Fruktozun diyetteki miktarı son 50 yılda yüksek fruktozlu mısır şurubunun gıda sanayisinde yaygın olarak kullanılması ile belirgin olarak artmıştır. Yüksek fruktozlu mısır şurubu en çok tatlandırılmış hazır içecekler, şekerleme türleri gibi hazır tatlı gıdalarda kullanılmaktadır. Fazla miktarda fruktoz içeren beslenme şeklinin metabolik sendrom, obezite, tip 2 diyabetes mellitus, dislipidemi, hiperürisemi ve gut gibi hastalıklarla ilişkili olduğu bilinmektedir [160]. Fruktozdan zengin diyetin pankreas kanseri riskini arttırdığı farklı çalışmalar ile ortaya konmuştur [77-80].
Kanser hücrelerinin ve inflamasyon veya embriyogenez gibi proliferatif haldeki hücrelerin enerji metabolizmasının normal hücrelerden farklı olduğu bilinmektedir [161]. Oksijen varlığında, birçok farklılaşmış hücre glikozu öncelikle glikolitik ürün olan piruvatın mitokondriyal trikarboksilik asit (TCA) döngüsündeki oksidasyonu ile karbondioksite metabolize eder. Farklılaşmış hücrelerin büyük miktarda laktat üretmesi yalnızca anaerobik koşullar altında gerçekleşir. Otto Warburg ve arkadaşları, normal hücrelere göre tümör hücrelerinin büyük miktarda glikozu hücre içine aldığını saptamıştır. Ayrıca oksijen varlığında bile glikozun fermente edildiği ve laktat üretildiği gözlemlenmiştir, bunun sonucunda “aerobik glikoliz” terimi ortaya çıkmıştır [162]. Daha az enerji üretilmesine rağmen aerobik glikoliz sayesinde piruvattan daha üst basamaklardaki ara ürünler proliferasyon için gerekli olan diğer moleküllerin sentez yolaklarında kullanılabilmektedir. Ayrıca aerobik glikolizde oksidatif fosforilasyondan daha az reaktif oksijen radikali oluşmuş olur. Glikozun bu şekilde oksidadif fosforilasyona göre çok daha hızlı kullanılması kanser hücresinin daha fazla glikozu hücre içine almaya devam edebilmesini de sağlamış olur [161]. Fruktoz ise glikolizin hız kısıtlayıcı basamaklarına uğramadığından proliferasyon halindeki hücrelerde kolesterol, yağ asidi ve özellikle de nükleik asit sentezi gibi sentez yolaklarına daha fazla ara ürün sağlamaktadır [143]. Buradan yola çıkarak fruktozun çoğalmakta olan hücrelerde proliferasyon için gerekli altyapının oluşturulmasında glikozdan daha etkin bir rol aldığı söylenebilir. Yaptığımız çalışmada fruktoz, glikoz ve fruktoz-glikoz kombinasyonunun pankreatik tümör hücrelerindeki etkilerinin birbirinden farkını araştırmak
1 hücrelerinde NFKB1, KRAS ve ERK2 genlerinin ekspresyon düzeylerini inceledik.
Önceki çalışmalarda karsinogenezdeki sinyal yolaklarının temel bir elemanı olarak tümörlerin birçoğunda NFKB1 ekspresyonunun arttığı saptanmıştır [163]. Pankreas kanserinin patogenezinin başlangıç basamaklarındaki en önemli onkogenik yolak olan Ras yolağında ve pankreas kanserinde aktive olan diğer yolaklarda NFKB’nin yapısal bir öğe olarak bulunduğu ve aktivitesinin arttığı gösterilmiştir [164]. Wang ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada operasyon sırasında alınan 24 pankreas adenokanser numunesinin 16’sında yani %67’sinde NFKB aktivasyonu olduğu ve normal pankratik dokudada ise aktivasyonun olmadığı saptanmıştır. Aynı çalışmada insan pankreas kanseri hücre hatlarında NFKB aktivasyonu da araştırılmış ve 11 hücre hattının (PANC-1 de dahil) 9’unda (%81) aktive olduğu saptanmıştır [165]. Son yıllarda yapılan çalışmalarda NFKB aracılı yolakların pankreas kanseri invazyonu ve metastazında rol aldığı saptanmıştır [166-168]. Bunların yanında Tao ve arkadaşları inflamatuar stimulus ile aktive olan NFKB’nin tümör supresör olan protein fosfataz 2A’yı inhibe ettiğini saptamıştır [169]. Bu çalışma NFKB yolunun ayrıca, inflamatuar uyaranlara cevap olarak pankreas kanseri hücrelerinin büyümesini ve invazyonu da etkileyebileceğini göstermiştir. Ayrıca, Liou ve arkadaşları NFKB'nin ve hedef genlerinin TNF-a ve diğer pro-inflamatuar sitokinler tarafından aktifleştirilebileceğini; bu aktivasyonun asiner metaplazinin duktal metaplaziye dönüşümünü ve PanIN gelişimini indüklediğini saptamıştır [170]. NFKB’nin kemorezistans ile ilişkisi son dönemde çeşitli çalışmalarla ortaya konmuştur. NFKB ve alt yolaklarındaki genlerin aracılık ettiği direnç mekanizmaları net bir şekilde tanımlanmamış olsa da, NFKB aktivasyon artışının, pankreas kanseri hücrelerinde gemsitabin direncine katkıda bulunan birçok proteinin ifadesiyle ilişkili olduğu bildirilmiştir. Bununla birlikte NFKB aktivasyonun inhibitörlerinin kemoterapötik ajanlara duyarlılığı arttırdığı saptanmıştır [171-175].
