La citrullinazione nei carcinomi squamosi della testa e del collo: studio osservazionale su 42 pazienti

Introduction: Citrullination is a post-translational modification of proteins in which the amino acid arginine is converted into citrulline. This process is catalyzed by peptidylarginine deiminase enzymes, known as PAD, of which there are five isoforms: PAD 1, 2, 3, 4, and 6. Although citrullination has been extensively studied in the context of autoimmune pathologies such as rheumatoid arthritis, its role has never been examined in squamous cell carcinomas of the head and neck. Objectives: The primary endpoint of the study aims to evaluate the gene expression levels of all 5 PAD isoforms in tumor samples and surrounding healthy mucosa for each patient analyzed. Secondly, the possible correlation between the gene expression of PAD isoforms with Papilloma virus infection, tumor stage, and tumor grading was also evaluated. Materials and Methods: 42 patients were recruited for the study. For each patient, a sample of tumor tissue and surrounding healthy mucosa was collected and analyzed. The collected samples were used for DNA extraction for HPV infection screening, and RNA extraction for evaluating the gene expression of PAD isoforms using RT-PCR. Results: We found that, in most cases, the expression levels of various PAD isoforms were down- regulated in tumor samples compared to healthy mucosa. However, the only isoform that differed was PAD2: it was found down-regulated in 38.1% of tumor samples compared to healthy mucosa and up-regulated in the same percentage of samples, while in the remaining samples (23.8%), the expression level was unchanged. We also found that tumor grading significantly influenced the expression levels of PAD 3 (p=0.003) and PAD 6 (p=0.017). However, statistical analyses conducted on HPV infection and tumor stage did not show a statistically significant association with the gene expression of any PAD isoform. Conclusions: PAD enzymes exhibit higher gene expression levels in healthy mucosa samples. HPV infection and tumor stage do not have a significant impact on gene expression levels. Instead, tumor grading affects the gene expression of these enzymes. Comparing these results with those in the literature, we have understood that this mechanism is extremely variable. Indeed, in other neoplasms where it has been analyzed, it has produced results that differ significantly from what we have observed.

Premessa: La citrullinazione è una modificazione post-traduzionale delle proteine in cui l'aminoacido arginina viene convertito in citrullina. Questo processo è catalizzato dagli enzimi peptidilarginina deaminasi, noti come PAD, di cui esistono cinque isoforme: PAD 1, 2, 3, 4 e 6. Sebbene la citrullinazione sia stata ampiamente studiata nel contesto delle patologie autoimmuni, come l'artrite reumatoide, il suo ruolo non è stato mai esaminato nei carcinomi squamosi della testa e del collo. Obiettivi: L'endpoint primario dello studio mira a valutare i livelli di espressione genica di tutte e 5 le isoforme di PAD in campioni di tumore e di mucosa sana circostante per ogni paziente preso in analisi. Secondariamente, è stata anche valutata la possibile correlazione tra l'espressione genica delle isoforme PAD con l'infezione da Papilloma virus, lo stadio tumorale e il grading del tumore. Materiali e metodi: I pazienti reclutati nello studio sono stati 42. Per ogni paziente sono stati prelevati un campione di tumore e di mucosa sana circostante che sono stati analizzati. I campioni prelevati sono stati utilizzati per l'estrazione di DNA, per la ricerca dell'infezione da HPV, e RNA, per valutare l'espressione genica degli isoenzimi PAD mediante RT-PCR. Risultati: Abbiamo constatato che, nella maggior parte dei casi, i livelli di espressione delle varie isoforme PAD erano down-regolati nei campioni tumorali rispetto alla mucosa sana. Tuttavia, l'unica isoforma che differiva era PAD2: è stata ritrovata down-regolata nel 38,1% dei campioni di tumori rispetto alla mucosa sana e up-regolata nella stessa percentuale di campioni, mentre nei restanti campioni (23,8%) il livello di espressione era invariato. Abbiamo anche riscontrato che il grading tumorale influenzava in modo statisticamente significativo sia i livelli di espressione di PAD 3 (p=0,003) che di PAD 6 (p=0,017). Tuttavia, le analisi statistiche condotte sull'infezione da HPV e sullo stadio tumorale non hanno evidenziato un'associazione statisticamente significativa con l'espressione genica di nessuna isoforma PAD. Conclusioni: Gli enzimi PAD mostrano livelli di espressione genica più elevati nei campioni di mucosa sana. L'infezione da HPV e lo stadio tumorale non hanno un impatto significativo sui livelli di espressione genica. Invece, il grading tumorale incide sull'espressione genica di tali enzimi. Confrontando questi risultati con quelli presenti in letteratura, abbiamo compreso che questo meccanismo è estremamente variabile. Infatti, in altre neoplasie in cui è stato analizzato, ha prodotto risultati che differiscono significativamente da quelli che abbiamo osservato.