<strong>Nowiny</strong> <strong>Lekarskie</strong> 2006, 75, 4, 378–381AGNIESZKA WYRWIŃSKA 1 , MACIEJ SIEWIŃSKI 2 , PIOTR NOWACZKIEWICZ 3 , LECH TORLIŃSKI 1PROTEAZY CYSTEINOWE ORAZ ICH AUTOGENNE INHIBITORYW CHOROBACH NOWOTWOROWYCHCZĘŚĆ II. METODY OZNACZANIA AKTYWNOŚĆI PEPTYDAZ CYSTEINOWYCHORAZ ICH INHIBITORÓWCYSTEINE PROTEINASES AND THEIR AUTOGENOUS INHIBITORS IN NEOPLASTIC DISEASESPART II: METHODS OF DETERMINATION OF CYSTEINE PEPTIDASES AND THEIR INHIBITORS1 Katedra Chemii i Biochemii Klinicznej Akademii Medycznej im. Karola Marcinkowskiego w PoznaniuKierownik: prof. dr hab. med. Lech Torliński2 Zakład Nauk Podstawowych Akademii Medycznej we WrocławiuKierownik: dr hab. n. med. Maciej Siewiński3 Katedra i Klinika Urologii Akademii Medycznej im. Karola Marcinkowskiego w PoznaniuKierownik: prof. dr hab. med. Zbigniew KwiasStreszczenieW części I artykułu przedstawiliśmy aktualne dane na temat potencjalnych możliwości wykorzystania oznaczeń aktywności proteaz cysteinowychi/lub ich inhibitorów w różnych chorobach nowotworowych na podstawie przeglądu wybranych prac badawczych. Proteazy cysteinowezaangażowane są w procesy karcinogenezy na wielu poziomach – uczestniczą w transformacji nowotworowej, inwazji, powstawaniuprzerzutów, angiogenezy a także na poziomie kaspazy 3 w procesie apoptozy. Wyniki większości badań potwierdzają możliwość zastosowaniapomiaru aktywności endopeptydaz cysteinowych jako markerów „agresywności nowotworów” oraz poziomu ich inhibitorów jakomarkerów „obronności” organizmu w diagnostyce oraz monitorowaniu rutynowych metod terapii. Najbardziej popularne i najszerzej dostępnepozostają różne metody laboratoryjne z wykorzystaniem płynów ustrojowych, choć możliwe jest także wykorzystanie materiałówtkankowych oraz stosowanie różnych technik immunologicznych, immunohistochemicznych i opartych o nowe osiągnięcia genetyki molekularnej.Część II pracy zawiera przegląd metod badawczych oraz dokładniejsze omówienie najczęściej stosowanych, na podstawie dostępnegopiśmiennictwa i doświadczeń własnych autorów.SŁOWA KLUCZOWE: proteazy cysteinowe, inhibitory cysteinowych peptydaz, metody.SummaryThe first part of our article discussed potential applications of assays of cysteine peptidases and of their inhibitors in oncological diagnostics.Cysteine peptidases play an important role at many levels of carcinogenesis – neoplastic transformation, invasion, metastasis, angiogenesisand apoptosis. The majority of studies revealed activity of cysteine proteinases as markers of “aggressiveness” and cysteine proteinasesinhibitors as markers of “defensiveness” of human body in the diagnostics and therapy monitoring. The most popular and available arevarious laboratory methods involving body fluids, but some tissue materials can be used as well. Many immunological and immunohistochemicaltechnics and molecular genetics are used also. The second part of our paper contains a review of investigation methods and fullparticulars of the most popular ones, based on available data and authors’ own experience.KEY WORDS: cysteine peptidases, autogenous inhibitors, methods.WstępW części I artykułu przybliżyliśmy czytelnikowi podstawowewiadomości na temat udziału proteaz cysteinowychi ich