Effetto delle antracicline sul DNA mitocondriale delle cellule periferiche mononucleate circolanti (PBMC) nei pazienti affetti da linfoma di Hodgkin

Abstract

È stato proposto che l'accumulo preferenziale delle antracicline nella matrice mitocondriale possa innescare un circolo vizioso auto-perpetuante in cui l'alterazione del DNA mitocondriale e il danno ossidativo si potenziano a vicenda, portando a un progressivo deterioramento mitocondriale. Per testare questo, abbiamo monitorato il tasso di consumo di ossigeno (OCR) e il numero di copie del mt-DNA (mtDNA-CN) delle cellule mononucleate del sangue periferico (PBMC) prelevate da 23 pazienti con linfoma di Hodgkin (HL) e PET/CT negativa dopo due cicli di ABVD, secondo i criteri di Deauville. In tutti questi pazienti, le PBMC sono state isolate in tre momenti: prima del trattamento (basale), dopo due cicli di ABVD (interim) e tre mesi dopo la fine della terapia (EoT). I dati del basale sono stati confrontati con i dati di 23 soggetti selezionati secondo un criterio caso-controllo. Abbiamo utilizzato il Seahorse per valutare l‘OCR delle PBMC e la DdPCR per valutare il mtDNA-CN. Al basale, le PBMC di HL mostravano una riduzione dell'OCR mitocondriale sia nella frazione legata all'ATP che in quella indipendente dall'ATP. Questo deterioramento contrastava con un assetto mitocondriale preservato, testimoniato dal mtDNA-CN nei pazienti HL e nei controlli. All’interim, sia l'OCR mitocondriale che il mtDNA-CN sono aumentati in tutti i pazienti HL. Nei 18 soggetti che hanno raggiunto la remissione completa secondo i criteri di Lugano, entrambe le variabili sono tornate ai valori di baseline, mentre nei 5 pazienti con malattia persistente, sia l'OCR mitocondriale che il mtDNA-CN sono rimasti elevati. Le cellule neoplastiche di HL e le cellule normali condividono una sensibilità simile alla tossicità della doxorubicina attraverso meccanismi che coinvolgono la regolazione della funzione e della biogenesi mitocondriale. Questo suggerisce che il pattern metabolico delle PBMC potrebbe configurarsi come un possibile marcatore dell'efficacia del trattamento, almeno nei pazienti con HL.

The preferential accumulation of anthracyclines in the mitochondrial matrix has been proposed to trigger a self-perpetuating vicious cycle with mitochondrial DNA (mtDNA) alteration and oxidative damage enhance one each other leading to a progressive mitochondrial impairment. To test this hypothesis, we monitored the oxygen consumption rate (OCR) and the mt-DNA copy number (mtDNA-CN) of peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) harvested from 23 patients with Hodgkin lymphoma (HL) and negative PET/CT after two ABVD cycles according to the Deauville criteria. In all these patients, PBMCs were isolated at three time points: before treatment (baseline), after two ABVD cycles (interim) and three months after therapy completion (EoT). Baseline data were compared with the corresponding features of 23 subjects selected according to a case-control criterion. Seahorse technology was exploited to evaluate PBMCs oxygen consumption rate (OCR). mtDNA-CN was assayed using Digital Droplet PCR, which allows for the absolute and precise quantification of DNA or RNA. At baseline, HL PBMCs showed a decreased mitochondrial OCR in both its ATPlinked and ATP-independent fractions. This impairment mismatched a preserved mitochondrial asset, testified by the mtDNA-CN in HL patients and control subjects. At the interim evaluation, both mitochondrial OCR and mtDNA-CN increased in all HL patients. However, in the 18 subjects scored as complete remission by the Lugano criteria of EoT PET/CT, both variables decreased back to the baseline values. By contrast, in the 5 patients with persistent disease, both mitochondrial OCR and mtDNA-CN remained elevated. HL neoplastic cells and normal elements share a similar sensitivity to doxorubicin toxicity through mechanisms that involve the regulation of mitochondrial function and biogenesis, possibly configuring the metabolic pattern of PBMCs as a possible marker of treatment effectiveness, at least in HL patients.