Studying the Effect of the Ferroptosis-Inducing FINO2 and Pirfenidone on Breast Tumor Growth in a Mouse Model: Focus on Iron-Dependent Cell Death

Document Type : Pharmacology & Toxicology

Authors

1 Graduated from the SR.c., Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Department of Microbiology and Immunology, Faculty of Veterinary Medicine, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Biotechnology Department, Pasteur Institute of Iran, Tehran, Iran

4 Department of Basic Sciences, SR.c., Islamic Azad University, Tehran, Iran

Abstract

BACKGROUND: Breast cancer remains a leading cause of cancer-related death in women, and resistance to standard treatments highlights the need for new therapeutic strategies. FINO2, a potent inducer of ferroptosis, and pirfenidone, an antifibrotic agent, have shown promising potential in targeting tumor survival and growth pathways.
OBJECTIVES: This study aimed to investigate the antitumor effects of FINO2 and pirfenidone, alone and in combination, in a mouse model of breast cancer, focusing on the induction of ferroptosis, changes in oxidative stress markers, and alterations in the tumor microenvironment.
METHODS: The model was established using the 4T1 cell line in BALB/C mice. Cells were gently mixed with phosphate-buffered saline (PBS), and 100 μL of this suspension (containing 1×105 4T1 cells) was injected either subcutaneously or into the mammary fat pad of the right flank of the mice, using a G28 insulin syringe. After injection, a 14-day delay was allowed to ensure tumor development. Tumor formation was confirmed after 7 to 10 days, when the tumor reached 0.5 cm ×0.5 cm. Mice with mammary tumors were then divided into treatment groups: FINO2, pirfenidone, doxorubicin, the combination of FINO2 and pirfenidone, and a control disease group. Tumor volume was measured, and quantitative real-time PCR (qRT-PCR) was used to assess Iron Regulatory Protein 2 (IRP2) gene expression related to ferroptosis. Histopathological analysis with trichrome staining was conducted to examine fibrosis, and oxidative stress levels were measured using the total oxidative stress (TOS) assay.
RESULTS: FINO2 significantly induced ferroptosis, demonstrated by changes in IRP2 and related genes, while pirfenidone reduced tumor-associated fibrosis. The combined treatment of FINO2 and pirfenidone produced the most notable effects, including the greatest reduction in tumor volume, increased oxidative stress, and decreased fibrosis compared with individual treatments and controls.
CONCLUSIONS: The combination of FINO2 and pirfenidone effectively triggers ferroptosis and alters the tumor microenvironment, leading to reduced tumor growth and the potential to overcome drug resistance in breast cancer. These findings emphasize the clinical potential of this combined approach.

Keywords

Main Subjects

Full Text

مقدمه

سرطان پستان یکی از شایع‌ترین بدخیمی‌ها در میان زنان جهان و همچنان یکی از علل اصلی مرگ‌ومیر ناشی از سرطان به شمار می‌رود. بر‌اساس گزارش‌های جهانی در سال 2022، بیش از 3/2  میلیون مورد جدید سرطان پستان و حدود 685 هزار مرگ‌ومیر ناشی از آن ثبت شد (1). پیش‌بینی‌ها برای سال 2024 تنها در ایالات متحده آمریکا بیانگر بروز حدود 310000 مورد جدید سرطان پستان تهاجمی، 56500 مورد کارسینوم مجرایی درجا (DCIS) در زنان و حدود 2700 مورد در مردان است. همچنین محتمل است در همین سال حدود 42000 زن و 530 مرد در اثر این بیماری جان خود را از دست بدهند. در 95 درصد کشورها، سرطان پستان علت اصلی یا دوم مرگ ناشی از سرطان در زنان محسوب می‌شود، اما اختلاف چشمگیری در میزان بقا میان کشورها وجود دارد؛ به‌طوری‌که نزدیک به 80 درصد مرگ‌های ناشی از سرطان پستان و دهانه رحم در کشورهای کم‌درآمد و با درآمد متوسط رخ می‌دهد‌. این امر نشان می‌دهد سرطان پستان، علاوه‌بر اهمیت بالینی، یک مسئله جدی بهداشتی و اجتماعی در سطح جهان محسوب می‌شود (2، 3).

با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در راهکارهای درمانی شامل جراحی، شیمی‌درمانی، پرتودرمانی، هورمون‌درمانی و درمان‌های هدفمند، پیش‌آگهی بیماران مبتلا به سرطان پستان همچنان نامطلوب است. دو چالش اساسی در این مسیر عبارت‌اند از: متاستاز، که موجب پیشرفت بیماری می‌شود و مقاومت دارویی، که به‌ویژه در برابر داروهای آپوپتوز‌محور مشاهده می‌شود‌. به نظر می‌رسد یکی از دلایل اصلی شکست درمان، فرار سلول‌های سرطانی از آپوپتوز باشد، چرا‌که داروهای شیمی‌درمانی کلاسیک عمدتاً از‌طریق القای این مسیر عمل می‌کنند. از‌این‌رو جست‌وجوی مکانیسم‌های جایگزین مرگ سلولی می‌تواند رویکردی کارآمد برای غلبه بر مقاومت دارویی در سرطان پستان محسوب شود (4).

