Expression of the apoptosis repressor with caspase recruitment domain (ARC) in liver metastasis of colorectal cancer and its correlation with clinical data and other prognostic and predictive proteins

Tóth Csaba
Expression of the apoptosis repressor with caspase recruitment domain (ARC) in liver metastasis of colorectal cancer and its correlation with clinical data and other prognostic and predictive proteins.
[Thesis] (Unpublished)

[img]
Preview
PDF (disszertáció)
Download (6MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (841kB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (903kB) | Preview

Abstract in Hungarian

A májmetasztázis a colorectalis rákban még mindig gyakori, és az elsődleges kezelés a kemoterápia. Eddig a klinikai gyakorlatban nem létezik rutinszerűen alkalmazott teszt a hagyományos kemoterápia hatékonyságának előrejelzésére. Ezért a prediktív értékű biomarkerek bevezetése a hagyományos kemoterápia tervezésénél is jelentős előrelépést jelentene az olyan betegek beazonosításában, akik nagyobb valószínűséggel mutatnának pozitív terápiás választ. Az apoptotikus jelátvitel a kemoterápiás hatékonyság mérésének egyik kulcsfontosságú tényezője. Apoptotikus jelátviteli rendszerben különböző útvonalak és fehérjék vannak jelen (pl. DNS-javító fehérjék, p53 stb.). Az egyik szabályozó fehérje az ARC, amely gátolhatja nemcsak az extrinsic, hanem az intrinsic apoptotikus jelátvitelt is. Ebben a vizsgálatban az ARC expressziós szintjét elemzetük vastagbélrák májmetasztázisaiban, és az ARC expressziós mintázatot összehasonlítottuk DNS-javitó proteinekkel és a p53 expressziójával. Ezenkívül megvizsgáltuk az ARC expressziós szintjét a nem, életkor, tumorgrádus, mucintermelés, tumorméret és a májmetasztázisok számától függően. Az ARC expressziós szintje a colorectalis rák májmetasztázisaiban független volt a klinikai adatoktól, de erősen korrelált az MSH2 és az MSH6 expressziójával, ami további támogatást nyújtott az MSH2 és MSH6 apoptózisban betöltött szerepére vonatkozóan: azaz megtartott MSH2 és MSH6 expresszió esetén az apoptózis elnyomására szignifikánsan magasabb ARC szint szükséges. Az ARC és a p53 közötti szabályozási kölcsönhatás ismert, de mi nem találtunk összefüggést a p53 expressziós szintek és az ARC fehérje expressziója között. A második fázisban három fehérjét (ERCC1, RRM1 és TUBB3) vizsgáltunk kolorektális rák májmetasztázisaiban. Erre szöveti microarray metszeteket használtunk. Statisztikai analízisben összehasonlítottuk az ERCC1, RRM1 és TUBB3 expresszióját a mismatch repair proteinek (MLH1, MSH2, MSH6 és PMS2), a p53 és az apoptózis represszor fehérje (ARC) expressziójával. Az ERCC1, TUBB3 és MLH1, MSH2 és RRM1 és MSH2, MSH6 között statisztikailag szignifikáns korrelációt találtunk. Érdemes megemlíteni, hogy analízisünk szignifikáns összefüggést mutat a citoplazmatikus ARC expresszió és az RRM1, a TUBB3 között, ami a TUBB3 és az RRM1 szerepét nemcsak a terápiás rezisztenciában, hanem az apoptotikus jelátviteli utakban is feltételezi. Adataink megerősítik az ERCC1, a TUBB3 és az RRM1 fontosságát a kemoterápia hatékonyságának előrejelzésében, és új, még ismeretlen funkcionális kapcsolatokra utalhatnak a DNS-javító mechanizmusokban, mikrotubulus rendszer szabályozásában és apoptotikus jelátvitelben. A CDX2 a colorectalis rák diagnosztikai markerjeként jól ismert, de kevésbé ismert a CDX2 expresszió szabályozása és (funkcionális ) kapcsolata a DNS-javító fehérjékkel, valamint a Wnt szignálút fehérjéivel (pl. APC és a b-catenin). Vizsgálataink harmadik fázisában elemeztük a CDX2 protein expresszióját a DNS-javító fehérjék expressziójától (mismatch repair proteins, MGMT és ERCC1) és a Wnt jelátviteli út meghatározó fehérjéinek expressziója függvényében. A CDX2 expresszióvesztés a vastagbélrákos májmetasztázisos esetek 38,5%-ánál volt kimutatható. Statisztikailag szignifikáns összefüggést találtunk a CDX2 és a vizsgált mismatch-javító fehérjék között: MLH1, MSH2 , MSH6 és PMS2 . Ezenkívül az MGMT és az ERCC1 elvesztése is társult a CDX2 fehérje elvesztésével. Ezenkívül a CDX2 és az ERCC1 ellentétes kapcsolatot mutatott a metasztatikus tumormérettel . A megtartott CDX2 expresszió a citoplazmatikus /membránhoz kötött béta-catenin nagyobb mértékű expressziójával és nukleáris APCexpresszióval társult . A CDX2 expresszióvesztés tehát nem ritka a colorectalis rákok májmetasztázisaiban, és eredményeink arra engednek következtetni, hogy a CDX2 részt vesz olyan mechanizmusokban, amelyek a DNS-javító fehérjék expresszióvesztését eredményezik (pl. metiláció), és akár része is lehet ezeknek a mechanizmusoknak; azonban a CDX2 pontos funkcióját ebben a kontextusban még tovább kell vizsgálni. Vizsgálatunkban rámutattunk a prediktív biomarkerek fontosságára és szükségére a metasztázisos vastagbélrákokban, és felhívtuk a figyelmet nemcsak az egyes prediktív markerek relevanciájára, hanem a különböző jelátviteli utak közötti más ismert és újonnan feltárandó kapcsolatokra is. Következtetésként kijelenthetjük, hogy további vizsgálatokra van szükség ahhoz, hogy meghatározzuk az ARC pontos szerepét az apoptotikus jelátvitelben, és ezáltal meghatározzuk a fehérje szerepét a kemoterápiás rezisztenciában és a tumorsejtek túlélésében. Ebben a tanulmányban leírtuk az ARC fehérje expressziós profilját, és képesek voltunk kimutatni egy fontos kapcsolatot az ARC fehérje és az MMR fehérjék, az ERCC1, a TUBB3 és az RRM1 expressziója között vastagbélrákok májmetasztázisaiban.

