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Mitochondrial adaptations in breast cancer during cell migration : influence of lipid environments and response to Taxanes

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Durante o desenvolvimento e progressão do tumor, as células cancerígenas adquirem um conjunto de caraterísticas – the hallmarks of cancer – que contribuem para o crescimento, proliferação e invasão do tumor. Uma dessas características reside na capacidade das células malignas reprogramarem o seu metabolismo celular. Em 1926, Otto Warburg constatou que, as células tumorais adotavam preferencialmente a glicólise em relação à fosforilação oxidativa como forma de obtenção de energia mesmo na presença de oxigénio, dando particular relevância a esta característica das células tumorais. Este fenómeno, denominado “efeito de Warburg” é também conhecido por glicólise aeróbica e é uma característica transversal à maioria dos tumores. Desde então, múltiplas adaptações metabólicas têm sido descritas, incluindo, por exemplo, a elevada síntese de ácidos gordos e a sobreexpressão de enzimas específicos de determinadas vias metabólicas. Além disso, estudos recentes têm demonstrado que o “efeito de Warburg” não é uma condição sine qua non de todos os tumores e a fosforilação oxidativa assume um papel relevante na agressividade do cancro, nomeadamente num contexto de migração e invasão das células tumorais. Atualmente, o cancro da mama é o tipo de cancro mais frequente e o segundo mais mortífero entre mulheres. Em parte, este problema resulta da enorme complexidade do tumor do ponto de vista molecular e morfológico, o que se traduz numa ampla diversidade de situações clínicas que, por sua vez, são afetadas pelas caraterísticas biológicas do hospedeiro, contribuindo ainda mais para a heterogeneidade tumoral. Existem diversos tipos de cancro da mama, sendo estes classificados de acordo com a presença ou ausência de expressão de recetores hormonais de estrogénio (ER) e progesterona (PR) e do recetor do fator de crescimento epidérmico 2 (HER2). Devido às caraterísticas intrínsecas de maior agressividade e à falta de terapêutica dirigida, o cancro da mama triplo-negativo apresenta pior prognóstico comparativamente aos outros subtipos. O microambiente do tumor assume um papel crucial na progressão do cancro, uma vez que as células não-malignas que constituem o estroma tumoral produzem e libertam moléculas que podem ter uma função pro-tumoral. A par dos macrófagos e dos fibroblastos, os adipócitos são um dos componentes principais do estroma do cancro da mama e existe um importante crosstalk entre estes e as células tumorais, através da libertação recíproca de moléculas sinalizadoras, metabolitos e citocinas, que favorecem o desenvolvimento da doença. Além disso, os adipócitos podem fornecer lípidos às células tumorais que, por sua vez, podem ser utilizados como “combustível” para o crescimento e proliferação do tumor. Adicionalmente, a maioria dos tumores apresenta desregulação do metabolismo lipídico, fator que potencializa os efeitos anteriormente mencionados, contribuindo para um fenótipo mais agressivo. Os estudos epidemiológicos não oferecem dados muito consensuais acerca da associação entre elevados níveis de LDL e elevado risco de cancro da mama. Contudo, um estudo recente mostrou que determinadas variações genéticas associadas a elevados níveis de colesterol correlacionam-se positivamente com risco de cancro da mama. Adicionalmente, o nosso Laboratório mostrou que, durante o diagnóstico do cancro da mama, mulheres com elevados níveis de LDL desenvolvem tumores maiores e com maior índice proliferativo e, in vivo, ratos sujeitos a dieta rica em colesterol também apresentam estas caraterísticas: tumores maiores e com maior índice proliferativo. Observou-se também em estudos in vitro, em ambientes ricos em LDL, o aumento da capacidade migratória e proliferativa, bem como a perda de expressão de proteínas envolvidas nos mecanismos de adesão celular (caderina, claudina 7 e ocludina, por exemplo) e a sobreexpressão de intermediários das vias Akt e ERK, ambas responsáveis por uma resposta de sobrevivência. Contudo, os mecanismos moleculares subjacentes à maior agressividade tumoral induzida pela exposição a LDL permanecem pouco