inhibitorów w karcinogenezie oraz możliwościwykorzystania oznaczeń ich aktywności w różnych chorobach,w tym nowotworach. Proteazy cysteinowe zaangażowanesą w procesy kancerogenezy na wielu poziomach –uczestniczą w transformacji nowotworowej, inwazji, powstawaniuprzerzutów, angiogenezie i apoptozie, a wynikiwskazują na zastosowania pomiaru aktywności endopeptydazcysteinowych jako markerów „agresywności nowotworów”oraz poziomu inhibitorów peptydaz cysteinowychjako markerów „obronności” organizmu. Badania te mogąznaleźć zastosowanie w diagnostyce oraz monitorowaniuterapii. W części II pracy pragniemy przedstawić metodybadawcze oznaczania aktywności cysteinowych peptydazoraz ich inhibitorów. Dokładniej omówimy metodykę techniklaboratoryjnych, jako najczęściej stosowanych, wspominającjednak także wybrane metody immunologicznei genetyczne.1. Oznaczanie aktywności enzymów proteolitycznychmetodą kolorymetrycznąMateriał biologiczny: Płyny ustrojowe: surowica, ślina(np. w chorobach przyzębia [1], nowotworach głowy i szyi[2]), mocz, płyn wysiękowy, płyn mózgowo-rdzeniowy,nasienie. Do śliny dodaje się środek hamujący rozwój florybakteryjnej (np. 0,02% azydek sodu). Pobrane od pacjentówpróbki odwirowuje się, odrzucając osad. Tak przygotowanymateriał można zamrażać i przechowywać w niskiejtemp. (od -20 do -40°C) do czasu badania. Metodą tą
379Proteazy cysteinowe oraz ich autogenne inhibitory w chorobach nowotworowychmożna także oznaczać aktywność cysteinowych peptydazoraz ich inhibitorów w materiale tkankowym uzyskanym wbiopsji lub w trakcie zabiegu operacyjnego (np. z nowotworówżołądka [3], węzłów chłonnych). Przygotowuje się wtym celu homogenaty tkankowe, które następnie poddawanesą wirowaniu, a właściwy materiał do badań stanowisupernatant, który również można zamrażać.Opis metody: W metodzie tej działaniu oznaczanychenzymów proteolitycznych poddaje się syntetyczny substrat– BANA (N-benzoyl–DL–arginine–β–naphtylamine =N-benzoyl-DL-naphtylamide hydrochloride). Aktywnośćcysteinowych peptydaz obecnych w badanym materialehydrolizuje 0,05 mM BANA uwalniając produkt reakcji –β-naftyloaminę, którą oznacza się metodą kolorymetryczną.Warunki reakcji prowadzi się w temperaturze 37°C i pH =6,0 w buforze fosforanowym z dodatkiem 0,02 M EDTAi DL-cysteiny oraz 0,1% merkaptoetanol, inkubacja trwaokoło 12 godzin. Jedna jednostka aktywności enzymu(1 mEU) jest definiowana jako ilość enzymu uwalniająca1 nmol produktu (β-naphtyloaminy) na godzinę, w przeliczeniuna 1 mg białka całkowitego, które można oznaczaćmetodą Bradforda [4] lub Lowry’ego [5] – stosując albuminęwołową jako standard) [6, 7].2. Oznaczanie aktywności enzymów proteolitycznychmetodą spektrofluorometryczną (Barretta i Kirschke)Materiał biologiczny: jak wyżej. Metodę spektrofluorometrycznąwykorzystywano także do badania aktywnościkatepsyn B i L w liniach komórek nowotworowych(np. nowotworów płuc [8]). Materiał bezpośrednio poddawanybadaniu stanowiło specjalnie przygotowanemedium z hodowli komórkowych.Opis metody: Tu substratem poddawanym działaniukatepsyn jest Z-Phe-Arg-AMC dla katepsyny L orazZ-Arg-Arg-AMC dla katepsyny B, z których pod wpływemhydrolizy uwalnia się 7-AMC (= 7-amino-4-methyl-coumarin). Warunki reakcji dobiera