Az étrendi lektinek stimulálhatják a hasnyálmirigy növekedését patkányban

AJ FitzGerald

† Szövettani Tanszék, Nyomozó Tudományi Osztály, Imperial College School of Medicine, Hammersmith Hospital, DuCane Road, London W12 ONN, Egyesült Királyság

RC Evans

* Orvostudományi Egyetem, Liverpooli Egyetem, Liverpool L69 7ZA, Egyesült Királyság

R Singh

* Orvostudományi Egyetem, Liverpooli Egyetem, Liverpool L69 7ZA, Egyesült Királyság

JM Rhodes

* Orvostudományi Egyetem, Liverpooli Egyetem, Liverpool L69 7ZA, Egyesült Királyság

RA Goodlad

† Szövettani Klinika, Nyomozó Tudományi Osztály, Imperial College Orvostudományi Kar, Hammersmith Kórház, DuCane Road, London W12 ONN, Egyesült Királyság

‡ Hisztopatológiai egység, Cancer Research UK, 44 Lincoln's Inn Fields, London WC2A 3PX, Egyesült Királyság

Absztrakt

A lektinek fehérjék vagy nemimmun eredetű glikoproteinek, amelyek specifikusan kötődnek a szénhidrát-struktúrákhoz. Az emberi étrendben elterjedtek, és sokan ellenállnak az emésztésnek. Nagy dózisú lektinek serkentik a bél és a hasnyálmirigy növekedését. Jelen tanulmány célja alacsony lektin dózisok hosszú távú hatásainak vizsgálata volt a patkány belében és a hasnyálmirigyben. Hosszú távú rákkeltő vizsgálatot végeztek alacsony (40 µg/patkány/nap) földimogyoró (PNA) vagy gomba lektin (ABA) felhasználásával, amelyek a bélben kötődnek O-kapcsolt (mucin típusú) oligoszacharidokhoz. Míg ezt elsősorban vastagbél karcinogenezis vizsgálatnak tervezték, a hasnyálmirigyet is megvizsgálták. A vastagbél karcinogenezisében nem történt jelentős változás, azonban a vastagbélek kissé nehezebbek voltak a lektinnel kezelt csoportokban. A hasnyálmirigy súlya szignifikánsan nagyobb volt (18 és 23% -kal) mindkét lektinnel kezelt csoportban (P Kulcsszavak: hasnyálmirigy, gyomor-bél traktus, sejtosztódás, lektin, földimogyoró agglutinin, gomba agglutinin

Bevezetés

A normális emberi étrend sok lektint tartalmaz (nem immun eredetű fehérjéket vagy glikoproteineket, amelyek specifikusak a karbohidrae struktúrákra) (Pusztai 1993, Nachbar és Oppenheim 1980). Bár a toxikus lektinek, például a vörös vese bab (PHA) (Pusztai et al. 1982) és a búzacsíra agglutinin (WGA) (Brady és mtsai 1978) bélre gyakorolt hatásáról számtalan irodalom található, a hatásokról kevésbé ismertek. nem citotoxikus lektinek. Számos tényező azt sugallja, hogy az ilyen bevitt lektinek nagy hatással lehetnek az emberi bél szaporodására és anyagcseréjére. Például: (i) sok lektin, különösen növényi eredetű, szorosan gömbölyű, és ezért nagyon proteáz-rezisztens, emésztés nélkül képes túlélni az emlős bélben való áthaladást (Barondes és mtsai 1994); számos és sokféle potenciális kötőhelye van a lektinek számára (Weaver & Bailey 1987) (iii) a legtöbb lektinről kimutatták, hogy jelentős biológiai hatással van azokra a sejtekre, amelyekhez kötődnek (Kaplowitz 1985).

Az egyik ilyen lektincsoport a galaktóz β1–3 N-acetilgalaktozamin α– (Galβ1–3GalNAc (α -), a Thomsen Friedenreich (TF) vércsoport antigénjéhez kötődik, amely az O-kapcsolt (mucin típusú) I. típusú magstruktúra. oligoszacharidok: Ez a szerkezet nemcsak szekretált mucinokkal (Melchior & Gerace 1995), hanem hámsejtek felszíni glikokonjugátumaival is kifejezhető (Campbell és mtsai 1995).