فروپتوزیس نوعی مرگ سلولی برنامه‌ریزی‌شده و وابسته به آهن است که مکانیسم آن با آپوپتوز، نکروز و اتوفاژی تفاوت دارد. این فرایند با تجمع گونه‌های فعال اکسیژن (reactive oxygen species) و پراکسیداسیون لیپیدها در غشاهای سلولی مشخص می‌شود. در‌واقع، آهن دو‌ظرفیتی با القای پراکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع چندگانه  نقشی کلیدی در فعال‌سازی فروپتوزیس ایفا می‌کند. شواهد روزافزونی وجود دارد که نشان می‌دهد فروپتوزیس می‌تواند سلول‌های سرطانی مقاوم به آپوپتوزیس را از بین ببرد و به‌عنوان رویکردی نوین در درمان سرطان‌های مقاوم، به‌ویژه سرطان پستان سه‌گانه منفی ‌(TNBC)، مطرح شود. با‌این‌حال سلول‌های سرطانی می‌توانند از‌طریق مکانیسم‌های دفاعی مانند افزایش بیان SLC7A11 و 4 GPX از فروپتوزیس اجتناب کنند (5، 6).

در سال‌های اخیر ترکیبات متعددی به‌عنوان القاکننده‌های فروپتوزیس معرفی شده‌اند. دراین‌میان، فنوفیبرات به‌عنوان یک اندوپراکسید 1،2-دی‌اکسولان، توانسته است توجه بسیاری را به خود جلب کند. این ترکیب با اکسیداسیون مستقیم آهن و مهار غیرمستقیم 4‌GPX‌، موجب پراکسیداسیون گسترده لیپیدها و مرگ سلول‌های سرطانی می‌شود. ازسوی‌دیگر، پیرفنیدون، یک مشتق پیریدون با خواص ضد‌فیبروتیک و ضدالتهابی که کاربرد بالینی آن در درمان فیبروز ریوی اثبات شده است، اخیراً به‌عنوان یک ترکیب تعدیل‌کننده ریزمحیط تومور مطرح شده است‌. گزارش‌ها نشان داده‌اند پیرفنیدون می‌تواند از‌طریق کاهش فیبروز و عادی‌سازی ماتریکس خارج سلولی، اثربخشی داروهای شیمی‌درمانی، مانند دوکسوروبیسین را در تومورهای پستان افزایش دهد (7).

پروتئین تنظیم‌کننده آهن۲ (Iron regulatory protein 2) یک عامل کلیدی در حفظ تعادل آهن درون‌سلولی است که بر عملکرد میتوکندری و فرایندهای فیزیولوژیکی مهمی، مانند سنتز DNA، ترمیم سلولی و تنظیم چرخه سلولی تأثیر می‌گذارد. نقش تنظیمی 2 IRP در متابولیسم آهن میتوکندریایی آن را به یک عامل حیاتی در مقاومت سلول‌های سرطانی در برابر درمان‌هایی مانند شیمی‌درمانی و پرتودرمانی تبدیل می‌کند، زیرا فعالیت آن می‌تواند مسیرهایی را فعال کند که رشد تومور و احتمال عود بیماری را بر‌اساس نتایج برخی مطالعات افزایش می‌دهند. در‌حالی‌که در برخی مطالعات، افزایش این ژن سبب کاهش میزان عود تومور می‌شود (8).

با وجود یافته‌های امیدوارکننده، مطالعات درون‌تنی (in vivo) درباره نقش فروپتوزیس در سرطان پستان محدود است و شکاف دانشی قابل‌توجهی در درک مکانیسم‌های تنظیمی آن وجود دارد‌؛ بنابراین مطالعه حاضر با هدف بررسی اثرات ترکیب فنوفیبرات و پیرفنیدون بر القای فروپتوزیس در سلول‌های سرطان پستان در یک مدل موشی طراحی شد. در مطالعه حاضر، علاوه‌بر ارزیابی تغییرات بیان ژن کلیدی 2 IRP  مرتبط با فروپتوزیس  با روش qRT-PCR، تغییرات ریزمحیط تومور و فیبروز بافتی نیز با استفاده از روش‌های بافت‌شناسی مورد بررسی قرار گرفت تا چشم‌اندازی تازه برای طراحی درمان‌های نوین در سرطان پستان در انسان فراهم شود.