się podobniejak wyżej – temp. 37°C, pH = 6,0 (bufor fosforanowy,EDTA, DTT), krótszy jest czas inkubacji 20–60 minut,a reakcję hydrolizy kończy się dodając do próbki kwasjodooctowy. W oznaczeniach kontrolnych stosuje się(pochodzi z mikroorganizmów) inhibitor proteaz cysteinowych– E-64 oraz próbę zerową. Fluorescencję uzyskanegoproduktu (7-AMC) mierzy się przy użyciuspektrofluorometru (długość fali wzbudzenia λ = 370nm, emisji λ = 440 nm). Wartości fluorescencji badanejpróbki odejmuje się od fluorescencji oznaczenia kontrolnegozawierającego E-64, a następnie cechuje wg produktureakcji – 7-AMC. Jednostka aktywności enzymu(1 mEU) jest definiowana jako ilość enzymu, którauwalnia 1 nmol (nM) 7-AMC w ciągu minuty, w przeliczeniuna 1 mg białka [9, 10].3. Oznaczanie aktywności pro-katepsyn (prekursorówproteaz cysteinowych)W celu aktywacji prokatepsyn dodaje się do badanychpróbek pepsynę, inkubacja (preinkubacja) trwa 60minut w temp. 37°C, przy pH = 3,0 (bufor octowy).Następnie bada się aktywność enzymów proteolitycznychjak wyżej. W oznaczeniach kontrolnych stosuje siępróbki bez pro-katepsyny, próbki poddawane tylko inkubacji(37°C przez 60 minut bez innych odczynników)oraz próbki inkubowane w 37°C przez 60 minut z dodatkiembuforu octowego (bez pepsyny). Aktywność prokatepsynywylicza się jako różnicę aktywności katepsynypo preinkubacji z pepsyną i aktywności katepsyny„wolnej” (w próbce nie poddawanej działaniu pepsyny)[11, 12, 3].4. Oznaczanie aktywności inhibitorów proteaz tiolowychza pomocą papainy metodą kolorymetrycznąMateriał biologiczny: jak wyżej.Opis metody: W metodzie tej wykorzystuje się papainęjako łatwo dostępne źródło enzymu imitującegoendopeptydazy cysteinowe. Aktywność papainy oznaczasię rutynowo w reakcji z BANA metodą kolorymetryczną(patrz wyżej), następnie bada się tą samą metodąaktywność papainową w próbkach z dodatkiem materiałubiologicznego zawierającego inhibitory proteaz. Jednąjednostkę aktywności inhibitora definiuje się jako ilośćinhibitora, która hamuje jedną jednostkę aktywnościpapainowej. Uzyskana w ten sposób wartość odpowiadaaktywności wolnych inhibitorów proteaz cysteinowych(ICP37 w przeliczeniu na białko całkowite oznaczonemetodą Bradforda). Wiadomo jednak, że część inhibitorówproteaz cysteinowych pozostaje w formie nieaktywnej,związanej w kompleksy enzym-inhibitor. Uwolnieniezwiązanych inhibitorów można uzyskać przez 20-minutową preinkubację próbki w pH = 2,0 (bufor glicynowy)i temp. 80–100°C (niszczy się też wtedy proteazy,a inhibitory uwalniają się). Oznaczona w tak przygotowanymmateriale aktywność inhibitorów proteaz odpowiadaich aktywności całkowitej (ICP80). Ilość inhibitorówzwiązanych w kompleksy jest różnicą pomiędzyICP80 i ICP37 = ∆ICP [13, 14].5. Inaktywacja α2-makroglobulinyα2-makroglobulina (zawarta w materiale biologicznym)jest głównym naturalnym inhibitorem endoproteaz (nietylko cysteinowych) i może interferować z oznaczeniemICP. Minakata [14] opisał metodę inaktywacji α2-makroglobuliny(α2-M) przy użyciu metylaminę (w 55°C przypH 7,5) ICP pozostają w tych warunkach całkowicie stabilne).Znalazła ona rutynowe zastosowanie w oznaczeniachaktywności cystatyn w płynach i homogenatach tkanekzawierających ten inhibitor [11, 16].6. Oznaczanie aktywności cystatyn wobec pepsynymetodą spektrofluorometryczną (wg Heidtmana)W metodzie tej oznacza się całkowitą aktywność inhibitorową,tj. po preinkubacji próbek materiału w wysokiejtemp. (100°C przez 10 minut). Stosuje się tuoczyszczoną papainę, której aktywność określa się poprzezmiareczkowanie z E-64. Próbki inkubuje się zpapainą w temp. 37°C, pH = 5,5 (0,05 % Brij-35 w buforzeoctowym), z dodatkiem EDTA, DTT przez 5–10
