Meccanismi molecolari dell'attività antitumorale associata alla modulazione degli ioni zinco in cellule di adenocarcinoma pancreatico

Lo zinco è il secondo metallo maggiormente abbondante nel corpo umano. Questo ione è essenziale in un’ampia varietà di processi cellulari, in quanto ha un ruolo sia funzionale agendo da cofattore per più di 300 enzimi, sia strutturale per la stabilizzazione della struttura terziaria di molte proteine. L’omeostasi dello zinco è un processo cellulare ben regolato dall’espressione di trasportatori di membrana e di proteine sequestranti zinco. A livello intracellulare esiste un “pool” labile di zinco, molto dinamico soggetto al flusso ionico ed influenzato dalla deprivazione e dalla “supplementazione” di questo ione; questo “pool” labile sembra essere importante per la citoprotezione e la regolazione dell’apoptosi. Le specie reattive dell’ossigeno (ROS), prodotte costantemente da una varietà di processi cellulari, causano, a bassi livelli, un aumento della progressione del ciclo cellulare, mentre a livelli più elevati, un arresto del ciclo cellulare e successivamente apoptosi o necrosi. L’utilizzo di molecole capaci di indurre stress ossidativo potrebbe essere un’efficace strategia terapeutica contro il cancro, in quanto, nelle cellule tumorali, aventi un livello basale di ROS più elevato, un ulteriore aumento di stress ossidativo determinerebbe lo scatenarsi di fenomeni di morte cellulare che non avverrebbero nelle cellule normali. In questa tesi sono esposti gli effetti ottenuti in linee cellulari di adenocarcinoma pancreatico umano trattate con due molecole: la pirrolidina ditiocarbammato (PDTC) [1] e l’N,N,N’,N’- tetrakis(2-piridilmetil)etilenediammina (TPEN) [2]. Il PDTC, grazie alla sua attività ionofora, è in grado di aumentare la quantità di zinco intracellulare, a bassi livelli se utilizzato da solo o a livelli più elevati se utilizzato in associazione con zinco esogeno. L’aumento di zinco intracellulare è direttamente proporzionale all’aumento di ROS nella cellula e causa fenomeni diversi a seconda dell’entità dell’incremento. Il PDTC causa l’attivazione di ERK1/2 e l’induzione di P21, con conseguente blocco della progressione del ciclo cellulare in fase S. Il trattamento associato PDTC e zinco determina il danneggiamento della membrana mitocondriale con il rilascio di AIF, che trasloca nel nucleo e causa una forte apoptosi caspasi indipendente. Il TPEN, grazie alla sua attività chelate, è in grado di diminuire i livelli di zinco intracellulare, determinando lo scatenarsi di fenomeni indipendenti dallo stress ossidativo. La sua forte citotossicità è dovuta sia al blocco della progressione del ciclo cellulare in fase G1 sia a morte apoptotica. Il TPEN è in grado di regolare l’espressione di vari geni, in particolare, per quanto riguarda il ciclo cellulare, aumenta il rapporto tra i livelli di espressione dei geni inibitori dei complessi ciclina-cdk e i geni delle cicline, mentre per l’apoptosi, incrementa il rapporto tra i livelli di espressione dei geni mitocondriali apoptotici e quelli anti-apoptotici. Inoltre, il TPEN determina danno mitocondriale e attivazione delle caspasi. Sia il PDTC che il TPEN sono risultati essere più efficienti nell’inibizione della vitalità cellulare delle linee di adenocarcinoma pancreatico rispetto al chemioterapico standard, la gemcitabina, e inoltre risultano essere poco citotossiche su cellule normali di fibroblasti primari.

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