مواد و روش ‌کار

حیوانات و شرایط نگهداری: 25 سر موش ماده بالغ BALB/c (وزن 18 تا 22 گرم، سن 6 تا 8 هفته) تهیه شدند. حیوانات در اتاقی با دمای کنترل‌شده (3 ± 23 درجه سانتی‌گراد)، رطوبت نسبی (10 ± 50 درصد) و چرخه روشنایی/تاریکی 12 ساعته نگهداری شدند. دسترسی آزاد به آب‌و‌غذای استاندارد فراهم بود.

ایجاد مدل تومور و پروتکل‌های درمانی‌: برای القای مدل سرطان پستان، سلول‌های 4T1 سلول 105‌‌×‌1 در 100 میکرولیترPBS  حل شده و به‌‌صورت زیرجلدی در ناحیه غده پستانی تزریق شدند. تشکیل تومور در روزهای 10 تا 14 پس از تزریق و رسیدن به اندازه تقریبی 5/0×5/0 سانتی‌متر تأیید شد. موش‌ها به‌طور تصادفی به پنج گروه مساوی تقسیم شدند:

گروه مدل بدون درمان: فقط تزریق سلول‌های 4T1 بدون درمان.

مدل+دوکسوروبیسین: دریافت دوکسوروبیسین 5/2  میلی‌گرم/کیلوگرم‌، داخل‌صفاقی، هر 72 ساعت به‌مدت 2 هفته.

مدل+فنوفیبرات‌‌: دریافت فنوفیبرات  10 میکرومول، داخل‌توموری، هر 72 ساعت به‌‌مدت 2 هفته.

مدل+پیرفنیدون: دریافت پیرفنیدون 200 میلی‌گرم/کیلوگرم‌، خوراکی، هر 72 ساعت به‌‌مدت 2 هفته.

مدل+فنوفیبرات  +پیرفنیدون: دریافت هم‌زمان فنوفیبرات  10 میکرومول، داخل‌توموری و پیرفنیدون 200 میلی‌گرم/کیلوگرم، خوراکی، هر 72 ساعت به‌‌مدت 2 هفته.

 جمع‌آوری نمونه‌ها‌: رشد تومور با لمس محل تزریق به‌طور روزانه بررسی شد و تومور در روزهای 0، 7 و 14 با کولیس ورنیه اندازه‌گیری گردید. در پایان مطالعه، موش‌ها با تزریق کتامین 10 درصد،  100 میلی‌گرم/‌کیلوگرم و زایلازین 2 درصد، 18 میلی‌گرم/کیلوگرم‌، بیهوش شدند. خون از‌طریق سوراخ‌ کردن قلب جمع‌آوری شد و تومورها جدا شدند. بخشی از نمونه‌ها در فرمالین 10 درصد برای هیستوپاتولوژی تثبیت گردید و بخش دیگر در TRIzol در دمای 70‌‌- درجه سانتی‌گراد برای استخراج RNA نگهداری گردید.

  بررسی بیان ژن با کمکqRT-PCR ‌: RNA کل بافت تومور با استفاده از معرف TRIzol استخراج شد. سنتز cDNA و واکنش qRT-PCR برای ژن 2 IRP انجام شد و GAPDH به‌عنوان ژن مرجع استفاده گردید. در‌نهایت میزان بیان ژن با روش کمی نسبی و تعیین   ΔΔCtبا فرمول  2- ΔΔCt صورت گرفت.

ارزیابی Total Oxidative Sstress ‌: میزان TOS با کمک کیت تجاری شرکت کیازیست KTOS96 ارزیابی شد.

رنگ‌آمیزی تری‌کروم ماسون‌‍: برای ارزیابی فیبروز، مقاطع بافتی با رنگ‌آمیزی تری‌کروم ماسون بررسی شدند. نواحی آبی‌رنگ حضور کلاژن و فیبروز را نشان دادند. آنالیز بصری به‌طور مستقل توسط  پاتولوژیست انجام شد و درجه فیبروز بینابینی با استفاده از لام‌های رنگ‌آمیزی‌شده با تری‌کروم ماسون و کلاژن III به‌صورت درصدی از کل ناحیه بیان شد. بافت فیبروز طبیعی اطراف شریان‌های بزرگ‌تر در نظر گرفته نشد. همان اسلایدهای مورد‌استفاده برای ارزیابی بصری، دیجیتالی شده و با استفاده از نرم‌افزار ImageJ تجزیه‌و‌تحلیل و توسط یک پاتولوژیست آشنا با نرم‌افزار ارزیابی شدند. تصویربرداری تحت شرایط یکسان با استفاده از میکروسکوپ نوری غیر‌قطبی (Olympus CX 41، شرکت Olympus، توکیو، ژاپن) مجهز به دوربین دیجیتال انجام شد. همه تصاویر با استفاده از عدسی شیئی ×40 ‌گرفته شدند. تصاویر آپلود شدند و تصحیح پس‌زمینه در ImageJ با استفاده از افزونه Calculator Plus انجام شد.