A növényekben azonosított összes TF-kötő lektinről eddig úgy találták, hogy nem citotoxikus, és különféle táplálékforrások alkotóelemeit tartalmazza, ideértve a mogyorót és a gombát. A földimogyoró lektin proliferatív hatással van a vastagbél sejtvonalaira (Ryder és mtsai. 1992), valamint a kultúrában lévő emberi vastagbél nyálkahártya biopsziájára (Ryder és mtsai. 1994). A normál étrendhez napi 100 g földimogyoró hozzáadása egy héten keresztül a rektális nyálkahártya mitotikus indexének 40% -os növekedését okozta az emberekben (irritábilis bél szindrómában szenvedő, de normális vastagbél szövettani betegeknél), akik a rektális nyálkahártyájukban expresszálták a lektin receptort (Ryder et al. 1998). Egy másik csoport kimutatta a bevitt földimogyoró-lektin proliferatív hatását az egér vékonybélére (Henney és mtsai 1990), és a PNA markáns hatásait is megmutattuk patkányok vékonybélének és vastagbélének (Jordinson és mtsai 1999).

Megfordítva, azt tapasztaltuk, hogy az ehető gombából származó TF-kötő lektin (Agaricus bisporus, ABA) látszólagos citotoxicitás nélkül gátolja a hámsejtek széles körében a proliferációt (Yu és mtsai 1993), és gátolja a HCT116 vastagbélrák sejtjeinek invázióját is. kollagén gélek (Yu és mtsai 1999). Az ABA sajátosságában különbözik a mogyoró lektintől, kötődik a sialyl-Galβ1-3 Galalcához (sialyl TF) is.

A belekre gyakorolt hatása mellett a közelmúltban beszámoltunk arról, hogy egyes lektinek, különösen a mogyoró lektin, növelhetik a plazma kolecisztokinin (CCK) szintjét, és emelhetik a hasnyálmirigy súlyát is (Jordinson és mtsai 1999). Ilyen hatások a vér által hordozott lektineknél is jelentkezhetnek, mivel a mogyoró lektin az emberek vérében perccel a mogyoró elfogyasztása után kimutatható (Wang et al. 1998), és a mogyoró lektin patkányokba történő szisztémás infúziója stimulálhatja a vastagbélsejtek osztódását (Jordinson et al. 2000).

Jelentős földrajzi különbségek vannak a hasnyálmirigyrák előfordulásában (Warshaw & Fernandez-del Castillo 1992). Az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban az előfordulás az 1930-as évek óta meredeken nőtt, de úgy tűnik, hogy az 1970-es évek óta fennakadt. Japánban egy újabb növekedés volt tapasztalható, az 1960-ban mért 1,8-ról 1,8-ra 1985-ben 5,2-re (Hirayama 1989). E markáns földrajzi különbségek okai nem tisztázottak, de az 1940-es évek óta az elterjedtség jelentős növekedése a nyugatias országokban arra utal, hogy a környezeti tényezők nagyon fontosak. Az étrendi rizikófaktorok hasonlónak tűnnek a vastagbélrákhoz, bizonyos bizonyítékokkal alátámasztva a hús vagy zsír magas bevitelét mint rizikófaktorokat, gyümölcs- és zöldségfélék mint védő tényezők (Farell & Davis 1990) (Norell et al. 1986) (Howe & Burch 1996 ). Ezeknek az étrendi tényezőknek a bizonyítékát azonban általában gyengébbnek tartják, mint a vastagbélrákban szenvedőknél (Warshaw & Fernandez-del Castillo 1992). Kevéssé ismert a növényi lektinek szerepe vastagbél- és hasnyálmirigyrákban, de a sejtproliferáció megváltoztatására való képességük indokolja a vizsgálatukat.

Jelen cikk beszámol a lektin etetést követő hasnyálmirigy-növekedés eredményeiről. Az adatokat egy olyan tanulmány részeként állítottuk elő, amely elsősorban a bélproliferáció és a karcinogenezis vizsgálatára készült. A patkányokat vastagbél karcinogén dimetilhidrazinnal kezeltük, de a bél eredményei nem voltak meggyőzőek; a vizsgálat multifaktoriális felépítése azonban lehetővé tette számunkra, hogy hatékony statisztikai erővel megvizsgáljuk a hasnyálmirigyre gyakorolt hatásokat.

Anyagok és metódusok

Hetvenkét, 6 és 8 hét közötti, átlagos súlyú (213,0 ± 3,6 g) Wistar patkányt használtunk. A következő hat csoport egyikébe sorolták őket; kontrollcsoport, DMH csoport, mogyoró lektin csoport, gomba lektin csoport, DMH plusz mogyoró lektin csoport és DMH plusz gomba lektin. Két hetes étrend után a patkányoknak ezután 16 heti sc injekciót adtak vagy DMH-ból (1,2-dimetilhidrazin, Sigma Poole, Dorset, Egyesült Királyság) 20 mg/testtömeg-kg (n = 36) dózisban, vagy azonos térfogatú vivőanyag (n = 36; 1 ml/testtömeg-kg) (Park etal. 1997). A földimogyoró és a gomba lektint az EY Laboratories-tól (Leicestershire, Egyesült Királyság) vásároltuk.