esclarecidos. Além da reprogramação do metabolismo celular, as células tumorais também apresentam frequentemente disfunções da dinâmica mitocondrial. As mitocôndrias são organelos versáteis, capazes de modelar a sua forma e distribuição na célula, consoante as funções que estão a desempenhar e as necessidades da mesma. Relativamente à dinâmica, as mitocôndrias podem apresentar-se com uma forma mais oval e alongada, designando-se por “mitocôndrias elongadas” ou mais redondas e pequenas denominando-se por “mitocôndrias fragmentadas”. O balanço entre mitocôndrias elongadas e fragmentadas é controlado por um processo de fissão-fusão, bastante regulado do ponto de vista fisiológico e que se encontra alterado nas células tumorais. Por exemplo, as células tumorais apresentam essencialmente uma rede mitocondrial mais fragmentada e tal está associado a um fenótipo mais agressivo. Em relação à distribuição celular, a rede mitocondrial pode localizar-se preferencialmente em torno do núcleo – rede perinuclear - ou distribuir-se ao longo de toda a célula, sob a forma de longos filamentos – rede filamentosa. Neste processo, o citosqueleto com o auxílio de proteínas motoras desempenham um importante papel na mobilização da rede mitocondrial ao longo da célula. Tendo em conta todos estes aspetos, não é surpreendente que as células tumorais consigam reprogramar o metabolismo, a morfologia, a dinâmica e a própria distribuição da rede mitocondrial na célula, em função do microambiente que as rodeia e do que é mais favorável para o crescimento e proliferação do tumor. A reprogramação do metabolismo lipídico pode estar associada à disfunção mitocondrial, no entanto os mecanismos envolvidos na regulação destes dois fatores permanecem pouco esclarecidos, nomeadamente no contexto de migração e invasão das células tumorais. Outro problema responsável pela elevada taxa de recidiva e de morte em pacientes com cancro, é a aquisição de resistência às terapêuticas. Devido à falta de terapêutica dirigida, em pacientes com cancro da mama triplo-negativo este fator encontra-se agravado, uma vez que os pacientes estão sujeitos às terapêuticas mais convencionais, nomeadamente à quimioterapia. Estudos recentes têm reportado a disfunção mitocondrial e a reprogramação do metabolismo lipídico como mecanismos de resistência à quimioterapia em cancro da mama. Deste modo, a caraterização dos aspetos morfológicos e moleculares subjacentes à reprogramação metabólica e à disfunção mitocondrial envolvidos na resistência à quimioterapia são importantes, pois podem contribuir para o desenvolvimento de eventuais terapias dirigidas e desse modo reverter a resistência aquirida. O presente estudo focou-se na resposta a duas questões principais: por um lado, pretendeu-se compreender de que modo as mitocôndrias se adaptam à exposição a LDL e como é que isso de algum modo contribui para um aumento da capacidade migratória em cancro da mama triplo-negativo; por outro lado, também decidiu-se explorar a influência do papel da exposição crónica a um agente quimioterapêutico, nomeadamente o Taxol, no fenótipo de células tumorais de cancro da mama triplo-negativo (mais especificamente, na capacidade migratória e proliferativa e na massa mitocondrial), bem como se a exposição a LDL também influencia estes parâmetros nestas mesmas células. No geral, os nossos resultados sugerem que o fenótipo agressivo provocado pela exposição a LDL, em células de cancro de mama triplo-negativo, é acompanhado por alterações em diversos parâmetros relacionados com a morfologia e rede mitocondrial. Adicionalmente, os nossos resultados mostram que este facto também poderá ser dependente de interações específicas entre mitocôndria e citosqueleto. Por sua vez, no contexto de resistência à quimioterapia, os dados mostraram que os efeitos produzidos pelo LDL são particularmente pronunciados após uma exposição prolongada ao Taxol e não durante o tratamento. Assim, este estudo fornece novos conceitos acerca do papel do LDL na agressividade do cancro da mama triplo-negativo, incluindo no contexto de resistência à terapia, um assunto ainda muito pouco explorado, providenciando, deste modo, potenciais ideias que poderão ser relevantes para realização de estudos posteriores e as quais poderão ter interesse do ponto de vista clínico.