تحلیل آماری‌: داده‌ها با نرم‌افزار GraphPad Prism نسخه 10 تحلیل شدند. بیان ژن‌ها با نرم‌افزار REST ارزیابی شد. مقایسه گروه‌ها با آنالیز واریانس یک‌طرفه (ANOVA) و آزمون توکی (Tukey's Test) انجام شد.

نتایج

ارزیابی تومور‌:  یافته‌های مربوط به حجم تومور (تصویر 1) نشان داد درمان با دوکسوروبیسین موجب کاهش معنی‌دار اندازه تومور در مقایسه با گروه مدل بدون درمان شد‌. به‌طور مشابه 2‌FINO‌، پیرفنیدون و ترکیب 2 ‌FINO+ پیرفنیدون نیز کاهش قابل‌توجهی در حجم تومور ایجاد کردند‌. جالب توجه اینکه، رژیم ترکیبی 2 ‌FINO+ پیرفنیدون  بیشترین اثر ضدتوموری را نشان داد و نسبت به دوکسوروبیسین  و پیرفنیدون منفرد کاهش بیشتری در اندازه تومور ایجاد کرد. این نتایج حاکی از برتری بالقوه درمان ترکیبی 2 ‌FINOو پیرفنیدون در کاهش رشد تومور پستان در مدل موشی است.

بررسی بیان ژن‌‌: همان‌طور که در تصویر 2 نشان داده شده است، سطح بیان mRNA ژن IRP2 در بافت تومور گروه دریافت‌کننده دوکسوروبیسین به‌طور معنی‌داری بیشتر از گروه کنترل تومور بود. به‌طور مشابه، بررسی گروه‌های دریافت‌کننده 2 FINO‌، پیرفنیدون و ترکیب فنوفیبرات و پیرفنیدون نشان داد بیان IRP2 در گروه‌های 2 ‌FINO و 2 ‌FINO و پیرفنیدون نسبت به گروه کنترل به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است‌. این در حالی بود که گروه پیرفنیدون تنها افزایش خفیف‌تری در بیان IRP2  نشان داد و این تغییر نسبت به گروه مدل معنی‌دار نبود.

 رنگ‌آمیزی تری کروم ماسون: یافته‌های هیستوپاتولوژیک بافت تومور رنگ‌آمیزی‌شده با تری‌کروم ماسون (تصویر 3) نشان داد درمان با دوکسوروبیسین موجب کاهش قابل‌توجه درصد مساحت فیبروز نسبت به گروه کنترل شد. کاهش بیشتری در درصد فیبروز در گروه‌های دریافت‌کننده 2‌FINO‌، پیرفنیدون و ترکیب 2‌ ‌FINO+ پیرفنیدون مشاهده شد‌. همچنین 2 ‌FINOو ترکیب 2‌‌FINO + پیرفنیدون به‌طور معنی‌داری فیبروز را نسبت به دوکسوروبیسین کاهش دادند. ترکیب 2 ‌FINO+ پیرفنیدون همچنین نسبت به پیرفنیدون منفرد کاهش بیشتری در فیبروز نشان داد، اما تفاوت آن با 2 ‌FINOمنفرد معنی‌دار نبود. این نتایج نشان می‌دهد 2 ‌FINOو به‌ویژه ترکیب آن با پیرفنیدون می‌توانند فیبروز بافت تومور را مؤثرتر کاهش دهند (تصویر 4).

اندازه‌گیری Total Oxidative Stress: همان‌طور که در تصویر 5 نشان داده شده است، درمان با دوکسوروبیسین موجب افزایش معنی‌دار سطح TOS در مقایسه با گروه کنترل شد. افزایش مشابهی نیز در گروه‌ دریافت‌کننده 2 ‌FINO+ پیرفنیدون  مشاهده شد. بیشترین افزایش در گروه ترکیبی 2 ‌FINO+ پیرفنیدون و دوکسوروبیسین رخ داد که نشان‌دهنده کاهش چشمگیر استرس اکسیداتیو در اثر این درمان ترکیبی است. این نتایج تأیید می‌کند TOS یک نشانگر قابل‌اعتماد آسیب اکسیداتیو است و درمان ترکیبی 2 ‌FINOو پیرفنیدون مؤثرترین کاهش را در آن ایجاد می‌کند.

