A by-product of glutathione production in cancer cells may cause disruption in bone metabolic processes

Bone is a frequent site for metastasis of breast and prostate cancers, often resulting in pathologic changes in bone metabolism and severe pain. The mechanisms involved are not well understood, but tumour cells may release factors that interfere with bone homeostasis. Several observations have led us to hypothesize that the functional disruptions in bone metastasis are the result of a biological process common to many cell types. The high metabolic activity characteristic of cancer cells often upregulates oxidative stress protection mechanisms such as the antioxidant molecule glutathione. In maintaining redox balance, this normal metabolic response may result in unintended pathologic effects in certain sensitive organ sites. Malignant glioma cells kill surrounding neurons in the brain specifically by secreting the amino acid glutamate, an obligatory waste product of glutathione synthesis. We suggest that glutamate release is a plausible mechanism that may account for the pathologic changes in bone metastasis, since bone, like brain, is also highly sensitive to glutamatergic disruption. This report reviews the available evidence to draw a mechanistic connection between tumour cell oxidative stress and the pathology seen in patients with bone metastasis.

L’os est un site métastasique fréquent des cancers du sein et de la prostate, entraînant souvent des modifications pathologiques dans le métabolisme osseux, ainsi qu’une douleur intense. On ne comprend pas très bien les mécanismes en cause, mais on croit que les cellules tumorales pourraient libérer des facteurs interférant avec l’homéostasie osseuse. Plusieurs observations nous ont conduit à émettre l’hypothèse que les altérations fonctionnelles dans la métastase osseuse pourraient découler d’un processus biologique commun à de nombreux types de cellules. La forte activité métabolique caractéristique des cellules cancéreuses régule souvent à la hausse les mécanismes de protection contre le stress oxydatif, telle la molécule antioxydante glutathion. En maintenant l’équilibre redox, cette réponse métabolique normale pourrait entraîner des effets pathologiques non désirés dans certains organes sensibles. Les cellules des gliomes malins tuent les neurones environnants spécifiquement par la sécrétion de l’acide aminé glutamate, un produit de déchet obligatoire de la synthèse du glutathion. Nous suggérons que la libération du glutamate est un mécanisme plausible pouvant expliquer les modifications pathologiques dans la métastase osseuse, puisque l’os, comme le cerveau, est très sensible à la perturbation glutamatergique. Cet article résume les données disponibles établissant un lien mécaniste entre le stress oxydatif dans la cellule tumorale et la pathologie observée chez les patients présentant une métastase osseuse.