Blocarea caspazei-2 poate crește riscul de cancer pe termen lung

Un studiu experimental amplu a investigat rolul funcției proteolitice a caspazei-2 în menținerea echilibrului poliploidiei hepatice și a homeostaziei ficatului pe parcursul îmbătrânirii. Cercetarea condusă de Universitatea din Adelaide demonstrează că pierderea activității enzimatice a caspazei-2 determină apariția precoce a unei poliploidii patologice hepatice, asociată cu inflamație cronică, stres oxidativ, fibroză și risc crescut de carcinom hepatocelular.
Dezechilibrele de ploidie, incluzând aneuploidia și poliploidia, reprezintă mecanisme fundamentale implicate în instabilitatea genomică și carcinogeneză. În ficat, poliploidia fiziologică a hepatocitelor, în special cea binucleată, este considerată un mecanism adaptativ, cu rol protector față de stres metabolic, toxine și îmbătrânire. În contrast, poliploidia mononucleată și hiperpoliploidia sunt asociate cu boala hepatică metabolică asociată steatozei (MASLD), progresia către fibroză și prognostic nefavorabil în carcinomul hepatocelular.

Caspaza-2 este o caspază apoptotică implicată în controlul ciclului celular, suprimarea tumorilor și limitarea acumulării celulelor cu defecte mitotice. Deși este cunoscut rolul său în eliminarea celulelor aneuploide sau poliploide, importanța directă a activității sale catalitice în controlul poliploidiei hepatice în cursul îmbătrânirii nu fusese clar definită.

Despre studiu

Autorii au utilizat două modele murine: șoareci cu deleție completă a genei Casp2 și șoareci purtători ai unei mutații catalitice inactive (Casp2C320S), care păstrează expresia proteinei, dar fără activitate proteolitică. Aceste modele au fost analizate comparativ cu șoareci de tip sălbatic, pe parcursul mai multor etape de vârstă, de la tineri adulți până la vârstnici.

Au fost evaluate:

• dinamica poliploidiei hepatocitelor prin citometrie în flux și analize histologice;
• markerii de instabilitate genomică, răspuns la lezare ADN și senescență celulară;
• inflamația hepatică, activarea celulelor stelate hepatice și gradul de fibroză;
• stresul oxidativ și susceptibilitatea la ferroptoză;
• incidența tumorilor hepatice spontane odată cu îmbătrânirea;
• modificările proteomice globale asociate hiperpoliploidiei precoce.

Rezultate

Hiperpoliploidie hepatică precoce indusă de pierderea activității caspazei-2

Încă de la vârste tinere, șoarecii Casp2C320S au prezentat o creștere semnificativă a hepatocitelor hiperpoliploide și aneuploide, cu reducerea populațiilor fiziologice de hepatocite tetraploide binucleate. Aceste modificări s-au accentuat odată cu îmbătrânirea, fiind însoțite de karyomegalie, figuri mitotice atipice și defecte de citokineză.

Datele indică faptul că activitatea enzimatică a caspazei-2 este esențială pentru prevenirea acumulării poliploidiei patologice, iar absența sa favorizează supraviețuirea hepatocitelor cu erori mitotice.

Îmbătrânire accelerată și scăderea duratei de viață

Șoarecii cu activitate catalitică inactivă a caspazei-2 au prezentat semne de îmbătrânire precoce, incluzând scădere ponderală, modificări ale țesutului adipos și subțiere cutanată. Analiza supraviețuirii a arătat o reducere semnificativă a duratei medii și maxime de viață, comparabilă cu cea observată la șoarecii cu deleție completă a genei Casp2.

Creșterea incidenței tumorilor hepatice spontane

La vârste înaintate, șoarecii Casp2C320S au dezvoltat mai frecvent tumori hepatice spontane, incluzând adenomi hepatocelulari și carcinom hepatocelular. Markerii imunohistochimici specifici au confirmat natura malignă a unei părți semnificative dintre aceste leziuni.

Aceste rezultate indică faptul că pierderea funcției catalitice a caspazei-2 crește susceptibilitatea la tumorigenza hepatică asociată vârstei.

Stres oxidativ și ferroptoză

<>Ficatul șoarecilor Casp2C320S a prezentat niveluri crescute de peroxidare lipidică, leziuni oxidative ale ADN-ului și acumulare de fier. Reducerea expresiei glutathion peroxidazei 4 (GPX4), un inhibitor cheie al ferroptozei, a fost asociată cu activarea acestui tip de moarte celulară dependentă de lipide.

Experimentele celulare au confirmat că inhibarea caspazei-2 crește sensibilitatea hepatocitelor la ferroptoză, sugerând un rol fiziologic al caspazei-2 în limitarea acestui proces în ficatul îmbătrânit.

 

Inflamație cronică și fibroză hepatică

Încă de la vârsta de 12 luni, șoarecii Casp2C320S au prezentat infiltrate inflamatorii periportale și lobulare marcate, cu creșterea nivelurilor circulante de citokine proinflamatorii precum interleukina-1β, interleukina-6 și factorul de necroză tumorală alfa.
Activarea celulelor stelate hepatice, evidențiată prin creșterea expresiei vimentinei și α-actinei musculare netede, a condus la fibroză progresivă, inclusiv fibroză de tip „legătură” la vârste înaintate.

Senescență hepatocitară și proliferare aberantă

Deși apoptoza hepatocitară a fost minimă, ficatul șoarecilor Casp2C320S a prezentat o creștere concomitentă a proliferării hepatocitelor poliploide și a senescenței celulare, marcată prin expresia crescută a p16INK4A. Acumularea hepatocitelor senescente sugerează un defect de eliminare a celulelor disfuncționale, contribuind la inflamație și fibroză.

Semnătură proteomică asociată hiperpoliploidiei patologice

Analiza proteomică globală a identificat o semnătură distinctă de 13 proteine, denumită ppaLD, asociată cu hiperpoliploidie precoce, instabilitate cromozomială și susceptibilitate crescută la boală hepatică și carcinom hepatocelular. Expresia acestor proteine este, de asemenea, alterată în bolile hepatice umane și corelată cu prognosticul pacienților cu carcinom hepatocelular.

Concluzii

Studiul demonstrează că activitatea enzimatică a caspazei-2 este esențială pentru menținerea echilibrului poliploidiei hepatice și a homeostaziei ficatului pe parcursul îmbătrânirii. Inactivarea pe termen lung a caspazei-2 favorizează hiperpoliploidia patologică, inflamația cronică, stresul oxidativ, fibrogeneza și dezvoltarea tumorilor hepatice.

Deși inhibarea caspazei-2 poate avea efecte metabolice favorabile pe termen scurt, rezultatele acestui studiu sugerează că inhibiția cronică a activității sale catalitice poate avea consecințe adverse majore asupra sănătății hepatice și riscului oncologic, subliniind necesitatea unei evaluări prudente a strategiilor terapeutice care vizează această enzimă.