سرطان پستان یکی از شایع‌ترین و مرگ‌بارترین سرطان‌ها در زنان سراسر جهان است و سالانه میلیون‌ها نفر را مبتلا می‌کند و باعث مرگ هزاران نفر می‌شود. علی‌رغم پیشرفت‌های قابل‌توجه در درمان‌های جراحی، شیمی‌درمانی، پرتودرمانی و درمان‌های هدفمند، مقاومت دارویی و عود بیماری همچنان از مهم‌ترین چالش‌ها در مدیریت سرطان پستان محسوب می‌شوند. به‌ویژه در تومورهای مقاوم به درمان، سلول‌های سرطانی می‌توانند با ایجاد مقاومت در برابر آپوپتوز، اثر داروهای ضدسرطان را کاهش دهند (2).

در سال‌های اخیر، فروپتوزیس به‌عنوان نوعی مرگ سلولی برنامه‌ریزی‌شده وابسته به آهن شناخته شده است که با پراکسیداسیون لیپید و تجمع ROS رخ می‌دهد و مکانیسمی متفاوت از آپوپتوزیس، نکروز یا اتوفاژی ارائه می‌دهد. فروپتوزیس ظرفیت ویژه‌ای در از بین بردن سلول‌های سرطانی مقاوم به آپوپتوز و سرکوب تومور دارد. این فرایند عمدتاً توسط هموستاز آهن، تعادل ردوکس سلولی و متابولیسم لیپید کنترل می‌شود و عواملی مانند 2 IRPنقش کلیدی در تنظیم آن ایفا می‌کنند. تجمع پراکسیدهای لیپیدی و حضور آهن دو‌ظرفیتی عامل اصلی آغاز فروپتوزیس است. در‌حالی‌که GSH و 4GPX سیستم دفاعی طبیعی سلول برای خنثی‌سازی ROS  اضافی را فراهم می‌کنند (9).

در مطالعه حاضر مشاهده شد فنوفیبرات‌، یک اندوپراکسید 1،2-دیوکسولان، می‌تواند با اکسیداسیون مستقیم آهن و مهار غیرمستقیم GPX4  موجب پراکسیداسیون گسترده لیپید و القای فروپتوزیس در سلول‌های سرطان پستان موش شود. بر‌اساس نتایج مطالعه حاضر، فنوفیبرات باعث افزایش بیان ژن ‌2  IRPشد که نشان‌دهنده القای مؤثر فروپتوزیس و کاهش ظرفیت بقای سلول‌های توموری است. Gaschler  و همکاران در سال 2018 نشان دادند  2‌‌FINO، یک اکسیدان، استرس اکسیداتیو را در سلول‌های HT-1080 افزایش می‌دهد‌. برخلاف سایر ترکیبات حاوی پراکسید، 2 ‌FINOمی‌تواند به‌طور انتخابی فروپتوز را به‌جای سایر اشکال مرگ سلولی القا کند. این انتخاب قابل‌توجه را می‌توان به عوامل مختلفی، از‌جمله غیرفعال کردن GPX4 یا لیپوفیلی بودن 2 ‌FINOنسبت داد. علاوه‌بر‌این 2‌‌FINO به‌طور غیرمستقیم فعالیت آنزیمی GPX4 را مهار می‌کند و مستقیماً آهن را اکسید می‌کند که به پراکسیداسیون گسترده لیپید منجر می‌شود. این یافته‌ها نشان می‌دهد اندوپراکسیدهایی مانند 2 ‌FINOمی‌توانند مکانیسم‌های متعددی از فروپتوز را آغاز کنند (10).

