Emerging role of GSK-3β as a promising therapeutic target for classical Hodgkin Lymphoma

Glycogen synthase kinase-3 beta (GSK-3β) is a serine/threonine kinase involved in glycogen metabolism, in cell cycle progression, differentiation and embryogenesis. One of the major biological functions of GSK-3β is to inhibit β-catenin by sequestration and promotion of its proteasomal degradation in the Wnt canonical pathway. Aberrant GSK-3β has been implicated in the pathogenesis of many disorders such as diabetes, Alzheimer’s and Parkinson’s disease and cancer. The biological role of GSK-3β in classical Hodgkin lymphoma (cHL) has not yet been clarified. Three tissue microarrays (TMA) for immunohistochemical studies were obtained from formalinfixed paraffin-embedded samples collected at diagnosis from 100 cHL patients. TMA sections were investigated by antibodies reactive with total GSK-3β, pY216 and pS9 GSK-3β and β-catenin. Three samples of hyperplastic lymph nodes were added. The mRNA expression profile of GSK-3β in normal B-cells populations, plasma cells (PC) and cHL microdissected neoplastic cells was performed. We observed that GSK-3β was present in 100% of cHL cases with a range of positivity from 10% to 100% and a mean expression of 65% of positive Hodgkin and Reed Sternberg cells. The germinal centres of the reactive follicles showed a diffuse cytoplasmic positivity of the kinase in both centrocytes and centroblasts (CB). The mRNA expression levels were significantly higher only in CB compared to the neoplastic population (P = 0.0004). Positive stimulatory pY216 GSK-3β has been observed in 100% of cHL cases with a range of positivity in the neoplastic population from 8% to 100% and a mean expression of 56% of positive malignant cells. The active form of the kinase was predominantly relocated in the nucleus of the Hodgkin and Reed-Sternberg cells. Among the 100 samples, 20 were assessed positive for the inhibitory pS9 GSK-3β with a range of positivity in the neoplastic population from 1% to 58% and a mean expression of 8%. β-catenin was detected only in 12% of the cases with a predominant localization in the nucleus. Interestingly, a statistically significant association between the β-catenin positivity and the inhibitory pGSK-3β expression was observed (P = 0.013). We report a different modulation of GSK-3β gene transcription supported by a constitutive activation of the kinase in cHL, resulting in the negative regulation of β-catenin and an altered physiological turnover of the kinase. These data suggest GSK-3β as a promising novel target for therapeutic intervention in cHL.

La glicogeno sintasi chinasi-3 beta (GSK-3β) è una serina/treonina chinasi coinvolta nel metabolismo del glicogeno, nel ciclo cellulare, la differenziazione e l'embriogenesi. Una delle principali funzioni biologiche di GSK-3β è quello di inibire la β-catenina sequestrandola e promuovendone la degradazione al proteasoma nella via canonica Wnt. L’aberrante espressione di GSK-3β è implicata nella patogenesi di molte malattie come il diabete, il morbo di Alzheimer e il Parkinson e il cancro. Il ruolo biologico di GSK-3β nel Linfoma di Hodgkin classico (cHL) non è stato ancora chiarito. Tre microarrays tissutali (TMA) per gli studi di immunoistochimica sono stati ottenuti da campioni inclusi in paraffina fissati in formalina, raccolti al momento della diagnosi da 100 pazienti affetti da cHL. Sulle sezioni sono stati utilizzati gli anticorpi anti-GSK-3β, pY216 e pS9 GSK-3β e βcatenina. Sono stati aggiunti tre campioni di linfonodi iperplastici. È stata condotta una valutazione sul profilo di espressione dell’mRNA di GSK-3β in cellule B normali, in plasmacellule (PC) e in microdissezioni di cellule neoplastiche di cHL. Abbiamo osservato che GSK-3β era presente nel 100% dei casi di cHL con un range di positività dal 10% al 100% e una media di espressione del 65% di cellule di Reed-Sternberg e Hodgkin positive. I centri germinali dei follicoli reattivi hanno mostrato una diffusa positività citoplasmatica della chinasi in entrambi i centrociti e centroblasti (CB). I livelli di espressione dell’mRNA erano significativamente più alti solo nei CB rispetto alle cellule neoplastiche (P = 0,0004). La forma stimolatoria pY216 GSK-3β è stata osservata nel 100% dei casi di cHL con un range di positività nella popolazione neoplastica dall’8% al 100% ed una media di espressione del 56% di cellule maligne positive. La forma attiva della chinasi era espressa in maniera predominante nel nucleo delle cellule di Reed-Sternberg e Hodgkin. Tra i 100 campioni, 20 sono risultati positivi per la forma inibitoria pS9 GSK-3β con un range di positività nella popolazione neoplastica dal 1% al 58% e media di espressione dell'8%. La β-catenina risultava presente solo nel 12% dei casi con una localizzazione predominante nel nucleo. È stata osservata una correlazione statisticamente significativa tra la presenza della β-catenina nucleare e della forma inibitoria di GSK-3β (P = 0,013). I nostri dati riportano una diversa modulazione della trascrizione genica di GSK-3β sostenuta da un’attivazione costitutiva della chinasi nel cHL, con una conseguente regolazione negativa della βcatenina e un alterato turnover fisiologico della chinasi. Questi dati suggeriscono GSK-3β come un promettente bersaglio terapeutico nel cHL.