ROLA UKŁADU GABA-ERGICZNEGO W POWSTAWANIU NOWOTWORÓW PĘCHERZA MOCZOWEGO I GRUCZOŁU KROKOWEGO ? BADANIA WSTĘPNE
Artykuł opublikowany w Urologii Polskiej 1998/51/4.

WSTĘP
Nowotwory narządów układu moczowo-płciowego należą do najczęst-
szych przyczyn zgonów u mężczyzn. Pomimo intensywnie prowadzonych
badań, wciąż pozostaje nie wyjaśniony mechanizm nowotworzenia. Po-
szukuje się specyficznych dla karcynogenezy markerów biochemicznych.
Autorzy wielu prac wskazują na nieco odmienny metabolizm komórek
rakowych od metabolizmu komórek zdrowych. Czy zaburzenia w prze-
mianach metabolicznych aminokwasów, które są integralnym składni-
kiem komórek żywych organizmów, mogą być specyficzne dla patolo-
gicznie rozrastających się komórek?
Kwas ?aminomasłowy (GABA) jest jednym z podstawowych, obok gli
cyny, tauryny, proliny, seryny i ?alaniny, neuroprzekaźników aminokwa
sowych o działaniu hamującym w ośrodkowym układzie nerwowym
[12]. GABA powstaje w wyniku dekarboksylacji kwasu glutaminowego.
Enzymem odpowiedzialnym za tę reakcję jest dekarboksylaza kwasu glu-
taminowego (GAD, EC 4.1.1.15). GAD został po raz pierwszy wyizolowa-
ny z mózgu myszy, ma masę cząsteczkową 85 000, a jako kof aktora potrze-
buje fosfopirydoksalu. GAD występuje w dwóch postaciach: jako GAD I
i GAD II. Wysokie stężenie GAD I stwierdzono w ośrodkowym układzie
nerwowym prawie wyłącznie w zakończeniach nerwowych, małe ilości
w innych tkankach organizmu. GAD II natomiast występuje w różnych
tkankach poza układem nerwowym. Enzymem rozkładającym GABA jest
transaminaza kwasu ?-aminomasłowego (GABA-T). GABA wywiera
swoje działanie za pośrednictwem specyficznych miejsc receptorowych,
aktywując kanał chlorkowy. Opisano dwa typy receptorów GABA:
GABA-A i GABA-B. Agonistą receptorów GABA-A jest muscimol, anta-
gonistami są bikukulina i pikrotoksyna. Agonistą receptora GABA-B jest
baklofen. Receptory GABA-A są funkcjonalnie związane z błonowym ka-
nałem chlorkowym. Ich aktywacja wywołuje napływ jonów chlorkowych
do wnętrza komórek, co oznacza postsynaptyczne hamowanie. Pobudze-
nie zaś receptorów GABA-B powoduje wzrost przepuszczalności dla jo-
nów wapniowych oraz potasowych i wpływa hamująco na uwalnianie in-
nych neuroprzekaźników (noradrenaliny, dopaminy, serotoniny) [1].
Również poza centralnym układem nerwowym stwierdzono obecność
GABA i GAD. Szczególną uwagę zwraca populacja neuronów GABA
w splocie śródściennym mięśniówki przewodu pokarmowego [8]. Uważa
się, że GABA jest w sposób pośredni zaangażowany w kontrolę motoryki
jelit. Prawdopodobnie ma regulacyjny wpływ na uwalnianie przekaźni-
ków bezpośrednio odpowiedzialnych za skurcz mięśni, a przede wszyst-
kim acetyloeholiny (Ach) [5]. Poza tym zarówno GABA, jak i GAD stwier-
dzono w niektórych nieneuronalnych tkankach, jak: trzustka, jajnik,
jajowód, jądra, płuca i pęcherz moczowy [3,4,8,14,20]. Układ GABA-ergicz-
ny ma istotny wpływ na sekrecję wielu hormonów podwzgórzowo-przysad-
kowych⁶.
