The role of the TRPA1 channel in calcium signaling induced by NNK in pancreatic stellate cells: new insights into the effects of tobacco smoke on the pancreas

Gruczolakorak przewodowy trzustki stanowi ponad 90% przypadków raka trzustki. Późna diagnoza oraz oporność na chemioterapię sprawiają, że jest chorobą śmiertelną. Nieskuteczność leczenia związana jest m.in z obecnością mocno rozwiniętego zrębu nowotworu. W rozwoju zwłóknienia kluczową funkcję przypisuje się komórkom stelarnym trzustki, które w stanie aktywowanym charakteryzują się nasiloną syntezą składników macierzy zewnątrzkomórkowej. Do głównych czynników środowiskowych odpowiedzialnych za rozwój raka trzustki należy przede wszystkim palenie tytoniu. W dymie tytoniowym, wśród nitrozamin w największych ilościach występuje NNK, będący pochodną nikotyny. NNK działa jako silny mutagen, mający zdolność do tworzenia adduktów i mutacji w DNA. Z drugiej strony, znany jest jako agonista receptora nikotynowego. W ten sposób NNK powoduje aktywację kaskad sygnałowych, które stymulują podziały komórkowe i przeciwdziałają śmierci komórkowej. Istnieją prace przedstawiające rolę nikotyny w komórkach stelarnych trzustki, jednak wpływ NNK na fizjologię i przejście fenotypowe tych komórek nie został jeszcze w pełni opisany.W związku z tym, celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu NNK na fizjologię ludzkich komórek stelarnych trzustki. Efekt NNK określano poprzez obserwację zmian wewnątrzkomórkowych stężeń jonów wapnia, analizę ekspresji wybranych genów oraz ocenę zmian w poziomach endogennych reaktywnych form tlenu. Otrzymane wyniki pozwalają wnioskować, że NNK nie przyczynia się bezpośrednio do aktywacji PSC. W komórkach niezaktywowanych wywołuje silne reakcje wapniowe, mogące kierować los komórki w stronę proliferacji, ale też śmierci komórkowej. Te silne sygnały wapniowe zanikają wraz z aktywacją PSC, której towarzyszy spadek ekspresji kanału TRPA1. Badania jednoznacznie wskazują na nadrzędny udział kanału TRPA1 w generowaniu odpowiedzi wapniowych w komórkach stelarnych w wyniku działania NNK. Jednocześnie, zaobserwowano niewielkie zmiany w stężeniu reaktywnych form tlenu, które mogłyby działać jako aktywator TRPA1, w komórkach poddanych krótkotrwałemu działaniu NNK. Uzyskane dane umożliwiły opracowanie potencjalnego mechanizmu, według którego NNK prowadzi do odpowiedzi Ca2+ w hPSC oraz sugerują, że regulacja ekspresji TRPA1 w komórkach stelarnych trzustki może mieć charakter ochronny.

Pancreatic ductal adenocarcinoma represents over 90% of pancreatic cancer cases and is often fatal due to late diagnosis and chemoresistance. The ineffectiveness of current treatments is partly due to an extensive tumor stroma. Pancreatic stellate cells (PSCs) play a crucial role in fibrosis development through their increased synthesis of extracellular matrix components upon activation.Smoking, a primary environmental risk factor for pancreatic cancer, is associated to the exposure to high levels of NNK – a potent nitrosamine derivative of nicotine found in tobacco smoke. NNK is a strong mutagen capable of forming DNA adducts and mutations and acts as a nicotinic receptor agonist that promotes cell division and inhibits apoptosis. Although the impact of nicotine on PSCs has been documented, the specific effects of NNK on the physiology and phenotypic changes of these cells remain underexplored.This study aimed to examine the influence of NNK on human PSC physiology, focusing on changes in intracellular calcium concentration, gene expression analysis, and reactive oxygen species levels.Our findings show that NNK does not directly induce PSC activation. In quiescent cells, NNK elicits robust calcium responses, potentially driving cells toward either proliferation or apoptosis. These calcium responses diminish upon PSC activation, coinciding with reduced TRPA1 channel expression. The study indicates the critical role of the TRPA1 channel in mediating calcium responses in PSCs due to NNK exposure. Additionally, only minor alterations in reactive oxygen species levels were noted following short-term NNK exposure, possibly influencing TRPA1 activation. Our results propose a potential mechanism by which NNK triggers Ca2+ signalling in hPSCs and suggest that regulating TRPA1 expression may have protective effects in PSC.