Redoxsignalen spelen een belangrijke rol bij de regulering van fysiologische processen. Huidige concepten in redoxbiologie en plasmageneeskunde benadrukken de Betekenis van redoxdysregulatie in ontstekingen en verschillende pathologieën, waaronder kanker. De identificatie en de karakterisering van de specifieke schakelaars van eiwitthiol en redox-geregelde signalerende wegen zijn twee van de uitdagingen op de gebieden. Bijvoorbeeld, worden de tumorcellen vaak gelokaliseerd in een hypoxic milieu, dat tot een unieke redox signaleert beà nvloedend metabolisme, proliferatie, metastase, en apoptosis, evenals angiogenese en de immune reactie leidt. Het ontcijferen en begrijpen van de redoxregulatie van bepaalde moleculen en processen in een fysiologische en pathologische context kan de ontwikkeling van nieuwe therapeutische wegen mogelijk maken. Deze strategieën zouden de ontwikkeling van kleine molecules kunnen omvatten die specifiek thiolschakelaars en ontregelde redox signalerende cascades richten, of gelokaliseerde generatie van reactieve zuurstofspecies, bijvoorbeeld, door koude fysieke plasmabronnen. Dit speciale nummer is gewijd aan oxidanten en redox signalering.
een van de artikelen is een overzichtsartikel getiteld “Redox Regulation of Inflammatory Processes Is Enzymatically Controlled.”I. Lorenzen et al. introduceer redox actieve moleculen. Zij vatten verschillende functies en pathologische implicaties van de enzymen samen die hun productie en verval, zoals nicotinamide adenine dinucleotide fosfaatoxidases (NOX), stikstofmonoxide synthases (NOS), superoxide dismutases (SOD), en thioredoxin (TRX) familieproteã nen regelen. Bovendien beschrijven de auteurs regulerende thiol switches in nuclear factor kappa B (NFkB), een disintegrine en metalloproteïnase 17 (ADAM17), en high mobility group box 1 proteïne (HMGB1) evenals in routes gerelateerd aan inflammatoire signalering met inbegrip van de TLR cascades.
in het artikel “the Synthetic Lignan Secoisolariciresinol Diglucoside Prevents Asbestgeïnduceerde Nlrp3 Inflammasome Activation in Murine Macrophages,” R. A. Pietrofesa et al. analyseer het potentiële gebruik van LGM2605 in chemopreventie van asbest-geïnduceerde mesothelioom. LGM2605 bleek voorheen genexpressie van nuclear factor (erythroid-derived 2)-like 2 (Nrf2)-gereguleerde antioxidanten te induceren en cellulaire niveaus van reactieve species, geïnduceerd door asbest, te verlagen. Hier tonen de auteurs aan dat LGM2605 de door asbest veroorzaakte expressie van het nlrp3 inflammasoom, iNOS en NFkB aanzienlijk vermindert, evenals het vrijkomen van pro-inflammatoire cytokines, nitraten/nitrieten en nfkb-activering.
het werk getiteld “Cold Atmospheric Plasma Induces Apoptosis and Oxidative Stress Pathway Regulation in t-Lymfoblastoid Leukemia Cells” door E. Turrini et al. gericht op mechanistisch analyseren van de impact van koude atmosferische plasma en de inductie van reactieve zuurstof en stikstof species (ROS/RNS) op apoptose, DNA schade, en de opeenvolgende upregulation van redox-gerelateerde enzymen, zoals, superoxide dismutase, catalase, en glutathion reductase, waarbij de kortstondige plasma-gegenereerde species aan centrale cellulaire redox signalerende wegen.
in het artikel “Toxicity and Immunogenicity in Murine Melanoma following Exposure to Physical Plasma-Derived Oxidants,” S. Bekeschus et al. toon antikankereffecten van koud fysiek plasma op melanoomcellen in vitro. Specifiek, zijn deze cellen onderworpen aan plasma-gemedieerde oxidatie, celdood, en verminderde motiliteit van de resterende levensvatbare cellen. Dit gaat gepaard met veranderingen in biomechanische eigenschappen, dat wil zeggen een verhoogde stijfheid en differentiële regulatie van zonula occludens 1 (ZO1) eiwitten in melanoomcellen na plasmabehandeling. Belangrijk is dat de plasmabehandeling de expressie van belangrijke histocompatibiliteit complexe klasse I moleculen en calreticuline verhoogt, twee belangrijke eiwitten voor herkenning en fagocytose van antigeen-presenterende cellen die nodig zijn om een immuunrespons op te zetten.