W ostatnich latach pojawiły się prace dotyczące wpływu GABA na
karcynogenezę. Grupa badaczy japońskich indukowała proces nowotwo-
rowy w okrężnicy, podając szczurom azoksymetan (AOM) [18] . Poda-
wany równocześnie baklofen, agonistą receptora GABA-B, osłabiał pro-
ces nowotworzenia. W grupie otrzymującej baklofen prawie wszystkie
guzy okrężnicy były gruczolakami, w odróżnieniu od grupy, której po-
dawano wyłącznie AOM, gdzie rozwinęły się głównie gruczolakoraki.
W innym eksperymencie, podając N-methyl-N’nitro-N-nitrosoguanidy
nę (MNNG), stymulowano nowotworzenie w żołądku [17]. Równoległe
podawanie GABA i baklofenu istotnie zmniejszało liczbę raków żołąd-
ka. Stwierdzono także ochronny wpływ muscimolu, agonisty receptora
GABA-B, na raka żołądka indukowanego MNNG u szczurów z nadci-
śnieniem [19]. Występowanie w pęcherzu moczowym i tkankach gru-
czołowych znacznej koncentracji receptorów GABA-A i GABA-B, stwier-
dzona wysoka aktywność GAD oraz obiecujący wpływ GABA i jego
agonistów na proces karcynogenezy były inspiracją dla oznaczenia za-
wartości GABA oraz aktywności GAD w raku pęcherza moczowego,
raku i łagodnym rozroście stercza.
MATERIAŁ I METODY
Materiał do badań stanowiły wycinki ściany pęcherza moczowego ma-
kroskopowo i histologicznie nie zmienionego oraz objętego procesem no-
wotworowym, a także tkanki gruczołu krokowego pobrane od chorych
z łagodnym rozrostem i rakiem stercza. Badaniami objęto 25 chorych le-
czonych w Klinice Urologii AM w Lublinie. Wśród nich było: 11 osób z ra-
kiem pęcherza moczowego, 8 z łagodnym rozrostem stercza oraz
6 z rakiem gruczołu krokowego (tab. I). Rozpoznanie potwierdzano na
podstawie badania histopatologicznego. Materiał pobierano śródopera-
cyjnie. Tkanki natychmiast po pobraniu zamrażano w temperaturze -18°C.
Zawartość G AB A oraz aktywność GAD oznaczono metodą spektrofluory-
metryczną według Lowe’a w modyfikacji Suttona [10,15]. Fluorescence
odczytywano w spektrofluorymetrze Perkin-Elmer LS 3B przy długo-
ściach fal 380 i 450 nm. Zawartość GABA wyrażano w ?g na 1 g tkanki,
natomiast aktywność GAD ? w ?g GABA syntetyzowanego przez 1 g
tkanki w ciągu godziny. Wyniki badań zestawiono w postaci średnich
X ? SE i opracowano statystycznie na podstawie testu t-Studenta.
WYNIKI
Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na istotny statystycz-
nie wzrost zawartości kwasu y-aminomasłowego w rakach pęcherza
moczowego w stosunku do grupy kontrolnej, którą stanowiły tkanki
pęcherza moczowego makroskopowo i histologicznie nie zmienionego.
Średnie stężenie GABA w fizjologicznych pęcherzach wynosiło 102,14 ?g
na 1 g tkanki, natomiast w zmienionych nowotworowo ? 256,79 ?g
na 1 g tkanki (tab. II). Różnica ta stanowiła wzrost zawartości GAB A
o 163% w tkance nowotworowej w porównaniu z pęcherzami moczo-
wymi fizjologicznymi (ryc. 1). Zanotowano również istotny statystycz-
nie wzrost aktywności dekarboksylazy kwasu glutaminowego w ra-
kach pęcherza moczowego w porównaniu z tkankami pęcherza
moczowego nie zmienionymi chorobowo (tab. II). Aktywność GAD była
o 94% wyższa w tkance nowotworowej niż aktywność tego enzymu
w tkankach pęcherza zdrowego (ryc. 1).
Nie wykazano istotnych statystycznie różnic w zawartości GABA i ak-
tywności GAD między łagodnym rozrostem gruczołu krokowego a ra-
kiem tego narządu; w obu grupach stwierdzono podobnie wysokie war-
tości oznaczeń (tab. III). Średnia zawartość GABA wynosiła 286,06 ?g na
1 g tkanki w łagodnym rozroście stercza i 316,76 ?g na 1 g tkanki w raku
gruczołu krokowego. Aktywność GAD wynosiła natomiast odpowied-
nio 277,62 ng GABA na 1 g tkanki na 1 h dla łagodnego rozrostu gruczo-
łu krokowego i 317,60 ng GABA na 1 g tkanki na 1 h dla raka gruczołu
krokowego (tab. III).
