Dostęp do publikacji jest możliwy w Archiwum UJ

U podstaw niepowodzeń terapii przeciwnowotworowych leży wyniszczenie organizmu chorego zarówno procesem chorobowym, jak i skutkami ubocznymi samej terapii, a także adaptatywne zmiany zachodzące w komórkach nowotworowych, które prowadzą do wzrostu ich oporności na leki. W efekcie konieczne jest podawanie coraz większych dawek leków, co powoduje dalsze nasilenie wyniszczających efektów ubocznych i wzrost lekooporności nowotworów. Problem ten jest szczególnie palący w przypadku chorych na nowotwory prostaty, które z reguły dotykają mężczyzn w podeszłym wieku o niskiej odporności systemowej na skutki uboczne leków cytostatycznych. Wyjściem z tego błędnego koła może być zastosowanie terapii skojarzonych (metronomicznych), w których działanie jednego leku wspomagane jest aktywnością innego, działającego na te same lub alternatywne szlaki. Pozwala to na obniżenie dawek agresywnych leków cytostatycznych i poprawę dobrostanu chorego przy jednoczesnym wzroście efektywności terapii. Z doniesień literaturowych wynika, że niektóre leki z grupy statyn i fibratów, w tym fenofibrat, który powszechnie stosowany jest w leczeniu hiperlipidemii u osób starszych, wykazują działanie przeciwnowotworowe, jednak użyteczność fenofibratu w terapii skojarzonej lekoopornych przypadków raka prostaty nie była dotychczas badana. Celem niniejszej rozprawy doktorskiej było zatem określenie na ile fenofibrat może zwiększać wrażliwość lekoopornych linii komórek raka prostaty na chemioterapeutyki. W badaniach wykorzystano model doświadczalny oparty o populacje komórek raka prostaty (DU145 i PC3), wyprowadzone w wyniku ich długotrwałej hodowli we wzrastających stężeniach docetakselu (DU145_DCX20, DU145_DCX50 oraz PC3_DCX20). Porównanie ich zachowania z zachowaniem komórek typu dzikiego w obecności docetakselu potwierdziło ich zwiększoną oporność na chemioterapeutyki (docetaksel i mitoksantron) połączoną ze wzrostem aktywności białka P-gp i zmianami ich fenotypu, w tym wzrostem potencjału inwazyjnego in vitro. Fenofibrat podnosił wrażliwość zarówno komórek typu dzikiego, jak i ich lekoopornych szczepów na działanie chemioterapeutyków, co zilustrowane zostało zmniejszoną żywotnością i potencjałem proliferacyjnym komórek w obecności fenofibratu i docetakselu. Efekt ten korelował ze spadkiem aktywności P-gp w komórkach inkubowanych w obecności fenofibratu, a także z dysfunkcjami cytoszkieletu mikrotubularnego i indukcją poliploidii w lekoopornych komórkach traktowanych docetakselem i fenofibratem. Chemiczne hamowanie aktywności PPARα i wygaszanie reaktywnych form tlenu w komórkach przez podanie GW6471 i N-acetylo-L-cysteiny nie wpływało na wrażliwość komórek na działanie docetakselu i fenofibratu. Z drugiej strony, zaobserwowano deficyt ATP i indukcję autofagii w lekoopornych komórkach DU145 poddanych działaniu obu leków. Obserwacje te pokazują, że fenofibrat obniża efektywne dawki chemioterapeutyków poprzez hamowanie systemów determinujących oporność wielolekową komórek nowotworowych. Aktywność ta związana jest z jego interferencją z metabolizmem energetycznym komórek nowotworowych. Z drugiej strony, długotrwałe podawanie fenofibratu nie indukuje mikroewolucji komórek "superopornych" (opornych na działanie obu leków) szczepów komórek raka prostaty, a wiadomo skądinąd, że sam fenofibrat nie wywołuje poważniejszych efektów ubocznych u pacjentów leczonych tym lekiem. Dlatego może on być w perspektywie wykorzystany do wspomagania chemioterapii lekoopornych przypadków raka prostaty.

Efficiency of anti-cancer therapies is limited by tissue and organ devastation that usually accompanies the tumor development, but also results from the side effects of chemotherapeutic agents, as well as from adaptive responses of cancer cells that lead to the development of their drug-resistance. Cancer chemoresistance enforces the administration of higher doses of drugs, which further intensifies their side effects and stimulates the drug resistance of cancer cells. This problem concerns the elderly patients with prostate cancer, who are usually more sensitive to the adverse effects of cytostatic drugs. The potential way out of this vicious cycle is provided by combined (metronomic) therapies, in which the action of one drug is supported by the activity of another, acting on the same or alternative pathways. This could result in lowering the effective doses of aggressive cytostatic drugs, improvement of the patient's well-being and in increased efficiency of the therapy. According to the recent reports, some statins and fibrates, including fenofibrate which is commonly used in the treatment of hyperlipidemia, display anti-cancer activity. However, the potential of fenofibrate for the combination therapy of drug-resistant prostate cancer variants has not been studied so far. The aim of this study was to determine if fenofibrate can increase the sensitivity of drug-resistant prostate cancer cells lines to chemotherapeutics. For this purpose, an experimental model has been established based on drug-resistant prostate cancer cell (DU145 and PC3) populations, established during the long-term culture of naïve cells in the presence of increasing concentrations of docetaxel. Comparison of the behavior of naive cells and their drug-resistant variants (DU145_DCX20/50 and PC3_DCX20) in the presence of docetaxel confirmed their increased resistance to chemotherapeutic drugs (docetaxel and mitoxantrone), accompanied by the higher activity of P-gp protein and by their increased invasive potential in vitro. Fenofibrate increased the sensitivity of both wild-type cells and their drug-resistant variants to chemotherapeutic agents, as demonstrated by the reduced viability and proliferative potential of cells in the presence of fenofibrate and docetaxel. This effect correlated with the decrease of P-gp activity in fenofibrate-treated cells, as well as with dysfunctions of their microtubular cytoskeleton and with the induction of polyploidy in docetaxel/fenofibrate treated drug-resistant cells. Chemical inhibition of PPARα activity and scavenging of reactive oxygen species in cells by administration of GW6471 and N-acetyl-L-cysteine, respectively, did not affect cell sensitivity to docetaxel and fenofibrate. On the other hand, reduced ATP levels and the induction of autophagy were observed in drug-resistant DU145 cells treated with both agents. These observations show that fenofibrate reduces the effective doses of chemotherapeutics by inhibiting the multi-drug resistance systems in prostate cancer cells in vitro. This activity is related to its interference with the energy metabolism of cancer cells. On the other hand, long-term administration of fenofibrate did not induce the microevolution of super-resistant prostate cancer cell lineages. Because the long-term fenofibrate treatment does not induce side-effects, these data indicate that fenofibrate is a promising metronomic agent that can prospectively be used in chemotherapy of drug-resistant prostate tumors.