Abstract
Bakgrunn
Det er aktuell interesse for å forstå de molekylære mekanismene for tumorindusert skjelettsmerter. Akkumulerte bevis viser at endogene formaldehydkonsentrasjoner er forhøyet i blodet eller urinen til pasienter med bryst, prostata eller blærekreft. Disse kreft er ofte assosiert med kreft smerter spesielt etter beinmetastaser. Det er velkjent at transient receptor potensielle vanilloid reseptor 1 (TRPV1) deltar i kreftsmerter. Denne studien tar sikte på å vise at svulstvevet-avledet endogen formaldehyd induserer bein kreftsmerter via TRPV1 aktivering etter svulst surt miljø.
metodikk /hovedfunnene
Endogen formaldehyd konsentrasjonen økt betydelig i den kultiverte bryst kreft cellelinjer
in vitro
, i benmargen av brystkreft MRMT-en beinkreft smertemodell hos rotter og i vev fra brystkreft og lungekreft pasienter
in vivo
. Lave konsentrasjoner (1~5 mM) av formaldehyd induserte smerteresponsen hos rotte via TRPV1 og dette smerterespons kan bli betydelig forbedret ved pH 6,0 (som etterligner den sure svulsten mikromiljøet). Formaldehyd ved lave konsentrasjoner (1 mM til 100 mM) induserte en konsentrasjonsavhengig økning i [Ca
2 +] i i den nylig isolerte rotte dorsal root ganglion neuroner og TRPV1-transfekterte CHO-celler. Videre elektrofysiologiske eksperimenter viste at lav konsentrasjonsformaldehyd fremkalte TRPV1 strømninger kan være betydelig forsterkes av lav pH (6,0). TRPV1 antagonister og formaldehyd åtseletere svekket bein svar kreftsmerter.
Konklusjon /Betydning
Våre data tyder på at kreftvevet direkte utskille endogen formaldehyd, og dette formaldehyd ved lav konsentrasjon induserer metastatisk beinkreft smerte gjennom TRPV1 aktivering spesielt under svulst surt miljø
Citation. Tong Z, Luo W, Wang Y, Yang F, Han Y, Li H, et al. (2010) Tumor Tissue-avledet Formaldehyd og Surt mikromiljøet synergi Frem Bone Cancer Pain. PLoS ONE 5 (4): e10234. doi: 10,1371 /journal.pone.0010234
Redaktør: Hiroaki Matsunami, Duke University, USA
mottatt: 25 november 2009; Godkjent: 24 mars 2010; Publisert: 21 april 2010
Copyright: © 2010 Tong et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Denne forskningen ble støttet med tilskudd fra Natural Science Foundation National of China (30700206, 30800332), 111 Prosjekt av Kunnskapsdepartementet i Kina (B07001), National Basic Research Program i departementet for vitenskap og teknologi i Kina (2007CB512501) og Beijing Enestående Ph.D. Program Mentor Grant, Key prosjekt kinesiske utdanningsdepartementet (109 003). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Kreft smerte er et alvorlig klinisk tilstand, og om 75~90% av avanserte eller terminal kreftpasienter opplever kroniske smerter relatert til behandlingssvikt og /eller tumorprogresjon eller metastasering. Ondartede bensvulster forekomme hos pasienter med primær beinkreft, men er langt mer vanlig å være fjernmetastaser fra andre primære kreft, spesielt brystkreft, lungekreft og prostatakreft. Som sådan, er bein den vanligste stedet for opprinnelsen til kroniske smerter hos pasienter med metastatisk lunge, bryst og prostata kreft og myelom [1]. I utvikling av kreft, er det foreslått at tumorvev utskiller forskjellige slags faktorer, inkludert cytokiner som TNF-α og IL-1 [2].