OMÓWIENIE
Kwas ?aminomasłowy występuje w wysokich stężeniach w pęche
rzu moczowym. Wykazano dużą gęstość receptorów GABA-A pomię-
dzy warstwami mięśni gładkich dna pęcherza oraz cewki moczowej [7].
W pęcherzu stwierdzono także obecność receptorów GABA-B [4]. Od-
działując za pośrednictwem- tych receptorów, GABA hamuje skurcz wy-
pieracza pęcherza moczowego. W dostępnym piśmiennictwie nie znale-
ziono danych odnośnie do ewentualnego występowania GABA
w gruczole krokowym. Na podstawie badań własnych potwierdzono
wysoką zawartość GABA i dużą aktywność GAD w tkankach pęcherza
moczowego. Wykazano także znaczną aktywność układu GABA-ergicz-
nego w łagodnym rozroście i raku stercza.
GABA uważany jest ostatnio za czynnik osłabiający proces nowotwo-
rzenia, co wykazano doświadczalnie na przykładzie raków okrężnicy
i żołądka [18-20]. Istnieją sugestie, że działanie to wynika pośrednio
z hamującego wpływu GABA na wydzielanie hormonu adrenokorty-
kotropowego (ACTH). ACTH zwiększa bowiem liczbę mitoz w śluzówce
żołądka [13]. Ochronne działanie GABA w stosunku do procesu kar-
cynogeńezy może wynikać także z wpływu neuroprzekaźnika na układ
przywspółczulny. Pobudzenie receptora GABA-A powoduje nasilone
uwalnianie Ach.
Jednocześnie wykazano, że Ach zmniejsza istotnie liczbę raków żo-
łądka indukowanych MNNG [16]. GABA wywiera działanie anty nowo-
tworowe również za pośrednictwem receptora GABA-B. Stwierdzono
mianowicie, że baklofen osłabia aktywność sympatyczną, hamując uwal-
nianie przekaźników z przedzwojowych neuronów współczulnych
i uwalnianie katecholamin z nadnerczy [2]. Norepinefryna z kolei sty-
muluje proliferację komórek jelita, co dzieje się za pośrednictwem recep-
torów a-adrenergicznych [9]. Na podstawie przeprowadzonych badań
stwierdzono istotny statystycznie wzrost zawartości GABA i aktywno-
ści GAD w rakach pęcherza moczowego w stosunku do pęcherza zdro-
wego. Można sądzić, że gromadzenie dużej ilości GABA w tkance no-
wotworowej stanowi swoistą reakcję obronną organizmu. Podobnie
wysokie wartości GABA i GAD zanotowano w łagodnym rozroście ster-
cza i raku stercza. W przypadku gruczołu krokowego problem stanowi
oznaczenie neuroprzekaźnika w tkance nie zmienionej chorobowo, któ-
ra stanowiłaby grupę kontrolną. Dane z piśmiennictwa wskazują na
wysoką zawartość GABA i aktywność GAD w rakach jelita grubego [11].
Uzyskane wyniki wydają się wskazywać, że uzupełnianie leczenia prze-
ciwnowotworowego agonistami GABA może mieć korzystny wpływ na
jego efekty.

1. [1] Borman, J.: Elecłrophysilogy ofGABA-A and GABA-B receptor subtypes. TINS
2. 1988,11,112-116.
3. [2] Castro, E., Oset-Gasque, M. I., Gonzalez, M. P.: GABA A and GABA B
4. receptors are functionally actwe in the regulation of catecholamine secretion by bov-
5. ine chromaffin cells. J. Neurosci. Res. 1989, 23, 290-296.
6. [3] Chapman, R. W., Hey, J. A., Rizzo, C. A., Bolser, D. C: GABA-B recep-
7. tors in the lung. Trends Pharmacol. Sci. 1993,14, 26-29.
8. [4] Chen, T. F., Doyle, P. T., Ferguson, D. R.: Inhibitory role of gamma-amino-
9. butyric acid in the rabbit urinary bladder. Br. J. Urol. 1992, 69,12-16.
