Regulation and Function of the Human Leukotriene D4 Receptor CysLT1 in Epithelial Cells and Colon Cancer

Abstract

The pro-inflammatory mediators leukotrienes have shown to be important players in the pathogenesis of diseases like asthma and inflammatory bowel disease (IBD). Patients suffering from IBD have been found to have an increased risk of developing colon cancer. Since leukotrienes have been shown in increased concentrations in stools of IBD patients we hypothesise that LTD4 can play a role in the development of colon cancer. In order to induce its effects on the intestinal epithelial cells, LTD4 binds to its receptor CysLT1R. We therefore chose to study CysLT1 in colon cancer specimens and in non-transformed and colon cancer cell lines. Our results show that CysLT1R can be found in increased levels in colon cancer enterocytes (50% of 84 patients) and that high expression of this receptor in Dukes`B staged tumours predicts a poor disease outcome. Furthermore, we observed that CysLT1R is located in the plasma membrane and in the outer nuclei membrane. We identified a putative nuclear localisation sequence in CysLT1R, which is crucial for the LTD4, induced internalisation of the receptor. Interestingly, stimulation of CysLT1R located in the nuclei induced the activation of ERK1/2, an enzyme which have been shown to mediate LTD4 induced proliferation. When studying the LTD4 induced signalling pathways we found that CysLT1R mediated stress fibre formation and a calcium response through two heterotrimeric G-proteins, Ga12 and Gai3, respectively and that the LTD4 induced calcium response is dependent on PKCe. Taken together we have shown that LTD4 might have an impact on tumour development through the regulation of CysLT1R and its downstream signalling pathways.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Betændelses reaktionen er kroppens svar på en skade eller en infektion. Betændelses reaktionen gør at immunforsvarets celler kaldes til det skadede område (kan ses som den røde varme hævelse omkring et sår) og at eventuelle sygdomsfremkaldende emner identificeres og bekæmpes. På lidt længere sigt, fjernes ødelagt væv og helingen af såret påbegyndes. Når det skadede område er helet, afsluttes betændelses reaktionen. En betændelses reaktion er derfor under normale forhold tidsbegrænset. I visse tilfælde kan det dog ske at betændelses reaktionen løber af sporet og bliver langvarig. Et eksempel kan være at kroppen ikke er istand til at bekæmpe årsagen til betændelsen og kroppens naturlige svar på dette er at øge intensiteten af betændelses reaktionen. Forbliver betændelsen uhelbredt er den nu at regne for kronisk. For mennesker med kronisk tarm betændelse er dette situationen og det vides ikke hvad det er der gør at denne sygdom opstår. Uheldigvis må disse mennesker trækkes med en øget chance for at udvikle kræft i tarmen. Leukotriener er en gruppe af stoffer som udgør en naturlig og vigtig del af vores immunsystem. Undersøgelser tyder dog på at en disse leukotriener, kan spille en rolle i udviklingen af tarm kræft, da de er fundet i unormal høje koncentrationer hos patienter med kronisk tarm betændelse. Vi undersøger derfor effekten af et af disse stoffer, Leukotrien D4 på tarm epitel celler. Når leukotriens D4 påvirker cellerne sker det via dens receptor kaldet CysLT1R og varer til en nøgle og dens nøglehul. Vi fandt ud af at CysLT1R findes i større mængder i kræft cellerne i forhold til det normal antal i raskt væv. Det viste sig at patienter med kræft celler, som endnu ikke var begyndt at sprede sig og som havde høje mængder af CysLT1R havde en kraftigt reduceret levetid. Resultaterne tyder altså på at LTD4 kan påvirke kræftcellerne så de optræder mere aggressivt. Vi undersøgte kræftcellerne for finde ud af hvor disse receptorer var placeret og hvor det normalt forventes at receptorerne sidder i cellens plasma membran (som æggeskallen på et æg) så fandt vi dem tillige i cellekernen (æggets blomme). Derudover viste det sig at kræftcellerne havde flere receptorer i kernen end de normale celler d.v.s. at kræftcellerne tilsyneladende har mistet kontrollen med reguleringen af CysLT1R. Når vi tilsatte LTD4 til kerner, vi havde isoleret fra cellerne, kunne vi se se at det satte processer igang, som normalt leder til at en celle deler sig (kaldet proliferering). Hvis en celle begynder at opføre unormalt har den indbygget i sig, at den skal begå selvmord (såkladt apoptose). Vi ved at LTD4 kan hæmme en celles trang til at begå selvmord og man kan derfor tænke sig at en kræftcelle som af en eller anden grund har mange receptorer for LTD4 vil trives i et område med kronisk betændelse da den tilstadighed vil få beskeden: overlev og del dig. LTD4 kan altså hjælpe kræftcellerne til forøge deres antal, hvilket netop er kendetegnet for kræft. Når receptorer, som den for LTD4, skal vidersende signalet ind i cellen anvender den et molekyle som kaldes et G-protein. Vi har fundet ud af at receptoren for LTD4 anvender mindst to G-proteiner i deres signal system samt flere proteiner som fælles betegnes som protein kinase C. Det er altså et meget komplekst signal system som sættes igang når en celle påvirkes af LTD4. Skal man lave en medicin mod kræftcellerne og som virker mod receptoren for LTD4 skal man derfor overveje at man kan påvirke flere signal systemer i kræft celler og i de normal celler og derved udløse en del bieffekter. Konklusionen som kan drags af disse undersøgelser er at LTD4 via sin receptor, CysLT1R, sandsynligvis kan påvirke udviklingen af kræft i tarmen.

• author: Kamp-Nielsen, Christian
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Dr Brink, Charles
• organization: Experimental Pathology, Malmö (research group)
• publishing date: 2004
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Cancer and Oncology
• keywords: Colorectal cancer, Inflammation, PKC, Calcium, CysLT1R, GPCR, Cytology, oncology, cancerology, Cytologi, onkologi, cancer
• pages: 129 pages
• defense location: Department of Laboratory Medicine
• defense date: 2004-01-23 10:15:00
• ISBN: 91-89625-29-3
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: I. Charles Kumar Thodeti*, Christian Kamp Nielsen*, Sailaja Paruchuri, Christer Larsson and Anita Sjölander (2001) The Epsilon isoform of Protein Kinase C is involved in the regulation of the LTD4-induced calcium signal in intestinal epithelial cells. Experimental Cell Research, 262, 95-103.*These authors contributed equally to this work Article: II. John F. Öhd, Christian Kamp Nielsen, Göran Landberg, Helge Löfberg and Anita Sjölander (2003) Expression of the leukotriene D4 receptor CysLT1, Cyclooxygenase-2, and other cell survival factors in colorectal adenocarsinoma. Gastroenterology, 124, 57-70. Article: III. Christian Kamp Nielsen, Joan Campbell, John F. Öhd, Göran Landberg and Anita Sjölander (2003) A novel signaling location of the G-protein coupled CysLT1 receptor in the outer nuclear membrane of colorectal adenocarcinoma cells. Manuscript Article: IV. Christian Kamp Nielsen, Ramin Massoumi, Maria Sonnerlind and Anita Sjölander (2003) Leukotriene D4 activates distinct G-proteins in intestinal epithelial cells to regulate intracellular Ca2+ and stress fibre formation. Manuscript
• id: 1d205f6d-3333-4adf-92ef-d81994c10ec2 (old id 466580)
• date added to LUP: 2016-04-04 12:08:01
• date last changed: 2018-11-21 21:09:12