Kliniske data har vist at formaldehydkonsentrasjonen er hevet (2 8 ganger) i urinen hos pasienter med prostata og blærekreft [3] og i utåndingsluft fra tumor-bærende mus og brystkreftpasienter [4]; og disse pasientene ofte lider av bein kreft smerte [5], [6]. Formaldehyd er ansett for å være en risikofaktor for utvikling av kreft [7], men for det meste kunnskap om formaldehyd sekresjon av tumorvevet er begrenset. Enten dreven endogene formaldehyd induserer kreftsmerter fortsatt gjenstår å fastslå
En fersk rapport har indikert at formaldehyd ( 0,013 mm). Kan lokke fram strøm via transient receptor potensielle vanilloid reseptor 1 (TRPV1) og denne strømmen kan være blokkert av den spesifikke TRPV1 antagonist capsazepine i dorsal root ganglion (DRG) neuroner [8]. Videre formaldehyd ( 0,02 mM) kan indusere Ca
2 + strøm via TRPV1 og transient receptor potensielle ankyrin 1 (TRPA1) i transfekterte-CHO-celler. TRPA1 er mer følsomme for formaldehyd enn TRPV1 [9], [10], er imidlertid TRPA1 følsom for et intracellulært alkalisering, ikke et surt mikromiljø (pH 6.0) [11]. Det er vel kjent at tumorvev vanligvis eksistere i et surt mikromiljø i området pH 4~5 [12]. TRPV1 er et kation kanal aktivert av capsaicin, skadelig varme, lav pH (pH 5,5) og endogene vanilloids [13], [14]. Enda viktigere, TRPV1-mediert strømmer indusert ved capsaicin, endogene vanilloids og etanol kan økes ved lav pH-verdi [15]. TRPV1 deltar i nociception spesielt under sure forhold [16] og regnes for å spille en viktig rolle i kreftsmerter [17]. Kliniske undersøkelser fant TRPV1 over-ekspresjon hos pasienter med pankreatisk karsinom [18], blærekreft [19] og brystkreft [20], og en slik over-uttrykket er positivt korrelert med intensiteten av smerten [18]. Derfor, i denne studien, postulerte vi at overdreven kreftvev-avledet endogen formaldehyd induserer bein kreftsmerter via TRPV1 spesielt under sure svulstens mikromiljø.
Resultater
Formaldehyd konsentrasjonen økt i dyrket kreftcelle linjer og tumorvev fra kreftpasienter
Vi først undersøkt om formaldehyd konsentrasjonen ble forhøyet i dyrkede tumorcellelinjer
in vitro
. Formaldehyd konsentrasjoner i rottebrystcancer cellelinje MRMT-1-celler var betydelig høyere på dag 2 enn i kontrollene den første dag etter celletettheten nådde 10
5-celler /ml og 8 x 10
5-celler /ml , men ble redusert på dag 3 når celletettheten redusert (n = 6) (fig. 1A). Formaldehyd-konsentrasjonen ble også signifikant økt i human lungekreft cellelinje H1299 celler og SY5Y celler (Fig. 1, B og C). Syngenisk Walker 256 mammary gland karsinom-celler ble dyrket ved poding inn i bukhulen. En betydelig økning av formaldehydkonsentrasjonen ble funnet i 0,5 ml bukvæske (2 x 10
7 celler /ml) 6 d og 12d etter inokulering. Formaldehyd Konsentrasjonen ble hevet to ganger på dag 6 etter vaksinasjon (fra 0,04 mm til 0,08 mm) og redusert på dag 12 når tumorceller vokste til terminal fase. Den høyeste konsentrasjonen var 0,10 mM (Fig. 1D). Formaldehyd-konsentrasjonen ble signifikant forhøyet i benmarger av MRMT-1 kreft smertemodell sammenlignet med den i normal benmarg (fig. 1E). Disse resultatene indikerer at formaldehydkonsentrasjonen var forhøyet i alle de testede tumorcellelinjer.
(A) MRMT-1 cancerceller. (B) Menneskelig H1299 lungekreftceller. (C) Humant SY5Y kreftceller. (D) Ascites fra peritoneal inokulering av Walker 256 melkekjertel carcinoma celler. (E) Bone morgen av MRMT-en brystkreft smerte modell rotte
in vivo
. (F) tumorvev fra lunge og dyr kreftpasienter. *
p
0,05,
**
p.
