The role of heme oxygenase-1 in acute myeloid leukemia in children

Ostra białaczka szpikowa (AML) jest heterogenną grupą chorób spowodowaną rozrostem nowotworowym progenitorowych komórek hematopoetycznych szpiku kostnego. Kluczowe w mechanizmie powstawania klonu białaczkowego są zaburzenia genetyczne. Jedną z mutacji charakterystycznych dla AML jest mutacja genu FLT3.Do powstawania pęknięć DNA, a co za tym idzie mutacji, może przyczynić się obecność w DNA tzw. G–kwadrupleksów (G4), przestrzennych struktur powstających we fragmentach bogatych w guaninę. Analiza bioinformatyczna genu kodującego FLT3 wykazała stosunkowo dużo potencjalnych miejsc powstawania G4. Hem może wiązać się do tych struktur, stabilizując je.Fizjologicznie, enzymem katalizującym degradację hemu jest oksygenaza hemowa 1 (HO-1), pełniąca funkcję cytoprotekcyjną, chroniąc komórki przed uszkodzeniami spowodowanymi stresem oksydacyjnym. Wykazano jednak, że nadekspresja HMOX1, a tym samym zwiększona aktywność HO–1 może również odgrywać rolę w procesie nowotworzenia oraz oporności na chemioterapię w AML, zatem jej rola nie jest do końca jasna.Poziom ekspresji HO-1 u ludzi zależny jest od obecności w promotorze genu HMOX1 dwóch typów polimorfizmów: polimorfizmów SNP A(–413)T oraz polimorfizmów długości (GT)n. . Niewiele jest doniesień opisujący współwystępowaniu obu typów polimorfizmówCelem badań była ocena zarówno polimorfizmu SNP A(–413)T jak i polimorfizmów długości GTn promotora HMOX1 u dzieci z AML, porównanie otrzymanych wyników w obrębie grup ryzyka, w zależności od obecności mutacji, czy wczesnej odpowiedzi na leczenie. Następnie uzyskane dane były weryfikowane w oparciu o parametr kliniczny jakim jest czas wolny od zdarzeń (EFS).Nasze badania wykazały, że ze względu na silną ko-segregację polimorfizmów SNP z polimorfizmami długości, ocena polimorfizmu SNP A(–413)T bez jednoczesnego oznaczenia polimorfizmu długości może być niejednoznaczna w interpretacji.Zaobserwowano, że częstość występowaniu allelu krótkiego była znacznie wyższa w grupie pacjentów z podtypem białaczek z różnicowaniem monocytarnym, co może być związane z rolą HO-1 w końcowym różnicowaniu monocytów. Natomiast, częstość występowaniu allelu krótkiego była znacznie niższa w grupie pacjentów z obecną mutacją w genie FLT3, co może sugerować, że niższa ekspresja HO-1 może sprzyjać powstawaniu tej mutacji. Niższą częstość allelu krótkiego zaobserwowano również u pacjentów ze złą wczesną odpowiedzią na leczenie (>5% blastów w czasie indukcji), co może wskazywać, że polimorfizm ten u pacjentów z AML nie jest związany z opisywaną wcześniej cytoprotekcyjną rolą HO-1 i jej rolą w oporności na chemioterapię. Potwierdza to również dłuższy EFS w grupie pacjentów z obecnym allelem krótkim.Reasumując, rola HO-1 w biologii AML nie jest jednoznaczna, jednak wydaje się, że obecność allelu krótkiego ma korzystne znaczenie prognostyczne w tej grupie chorych.BACKGROUND: AML is group of diseases caused by abnormal proliferation of hematopoietic progenitor cells in the bone marrow. The key mechanism in the formation of AML are genetic mutations observed at the stage of the early precursors of myelopoiesis. One of the best known mutation is of FLT3 gene.Mutagenesis may be associated with double-strand breaks, caused by the occurrence of guanine–rich DNA fragments of G–qadruplex, a spatial structure formed in the single-stranded. Interestingly, heme can bind to these structures and stabilize them. In physiological conditions, degradation of heme is catalyzed by HO–1, an enzyme which protects cells from damage caused by oxidative stress. However, it has been shown that overexpression of HMOX1, and thus an enhanced activity of HO-1, may be involved in tumorigenesis and chemoresistance in AML patients.In the promoter of HMOX1 gene there may be two types of polymorphisms responsible for the modulation of the expression of this gene. This is a SNP A(–413)T and length polymorphisms (GT)n. There are very little data of co-occurrence of these two types if polymorphismsAIM OF THE STUDY: The aim of the study was to assess the single nucleotide polymorphism (A>T) and the length polymorphism (GT)n of gene promoter within the group of patients with AML and verification of the obtained data based on a clinical parameters (EFS).RESULTS: Our studies have shown strong co-segregation of the SNP and length polymorphisms, hence it appears that the assessment of SNP A(–413)T without the simultaneous determination of length polymorphism may result in ambiguous interpretation. It was observed that the frequency of occurrence of short alleles was significantly higher in patients with leukemias of monocytic differentiation, which may be related to the role of HO-1 in the terminal differentiation of monocytes. By contrast, the frequency of occurrence of short allele was significantly lower in patients with FLT3 mutations, suggesting that the lower expression of HO-1 can promote the formation of the mutation. The lower frequency of a short allele has also been observed in patients with poor early response to treatment (> 5% blasts in the induction course), which may indicate that in AML patients this polymorphism is not linked to the previously described cytoprotective role of HO-1 and its role in resistance to chemotherapy. The latter was confirmed by the longer EFS in the group of patients with the short allele.The Role of HO-1 in the biology of AML is not clear, but it seems that the presence of short allele is favorable prognostic value in these patients