrogenovými antagonisty. Pacientky s těmito nádory mají lepší prognózu. ER negativní nádory neexprimují žádné ER nebo jen ve velmi omezené míře, na terapii estrogenovými antagonisty nereagují. Přírodní polyfenolické látky se mohou chovat jak antiproliferačně, tak jako estrogenoví agonisté (proproliferačně). Wedelolakton je kumestan s protinádorovými účinky, který byl izolovaný z rostlin Wedelia chinensis, Eclipta alba a Eclipta prostata. V minulosti byly popsány některé cíle jeho protinádorového působení, kompletní mechanismus účinku na nádorové buňky však dosud není znám. Tato práce prokázala bifázní působení wedelolaktonu, v nízkých (nM) koncentracích stimuluje ER pozitivní nádory k růstu a tento účinek je přímo zprostředkován estrogenovými receptory. Ukázali jsme, že wedelolakton působí jako agonista ERα a ERβ a aktivuje genomickou i negenomickou estrogenovou signální dráhu. Ve vyšších (μM) koncentracích indukuje wedelolakton buněčnou smrt nezávisle na ER. Identifikovali jsme nový cíl působení wedelolaktonu na buněčné úrovni – proteazom. Poslední část práce se věnuje redoxním vlastnostem wedelolaktonu a významu měďnatých iontů v jeho cytotoxickém působení. Zjistili jsme, že cytotoxické účinky wedelolaktonu mohou být výrazně limitovány chelatací iontů mědi buněčně permeabilním chelátorem a naopak, že cytotoxicita wedelolaktonu je posílena u buněk s výrazně navýšenou koncentrací měďnatých iontů je. Tato práce přispívá k porozumění působení wedelolaktonu na nádorové buňky, identifikuje nové cíle cytotoxického působení této látky, zároveň však ukazuje na možné riziko používání této látky v terapii pacientek s ER pozitivními prsními karcinomy.

Abstract:

The thesis aims to analyse influence of wedelolactone on breast carcinoma in detail. One of the main characteristics of breast carcinoma is their ER (estrogen receptor) status. Growth of ER-expressing tumors, ER-positive, is stimulated by estradiol similarly as in normal tissue and they respond to hormonal therapy by estrogen antagonists. Patients with these tumors have better prognosis. ER- negative tumors express no or very low level of ER, patients do not benefit from estrogen antagonist therapy, as these tumors are non responsive. Natural polyphenolic compounds can act both as antiproliferative estrogen antagonists and as estrogen proliferation-inducing estrogen agonists. Wedelolactone belongs to coumestan family, it was isolated from Wedelia chinensis, Eclipta alba and Eclipta prostata. Many wedelolactone’s cellular targets had been described, however, complete mechanism of its action remains unkown. Our data confirms biphasic manner of wedelolactone action, in low (nM) concentrations it stimulates growth of ER- positive breast cancer cells and this effect is directly mediated by estrogen receptor. Wedelolactone acts as agonist of both ERα and ERβ and it activates genomic and nongenomic estrogen signaling pathway. In high (μM) concentrations, wedelolactone induces cell death regardless the ER status. We also described new target of wedelolactone – proteasome. Last part of the thesis describes redox activation of copper in the presence of wedelolactone. We have shown that cytotoxic properties of wedelolactone are diminished by copper ion chelation by cell permeable copper ion chelator. Similarly, wedelolactone was shown to be more cytotoxic for cells with increased concentrations of intracellular copper. This thesis contributes to understanding how wedelolactone affects breast cancer cells, identifies new target of wedelolactone’s action and shows a possible risk of using this compound for treatment of patients with ER-positive breast cancer.

Keywords

wedelolakton, prsní karcinom, proteazom, fytoestrogen, měď, oxidativní stres

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 3. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 20. 4. 2018
• Supervisor: doc. Mgr. Petr Beneš, Ph.D.
• Reader: RNDr. Michal Masařík, Ph.D., doc. Mgr. Jan Bouchal, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Molecular and Cellular Biology