0,01, sammenlignet med den første dagen
Smerte visuelle analoge score (VAS) ble anvendt i grupper av pasienter med (n = 19) og uten (n = 6) brystsmerter. Nitten pasienter hadde betydelig led av kreftsmerter. Kun 1 pasient rapporterte termiske smerte beskrivelsene (brennende, varme), mens de fleste rapporterte verke og ømhet. VAS score i disse pasientene og kontrollene var henholdsvis 3,8 ± 0,3 og 0,3 ± 0,2. Formaldehydkonsentrasjonen ble undersøkt i tumorvev fra pasienter (fig. 1F). I preparater fra lungekreftpasienter, gjennomsnittlig formaldehydkonsentrasjonen var 0,72 ± 0,06 mm (n = 10) med høyest konsentrasjon 1,01 mM. Dette var signifikant høyere enn i normale vev tilstøtende til kreft (0,19 ± 0,06 mM). I brystkreft vev fra pasienter, formaldehydkonsentrasjonen var 0,75 ± 0,12 mm med høyest konsentrasjon 2,35 mM. Selv om brysttumor tilstøtende vev (som kontroller) ikke ble oppnådd, nivåer av formaldehyd i humane vev var tilnærmet 0.1~0.2 mM som tidligere rapportert [21]. Disse nivåene er lik det gjennomsnittlige nivået (0,19 ± 0,06 mM) funnet i humane lungekreft tilstøtende vev i det foreliggende eksperimentet. Samlet utgjør disse dataene viser at svulsten-avledet formaldehyd konsentrasjonen er forhøyet i kreftvev, sterkt tyder på at tumorvev utsondre formaldehyd.
Formaldehyd åtseletere og TRPV1 antagonister svekkede formalin indusert smerte atferd
den formalin testen (5% formalin, dvs. 1662 mM formaldehyd) er en klassisk modell smerte som vanligvis brukes til å evaluere analgetiske legemidler. Vi har funnet at formaldehyd scavengers glutation (GSH) og resveratrol (Res), og TRPV1 antagonister capsazepine (CPZ) og melatonin (MT) betydelig redusert antall flinchings på en doseavhengig måte i forbindelse med akutte og toniske fase (Fig. 2, A-D), tilsvarende som i tidligere rapporter [1], [22]. Den løsemiddel som brukes for disse regenter, DMSO (sluttkonsentrasjon 10%) av seg selv viste ikke signifikant effekt (figur 2A.)
(A) Capsazepine (CPZ, en TRPV1 antagonist).; (B) Melatonin (MT); (C og D) Formaldehyd åtseletere: Resveratrol (Res) og glutation (GSH). mg /labben. *
p
0,05,
**
p
0,01, sammenlignet med formaldehyd injeksjons grupper. n = 10.
Lav konsentrasjon formaldehyd-indusert smerte atferd via TRPV1 ble forsterket av lav pH
Formalin 5% fungerer som en kjemisk irritasjons kan indusere nociceptive atferdsmessige reaksjoner (smerte). Dette i sin tur reiser et interessant spørsmål om formaldehyd ved patologisk lave konsentrasjoner (1~3 mM, basert på konsentrasjoner av formaldehyd påvist i humane tumorvevet) kan indusere smerte svar, og om TRPV1 eller TRPA1 er involvert i smerte svar. Injeksjon i fotsålen av formaldehyd (0,1 mM til 100 mM) til den høyre bakpote fremkalt doseavhengig, kortvarig (5 min) smertestillende responser av den injiserte pote i normale rotter. Capsazepine, melatonin og AP-18 (a TRPA1 antagonist) alle attenuert den lave konsentrasjon av formaldehyd (5 mM) -indusert smerteresponser (fig. 3A). Disse resultatene indikerer at formaldehyd ved lav konsentrasjon patologisk kan indusere smerteatferdsmessige responser, eventuelt gjennom aktivering av TRPV1 og TRPA1.
(A) Melatonin, capsazepine og AP-18 svekkede formaldehyd-indusert smerte responser. (B) Lav pH forsterket formaldehyd-indusert smerte svar. (C) Melatonin (MT) og capsazepine (CPZ) blokkert capsaicin (0,5 mM) -indusert smerte responser. (D) AP-18 ikke blokkere Kapsaicininduserte smerte svar. Con: kontroll; DMSO: kjøretøy; CAP: capsaicin. *
p
0,05, **
p
0,01,
##
p
0,01,
p
0,05,
p
0,01, alt sammenlignet med respektive kontroller. n = 10.
I tillegg formaldehyd (3 mM) med en lav pH-verdi på 5,0 eller 6,0 (ligne den sure kreft mikromiljøet) induserte mer alvorlige smerte responser enn formaldehyd i et nøytralt miljø (pH 7.4 ). Disse reaksjoner ble delvis inhibert av AP-18, men hemmet nesten fullstendig ved capsazepine (en TRPV1 antagonist) (Fig. 3B). Videre capsazepine og melatonin svekkede capsaicin-indusert smerte responser (fig. 3C), men AP-18 ikke gjorde det (Fig. 3D). Dette resultatet er lik en tidligere rapport [23]. Disse dataene antyder at TRPV1, men ikke TRPA1, spiller en nøkkelrolle i lav konsentrasjon formaldehyd-indusert smerte atferd under sure miljø.
