Contribución de las prostaglandinas producidas por la ciclooxigenasa-2 al desarrollo del carcinoma hepatocelular

Resumen

La ciclooxigenasa (COX) es la enzima que cataliza el paso limitante en la biosíntesis de prostanoides. Existen dos isoformas de COX, COX-1 que se expresa de manera constitutiva en muchos tejidos y COX-2 que es inducible por diversos estímulos como factores de crecimiento, estímulos pro-inflamatorios y otros tipos de estrés celular. Además de los procesos pro-inflamatorios, COX-2 es un gen crítico en proliferación celular, remodelación tisular y cáncer. En hígado, COX-2 no se expresa ni se induce en el hepatocito adulto con diversos estímulos pro-inflamatorios, pero si en el hepatocito fetal. COX-2 solamente se expresa en el hepatocito adulto en aquellas situaciones que implican procesos de des-diferenciación, regeneración y proliferación como en el carcinoma hepatocelular (CHC). En el CHC, COX-2 no se expresa en estadios avanzados pero sí en las fases iniciales y hay mayor expresión en la zona no tumoral adyacente al área tumoral que en la tumoral. Por lo tanto, la contribución de COX-2 al CHC no está bien establecida. Para esclarecer el efecto de las PGs derivadas de COX-2 en el CHC se generó un modelo de ratón TG para COX-2 en el hepatocito y una línea celular hepática TG para COX-2. Además, se analizó la implicación de las alteraciones epigenéticas del gen de COX-2 en el CHC, en células de hepatoma y en biopsias humanas. Los resultados obtenidos sugieren que a pesar de que el aumento de las PGs en el hepatocito promueve una ligera hepatitis, no contribuyen al desarrollo de fibrosis hepática después de un daño hepático crónico con dieta deficiente en colina y metionina. La inducción de una hepatocarcinogénesis química con dietilnitrosamina (DEN) reveló que COX-2 acelera la proliferación inicial de los hepatocitos y favorece moderadamente el desarrollo de nódulos pre-neoplásicos sin que esté directamente vinculada con la transformación tumoral. Para corroborar estos resultados, se empleó un modelo de hepatocarcinogénesis genética donde ratones dobles TG para c-Myc/TGF-¿ desarrollan espontáneamente CHC. Se generaron animales triples TG c-Myc/TGF-¿/COX-2 para evaluar la implicación de las PGs al CHC. En concordancia con nuestros resultados previos, se confirmó que las PGs derivadas de COX-2 juegan un papel poco relevante en el desarrollo del CHC murino. Sin embargo, hemos definido que los cambios epigenéticos en el promotor de COX-2 modifican su expresión y que tienen importancia en el pronóstico de CHC humano. La hipermetilación del promotor de COX-2 y la hipoacetilación de la histona H3 están correlacionadas con la disminución en la expresión de COX-2 en las biopsias humanas y en algunas líneas de hepatoma así como con la reducción de la supervivencia de los pacientes. Cyclooxygenases 1 and 2 (COX-1 and COX-2) catalyze the first step in prostanoid biosynthesis. COX-1 is constitutively expressed in many tissues; COX-2 is induced by a variety of stimuli such as growth factors, pro-inflammatory stimuli, hormones and other cellular stresses. Moreover, COX-2 has been associated with cell growth regulation, tissue remodeling and carcinogenesis. Adult hepatocytes fail to induce COX-2 expression, regardless of the pro-inflammatory factors used, however, Kupffer, stellate, fetal hepatocytes and hepatoma mouse liver cells retain the ability to express COX-2 on stimulation with pro-inflammatory cytokines. COX-2 is solely expressed in adult hepatocytes in those situations that involve de-differentiation, regeneration and proliferation such as human hepatocellular carcinoma (HCC). In HCC, COX-2 expression has been found in early stages but is downregulated in advances stages, and with changes in the areas of expression in tumor versus non-tumor adjacent tissue. Therefore, many questions remain unsolved regarding the contribution of COX-2 dependent PGs to induce HCC. The regulation of COX-2 expression by epigenetic modulation could be crucial in HCC. To clarify the role of COX-2 in liver tumorigenesis models of COX-2 transgenic (TG) mice and human hepatocyte-like TG cell line were generated. Besides, the involvement of epigenetic alterations of the COX-2 gen in HCC in human biopsies and in human hepatoma cell lines were analyzed. The obtained data suggests that the increased of PGs in hepatocytes promoted mild hepatitis, but failed to contribute to the development of liver fibrogenesis after chronic liver damage with methionine and choline deficient diet. The induction of chemical hepatocarcinogenesis with diethylnitrosamine (DEN) revealed that COX-2 expression in hepatocytes favors moderately the development of pre-neoplastic foci without affecting malignant transformation. To confirm these results, further experiments were performed in a well-defined genetic hepatocarcinogenesis model where double TG mice that express c-Myc/TGF-¿ spontaneously develop HCC. Triple c-Myc/TGF-¿/COX-2 TG mice were generated to evaluate the involvement of COX-2 in HCC. According to our previous results, the triple TG model confirms that COX-2 dependent PGs play a minor role in the hepatocarcinogenesis course mediated by c-Myc/TGF-¿. However, changes in the epigenetics marks at the COX-2 promoter are closely associated with its expression and with the prognosis of human HCC. Hipermethylation in the COX-2 promoter and histone 3 hypoacetylation are correlated with low levels of COX-2 in human biopsies and in some HCC cell lines as well as with a reduction of overall survival of the patients.