Abstract in foreign language

Liver metastasis in colorectal cancer is still common and the primary treatment is chemotherapy. Until now there is no routinely used test in the clinical practice to predict effectiveness of conventional chemotherapy. Therefore, biomarkers with predictive value also for conventional chemotherapy would be of considerable benefit in the treatment planning. Apoptotic signaling is one of the most important processes in the measurement of chemotherapeutic effectiveness. In apoptotic machinery various pathways and proteins are involved (i.e. mismatch repair proteins, p53 etc.). One of the regulatory proteins is ARC, which can inhibit not only the extrinsic but also the intrinsic apoptotic signaling. In this study we investigated the expression levels of ARC in colorectal liver metastasis and compared them with the expression of mismatch repair proteins and p53. Furthermore, we investigated ARC expression level depending on sex, age, tumor grade, mucin production, tumor size and number of liver metastasis. ARC expression level in colorectal cancer liver metastasis was independent from clinical data (i.e. age, gender, tumor size, tumor number or mucin production) but strongly correlated with MSH2 and MSH6 expression, which further supported the evidence for the regulatory role of MSH2 and MSH6 in apoptosis: i.e. in case of sufficient MSH2 and MSH6 expression significantly higher ARC level is required to suppress the apoptosis. A regulatory interaction between ARC and p53 has been described, but we found no correlation between p53 expression levels and ARC levels. In the second phase we analysed three proteins (ERCC1, RRM1 and TUBB3) in colorectal cancer liver metastasis. We used tissue microarray slides with hundred and one liver metastasis; stained for ERCC1, RRM1 and TUBB3 and established scoring systems (fitted for tissue microarray) for each protein. In statistical analysis we compared the expression of ERCC1, RRM1 and TUBB3 to mismatch proteins (MLH1, MSH2, MSH6 and PMS2), p53 and to apoptosis repressor protein (ARC). Statistically significant correlations were found between ERCC1, TUBB3 and MLH1, MSH2 and RRM1 and MSH2, MSH6. Noteworthy, our analysis declares strong significant correlation between cytoplasmic ARC expression and RRM1, TUBB3, implying additional role of TUBB3 and RRM1 not only in therapy resistance but also in the apoptotic machinery. Our data strengthens the importance of ERCC1, TUBB3 and RRM1 in prediction of chemotherapy effectiveness and suggest new functional connections in DNA repair, microtubule network and apoptotic signaling (i.e. ARC protein). CDX2 is well-established as a diagnostic marker for colorectal cancer, but less is known about its regulation, especially about its possible interactions with DNA repair proteins, APC and β-catenin in non-transcriptional manner. In this study we analysed the protein expression of CDX2 depending on the expression of DNA repair proteins (mismatch repair proteins, MGMT and ERCC1) and crucial member of Wnt signalling. CDX2 loss of expression was found in 38.5% of our cases of colorectal cancer liver metastasis. We found statistically significant association between CDX2 and each of the investigated mismatch repair protein: MLH1, MSH2, MSH6, and PMS2. Furthermore, loss of MGMT and ERCC1 was also associated with CDX2 loss . In addition, CDX2 and ERCC1 were inversely associated with metastatic tumor size. Sustained CDX2 expression was associated with higher expression of cytoplasmic/membranous β-catenin and with nuclear APC expression. In conclusion, CDX2 expression loss is not a rare event in liver metastasis of colorectal cancer and our results suggest that CDX2 is involved in mechanisms resulting in loss of DNA repair protein expression (i.e. methylation) and may be a part of this mechanism; however, its exact function in this context remains to be investigated further. We showed the importance and need of predictive biomarkers in metastasized colorectal cancer and pointed out the relevance not only of single predictive markers but also of their interactions with other known and newly explored relations between different signaling pathways. In conclusion, we can state that further studies are needed to define the exact role of ARC in apoptotic signaling and thus its role in chemoresistence and survival of tumor cells. In this study, we were able to describe the expression manner of ARC protein and could demonstrate an important link between the nuclear and cytoplasmic expression of ARC to MMR proteins and ERCC1, TUBB3 and RRM1 in colorectal cancer liver metastasis, which has not been shown before.

Item Type: Thesis (PhD)
Creators: Tóth Csaba
Hungarian title label: Az ARC, apoptózis represszor fehérje immunhisztokémiai vizsgálata colorectalis carcinoma májáttétekben ismert prognosztikai és prediktív markerek tükrében
Divisions: Doctoral School of Interdisciplinary Sciences
Discipline label: Medicine > Theoretical Medicine
Defence date label: 2018. June 29.
Uncontrolled Keywords: apoptosis, colorectal cancer, CDX2, mismatch repair
Item ID: 9864
MTMT id: 30608067
doi: https://doi.org/10.14232/phd.9864
Date Deposited: 2018. Jun. 18. 16:16
Last Modified: 2020. Jun. 29. 15:11
URI: http://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/9864
Defence/Citable status: Defended.

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year