Formaldehyd indusert Ca
2 + tilstrømning i dorsal root ganglion (DRG) neuroner og TRPV1-CHO-celler
in vitro
Vi videre brukt kalsium bildebehandling for å teste om lav konsentrasjon av formaldehyd kan direkte opphisse DRG nevroner via TRPV1. Som forventet, formaldehyd i konsentrasjoner på 1 mM til 100 mM induserte en konsentrasjonsavhengig økning i [Ca
2 +] i i nylig isolerte rotte-DRG-neuroner (fig. 4, A og B). TRPV1 antagonister capsazepine og melatonin hemmet [Ca
2 +] øker jeg fremkalt av formaldehyd (Fig. 4, C og D) eller ved capsaicin (Fig. 4, E og F).
(A ) Formaldehyd-induserte doseavhengig økning av cytosolisk [Ca
2 +] i i DRG-neuroner. (B) Statistisk analyse av formaldehyd-indusert [Ca
2 +] i tilstrømningen i DRG nevroner. (C og D) Hemning av capsazepin (CPZ, 100 uM) og melatonin (MT, 200 uM) på formaldehyd-indusert [Ca
2 +] i tilstrømning i DRG-neuroner. (E og F) Hemming av MT og CPZ på capsaicin (CAP, 10 mm) indusert Ca
2 + tilstrømning i DRG nevroner. (G) Formaldehyd-induserte doseavhengig økning av cytosolisk [Ca
2 +] i i TRPV1-CHO-celler. (H) Statistisk analyse av formaldehyd-indusert Ca
2 + tilstrømning i TRPV1-CHO-celler. (I og J) Hemming av MT og CPZ på formaldehyd-indusert Ca
2 + tilstrømning i TRPV1-CHO-celler.
**
p
0,01, sammenlignet med kontroller. n = 5~10.
For å verifisere om formaldehyd aktiverer TRPV1 direkte, vi neste undersøkt effekten av formaldehyd på TRPV1-transfektert CHO (TRPV1-CHO). Som forventet, formaldehyd ( 0,1 mM) induserte en økning på cytosolisk [Ca
2 +] i på en konsentrasjonsavhengig måte (figur 4, G og H.). Som en kontroll i de ikke-transfekterte CHO-celler, formaldehyd ved 100 mM fremkalte bare liten Ca
2+ innstrømning (data ikke vist). Formaldehyd indusert Ca
2 + tilstrømning i TRPV1-CHO-celler ble betydelig hemmet av TRPV1 antagonist capsazepine og melatonin (Fig. 4, I og J).
formaldehyd og pH 6,0 synergi fremkalt strømninger i TRPV1 -CHO celler
in vitro
Siden nociceptive atferd (smerte) forårsaket av formaldehyd ved pH 6,0 var følsomme for TRPV1 antagonist, kan formaldehyd ved pH 6,0 handle direkte på TRPV1 (fig. 3B) . Vi spilte inn TRPV1 gjeldende indusert av capsaicin og formaldehyd (med eller uten pH 6,0) med patch clamp opptak i TRPV1-CHO-celler. Capsaicin 10 mikrometer indusert en innover strøm med spenning klemmes på -60 mV. Capsazepine, en TRPV1 antagonist, sterkt undertrykt capsaicin-indusert strøm. Tilsvarende formaldehyd ved 3 mM (konsentrasjon detektert i humane tumorvev) induserte en innadgående strøm i TRPV1-CHO-celler på en konsentrasjonsavhengig måte og 10 uM capsazepine blokkerte formaldehyd-induserte strømmen (fig. 5A). Som kontroller, verken 3 mM formaldehyd, eller 10 pM capsaicin, og heller formaldehyd pluss capsaicin-indusert noen strøm i de ikke-transfekterte CHO-celler (data ikke vist).
