Die Redoxsignalisierung spielt eine Schlüsselrolle bei der Regulation physiologischer Prozesse. Aktuelle Konzepte in der Redoxbiologie und Plasmamedizin betonen die Bedeutung der Redox-Dysregulation bei Entzündungen und verschiedenen Pathologien einschließlich Krebs. Die Identifizierung und Charakterisierung spezifischer Protein-Thiol-Schalter und Redox-regulierter Signalwege sind zwei der Herausforderungen auf diesem Gebiet. Beispielsweise sind Tumorzellen häufig in einer hypoxischen Umgebung lokalisiert, was zu einer einzigartigen Redoxsignalisierung führt, die den Stoffwechsel, die Proliferation, Metastasierung und Apoptose sowie die Angiogenese und die Immunantwort beeinflusst. Die Entschlüsselung und das Verständnis der Redoxregulation bestimmter Moleküle und Prozesse in einem physiologischen und pathologischen Kontext könnten die Entwicklung neuer therapeutischer Wege ermöglichen. Diese Strategien könnten die Entwicklung kleiner Moleküle umfassen, die spezifisch auf Thiolschalter und dysregulierte Redox-Signalkaskaden abzielen, oder die lokale Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies, beispielsweise durch kalte physikalische Plasmaquellen. Diese Sonderausgabe widmet sich Oxidantien und Redoxsignalen.
Eine der Arbeiten ist ein Übersichtsartikel mit dem Titel „Redox Regulation of Inflammatory Processes Is Enzymatically Controlled.“ I. Lorenzen et al. einführung von redoxaktiven Molekülen. Sie fassen verschiedene Funktionen und pathologische Implikationen der Enzyme zusammen, die ihre Produktion und ihren Zerfall regulieren, wie Nikotinamidadenindinukleotidphosphatoxidasen (NOX), Stickoxidsynthasen (NOS), Superoxiddismutasen (SOD) und Proteine der Thioredoxin (TRX) -Familie. Darüber hinaus beschreiben die Autoren regulatorische Thiolschalter in Nuclear Factor Kappa B (NFkB), einem Disintegrin und Metalloproteinase 17 (ADAM17) und High Mobility Group Box 1 Protein (HMGB1) sowie in Signalwegen im Zusammenhang mit entzündlichen Signalen einschließlich der TLR-Kaskaden.
In dem Artikel „The Synthetic Lignan Secoisolariciresinol Diglucoside Prevents Asbest-Induced NLRP3 Inflammasome Activation in Murine Macrophages“, R. A. Pietrofesa et al. analysieren Sie die mögliche Verwendung von LGM2605 bei der Chemoprävention von asbestinduziertem Mesotheliom. Es wurde früher gezeigt, dass LGM2605 die Genexpression von Nuclear factor (Erythroid-derived 2) -like 2 (Nrf2) -regulierten Antioxidantien induziert und die zellulären Spiegel reaktiver Spezies, die durch Asbest induziert werden, reduziert. Hier zeigen die Autoren, dass LGM2605 die asbestinduzierte Expression des NLRP3-Inflammasoms, iNOS und NFkB sowie die Freisetzung proinflammatorischer Zytokine, Nitrate / Nitrite und NFkB-Aktivierung signifikant reduziert.
Die Arbeit mit dem Titel „Cold Atmospheric Plasma Induces Apoptosis and Oxidative Stress Pathway Regulation in T-Lymphoblastoid Leukemia Cells“ von E. Turrini et al. ziel war es, den Einfluss von kaltem atmosphärischem Plasma und die Induktion reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies (ROS / RNS) auf Apoptose, DNA-Schäden und die aufeinanderfolgende Hochregulierung von Redox-verwandten Enzymen wie Superoxiddismutase, Katalase und Glutathionreduktase mechanistisch zu analysieren und dadurch die kurzlebigen plasmagenerierten Spezies mit zentralen zellulären Redox-Signalwegen zu verbinden.