Az étrend alapja egy standard patkány chow volt (SDS, Witham, Essex, Egyesült Királyság készítette), amelyhez 2 mg/kg PNA-t vagy ABA-t adtak, majd az étrendet pelletálták és besugározták.

A patkányok szabadon hozzáférhettek az élelemhez és a vízhez, a C02 és a méhnyak diszlokációja miatt megölték őket, 6 héttel az utolsó DMH-injekció után, és 24 héttel az első DMH-injekció után.

Valamennyi állatot szabályozott hőmérsékletű helyiségben tartottuk 12: 12 órás világos-sötét ciklussal. Étel és víz ad libitum volt elérhető, és az állatokat hetente lemértük. Valamennyi állatkísérletet a Cancer Research UK Animals Ethical Committee és a Home Office Animal Procedures (1986) törvény hagyta jóvá.

A teljes pancreatát kivágtuk, lemértük és formalinnal fixáltuk. A csoportok első hat hasnyálmirigyét alkalmaztuk kvantitatív sztereológiai vizsgálatra (Howard és mtsai 1997). A sztereológia alkalmazásával a minőségi módszerekkel kimutatható változások körülbelül 1/10-es nagyságrendű jelentős változása érhető el (Howard et al. 1998).

A Pancreata-t egységesen véletlenszerűen vettük mintavételezéssel (Gundersen & Jensen 1987), és vettük a „vertikális” blokkokat (Baddeley et al. 1986), beágyazva a Historesinbe (TAAB Laboratories Equipment Ltd, Aldermaston, Berkshire, Egyesült Királyság), és metszettük mind 5, mind 30 µm-nél. A szigeti szövet, az acináris szövet és a hasnyálmirigy szövetének abszolút térfogatát és térfogatrészét pontszámlálással és Cavalieri módszerrel becsültük meg (Howard és mtsai (1998).

statisztikai elemzések

Az összes eredményt a csoport átlagának ± az átlag standard hibájának (SEM) mutatjuk be. Kétirányú varianciaanalízist (anova) hajtottak végre a lektin vagy a DMH bármilyen hatásának és ezek közötti kölcsönhatások tesztelésére. Ha nem volt interakció, akkor a tesztet interakciós kifejezés nélkül futtattuk újra. Az elemzést a Minitab Statistical Software 10.5 Xtra kiadásával (Minitab Ltd, Coventry, Egyesült Királyság) végeztük.

Eredmények

A földimogyoró és a gomba lektinek hatása a hasnyálmirigy-acini és a septák tömegére. Az adatokat a kovariancia kétirányú elemzésével teszteltük, és az ábra jelentős hatásokat mutat be.

Vita

A vizsgálat fő célja a két lektin emésztőrendszeri karcinogenezisre gyakorolt hatásainak vizsgálata volt, sajnos ennek eredményei nem voltak meggyőzőek. Mindazonáltal a daganat megállapítása a nem DMH-val kezelt PNA táplált csoportban aggodalomra ad okot, és további vizsgálatok folynak a PNA karcinogenezis modellekben kifejtett hatásairól. Míg a gyomor-bél szöveti tömegének növekedésére utaló jelek mutatkoztak, főleg PNA esetén, ez nem volt szignifikáns, azonban a két lektin egyaránt jelentősen megnövelte a hasnyálmirigy súlyát. Ezek az eredmények statisztikailag szignifikánsak voltak a viszonylag alacsony alkalmazott lektin dózis ellenére.

A súlyadatokat sztereológiai technikákkal egészítettük ki, amelyek fontos eszközök a teljes hasnyálmirigy vizsgálatához, és elfogulatlan becslést nyújtanak a hasnyálmirigy egyes komponenseinek külön térfogatáról, anélkül, hogy szükség lenne a hasnyálmirigy soros rekonstrukciójára. A hasnyálmirigy súlya, valamint a hasnyálmirigy-acini és a septae súlya markánsan és jelentősen megnőtt, mindkét lektinnel táplált csoportban ez volt a figyelemre méltóbb, figyelembe véve az alkalmazott lektin nagyon alacsony dózisát. A Con-A, a PHA, a WGA és a PNA mind növelheti a hasnyálmirigy súlyát, ha nagy dózisban (25 mg/patkány/nap) adják őket rövid ideig (Jordinson és mtsai 1999). A földimogyoró általában körülbelül 1 mg/g PNS-t tartalmaz (Lotan és mtsai. 1975), így egy 250 g-os patkány 40 µg-ot naponta elfogyasztva 160 µg/kg-ot emésztene fel, ami megközelítőleg megegyezik egy 70 kg-os emberrel, aki 11 g mogyorót eszik. nap. 100 gramm ABA van gramm gombában (Sueyoshi et al. 1985), így a dózis megközelítőleg 110 g (egy adag) gombának felel meg naponta.