(A) Formaldehyd (FA) -indusert strømninger og pH 6,0 forbedring på strømninger med patch clamp opptak. TRPV1 antagonist capsazapine (CPZ) hemmet både formaldehyd-indusert strøm og pH 6,0 ekstrautstyr. (B) Statistisk resultatene av lav pH forbedring av formaldehyd-induserte strømmer. (C) Formaldehyd forsterkning på capsaicin (CAP) -indusert strømninger. (D) statistiske resultatene av formaldehyd forbedring på Kapsaicininduserte strømninger. n = 6~10. (E) Formaldehyd-indusert C-fiber utslipp i henhold til et surt miljø (pH 5,0) med ekstracellulære opptak i normale rotter. Utslippet ble inhibert av CPZ. (F) statistiske resultatene av CPZ hemming på formaldehyd-indusert C-fiber utslipp. *
p
0,05, **
p
0,01. n = 3.
Selv om lav pH på 6,0 i ekstracellulært løsning hadde liten effekt på TRPV1-CHO-celler, ble strømmer indusert av formaldehyd ved 1~10 mM vesentlig forsterkes ved pH 6,0 (Fig. 5, A og B). Dette resultat indikerer at det er en synergistisk effekt mellom formaldehyd og et surt miljø. Som en positiv kontroll, formaldehyd på 1 og 3 mM også markert forsterket capsaicin (1 pM) indusert strøm i TRPV1-CHO-celler (Fig. 5, C og D). Disse dataene antyder at formaldehyd aktiverer direkte TRPV1 med mer effektivitet ved lav pH.
Formaldehyd og pH 5,0 synergi fremkalt C-fiber utslipp via TRPV1
in vivo
Av større betydning vi prøvde å finne ut om formaldehyd i konsentrasjonsområdet oppdaget i kreft vev fra pasienter er funksjonell i spennende perifere nociceptive nervefibre. Perifere C-fibre transduce nociceptive informasjon for å kunne foreta nociceptive informasjon. En økning i nociceptive C-fiber avfyringer er et fellestrekk av smerte. Siden formaldehyd ved pH 5,0 (ligne en ekstremt surt svulstens mikromiljø) indusert mer alvorlige smerter atferd enn pH 5,0 alene (Fig. 3B), testet vi om formaldehyd kan opphisse C-fibre. Det ble funnet at formaldehyd (1 mM, i likhet med nivåene påvist i humane lungekreft vev) ved pH 5,0 kan direkte eksitere C-fibre. Antallet av aksjonspotensialer økte signifikant etter formaldehyd (under pH 5,0) injeksjon i mottakelige feltet av C-fibrene. Denne C-fiber eksitasjon kan bli blokkert av TRPV1 antagonist capsazepine (CPZ) (Fig. 5, E og F).
Formaldehyd åtseletere hemmet formaldehyd-indusert neurotoksisitet i dyrkede DRG nevroner
ytterligere testet nevrotoksisitet av formaldehyd innenfor det ovenfor målte konsentrasjonsområde ( 0,1 mM) i de dyrkede DRG-neuroner. Det ble vist at formaldehyd var nevrotoksisk til DRG neuroner på en doseavhengig måte (fig. 6A). Resveratrol, en eksogen formaldehyd gatefeier, og glutation, en endogen formaldehyd gatefeier, viste spontan kjemisk interaksjon med formaldehyd i PBS løsning innen 40 minutter (fig. 6B). Disse formaldehyd scavengers redusert formaldehyd-indusert nevrotoksisitet med en konsentrasjonsavhengig måte (fig. 6, C og D).
(A) Formaldehyd (FA) ble redusert cellelevedyktighet av de dyrkede DRG-neuroner med en doseavhengig måte. (B) Kjemisk reaksjon av formaldehyd med resveratrol og glutation. (C) resveratrol (Res) og (D) glutation (GSH) hemming på den formaldehyd-indusert cellelevedyktigheten reduseres. *
p
0,05, **
p
0,01,
#
p
0,05,
##
p
0,01. n = 6.
Formaldehyd åtseletere og TRPV1 antagonister svekkede benkreft smerte atferd hos rotter
Som vist i fig. 7A, X-ray viste at ingen radiologisk endring (poengsum = 0) ble funnet i dyr som ble behandlet med varme-drepte tumorceller eller med PBS-løsning. Imidlertid 7 dager etter injeksjon med MRMT-1-celler, bein viste noe tap av medullær ben og tilsynelatende erosjon av det kortikale ben. Ytterligere forverring ble oppdaget på dag 15 etter injeksjonen med ekstra full tykkelse unicortical bentap. Formaldehyd åtseletere (glutation og resveratrol) og melatonin all betydelig redusert bein ødeleggelse; imidlertid capsazepine, en TRPV1 antagonist, ikke beskyttet benstrukturen mot erosjon på dag 15 (fig. 7, A og B). Smerte atferd inkludert termisk hyperalgesi og mekanisk allodyni ble observert fra 7 til 15 dager etter injeksjon av MRMT-en kreftceller. Det ble også funnet at de smertestillende oppførsel ble dempet av capsazepine, melatonin og formaldehyd fjerningsmidler (glutation og resveratrol) på dag 11 og 15 etter MRMT-1 inokulering (fig. 7, C og D).