- Page 2 and 3:
REDAKTOR NACZELNYEDITOR IN CHIEFpro
- Page 4 and 5:
312Bartosz Sokół i innipodpotylic
- Page 8 and 9:
316Anna Bryl i inniNadmierna stymul
- Page 10 and 11:
318Anna Bryl i inniTab. 1. Wskaźni
- Page 12 and 13:
Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 320-3
- Page 14 and 15: 322Łukasz Bartkowiak i innikrotnie
- Page 16 and 17: 324Patrycja Gula, Wojmir Ziętkowia
- Page 18 and 19: 326Patrycja Gula, Wojmir Ziętkowia
- Page 20 and 21: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 328-3
- Page 22 and 23: 330Krystyna Przybyłowska i inniWyk
- Page 24 and 25: 332Krystyna Przybyłowska i inniBre
- Page 26 and 27: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 334-3
- Page 28 and 29: 336Teresa Seidler, Milena GryzaTabe
- Page 30 and 31: 338Teresa Seidler, Milena Gryzaspo
- Page 32 and 33: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 340-3
- Page 34 and 35: 342Barbara Stawińska-Witoszyńska
- Page 36 and 37: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 344-3
- Page 38 and 39: 346Irena Maniecka-Bryła, Marek Bry
- Page 40 and 41: 348Irena Maniecka-Bryła, Marek Bry
- Page 42 and 43: 350Irena Maniecka-Bryła, Marek Bry
- Page 44 and 45: 352Wojciech Kapała, Jerzy Skrobisz
- Page 46 and 47: 354Wojciech Kapała, Jerzy Skrobisz
- Page 48 and 49: 356Wojciech Kapała, Jerzy Skrobisz
- Page 50 and 51: 358Wojciech Kapała, Jerzy Skrobisz
- Page 52 and 53: 368Wiesław Kalupanych nie przejawi
- Page 54 and 55: 370Wiesław Kalupa20018016014012010
- Page 56 and 57: 372Teresa Kosicka, Hanna Kara-PerzI
- Page 58 and 59: 374Teresa Kosicka, Hanna Kara-Perz
- Page 60 and 61: 376Teresa Kosicka, Hanna Kara-Perzn
- Page 62 and 63: 2Teresa Kosicka, Hanna Kara-Perz
- Page 66 and 67: Agnieszka Wyrwińska i inni 380minu
- Page 68 and 69: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 382-3
- Page 70 and 71: Beata Kosińska 384ocena endoskopow
- Page 72 and 73: Beata Kosińska 386ty białek osocz
- Page 74 and 75: Beata Kosińska 38821. Frewin R.J.,
- Page 76 and 77: 390Anna Wawrocka, Maciej Krawczyńs
- Page 78 and 79: 392Anna Wawrocka, Maciej Krawczyńs
- Page 80 and 81: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 394-3
- Page 82 and 83: Ewa Zeyland-Malawka, Elżbieta Prę
- Page 84 and 85: Ewa Zeyland-Malawka, Elżbieta Prę
- Page 86 and 87: 400Aleksandra Kuligowska, Grażyna
- Page 88 and 89: 402Aleksandra Kuligowska, Grażyna
- Page 90 and 91: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 404-4
- Page 92 and 93: Dominik Dytfeld i inni 406skopii (M
- Page 94 and 95: 408Marcin Wieczorek i inniratykę p
- Page 96 and 97: 410Marcin Wieczorek i inniTab. 1. S
- Page 98 and 99: 412Marcin Wieczorek i inniSchisandr
- Page 101 and 102: Nowiny Lekarskie 2006, 75, 4, 407-4
- Page 103 and 104: INSTRUCTIONS TO AUTHORSGeneral1. No