ازسوی‌دیگر، پیرفنیدون، داروی ضد‌فیبروز و ضدالتهاب، با اثر بر ریزمحیط تومور و افزایش فیبروز، می‌تواند جریان خون در تومور را کاهش دهد و اثرات 2 ‌FINOرا تقویت کند (11). درمان با دوکسوروبیسین موجب افزایش معنی‌دار سطح TOS در مقایسه با گروه کنترل شد‌. بیشترین افزایش در گروه ترکیبی 2 ‌FINO+ پیرفنیدون و دوکسوروبیسین رخ داد که نشان‌دهنده کاهش چشمگیر استرس اکسیداتیو در اثر این درمان ترکیبی است. این نتایج تأیید می‌کند که TOS یک نشانگر قابل‌اعتماد آسیب اکسیداتیو است و درمان ترکیبی 2 ‌FINOو پیرفنیدون مؤثرترین کاهش را در آن ایجاد می‌کند. یافته‌های هیستوپاتولوژیک بافت تومور رنگ‌آمیزی‌شده با تری‌کروم ماسون نشان داد درمان با دوکسوروبیسین موجب کاهش قابل‌توجه درصد مساحت فیبروز نسبت به گروه کنترل شد. کاهش بیشتری در درصد فیبروز در گروه‌های دریافت‌کننده 2‌‌FINO، پیرفنیدون و ترکیب 2 ‌FINO+ پیرفنیدون مشاهده شد‌. ترکیب 2 ‌FINO+ پیرفنیدون همچنین نسبت به پیرفنیدون منفرد کاهش بیشتری در فیبروز نشان داد، اما تفاوت آن با 2 ‌FINOمنفرد معنی‌دار نبود. این نتایج نشان داد 2 ‌FINOو به‌ویژه ترکیب آن با پیرفنیدون می‌توانند فیبروز بافت تومور را مؤثرتر کاهش دهند. نتایج حجم تومور و هیستوپاتولوژی نیز نشان داد ترکیب 2 ‌FINOو پیرفنیدون مؤثرتر از هر داروی منفرد در کاهش رشد تومور و فیبروز بافت تومور عمل می‌کند. کاهش حجم تومور و فیبروز با افزایش بیان ژن  2 IRPهمراه بود که تأکید بر نقش این مسیرها در مهار رشد تومور و القای فروپتوزیس دارد. این نتایج نشان می‌دهد 2 ‌FINOو به‌ویژه ترکیب آن با پیرفنیدون می‌توانند فیبروز بافت تومور را مؤثرتر کاهش دهند.

علاوه‌بر‌این، یافته‌های مطالعه حاضر نشان داد القاکننده‌های فروپتوزیس می‌توانند با روش‌های درمانی دیگر، از‌جمله ایمونوتراپی و پرتودرمانی، ترکیب شوند تا حساسیت تومور به درمان‌های مرسوم افزایش یابد. این رویکرد، به‌ویژه برای تومورهایی که با سطوح بالای بیان ژن‌های ضدفروپتوز مشخص می‌شوند، اهمیت دارد و ممکن است به بازگشت پاسخ به درمان‌های چنددارویی کمک کند.

نتایج مطالعه حاضر نشان داد ترکیب 2 ‌FINOو پیرفنیدون قادر است به‌طور مؤثر فروپتوزیس را در سلول‌های سرطان پستان موش القا کند و رشد تومور را کاهش دهد. ارزیابی حجم تومور نشان داد درمان ترکیبی این دو دارو بیشترین کاهش حجم تومور را در مقایسه با گروه‌های درمانی منفرد و گروه کنترل ایجاد کرد. این یافته‌ها نشان می‌دهد 2 ‌FINOو پیرفنیدون اثرات هم‌افزایانه بر سلول‌های سرطانی دارند و می‌توانند به‌عنوان یک رویکرد درمانی نوین برای سرطان‌های مقاوم به درمان‌های مرسوم مورد استفاده قرار گیرند.

تحلیل هیستوپاتولوژیک با استفاده از رنگ‌آمیزی تری‌کروم ماسون نشان داد درمان با 2 ‌FINOو پیرفنیدون، به‌ویژه در ترکیب، موجب کاهش فیبروز بافت تومور شد. در مطالعه حاضر بر‌عکس مطالعات قبلی، افزایش بیان ژن‌ 2 IRP‌نیز با افزایش فروپتوزیس و کاهش بقای سلول‌های توموری هماهنگ بود.

هدف قرار دادن متابولیسم آهن به‌عنوان یک رویکرد درمانی در سرطان، به‌دلیل نقش حیاتی آهن در تکثیر سلول‌های توموری و حفظ عملکرد میتوکندری، توجه ویژه‌ای یافته است. با‌این‌حال، شلاتورهای غیرانتخابی آهن، مانند دفروکسامین و دفراسیروکس، با محدودیت‌هایی، از‌جمله نفوذپذیری کم غشایی، سمیت سیستمیک و تولید گونه‌های فعال اکسیژن مواجه‌اند. این محدودیت‌ها مانع از استفاده بالینی گسترده آن‌ها شده است و نیاز به راهکارهای دقیق‌تر و هدفمند را آشکار می‌کند (12). در این راستا، مهارکننده‌های 2 IRPبه‌عنوان یک ابزار تخصصی، مزیت قابل‌توجهی ارائه می‌دهند. 2  IRPبه‌طور مستقیم تعادل آهن درون‌سلولی و عملکرد میتوکندری را تنظیم می‌کند و مسیرهای حیاتی مانند سنتز  DNA، ترمیم سلولی و چرخه سلولی را کنترل می‌نماید. مهار 2 IRPموجب اختلال در تعامل آن با عناصر پاسخ به آهن (IRE) شده و باعث القای آپوپتوز و مهار تکثیر سلول‌های سرطانی می‌شود، در‌حالی‌که متابولیسم سیستمیک آهن کمتر تحت تأثیر قرار می‌گیرد. یافته‌های مطالعه حاضر و برخی مطالعات نشان می‌دهد سطح بیان ژن 2 IRP  با حساسیت سلول‌ها به مهارکننده‌ها همبستگی دارد و می‌تواند به‌عنوان یک نشانگر زیستی پیش‌بینی‌کننده مورد استفاده قرار گیرد (8، 13، 14).