(A ) Radiologisk bekreftelse av tumorutvikling i tibia av MRMT-en smertemodell rotter. (B) Poeng relatert til tibia (ben) i forskjellige behandlingsgrupper. n = 4. (C) termisk hyperalgesi. Formaldehyd scavengers resveratrol (Res, 0,4 mg /ml) og glutation (GSH, 25 mg /ml), TRPV1 antagonister capsazepine (CPZ, 0,1 mg /ml) og melatonin (MT, 5 mg /ml) økte varmeplate latens. (D) Mekanisk allodyni. Res, GSH, CPZ og MT økt mekanisk terskel. *
p
0,05, **
p
0,01;
#
p
0,05,
##
p
0,01,
$
p
0,05, sammenlignet med respektive PBS grupper. n = 10. drept:. varme drept gruppe
Det var av interesse å merke seg at selv om capsazepine og melatonin både svekkede benkreft smerte atferd, formaldehyd konsentrasjon i ryggmargen og blod kreftsmerte modell rotter på dag 15 var fremdeles holdt høyere enn for kontrollrottene. Enda viktigere, resveratrol og glutation (formaldehyd åtseletere) hemmet bein kreft smerte atferd ved å redusere overdreven formaldehyd i ryggmargen (fig. S1, A og B).
Diskusjoner
tumorvev direkte utskille endogent formaldehyd
fysiologiske formaldehyd-nivået ble rapportert til å være omtrent 0,1 mM i blodet eller hjerne av human og ikke-human animalsk [21]. Overraskende kliniske data viser at formaldehydkonsentrasjonen ble signifikant forhøyet (2~8 ganger) i urin fra pasienter med blærekreft og prostatakreft [3], i utløpet av enkelte pasienter som lider av brystcancer [4] og spesielt høy i blodprøver (8~10 folder) fra enkelte pasienter med tumor [24]. Formaldehyd ble også forhøyet i lymfocytter i kronisk lymfatisk leukemi [7]. Den ekspresjon og aktivitet av formaldehyd generering av enzymer, slik som lysin-spesifikk demetylase 1 (LSD1) [25], [26], semikarbazid-sensitiv aminoksidase (SSAO) [27], [28], og cytokrom P-450 [29] , [30], formaldehyd nedbrytende enzymer, så som aldehyd dehydrogenase 2 (ALDH2) og klasse III alkohol dehydrogenase (ADH3) [31], [32], er ansett å ha viktige roller i patogenesen av brystkreft. Over-ekspresjon av ADH3 har blitt funnet i kreftvev, som forsvar formaldehyd [33]. Dette innebærer at tumorvev kan tolerere formaldehyd ved unormale nivåer. Denne studien gir direkte bevis for at formaldehyd kan skilles fra de kultiverte kreftcellelinjer i
vitro Kjøpe og tumorvev fra visse kreft smertepasienter
in vivo
, og konsentrasjonen kan nå unormalt høye nivåer (Figur 1). Fordi bein hulrom volumet av rotter er liten og mengden av beinmarg vev er lite, ble fire bein marrows fra MRMT-en brystkreft smertemodeller sammen til ett rør for HPLC måling i denne studien. En markert økning av formaldehydnivået ble funnet i benmarg hos kreftsmerte modellrotter (fig. 1E). Dette er enig med en tidligere rapport som formaldehyd kan akkumuleres i beinmargen [34]. Interessant, formaldehyd-nivå i blod ble også åpenbart forhøyet i MRMT kreftsmerte modell i rotter (fig. S1, B) og formaldehyd regnes som en årsak til kreft [35]. Disse rapportene tyder på at overdreven formaldehyd produksjon av tumorvev er muligens en kritisk faktor i vev cancerization eller osseous metastaser.
