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L'obiettivo di questa ricerca è stato quello di chiarire il ruolo del sistema beta adrenergico nello sviluppo del melanoma, un tumore maligno frutto della trasformazione tumorale dei melanociti, cellule deputate alla produzione di melanina. Si è cercato inoltre di dimostrare il ruolo che il microambiente tumorale gioca, tramite il sistema beta adrenergico, nello sviluppo del melanoma, in accordo con recenti dati che indicano un ruolo primario dello stroma nello sviluppo e nella progressione di molti tipi tumorali, incluso il melanoma.
Tra i fattori rilasciati dal microambiente, le catecolamine, liberate sia a livello locale dal sistema nervoso simpatico che trasportate dal circolo sanguigno, agiscono sui recettori beta adrenergici (β-AR) promuovendo la tumorigenesi attraverso la stimolazione della proliferazione delle cellule tumorali e la neoangiogenesi. Per questo motivo, i β-AR sembrano rappresentare un target di notevole interesse terapeutico per il trattamento dei tumori.
Il sistema beta adrenergico è costituito da 3 sottotipi recettoriali, i recettori β1-AR, β2-AR e β3-AR. Risultati precedenti hanno dimostrato un ruolo di tutti e 3 i sottotipi recettoriali nello sviluppo del melanoma in un modello murino, con un ruolo particolarmente rilevante per i β3-AR. E’ stato infatti dimostrato che questi recettori sono coinvolti nella proliferazione cellulare e nell'apoptosi in cellule di melanoma murino B16F10 e che il blocco selettivo dei β3-AR contribuisce alla inibizione della proliferazione cellulare, all'aumento di apoptosi e ad una riduzione della vascolarizzazione in un modello murino di melanoma.
Nel presente studio sono stati utilizzati topi knockout per β1-AR e β2-AR (β1/2-AR KO) ed i relativi topi di controllo (WT), in cui sono state inoculate cellule B16F10, cellule in cui è stata dimostrata l’espressione di tutti i β-AR. In primo luogo, è stato valutato se, nei topi KO, l’assenza di β1-AR e β2-AR influenzasse i livelli di espressione della noradrenalina (NE) e dei β-AR a livello del tumore, osservando come nei topi β1/2-AR KO i livelli di NE e di β3-AR fossero più elevati che nei topi WT, mentre i livelli di β1-AR e β2-AR erano simili nei topi di entrambi i ceppi. E’ stato quindi verificato se l’assenza dei recettori β1-AR e β2-AR avesse influenzato la crescita del melanoma. I nostri risultati hanno dimostrato che non c’è una differenza statisticamente significativa nella crescita del melanoma, anche se il volume del tumore nei topi β1/2-AR KO era di circa il 20% minore rispetto a quello misurato nei topi WT. La risposta vascolare tumorale è stata valutata misurando i livelli di marcatori proangiogenici, quali il fattore di crescita dell’endotelio vascolare (VEGF), e il suo recettore VEGFR-2, e di tre diversi marcatori delle cellule endoteliali, il Fattore VIII, il CD31 e l’aquaporina 1 (AQP1). I livelli di tutti questi marcatori sono risultati più elevati nei topi β1/2-AR KO rispetto ai topi WT. Infine, l’effetto della delezione di β1-AR e β2-AR su proliferazione e apoptosi è stato valutato mediante la misurazione dei livelli di un marcatore di proliferazione, la proteina Ki67, e di tre marcatori di morte cellulare, le proteine Bax, Bcl-2 e citocromo c. Nei topi β1/2-AR KO la proliferazione è risultata ridotta rispetto ai topi WT, come mostrato da minori livelli di Ki67, mentre i processi apoptotici sono risultati aumentati, come mostrato dall’aumento del rapporto Bax/Bcl-2 e dei livelli di citoctomo c. Come ultima parte di questo lavoro, tenuto conto dell’aumentata espressione dei β3-AR nel tumore sviluppato dai topi dei β1/2-AR KO, è stato valutato se questi topi potessero avere sviluppato una maggiore responsività ad un bloccante selettivo dei β3-AR, L-748,337, in termini di ridotta crescita tumorale, risposta vascolare del tumore, proliferazione delle cellule tumorali, e di aumentata morte cellulare. I nostri dati hanno mostrato che sia nei topi WT che in quelli β1/2-AR KO trattati con L-748,337 era osservabile una minore crescita del melanoma rispetto ai topi trattati con il veicolo e che la riduzione della crescita del tumore a seguito del trattamento con il β3-bloccante era significativamente più marcata nei topi β1/2-AR KO che nei topi WT. Inoltre, è stato osservato che il trattamento con L-748,337 ha ridotto i livelli di VEGF e VEGFR-2 nei topi β1/2-AR KO ma non nei topi WT, mentre ha ridotto i livelli di Fattore VIII, CD31 e AQP1 in entrambi i ceppi. Infine, L-748,337 ha ridotto la proliferazione cellulare ed aumentato l’apoptosi nei topi di entrambi i ceppi, con un effetto che è risultato più marcato nei topi β1/2-AR KO.
Complessivamente, questi risultati validano il concetto che il sistema beta adrenergico gioca un ruolo importante nel microambiente tumorale e suggeriscono che le cellule stromali non neoplastiche possano essere bersaglio di farmaci diretti contro i β-AR. Inoltre, il fatto che i β3-AR abbiano un ruolo primario nella crescita del melanoma suggerisce che gli antagonisti selettivi diretti contro i β3-AR possano essere utilizzati come agenti proapoptotici nel trattamento del melanoma.