Autores principais:	Lopes, Ana Patrícia Quintino, 1995-
Assunto:	Metabolismo tumoral Cancro da mama triplo-negativo Mitocôndria LDL Resistência quimioterapêutica Teses de mestrado - 2019
Ano:	2019
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	inglês
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	Durante o desenvolvimento e progressão do tumor, as células cancerígenas adquirem um conjunto de caraterísticas – the hallmarks of cancer – que contribuem para o crescimento, proliferação e invasão do tumor. Uma dessas características reside na capacidade das células malignas reprogramarem o seu metabolismo celular. Em 1926, Otto Warburg constatou que, as células tumorais adotavam preferencialmente a glicólise em relação à fosforilação oxidativa como forma de obtenção de energia mesmo na presença de oxigénio, dando particular relevância a esta característica das células tumorais. Este fenómeno, denominado “efeito de Warburg” é também conhecido por glicólise aeróbica e é uma característica transversal à maioria dos tumores. Desde então, múltiplas adaptações metabólicas têm sido descritas, incluindo, por exemplo, a elevada síntese de ácidos gordos e a sobreexpressão de enzimas específicos de determinadas vias metabólicas. Além disso, estudos recentes têm demonstrado que o “efeito de Warburg” não é uma condição sine qua non de todos os tumores e a fosforilação oxidativa assume um papel relevante na agressividade do cancro, nomeadamente num contexto de migração e invasão das células tumorais. Atualmente, o cancro da mama é o tipo de cancro mais frequente e o segundo mais mortífero entre mulheres. Em parte, este problema resulta da enorme complexidade do tumor do ponto de vista molecular e morfológico, o que se traduz numa ampla diversidade de situações clínicas que, por sua vez, são afetadas pelas caraterísticas biológicas do hospedeiro, contribuindo ainda mais para a heterogeneidade tumoral. Existem diversos tipos de cancro da mama, sendo estes classificados de acordo com a presença ou ausência de expressão de recetores hormonais de estrogénio (ER) e progesterona (PR) e do recetor do fator de crescimento epidérmico 2 (HER2). Devido às caraterísticas intrínsecas de maior agressividade e à falta de terapêutica dirigida, o cancro da mama triplo-negativo apresenta pior prognóstico comparativamente aos outros subtipos. O microambiente do tumor assume um papel crucial na progressão do cancro, uma vez que as células não-malignas que constituem o estroma tumoral produzem e libertam moléculas que podem ter uma função pro-tumoral. A par dos macrófagos e dos fibroblastos, os adipócitos são um dos componentes principais do estroma do cancro da mama e existe um importante crosstalk entre estes e as células tumorais, através da libertação recíproca de moléculas sinalizadoras, metabolitos e citocinas, que favorecem o desenvolvimento da doença. Além disso, os adipócitos podem fornecer lípidos às células tumorais que, por sua vez, podem ser utilizados como “combustível” para o crescimento e proliferação do tumor. Adicionalmente, a maioria dos tumores apresenta desregulação do metabolismo lipídico, fator que potencializa os efeitos anteriormente mencionados, contribuindo para um fenótipo mais agressivo. Os estudos epidemiológicos não oferecem dados muito consensuais acerca da associação entre elevados níveis de LDL e elevado risco de cancro da mama. Contudo, um estudo recente mostrou que determinadas variações genéticas associadas a elevados níveis de colesterol correlacionam-se positivamente com risco de cancro da mama. Adicionalmente, o nosso Laboratório mostrou que, durante o diagnóstico do cancro da mama, mulheres com elevados níveis de LDL desenvolvem tumores maiores e com maior índice proliferativo e, in vivo, ratos sujeitos a dieta rica em colesterol também apresentam estas caraterísticas: tumores maiores e com maior índice proliferativo. Observou-se também em estudos in vitro, em ambientes ricos em LDL, o aumento da capacidade migratória e proliferativa, bem como a perda de expressão de proteínas envolvidas nos mecanismos de adesão celular (caderina, claudina 7 e ocludina, por exemplo) e a sobreexpressão de intermediários das vias Akt e ERK, ambas responsáveis por uma resposta de sobrevivência. Contudo, os mecanismos moleculares subjacentes à maior agressividade tumoral induzida pela