La spermina/spermidina acetiltransferasi (SSAT): un possibile bersaglio farmacologico per aumentare la sensibilità delle cellule tumorali prostatiche alla deplezione di folati.

Abstract

Il cancro della prostata è la tipologia di neoplasia solida maggiormente diagnosticata negli uomini con età superiore ai 50 anni. La maggior parte dei casi di carcinoma prostatico si risolve con l’asportazione chirurgica della ghiandola prostatica seguita da una terapia di deprivazione androgenica. Nel 15% dei casi questa terapia non funziona e il tumore evolve in forma maligna, per la quale le uniche terapie disponibili sono soltanto palliative. Le cellule epiteliali prostatiche producono un alto livello di poliammine che sono i maggiori costituenti del fluido spermatico. Le poliammine sono policationi costituiti da un breve scheletro carbonioso al quale sono legati due o più gruppi amminici. Le poliammine sono molecole essenziali per il differenziamento e la crescita cellulare e in condizioni fisiologiche sono prodotte da tutte le cellule dell’organismo. Un aumento dei livelli basali di poliammine è stato riscontrato in diversi tipi di cancro, tra cui il cancro della prostata. La via biosintetica delle poliammine parte da L-ornitina che viene decarbossilata mediante una reazione catalizzata dall’enzima ornitina decarbossilasi e porta alla produzione della putrescina, la prima delle poliammine ad essere sintetizzata. In seguito all’aggiunta di gruppi monocarbossilici donati dall’S-adenosilmetionina, vengono sintetizzate spermina e spermidina. La biodisponibilità di folato ha un forte impatto sulla disponibilità di S-adenosilmetionina che è il donatore di gruppi metilici fondamentale nella sintesi delle poliammine. Il metabolismo delle poliammine è collegato indirettamente al ciclo dei folati tanto che le cellule tumorali prostatiche risultano particolarmente sensibili alla variazione dei livelli di folato. Per questo motivo strategie che hanno come bersaglio il metabolismo dei folati sono state studiate come possibili strategie antitumorali. Il mio progetto di dottorato si inserisce all’interno di un progetto che ha come scopo quello di comprendere le interazioni tra il ciclo dei folati, il metabolismo delle poliammine e la proliferazione cellulare al fine di individuare una strategia che permetta di incrementare la sensibilità delle cellule alla deplezione dei folati e indurre la riduzione dei livelli intracellulari di poliammine e conseguentemente limitare e rallentare anche la proliferazione delle cellule tumorali cresciute in condizioni limitanti di folato. Gli esperimenti preliminari condotti su cellule prostatiche PC3 (tumorigeniche) e su BPH1 (benigne immortalizzate) hanno mostrato un paradossale incremento dei livelli di poliammine e dei livelli di espressione dei geni del metabolismo delle poliammine in risposta alla deplezione dei folati, mentre i geni del catabolismo delle poliammine risultavano significativamente ridotti. Sulla base di questi risultati abbiamo individuato il gene ssat come un possibile bersaglio da indurre per aumentare la sensibilità delle cellule tumorali prostatiche alla deplezione di folati e indurre una riduzione dei livelli delle poliammine. Ssat è un gene che codifica per l’enzima SSAT che catalizza la reazione di acetilazione delle poliammine, che è fondamentale per la fuoriuscita delle poliammine dalla cellula. La sovraespressione di SSAT può essere attuata mediante approccio farmacologico, utilizzando analoghi delle poliammine. Per tale motivo abbiamo utilizzato l’analogo delle poliammine DENSpm, che è un noto attivatore dell’enzima SSAT. Le cellule PC3 sono state trattate utilizzando l’analogo delle poliammine DENSpm, alla concentrazione 10 μM, mentre le cellule BPH1 sono state trattate utilizzando il DENSpm ad una concentrazione 1,5 μM per 72h. Tali concentrazioni sono state selezionate sulla base di saggi di proliferazione cellulare in maniera tale che la quantità di DENSpm somministrato garantisse un tasso di crescita cellulare di circa il 50% rispetto alle condizioni di controllo. Successivamente abbiamo valutato i livelli di espressione dei geni degli enzimi coinvolti nel metabolismo delle poliammine in presenza di DENSpm. L’elevata richiesta di gruppi metilici per supportare la sintesi delle poliammine potrebbe comportare una probabile inibizione della eliminazione dell’omocisteina attraverso la via della transulfurazione e ridurre la conseguente produzione di glutatione. Le poliammine sono tra i più efficienti scavenger delle specie reattive dell’ossigeno e potrebbero essere necessari per la sopravvivenza delle cellule tumorali ad un ambiente fortemente pro-ossidante. In questa prospettiva è stata valutata anche la produzione di ROS in cellule PC3 e BPH1 in condizioni di folato limitante e presenza di DENS nel mezzo di coltura. Le cellule PC3 cresciute in condizioni di folato limitante mostrano un significativo incremento dei livelli dei ROS rispetto alle cellule PC3 cresciute in condizioni di folato normali e alle BPH1. In seguito, abbiamo ipotizzato che l’aumento dei livelli di espressione dell’ssat e l’aumentata produzione di ROS possano essere collegati all’attivazione della ferroptosi, un tipo di morte programmata ferro-dipendente. Abbiamo valutato i livelli di espressione di alox5, alox12, alox15 e gpx4, che sono geni che codificano proteine implicate nel processo ferroptotico. La deplezione dei folati causa un’alterazione nel metabolismo delle poliammine con un conseguente aumento dei livelli di poliammine sia nelle cellule PC3 che nelle cellule BPH1. Una riattivazione del catabolismo delle poliammine attraverso la somministrazione di DENSpm causa una significativa riduzione della crescita cellulare concomitante con l’aumento dei livelli di espressione del gene ssat. L’enzima SSAT può essere validato come target per comprendere al meglio la relazione tra il metabolismo dei folati e il metabolismo delle poliammine.