Ezek a trofikus cselekvések lehetnek közvetlenek vagy közvetett mechanizmusok miatt. A PNA és az ABA hatása közvetlen lehet, mivel egyes lektinek felszívódhatnak és szállíthatók a vérben. Bár a lektinekről jól ismert, hogy agglutinálják a vörösvértesteket, a PNS csak akkor agglutinálódik, ha a sziálsavmaradékokat eltávolítják, hogy felfedjék a rejtélyes TF antigént. Más lektinek kötődhetnek a plazmafehérjékhez, és így nem agglutinálják az eritrocitákat. Egy nemrégiben készült tanulmány kimutatta, hogy a földimogyoró-lektin nem sokkal a földimogyoró elfogyasztása után megtalálható az ember vérében (Wang és mtsai. 1998), és a mogyoró-lektin patkányokba történő szisztémás infúziója stimulálhatja a vastagbél sejtosztódását (Jordinson és mtsai. 2000). Nem ismert, hogy ezek a lektinek hogyan jutnak be a vérbe, de egy lehetséges út a bél M-sejtek tüszőhöz kapcsolódó hámjához való kötődés útján következik be (Clark és mtsai 1995), azonban a felvétel sebessége (Wang és mtsai 1998) szerint hogy a gyomor is érintett.

Ezen szerek alternatív mechanizmusát biztosíthatnánk azzal a megállapítással, hogy számos lektin (beleértve a PNA-t és az ABA-t is) kölcsönhatásba léphet az epidermális növekedési faktor receptorával, esetleg a mitogén-receptor komplexek oldalirányú mobilitásának és aggregációjának megzavarásával (Kaplowitz 1985) (Zeng és mtsai 1995). Ryder (Ryder et al. 1992) azonban nem talált versenyt a PNA és az EGF között; valójában úgy tűnt, hogy a PNA és az EGF szinergikus hatást mutat, ha vastagbél explantánsoknak adják.

E változások jelentősége egyelőre ismeretlen, azonban a kísérleti hasnyálmirigyrákot folyamatosan elősegítik a hasnyálmirigy hiperpláziát kiváltó szerek. Ezek közül sok, beleértve a nyers szójalisztet, úgy gondolják, hogy hasnyálmirigy-hiperpláziát indukál, amelyet a duodenumból történő CCK-felszabadulás közvetít. A szójahatás egy része annak tulajdonítható, hogy a szójabab lektin (és más lektinek) kölcsönhatásba lépnek a nyombél nyálkahártyájának egy még nem azonosított receptorával, és ennek eredményeként CCK felszabadulást eredményez (Jordinson és mtsai 1996). A szója lektin könnyen inaktiválódik a hőben, és a nyers szója nem része az emberi étrendnek, így nem valószínű, hogy ez fontos promóter lenne az emberi hasnyálmirigyrákban. Felveti azonban annak lehetőségét, hogy más diétás lektinek, különösen azok, amelyek ellenállnak a hőnek és az emésztésnek, hasonló hatással lehetnek a kolecisztokinin felszabadulására és így a hasnyálmirigy hiperpláziájára.

Ha ezek a lektinek az emberek hasnyálmirigy-növekedését is stimulálják, ez azt jelentené, hogy a földimogyoró (és esetleg más étrendi hő- és emésztésálló rezisztens, nem citotoxikus galaktózt kötő étrendi lektinek) fogyasztása elősegítheti a bél- és hasnyálmirigyrák kialakulását. Mindazonáltal ezen lektinek nagyon specifikus megkötése szintén potenciális eszközt jelenthet az ilyen cselekvések enyhítésére. Számos élelmi rostban, különösen zöldségfélékben, magas a galaktózmaradványok száma, ami felveti azt az érdekes lehetőséget, hogy ezek a rostok megköthetik és így „inaktiválhatják” a lektint. Ez alternatív magyarázatot adna egyes epidemiológiai vizsgálatokban jelentett egyes rostok védőhatásaira, ahol a (galaktóztartalmú) gyümölcs- és zöldségrost fogyasztása csökkent rákkockázattal jár. Ezt a hipotézist a bélben és a hasnyálmirigyben kívánjuk követni további vizsgálatokban hasnyálmirigyrák kísérleti modelljeinek felhasználásával.

Összegzésképpen megmutattuk, hogy két lektin in vivo megváltoztathatja a hasnyálmirigy növekedését. Ezt alacsony lektin-dózisok alkalmazásával érték el, amelyek normális étrend mellett könnyen előfordulhatnak. Ennek aggasztó következményei vannak, mivel a fokozott növekedés elősegítheti a karcinogenezist.

Köszönetnyilvánítás

Köszönjük a Biotechnológiai és Biológiai Tudományok Kutatási Tanácsának Anthony FitzGerald és Ravinder Singh finanszírozását.