Kreft vev-avledet dreven formaldehyd induserer beinødeleggelse
Kreft celle metastaser til benmarg øker osteolyse, osteoklastaktiviteten og induserer et surt mikromiljø [36]. Dette er relatert til det faktum at osteoklaster resorbere ben ved å opprettholde et ekstracellulært mikromiljøet av pH 4~5 [12]. Surgjøring er en årsak til smerte i kreft og inflammasjon [36]. De aktiverte osteoklaster øke proton-indusert stimulering av TRPV1 eller syrefølsomme ionekanaler (ASIC) på sensoriske nervefibre som innerverer bein [1]. En annen kilde for protoner er lysering av tumorcellene. Kreftcellene har et lavere intracellulær pH-verdi enn normale celler [37], som faste tumorer vokser deres vaskulære forsyning, deretter kreftvev blir nekrotisk, noe som bidrar til det sure miljøet [38]. En fersk forskningsrapport viste også at formaldehyd, gradvis utgitt av rotfyllinger selfangere, fremkalte bennekrose [39]. Forhøyet formaldehyd ble også observert hos pasienter med tannråte [40]. Cytotoksisitet som følge av overdreven formaldehyd på humane osteoblastiske celler har vært ansett for å være en viktig faktor i bendestruksjon [41], [42]. Formaldehyd kan akkumuleres i beinmargen [34]. I foreliggende undersøkelse, ble formaldehydkonsentrasjonen hevet til omtrent 0,6 mM i benmarg hos MRMT-1 benkreft smertemodell i rotter (fig. 1E). Dette nivået er høyt nok til å være toksisk for osteoblastiske celler. Bendestruksjon ble funnet i MRMT-1 benkreft smertemodell i rotter. Formaldehyd åtseletere, resveratrol og glutation åpenbart redusert beinødeleggelse i denne studien (fig. 6B, 7A og 7B). Derfor kan overdreven formaldehyd skilles ut av kreftvev spille en rolle i bendestruksjon. Denne beinødeleggelse bidrar deretter til kreftsmerter, fordi nerveender innervating bein blir lettere utsatt for svulstvev-avledet faktorer.
Formaldehyd induserer smerte svar via TRPV1 og /eller TRPA1
Bryst, lunge og pasienter med blærekreft ofte lider av benkreft smerte [5], [6]. I denne studien ble mekanisk allodyni funnet i brystkreft smertepasienter og i det berørte bakfot i MRMT-1 brystkreft smerte modell rotter (figur 7, b og c.); dette resultatet er lik den som er observert i en tidligere rapport [43]. Den MRMT-en beinkreft smerte modellen er mye brukt i brystkreft bensmerter forskning [44]. TRPV1 antagonister dempes endogene formaldehyd-indusert benkreft smerteatferd (Fig. 7, B og C). De selektive TRPV1 antagonister, slik som jod-resiniferatoxin [45] og capsazepine, og det ikke-selektive antagonist ruthenium red [46], inhiberte formalin-fremkalt smerte atferd. Disse funnene tyder på at TRPV1 kan delta i formaldehyd-fremkalt smerte. I våre adferdstester, har vi funnet at formaldehyd ved lave patologisk (3 mM, basert på konsentrasjonen detektert i humane kreft vev) i et surt miljø induserte rotte-smerter responser via TRPV1
in vivo plakater (fig. 3B). Capsazepine (en TRPV1 antagonist) attenuert capsaicin- eller formaldehyde- (pH 6,0) induserte smerte responser hos rotte (fig. 3, B-D). En fersk studie viste også at TRPV1 deltar i nociception spesielt under ekstremt sure forhold [16].
Nyere undersøkelser har vist at både TRPA1 og TRPV1 er mulige mål av endogen formaldehyd
in vitro Hotell og
in vivo product: [9]. I rapporten fra Macpherson et al, ble formaldehyd fremkalt kalsium responser i DRG nevroner og nocifensive atferd nesten avskaffet i TRPA1
– /- mus. På samme tid, kan formaldehyd likevel fremkalle smerte responser i TRPA1
– /- mus. Dette tyder på at formaldehyd ikke bare aktivere TRPA1. I foreliggende undersøkelse, formaldehyd ( 0,1 mM) ble funnet å aktivere TRPV1 (figur 1A.), Særlig i det sure miljø. Vi tror at TRPV1 eller TRPA1 er alle under mekanismene for smerte. AP-18 (en TRPA1 antagonist) delvis redusert formaldehyd-indusert smerte (pH 5.0~6.0) og ikke dempes Kapsaicininduserte smerteatferd (Fig. 3B). Dette innebærer at under et surt mikromiljøet av kreft vev, kan TRPV1 spille en mer kritisk rolle enn TRPA1. Enten TRPA1 deltar også i bein kreft smerte er ukjent, men vil bli undersøkt i vår videre forskning.
