Miliony ludzi na całym świecie regularnie spożywają wodę zanieczyszczoną arsenem. Narażenie na arsen zostało wcześniej związane z rozwojem różnych rodzajów nowotworów, w tym raka skóry. Badania dotyczące molekularnych mechanizmów regulujących karcynogenezę spowodowaną arsenem są nadal rzadkie. Na podstawie badań in vitro naukowcy z Japonii wykazują, w jaki sposób kalcytriol, czyli aktywowana witamina D3, hamuje karcynogenezę wywołaną arsenem w pewnych typach komórek skóry zwanych "keratynocytami".
Według ostatnich szacunków, ponad 140 milionów ludzi z 50 krajów regularnie jest narażonych na arsen poprzez picie zanieczyszczonej wody. Poziom narażenia znacznie przekracza wartość wytyczną (10 μg/L) określoną przez Światową Organizację Zdrowia. Uznane jest, że przewlekłe narażenie na arsen z wody pitnej powoduje różne rodzaje raka, w tym raka skóry. Niestety, brakuje ogólnych danych na temat biologicznych mechanizmów regulujących karcynogenezę spowodowaną arsenem. Ponadto, metody zapobiegania i leczenia karcynogenezy spowodowanej arsenem pozostają dotąd nieuchwytne.
Naukowcy z Instytutu Technologii Shibaura (SIT) i Uniwersytetu Nagoya niedawno zdołali zidentyfikować podstawowe mechanizmy biologiczne hamowania karcynogenezy. Wykorzystując badania in vitro, zespół badawczy był w stanie wykazać, w jaki sposób kalcytriol, czyli aktywowana witamina D3, hamuje karcynogenezę spowodowaną arsenem w pewnych typach komórek skóry zwanych "keratynocytami". Te komórki są głównie obecne w naskórku, czyli najbardziej zewnętrznej warstwie skóry. Ustanowiono naukowo, że pewne molekuły sygnalizacyjne - białka kinazy (np. MEK lub "AKT"), które kontrolują przebieg różnych procesów biologicznych - są silnie związane z rozwojem guzów.
Profesor Ichiro Yajima z Jednostki Toksykologii Molekularnej i Komórkowej, Wydziału Bioscience and Engineering w SIT, który kierował zespołem badawczym, mówi: "Nasze badania in vitro na nontumorigennych keratynocytach skóry HaCaT u ludzi wykazały, że kalcytriol, znany także jako aktywowana witamina D3 lub 1,25-dihydroksywitamina D3, hamuje arsenem wywołany wzrost bez utrzymywania się podłoża z jednoczesnym ograniczeniem aktywacji związanej z rakiem szeregu szlaków sygnalizacyjnych, w tym szlaków MEK, ERK1/2 i AKT, a także aktywności cyklu komórkowego."
Aby wyjaśnić związek między pobieraniem arsenu a leczeniem kalcytriolem, badacze zmierzyli poziom arsenu w komórkach HaCaT - trwałych, spontanicznie uwiecznionych keratynocytach naskórka człowieka - leczonych kalcytriolem za pomocą spektrometru mas z plazmą sprzężoną indukcyjnie. Co ciekawe, poziom arsenu w komórkach HaCaT hodowanych z arsenem znacznie spadł, gdy te komórki były leczone rosnącymi dawkami kalcytriolu. Wyniki tych badań zostały opublikowane w czasopiśmie American Journal of Cancer Research.
Dr. Masashi Kato, który pełni funkcję profesora w Katedrze Zdrowia Zawodowego i Środowiskowego na Uniwersytecie Nagoya w Japonii i jest współpracownikiem w badaniu, dodaje: "Kalcytriol znacznie ograniczył pobieranie arsenu w komórkach HaCaT poprzez regulację ekspresji genów akwaporyn (AQP7, 9 i 10), które były zmodyfikowane przez narażenie na arsen. Ekspresja receptora witaminy D znacząco wzrosła wskutek ekspozycji na arsen, podczas gdy kalcytriol nie miało wpływu na ekspresję receptora."
Następnie badacze postanowili zbadać, czy kalcytriol miał działanie hamujące na karcynogenezę wywołaną arsenem w komórkach innego typu niż keratynocyty skórne. W tym celu przeprowadzono testy wzrostu niezależnego od utrzymywania podłoża przy użyciu ludzkiej normalnej linii komórkowej nabłonka płucnego o nazwie "Beas-2b". Wyniki tych testów były równie zadziwiające: wzrost niezależny od utrzymywania podłoża w komórkach Beas-2b leczonych kalcytriolem został stłumiony w zakresie od 21,4% do 70,0%, co sugeruje, że potencjał kalcytriolu w hamowaniu karcynogenezy wywołanej arsenem nie jest ograniczony do keratynocytów.