10. [5] Crema, A., de Ponti, F.: Recent advances in physiology and pharmacology of
11. intestinal motility. Pharmacol. Res. 1984,1, 67-72.
12. [6] DeFeudis, F. V.: GABA and hormonal secretion. TIPS 1984, 5,152-156.
13. [7] Erdo, S. L., Mione, M. C, Amenta, F., Wolff, J. R.: Binding of [3H]-musci-
14. mol to GABA A sites in the gulnea-pig urinary bladder: biochemical assay and auto-
15. radiography. Br. J. Pharmacol. 1989, 96, 313-318.
16. [8] Jessen, K. R., Mirsky, R., Hills, J. M.: GABA as autonomie neurotransmitter:
17. studies on intrinsic GABA ergic neurons in the myenteric plexus of the gut. TINS
18. 1987,10, 255-261.
19. [9] Kennedy, M. F., Tutton, P. J., Barkla, D. H.: Adrenergic factors involved in
20. the control of erypt cell proliferation in jejunum and descending colon of mouse.
21. Clin. Exp. Pharmacol. Physiol. 1986,10, 577-586.
22. [10] Lowe, I. P., Robins, R., Eyerman, G. S.: The fluorimetric measurement
23. of glu tamie decarboxylase and its distribution in brain. ]. Neurochem. 1958, 3,
24. 8-18.
25. [11] Matuszek, M.: Poziom kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) i aktywność de-
26. karboksylazy kwasu glutaminowego (GAD) w przeszczepionym nowotworze (CX-2)
27. u myszy oraz w guzie nowotworowym jelita grubego u człowieka. Praca doktor-
28. ska. I Klinika Chirurgii Ogólnej AM w Lublinie, Lublin 1996.
29. [12] McGeer, P. L., Eccles, J. C, McGeer, E. G.: Inhibitory amino acid neuro-
30. transmitters. [w:] Molecular Neurobiology of the Mammalian Brain. Plenum Press,
31. New York, London 1987,197-226.
32. [13] Miguez, I., Aldegunde, M. A.: Effect of gamma-aminobutyńc acid on cortico-
33. sterone secretion: involvement of the noradrenergic system. Life Sci. 1990,46,875-
34. -880.
35. [14] Ong, I., Kerr, D.I.: GABA-receptors in peripheral tissues. Life Sci. 1990, 46,
36. 1489-1501.
37. [15] Sutton, J., Simmonds, M. A.: Effect of acute and chronic pentobarbitone on the
38. y-aminobutyric acid system in rat brain. Biochem. Pharmacol. 1974, 23,1801-
39. -1808.
40. [16] Tatsuta, M., Iishi, H., Baba, M.: Inhibition by neostigmine and isoproterenol
41. and promotion by atropinę of experimental carcinogenesis in rat stomach by
42. N-methyl-N'-nitro-N-nitrosogguanide. Int. J. Cancer 1989, 44,188-189.
43. [17] Tatsuta, M., Iishi, H., Baba, M., Nakaizumi, A., Ichii, M., Taniguchi,
44. H.: Inhibition by gamma-amino-n-butyric acid and baclofen of gastric carcinogen-
45. esis induced by N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine in Wistar rats. Cancer Res.
46. 1990, 50, 4931-4934.
47. [18] Tatsuta, M., Iishi, H., Baba, M., Taniguchi, H.: Attenuation by the GABA
48. receptor agonist baclofen of experimental carcinogenesis in rat colon by azoiymeth-
49. ane. Oncology 1992, 49, 241-245.
50. [19] Tatsuta, M., Iishi, H., Baba, M., Uehara, H., Nakaizumi, A., Tanigu-
51. chi, H.: Protection by muscimol against gastric carcinogenesis induced by
52. N~methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine in spontaneously hypertensive rats. Int. J.
53. Cancer'l992, 52, 924-927.
54. [20] Tillakaratne, N. ]., Erlander, M. G., Collard, M. W., Greif, K. R, Tobin,
55. A. J.: Glutamate decarboxylases in nonneuronal cells of rat testis and oviduct: dif-
56. ferential expression of GAD 65 and GAD 67. J. Neurochem. 1992, 58, 618-627.