در برخی مطالعات نشان داده شده است مهار 2 IRP نه‌تنها موجب اختلال در هموستاز آهن می‌شود، بلکه مسیرهای وابسته به استرس اکسیداتیو و پراکسیداسیون لیپیدی را نیز تحت تأثیر قرار می‌دهد و ظرفیت القای فروپتوزیس را در سلول‌های توموری افزایش می‌دهد. ترکیب این رویکرد با عوامل ضد فیبروز مانند پیرفنیدون، می‌تواند ریزمحیط تومور را بازسازی کرده و دسترسی آهن و ROS را برای سلول‌های سرطانی محدود کند، در‌حالی‌که تجمع پراکسیدهای لیپیدی افزایش یافته و مرگ سلولی تسهیل می‌شود (14).

در‌مجموع، تغییرات بیان 2 IRP همراه با القاکننده‌های فروپتوزیس و تعدیل‌کننده‌های ریزمحیط تومور، یک استراتژی درمانی چندوجهی ارائه می‌دهد که می‌تواند رشد تومور، مقاومت دارویی و بازسازی ریزمحیط تومور را هم‌زمان هدف قرار دهد و پتانسیل بالینی قابل‌توجهی در درمان سرطان پستان مقاوم به دارو داشته باشد.

در‌مجموع، مطالعه حاضر اولین گزارش از اثرات هم‌زمان 2‌FINO و پیرفنیدون بر فروپتوزیس در سلول‌های سرطان پستان موش را ارائه می‌دهد و نشان می‌دهد استفاده ترکیبی از این دو دارو می‌تواند یک راهبرد نوین و مؤثر برای مقابله با سرطان پستان، به‌ویژه در تومورهای مقاوم به درمان‌های مرسوم، باشد. یافته‌ها اهمیت فروپتوزیس، تنظیم ژن‌های کلیدی و نقش ریزمحیط تومور در درمان سرطان پستان را برجسته می‌کند و زمینه را برای مطالعات بالینی آینده فراهم می‌سازد.

نتیجه‌گیری نهایی: مطالعه حاضر مکانیسم 2‌FINO را روشن می‌کند و دیدگاه‌های تازه‌ای در‌مورد شروع فروپتوزیس ارائه می‌دهد. تجزیه‌و‌تحلیل 2‌FINO و مشتقات آن نشان می‌دهد این دسته نوظهور از القاکننده‌های فروپتوزیس را می‌توان با حفظ اثربخشی بیولوژیکی آن‌ها، بسته به وجود سر اندوپراکسید و آبدوست، اصلاح کرد. علاوه‌بر‌این برخلاف القاکننده‌های قبلی فروپتوز که سیستم جمع‌آوری لیپید ـ پراکسید درون‌زا را در سلول‌ها مختل می‌کردند، 2‌FINO با اکسیداسیون مستقیم سوبستراهای مربوطه، فروپتوز را القا می‌کند. همچنین مشخص شده است عامل ضدفیبروتیک پیرفنیدون تأثیر مستقیمی بر سلول‌های تومور دارد که پتانسیل آن را به‌عنوان یک درمان ضد‌سرطان با تأثیر بر فیبروبلاست‌های مرتبط با سرطان (CAFs) و القای مرگ سلول‌های تومور نشان می‌دهد. این نشان‌دهنده یک استراتژی درمانی جدید است که دارو را برای هدف قرار دادن CAFهای محرک تومور در کنار سلول‌های تومور تغییر می‌دهد و به‌طور بالقوه نتایج بالینی بهتری را در مقایسه با شیمی‌درمانی سنتی ارائه می‌دهد. این یافته‌ها پتانسیل این درمان ترکیبی را به‌عنوان یک استراتژی امیدوارکننده برای درمان سرطان پستان در مدل موشی برجسته می‌کنند.

  ملاحظات اخلاقی

تمام آزمایش‌های حیوانی مطابق با دستورالعمل‌های ARRIVE و در چارچوب دستورالعمل 2010/63/EU اتحادیه اروپا برای مراقبت و استفاده از حیوانات آزمایشگاهی انجام شد. پروتکل‌های مطالعه توسط کمیته اخلاق دانشگاه آزاد اسلامی (IR.IAU.SRB.REC.1402.138) تأیید شدند.