Formaldehyd under sure miljø induserer smerte svar via TRPV1
Med patch clamp opptak, ble det funnet at formaldehyd ( 3 mM) aktivert TRPV1 direkte i TRPV1-transfekterte CHO-celler. Mens hverken et surt miljø alene (pH 6,0), og heller ikke formaldehyd ved lav konsentrasjon alene ( 3 mM) fremkalte strømmer, formaldehyd ved samme lave konsentrasjonen under et surt miljø (pH 6,0) doseavhengig måte induserte strømmer via TRPV1 (fig. 5, A og B). Faktisk, formaldehyd (1~10 mM) ikke fremkaller strømmer i ASIC1a-transfekterte CHO-celler (data ikke vist). Disse data indikerer at TRPV1 (og ikke ASIC1a) er det direkte mål av formaldehyd, spesielt formaldehyd i et surt miljø. Formaldehyd også forbedret Kapsaicininduserte strømninger
in vitro plakater (Fig. 5, C og D). Formaldehyd nivået ble hevet til omtrent 0,6 mM i benet Morrow av denne modellen
in vivo plakater (fig. 1E), og formaldehyd (1 mM) under et surt miljø (pH 5,0) fremkalte C-fiber utladninger
in vivo plakater (fig. 5, E og F). Formaldehyd-indusert smerte responser i rotte ble åpenbart forsterket etter et surt miljø (pH 5,0)
in vivo plakater (Fig. 3, A og B). Det har blitt rapportert at mikromiljøet av tumorvev har pH-verdier på 4~5 [12], og som smertestillende oppførsel kan induseres ved en pH-verdi så lav som 5,0 ved aktivering av ASICer og /eller TRPV1 [15]. Disse data tyder på at akkumulert formaldehyd og surt miljø i tumorvev synergi indusere smerte reaksjoner ved å aktivere TRPV1 i afferent C-fiber av benmarg eller hud.
Videre formaldehyd oppregulert NGF uttrykk i mastceller
in vitro
, og NGF utskilles av mastceller og makrofager kan oppregulerer TRPV1 [2]. Dette innebærer at formaldehyd utskilt av tumorvev muligens opp-regulerer TRPV1 uttrykk. Interessant, over-uttrykk for TRPV1 er funnet i bein imorgen, DRG nevroner og afferente C-fibre i bein kreft smertemodeller [1], [47]. Derfor hypoteser vi at prolifererende kreftcellene skiller ut dreven endogen formaldehyd i den innledende fasen, og deretter formaldehyd opp-regulerer TRPV1 uttrykk i afferente nerver. Derfor, over-uttrykk for TRPV1 øker mekanisk allergi ved å redusere smerteterskler
pasienter
med kreft. Så, som svulsten utvikler seg, akselerasjon av forsuring og kronisk akkumulering av formaldehyd føre til mekanisk allodyni eller sterke smerter via ASIC og /eller TRPV1 i huden eller benmarg av kreftpasienter (fig. S2).
Selv om , blokade av TRPV1 har vært foreslått som en mulig terapeutisk mål for å lindre smerte [1], har nyere forskning har vist at den kroniske blokkering av denne reseptoren kan øke risikoen for utvikling av kreft [48]. I vår studie fant vi at selv om capsazepine og melatonin alle svekkede benkreft smerte svar, gjorde de ikke redusere lokale formaldehyd nivåer i ryggmargen og blod (fig. S1, A og B). Enda viktigere, kan formaldehyd fremme proliferasjon av celler [49], og det er en risikofaktor for utvikling av kreft [7]. Dette antyder at formaldehyd kan være en kritisk faktor av glial over-spredning i ryggmargen av dette benet kreftsmerter modell [44]. Interessant nok har melatonin blitt anvendt klinisk for brystkreft [50]. Vi fant at det hemmet akutte formaldehyde- og capsaicin-indusert smerte oppførsel (figur 3, A og C.), Som vist tidligere [22], [51] – [52];