In het artikel “2-Deoxy-d-glucose Restore Glucocorticoid Sensitivity in Acute Lymfoblastic leukemie via Modification of n-linked Glycosylation in an Oxygen Tension-Independent Manner” door Z. Leni et al., wordt een mogelijke manier beschreven, hoe het probleem van chemoresistentie bij leukemie bij kinderen aan te pakken. Door een glucose analoog aan verschillende scherpe lymfoblastic leukemie cellijnen te voeden, konden de auteurs efficiënt het doden van kankercellen tonen die door endoplasmic reticulum spanning en inductie van de ontvouwde eiwitreacties werd vergezeld. Beide processen zijn kritisch in het opwekken van immunogene celdood die in principe in staat is om ontsteking en antitumor immuunreacties te drijven.
het werk van L. Hu et al. getiteld “The Protective Roles of ROS-Mediated Mitophagy on 125I Seeds Radiation Induced Cell Death in Hct116 Cells” onthult een kritische rol van fagocytose van beschadigde mitochondria in bestraling-geïnduceerde kanker celdood. Door humane colonkankercellen in vitro bloot te stellen aan doorstraling met jodide, vonden ze een upregulatie van intracellulaire ROS en targets (bijvoorbeeld hypoxie-induceerbare factor α, HIF1a; bcl2/adenovirus E1B 19 kDa eiwit-interacterend eiwit 3, BNIP3; NIP3-achtig eiwit X, NIX) die betrokken zijn bij de inductie van mitofagie, waardoor kankercellen tegen celdood worden beschermd. De auteurs stelden mitophagic wegen voor om als mogelijke drugdoelstellingen in de toekomst te dienen.In het overzichtsartikel “Oxidative Stress Gene Expression Profile Correlates with Cancer Patient Poor Prognosis: Identification of Crucial Pathways Might Select Novel Therapeutic Approaches” door A. Leone et al., de auteurs bespreken de dubbel-gezicht rol van reactieve zuurstof species in kanker initiatie, progressie, en prognose. Hun analyse, die zich over 6 verschillende tumortypes uitstrekt, is gebaseerd op kanker-type-specifieke oxidatieve spanningsgenprofielen en gegevens uit de database van de Kankergenoomatlas. Onder de statistisch significante genen geassocieerd met kanker initiatie en progressie, vonden de auteurs Forkhead box M1 (FoxM1) en thioredoxin reductase 1 (TrxR1) kritisch voor de regulering van oxidatieve stress niveaus in alle geanalyseerde tumortypes. Bovendien, A. Leone et al. bespreek hoe de geïdentificeerde signalerende netwerken correleren met de handtekeningen van de kankerstamcel en door die kennis verstrekken op welke redoxwegen voor de ontwikkeling van nieuwe therapieën zouden kunnen worden geprioriteerd.
Dankbetuigingen
de gastredacteur wil alle auteurs bedanken van de bijdragen en recensies die aan dit speciale nummer zijn voorgelegd. We zijn de vele recensenten zeer dankbaar, die hun tijd, kennis en ervaring hebben gedoneerd aan elk artikel. We hopen dat u zult genieten van deze speciale uitgave, gewijd aan het spannende gebied van redox signalering met de nadruk op kanker, ontsteking, en plasma geneeskunde.
Sander Bekeschus
Lars Bräutigam
Kristian Wende
Eva-Maria Hanschmann