Анализа експресије фактора инфламације S100A4, S100A8/9, S100A12 у мијелопролиферативним неоплазмама: веза са присуством мутације у JAK2 гену

Abstract

Мијелопролиферативне неоплазме (МПН) спадају у групу малигних обољења крви, за које је карактеристична клонална експанзија неопластично трансформисаних хематопоетских прогенитора мијелоидне лозе у костној сржи. У МПН у ужем смислу спадају полицитемија вера (ПВ), есенцијална тромбоцитемија (ЕТ) и примарна мијелофиброза (ПМФ). Код пацијената са МПН основни поремећај представља мутација JAK2V617F, која је покретачка мутација у више од 95% пацијената са ПВ и 50-60% пацијената са ЕТ и ПМФ. JAK2V617F мутација води конститутивној активацији ЈАК2 киназе и расту ћелија независном од цитокина. Као последица, активирани су нисходни сигнални путеви (JAK2/STAT3, PI3K-АКТ, MAPK), који су укључени у мијелопролиферацију. Присуство JAK2V617F мутације код МПН у хематопоетским ћелијама мења активност сигналних путева значајних за инфламацију, при чему долази до промене настајања реактивних врста кисеоника код неутрофила, промене нивоа инфламаторних цитокина у серуму и измењене реактивности на ове цитокине. Главна одлика хроничне инфламације јесте висок ниво цитокина и хемокина у циркулацији, као и нагомилавање реактивних кисеоничних врста, што доводи до генетичке нестабилности и може бити погодно за настанак и прогресију неоплазми. Код пацијената са МПН уочено је значајно повећање бројних медијатора инфламације, међу којима је и група калцијум везујућих протеина, под називом S100 протеини. Због свог туморигеног и проинфламаторног деловања, протеини S100 фамилије који потенцијално имају највећи ефекат на настанак и развој мијелопролиферативних неоплазми су S100А4, S100А8, S100А9 и S100А12, јер је у неколико студија показан њихов повишен ниво код МПН. Циљ истраживања ове дисертације било је испитивање генске експресије и нивоа S100A4, S100A8, S100A9 и S100A12 фактора код МПН пацијената, испитивање утицаја проинфламаторног цитокина IL-6, антиинфламаторног цитокина IL-10, као и JAK инхибитора на нивое ових протеина на моделу хумане HEL 92.1.7 ћелијске линије са ЈАК2 мутацијом, као и испитивање сигналних механизама путем којих IL-6 и IL-10 остварују своје ефекте на ћелије периферне крви пацијената са МПН и моделу хумане HEL 92.1.7. ћелијске линије. Резултати ове студије су показали да фактори инфламације показују повећање нивоа, које зависи од присуства JAK2V617F мутације код појединачних протеина. Наведено повећање нивоа фактора инфламације указује да код оболелих од МПН постоји хронична инфламација. Третман хидроксиуреом и комбинацијом хидроксиурее и специфичног ЈАК2 инхибитора смањује нивое фактора инфламације у HEL 92.1.7 ћелијској линији, што указује да се испитивани S100 протеини експримирају на ЈАК2-завистан начин. Проинфламаторни цитокин IL-6 смањивао је нивое S100 протеина у мононуклеарима пацијената са МПН, а ово смањење код МПН посредовано је NF-κB и PI3K сигналним путевима. Антиинфламаторни цитокин IL-10 такође је смањивао нивое S100 протеина, поготово S100А8 и S100А9 код пацијената са ЕТ, али посредовано PI3K-АКТ сигналним путем. У IL-6 / IL-10 посредованој регулацији нивоа S100 протеина код МПН доминирају NF-κB и PI3K сигнални путеви, док је активација JAK-STAT сигналног пута конститутивна.

Myeloproliferative neoplasms (MPNs) belong to the group of malignant diseases of the blood, characterized by a clonal expansion of neoplastically transformed hematopoietic progenitors of the myeloid lineage in the bone marrow. MPN in the narrow sense includes polycythemia vera (PV), essential thrombocythemia (ET) and primary myelofibrosis (PMF). In patients with MPN, the underlying disorder is the JAK2V617F mutation, which is a driving mutation in more than 95% of patients with PV and 50-60% of patients with ET and PMF. The JAK2V617F mutation leads to constitutive activation of JAK2 kinase and cytokine-independent cell growth. As a consequence, downstream signaling pathways (JAK2 / STAT3, PI3K-AKT, MAPK), which are involved in myeloproliferation, are activated. The presence of the JAK2V617F mutation in MPN in hematopoietic cells alters the activity of inflammatory signaling pathways, altering the production of reactive oxygen species in neutrophils, altering serum inflammatory cytokine levels, and altering reactivity to these cytokines. The main feature of chronic inflammation is the high level of circulating cytokines and chemokines, as well as the accumulation of reactive oxygen species, which leads to genetic instability and may be suitable for the formation and progression of neoplasms. In patients with MPN, a significant increase in many inflammatory mediators has been observed, including a group of calcium-binding proteins, called S100 proteins. Due to their tumorigenic and pro-inflammatory activity, the S100 family of proteins that potentially have the greatest effect on the formation and development of myeloproliferative neoplasms are S100A4, S100A8, S100A9 and S100A12, as several studies have shown their elevated levels in MPN. The aim of this dissertation was to investigate the gene expression and levels of S100A4, S100A8, S100A9 and S100A12 factors in MPN patients, study the effect of pro-inflammatory cytokine IL-6, anti-inflammatory cytokine IL-10, as well as JAK inhibitors on the levels of these proteins on human HEL 92.1.7 model cell line with a JAK2 mutation, as well as an examination of the signaling mechanisms by which IL-6 and IL-10 exert their effects on peripheral blood cells of patients with MPN and the human HEL 92.1.7 model. cell line. The results of this study showed that inflammation factors show an increase in levels, which is dependent on the presence of the JAK2V617F mutation in individual proteins. This increase in the level of inflammatory factors indicates that patients with MPN have chronic inflammation. Treatment with hydroxyurea and a combination of hydroxyurea and a specific JAK2 inhibitor decreases the levels of inflammatory factor in the HEL 92.1.7 cell line, indicating that the S100 proteins examined are expressed in a JAK2-dependent manner. The pro-inflammatory cytokine IL-6 decreased S100 protein levels in mononuclear cells of patients with MPN, and this decrease in MPN was mediated by NF-κB and PI3K signaling pathways. The anti-inflammatory cytokine IL-10 also reduced S100 protein levels, especially S100A8 and S100A9 in patients with ET, but mediated by the PI3K-AKT signaling pathway. IL-6 / IL-10-mediated regulation of S100 protein levels by MPNs is dominated by NF-κB and PI3K signaling pathways, whereas activation of the JAK-STAT signaling pathway is constitutive.