Çalışmamızda NFKB1 geninin ekspresyonu HGK-DMEM ve LGK-DMEM uygulanan hücrelere oranla glikoz, fruktoz ve glikoz-fruktoz kombinasyonu uygulanan hücre gruplarının hepsinde daha yüksek saptanmıştır. Ekspresyon en çok fruktoz-glikoz kombinasyonu ile artış göstermiş olup,
fruktoz ile glikozun sinerjik etkinliğe sahip olduğu saptanmıştır ve fruktozun NFKB1 ekspresyonunu glikozdan daha fazla arttırdığı saptanmıştır.
Literatürde pankreas kanseri hücrelerinde fruktozun NFKB1 ekspresyonuna etkisi ile ilgili çalışmaya rastlayamadık. Fruktozun bu genin ekspresyonunu glikozdan fazla arttırması, fruktoz ve glikoz kombinasyon halinde uygulandığında sinerjik etkinlik ile NFKB1 gen ekspresyonun daha fazla olması, enerji-metabolizma yolakları ile birlikte hücre içi sinyal yolaklarında da bu moleküllerin farklı etkinlik gösterdiğini düşündürmektedir. Fruktozun inflamatuar ve proliferatif süreçlerde temel bir gen olan NFKB ekspresyonunu -özellikle glikozla kombine halde uygulandığında- arttırması genomik düzeydeki etkilerinin araştırılmaya devam edilmesi gerektiğini göstermektedir.
Önceki çalışmalarda KRAS’ın, pankreas kanserinde metabolizmanın, özellikle de glikolizin, yeniden programlanmasının anahtarı olduğu saptanmıştır [176, 177]. Ying ve arkadaşları KRAS’ın pankreas kanseri hücrelerinde glikolitik yolaktaki enzimlerin ekspresyonunu arttırarak metabolik değişiklikleri düzenlediğini saptamıştır. Ayrıca bu çalışmada KRAS’ın, glikoz alımının uyarılmasını ve glikoliz ara ürünlerinin heksosamin biyosentezi ve pentoz fosfat yoluna kanalize edilmesini ve bu sayede pankreas kanseri hücre çoğalması için gerekli olan ara ürünlerin, protein, nükleik asit ve yağ asitlerinin sentezini desteklediği saptanmıştır [177]. Literatürde fruktozun pankreas kanserinde KRAS ekspresyonuna etkisi ile ilgili çalışmaya rastlyamadık. Çalışmamızda KRAS geninin ekspresyonunun, HGK-DMEM ve LGK-DMEM uygulanan hücrelerle kıyaslandığında glikoz, fruktoz ve glikoz-fruktoz kombinasyonu uygulanan hücre gruplarının hepsinde artış gösterdiği saptanmıştır. Ekspresyonun en çok fruktoz-glikoz kombinasyonu ile artış gösterdiği, fruktoz ile glikozun sinerjik etkinliğe sahip olduğu saptanmıştır ve fruktozun KRAS ekspresyonunu glikozdan daha fazla arttırdığı saptanmıştır [177]. Bu bulguların tümör hücresinde aktivitesi artmış olan genin ekspresyonu ve onkogenik proliferasyonun devamı için gerekli moleküllerin sentezinde fruktozun glikozdan daha efektif bir şekilde kullanıldığının göstergesi olduğunu düşünmekteyiz.
Çalışmamızda KRAS ekspresyonunun kat artışının, kontrol gruplarından LGK-DMEM uygulanan hücrelerde HGK-DMEM uygulananlardan daha fazla olduğu saptanmıştr. Literatüre bakıldığında pankreas kanseri hücrelerinde KRAS glikolitik yolaktaki enzimlerin ekspresyonunu arttırarak metabolizmayı düzenlediği gösterilmiştir. Buradan yola çıkarak LGK-DMEM uygulanan hücrelerdeki KRAS geninin ekspresyon artışının daha az glikoz içeren ortamda proliferasyondaki rolünden ziyade glikoz metabolizmasında rolü nedeniyle olabileceğini düşünmekteyiz.
Önceki çalışmalarda pankreas kanserinde ERK2’nin, KRAS yolağının elemanlarından biri olarak aktive olduğu gösterilmişti. Ayrıca tümör hücrelerinin ayrışmasında rol aldığı dolayısıyla da invazyon ve metastaz süreçlerinde önemli rolü olduğu saptanmıştır [178-180]. Literatürde fruktozun ERK2 ekspresyonuna etkilerini inceleyen bir çalışmaya rastlayamadık.
Yaptığımız çalışmada ERK2 geninin ekspresyonu HGK-DMEM ve LGK-DMEM uygulanan hücrelere oranla glikoz, fruktoz ve glikoz-fruktoz kombinasyonu uygulanan hücre gruplarının hepsinde daha yüksek saptanmıştır. Ekspresyon artışı en çok fruktoz uygulanan hücrelerde saptanmıştır ve bunu fruktoz-glikoz kombinasyonu takip etmektedir. ERK2 geninin ekspresyonunda fruktoz ile glikozun sinerjik etkinliği olmadığı saptanmıştır. Tek başına glikozun ERK2 geninin ekspresyonu üzerine belirgin etkisi olmadığı saptanmıştır. Aynı yolağın farklı basamaklarında yer alan proteinleri kodlayan genler üzerindeki bu etki farklılığını aydınlatmaya yönelik çalışmalar yapılması gerekmektedir.
Çalışmamızda ekspresyon düzeyindeki artışın en çok KRAS geninde olduğu saptanmıştır. Fruktoz-glikoz kombinasyonu KRAS ve NFKB1’in ekspresyonu üzerinde sinerjik etki göstermiş olup ERK2’de sinerjik etki göstermediği saptanmıştır.