In dem Artikel „Toxicity and Immunogenicity in Murine Melanoma following Exposure to Physical Plasma-Derived Oxidants“, S. Bekeschus et al. nachweis der Antikrebseffekte von kaltem physischem Plasma auf Melanomzellen in vitro. Insbesondere unterliegen diese Zellen einer plasmavermittelten Oxidation, einem Zelltod und einer verringerten Motilität der verbleibenden lebensfähigen Zellen. Dies geht einher mit Veränderungen der biomechanischen Eigenschaften, dh einer erhöhten Steifigkeit und differentiellen Regulation von Zonula occludens 1 (ZO1) -Proteinen in Melanomzellen nach Plasmabehandlung. Wichtig ist, dass die Plasmabehandlung die Expression von Molekülen des Haupthistokompatibilitätskomplexes der Klasse I und von Calreticulin erhöht, zwei Hauptproteinen für die Erkennung und Phagozytose von Antigen-präsentierenden Zellen, die für eine Immunantwort erforderlich sind.
In der Arbeit „2-Desoxy-D-glucose Restore Glucocorticoid Sensitivity in Acute Lymphoblastic Leukemia via Modification of N-linked Glycosylation in an Oxygen Tension-Independent Manner“ von Z. Leni et al. wird ein möglicher Weg beschrieben, wie das Problem der Chemoresistenz bei Leukämie im Kindesalter angegangen werden kann. Durch die Fütterung eines Glucose-Analogons an verschiedene akute lymphoblastische Leukämie-Zelllinien konnten die Autoren eine effiziente Abtötung von Krebszellen zeigen, die von endoplasmatischem Retikulum-Stress und Induktion der entfalteten Proteinantworten begleitet wurde. Beide Prozesse sind entscheidend für die Auslösung des immunogenen Zelltods, der im Prinzip Entzündungen und Antitumor-Immunantworten auslösen kann.
Die Arbeit von L. Hu et al. mit dem Titel „The Protective Roles of ROS-Mediated Mitophagy on 125I Seeds Radiation Induced Cell Death in HCT116 Cells“ wird eine kritische Rolle der Phagozytose geschädigter Mitochondrien beim bestrahlungsinduzierten Krebszelltod aufgedeckt. Durch die Exposition menschlicher Darmkrebszellen gegenüber Iodid-abgeleiteter Bestrahlung in vitro fanden sie eine Hochregulierung von intrazellulärem ROS und Zielen (z. B. Hypoxie-induzierbarer Faktor α, HIF1a; BCL2 / Adenovirus E1B 19 kDa Protein-interagierendes Protein 3, BNIP3; NIP3-ähnliches Protein X, NIX), die an der Induktion der Mitophagie beteiligt sind und Krebszellen vor dem Zelltod schützen. Die Autoren schlugen vor, dass mitophagische Wege in Zukunft als mögliche Wirkstoffziele dienen könnten.
In dem Übersichtsartikel „Oxidative Stress Gene Expression Profile Correlates with Cancer Patient Poor Prognosis: Identification of Crucial Pathways Might Select Novel Therapeutic Approaches“ von A. Leone et al., die Autoren diskutieren die Double-Face-Rolle von reaktiven Sauerstoffspezies bei der Krebsinitiierung, Progression und Prognose. Ihre Analyse, die sich über 6 verschiedene Tumortypen erstreckt, basiert auf krebstypspezifischen oxidativen Stress-Genprofilen und Daten aus der Datenbank Cancer Genome Atlas. Unter den statistisch signifikanten Genen, die mit der Krebsentstehung und -progression assoziiert sind, fanden die Autoren Forkhead Box M1 (FoxM1) und Thioredoxinreduktase 1 (TrxR1) als entscheidend für die Regulation des oxidativen Stressniveaus bei allen analysierten Tumortypen. Darüber hinaus haben A. Leone et al. diskutieren Sie, wie die identifizierten Signalnetzwerke mit Krebsstammzellsignaturen korrelieren und liefern Sie dadurch Wissen darüber, welche Redoxwege für die Entwicklung neuartiger Therapien priorisiert werden könnten.
Danksagung
Die Gastredaktion bedankt sich bei allen Autoren der Beiträge und Übersichtsartikel, die zu dieser Sonderausgabe eingereicht wurden. Wir sind den zahlreichen Rezensenten sehr dankbar, die ihre Zeit, ihr Wissen und ihre Erfahrung für jeden einzelnen Artikel gespendet haben. Wir hoffen, dass Ihnen diese Sonderausgabe gefallen wird, die dem spannenden Gebiet der Redoxsignalisierung mit Schwerpunkt auf Krebs, Entzündung und Plasmamedizin gewidmet ist.
Sander Bekeschus
Lars Bräutigam
Kristian Wende
Eva-Maria Hanschmann