exposição a LDL permanecem pouco esclarecidos. Além da reprogramação do metabolismo celular, as células tumorais também apresentam frequentemente disfunções da dinâmica mitocondrial. As mitocôndrias são organelos versáteis, capazes de modelar a sua forma e distribuição na célula, consoante as funções que estão a desempenhar e as necessidades da mesma. Relativamente à dinâmica, as mitocôndrias podem apresentar-se com uma forma mais oval e alongada, designando-se por “mitocôndrias elongadas” ou mais redondas e pequenas denominando-se por “mitocôndrias fragmentadas”. O balanço entre mitocôndrias elongadas e fragmentadas é controlado por um processo de fissão-fusão, bastante regulado do ponto de vista fisiológico e que se encontra alterado nas células tumorais. Por exemplo, as células tumorais apresentam essencialmente uma rede mitocondrial mais fragmentada e tal está associado a um fenótipo mais agressivo. Em relação à distribuição celular, a rede mitocondrial pode localizar-se preferencialmente em torno do núcleo – rede perinuclear - ou distribuir-se ao longo de toda a célula, sob a forma de longos filamentos – rede filamentosa. Neste processo, o citosqueleto com o auxílio de proteínas motoras desempenham um importante papel na mobilização da rede mitocondrial ao longo da célula. Tendo em conta todos estes aspetos, não é surpreendente que as células tumorais consigam reprogramar o metabolismo, a morfologia, a dinâmica e a própria distribuição da rede mitocondrial na célula, em função do microambiente que as rodeia e do que é mais favorável para o crescimento e proliferação do tumor. A reprogramação do metabolismo lipídico pode estar associada à disfunção mitocondrial, no entanto os mecanismos envolvidos na regulação destes dois fatores permanecem pouco esclarecidos, nomeadamente no contexto de migração e invasão das células tumorais. Outro problema responsável pela elevada taxa de recidiva e de morte em pacientes com cancro, é a aquisição de resistência às terapêuticas. Devido à falta de terapêutica dirigida, em pacientes com cancro da mama triplo-negativo este fator encontra-se agravado, uma vez que os pacientes estão sujeitos às terapêuticas mais convencionais, nomeadamente à quimioterapia. Estudos recentes têm reportado a disfunção mitocondrial e a reprogramação do metabolismo lipídico como mecanismos de resistência à quimioterapia em cancro da mama. Deste modo, a caraterização dos aspetos morfológicos e moleculares subjacentes à reprogramação metabólica e à disfunção mitocondrial envolvidos na resistência à quimioterapia são importantes, pois podem contribuir para o desenvolvimento de eventuais terapias dirigidas e desse modo reverter a resistência aquirida. O presente estudo focou-se na resposta a duas questões principais: por um lado, pretendeu-se compreender de que modo as mitocôndrias se adaptam à exposição a LDL e como é que isso de algum modo contribui para um aumento da capacidade migratória em cancro da mama triplo-negativo; por outro lado, também decidiu-se explorar a influência do papel da exposição crónica a um agente quimioterapêutico, nomeadamente o Taxol, no fenótipo de células tumorais de cancro da mama triplo-negativo (mais especificamente, na capacidade migratória e proliferativa e na massa mitocondrial), bem como se a exposição a LDL também influencia estes parâmetros nestas mesmas células. No geral, os nossos resultados sugerem que o fenótipo agressivo provocado pela exposição a LDL, em células de cancro de mama triplo-negativo, é acompanhado por alterações em diversos parâmetros relacionados com a morfologia e rede mitocondrial. Adicionalmente, os nossos resultados mostram que este facto também poderá ser dependente de interações específicas entre mitocôndria e citosqueleto. Por sua vez, no contexto de resistência à quimioterapia, os dados mostraram que os efeitos produzidos pelo LDL são particularmente pronunciados após uma exposição prolongada ao Taxol e não durante o tratamento. Assim, este estudo fornece novos conceitos acerca do papel do LDL na agressividade do cancro da mama triplo-negativo, incluindo no contexto de resistência à terapia, um assunto ainda muito pouco explorado, providenciando, deste modo, potenciais ideias que poderão ser relevantes para realização de estudos posteriores e as quais poderão ter interesse do ponto de vista clínico.