سپاسگزاری

نویسندگان از مشارکت تیم تحقیقاتی انستیتو پاستور ایران، آزمایشگاه زکریای رازی (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران) و تیم‌های تحقیقاتی دانشکده دامپزشکی دانشگاه تهران تشکر می‎کنند.

تعارض منافع

هیچ گونه تعارض منافعی در ارتباط با این مطالعه وجود ندارد.

References

  1. Giaquinto AN, Sung H, Miller KD, Kramer JL, Newman LA, Minihan A, et al. Breast cancer statistics, 2022. CA Cancer J Clin. 2022;72(6):524–41. doi: 10.3322/caac.21754 PMID: 36190501
  2. Keshavarz S, Wall JR, Keshavarz S, Vojoudi E, Jafari-Shakib R. Breast cancer immunotherapy: a comprehensive review. Clin Exp Med. 2023;23(8):4431–47. doi: 10.1007/s10238-023-01177-z PMID: 37658246
  3. Giaquinto AN, Sung H, Newman LA, Freedman RA, Smith RA, Star J, et al. Breast cancer statistics 2024. CA Cancer J Clin. 2024;74(6):477–95. doi: 10.3322/caac.21863 PMID: 39352042
  4. Arnold M, Morgan E, Rumgay H, Mafra A, Singh D, Laversanne M, et al. Current and future burden of breast cancer: Global statistics for 2020 and 2040. The Breast. 2022;66:15–23. doi: 10.1016/j.breast.2022.08.010 PMID: 36084384
  5. Xie Y, Kang R, Klionsky DJ, Tang D. GPX4 in cell death, autophagy, and disease. Autophagy. 2023;19(10):2621–38. doi: 10.1080/15548627.2023.2218764 PMID: 37272058
  6. Li Z, Chen L, Chen C, Zhou Y, Hu D, Yang J, et al. Targeting ferroptosis in breast cancer. Biomark Res. 2020;8:1–27. doi: 10.1186/s40364-020-00230-3 PMID: 33292585
  7. Lungu II, Nistorescu S, Badea MA, Petre AM, Udrea AM, Banici AM, et al. Doxorubicin-conjugated iron oxide nanoparticles synthesized by laser pyrolysis: In vitro study on human breast cancer cells. Polymers (Basel). 2020;12(12). doi: 10.3390/polym12122799 PMID: 33256060
  8. Khiroya H, Moore JS, Ahmad N, Kay J, Woolnough K, Langman G, et al. IRP2 as a potential modulator of cell proliferation, apoptosis and prognosis in nonsmall cell lung cancer. Eur Respir J. 2017;49(4). doi: 10.1183/13993003.00711-2016 PMID: 28404645
  9. Zhou Q, Meng Y, Li D, Yao L, Le J, Liu Y, Sun Y, Zeng F, Chen X, Deng G. Ferroptosis in cancer: from molecular mechanisms to therapeutic strategies. Signal transduction and targeted therapy. 2024;8;9(1):55. doi: 10.1038/s41392-024-01769-5
  10. Gaschler MM, Andia AA, Liu H, Csuka JM, Hurlocker B, Vaiana CA, et al. 2 FINO initiates ferroptosis through GPX4 inactivation and iron oxidation. Nat Chem Biol. 2018;14(5):507–15. doi: 10.1038/s41589-018-0031-6 PMID: 29610484
  11. Fois AG, Sotgiu E, Scano V, Negri S, Mellino S, Zinellu E, et al. Effects of pirfenidone and nintedanib on markers of systemic oxidative stress and inflammation in patients with idiopathic pulmonary fibrosis: a preliminary report. Antioxidants. 2020;9(11):1064. doi: 10.3390/antiox9111064 PMID: 33143144
  12. Yang J, Zhou Y, Xie S, Wang J, Li Z, Chen L, et al. Metformin induces Ferroptosis by inhibiting UFMylation of SLC7A11 in breast cancer. J Exp Clin Cancer Res. 2021;40(1):206. doi: 10.1186/s13046-021-02012-7 PMID: 34162423
  13. Jeong YY, Hwang J, Park A, Cho S, Cho I, Won S, et al. Targeting iron regulatory protein 2 (IRP2) to disrupt iron metabolism enhances radiosensitivity through mitochondrial dysfunction in breast cancer cells. Cell Death Discov. 2025;11(1):357. doi: 10.1038/s41420-025-02653-z PMID: 40745071
  14. Hwang J, Park A, Kim C, Kim CG, Kwak J, Kim B, et al. Inhibition of IRP2-dependent reprogramming of iron metabolism suppresses tumor growth in colorectal cancer. Cell Commun Signal. 2024;22(1):412.
Journal of Veterinary Research
Volume 81, Issue 2
June 2026
Pages 113-122

Files

Share

How to cite

Statistics