Role of monocarboxylate transporter 1 (MCT1) and lactacte dehydrogenase A chain (LDHA) in acute myeloid leukaemia (AML)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Brito, Filipa Mafalda dos Santos Aires, 1986-
Data de Publicação: 2012
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/7575
Resumo: Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012
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spelling Role of monocarboxylate transporter 1 (MCT1) and lactacte dehydrogenase A chain (LDHA) in acute myeloid leukaemia (AML)Biologia molecularMetabolismoLeucemiaTeses de mestrado - 2012Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2012Desde a descoberta do “Efeito de Warburg”, a primeira alteração bioquímica qualitativa descoberta em células cancerígenas que tem por base a alteração do mecanismo preferencial de produção de ATP, que o metabolismo tumoral tem vindo progressivamente a ser considerado como uma das mais importantes características dos tumores. Esta característica foi efectivamente considerada como uma das principais características tumorais emergentes (Hanahan e Weinberg, 2011). Células não tumorais fazem a produção de ATP através da fosforilação oxidativa, enquanto algumas células tumorais parecem optar por um mecanismo alternativo de produção de ATP, a glicólise anaeróbia (Berg et al., 2006). Ao optar por esta via alternativa as células cancerígenas estão efectivamente a escolher uma via que produz menos moléculas de ATP por mole de glucose. Assim, vários trabalhos têm-se debruçado sobre os motivos pelos quais as células tumorais optam por esta via e hoje em dia pensa-se que a produção de lactato leva a uma acidificação do meio circundante que pode ser benéfico para as células tumorais uma vez que está ligado em alguns cancros a um comportamento mais invasivo e metastático (Postovit et al., 2002; He et al., 2004). Foi também proposto que o efeito de Warburg nas células tumorais pode permitir às células a produção de maior quantidade de amino ácidos, lípidos, ácidos gordos e nucleótidos ao permitir que a glucose seja utilizada por percursores da síntese destas molélulas (Vander Heiden et al., 2009). O lactato é produto da glicólise, sendo que em mamíferos o lactato proveniente de tecidos glicolíticos sofre gluconeogénese no fígado através do ciclo de Cori (Berg et al., 2006). O lactato foi proposto como sendo uma molécula sinalizadora (Hashimoto et al. 2007). O alastramento do lactato em tecidos está geralmente associado a hipóxia (baixos níveis de oxigénio) e áreas de necrose (Shcroeder et al., 2005 ). Os transportadores de monocarboxilados (MCTs) medeiam o transporte de moléculas com um grupo carboxílico (monocarboxilados) através das membranas celulares. Em células não cancerígenas eles são responsáveis pela manutenção do pH intracelular através do efluxo de lactato (Dimmer et al., 2000). Vários monocarboxilados usam estes transportadores tais como piruvato e lactato, demonstrando a sua importância na comunicação intercelular (Poole and Halestrap, 1993). Os diferentes MCTs parecem ser definidos pela sua ligação ao substrato e especificidade, provavelmente através do seu C-terminal que é menos conservado que o N-terminal (Halestrap and Meredith, 2004). Até à data foram identificados 14 MCTs em mamíferos sendo que o MCT1, MCT2, MCT3 e MCT4 já foram avaliados como melhorando o transporte de monocarboxilados ligado a H+ entre os locais de secreção e remoção (Halestrap and Price, 1999). Pensa-se que os MCTs 1 e 4 estão associados a um aumento da agressividade tumoral, sendo que necessitam de uma molécula auxiliar, CD147 (também conhecido por basigin), para a sua expressão funcional correcta e para o transporte de lactato (Kirk et al., 2000). As lactato desidrogenases (LDHs) catalizam a conversão que se dá de piruvato a lactato (LDHA) e vice versa (LDHB). A LDH tem cinco isozimas diferentes, que ao associar dois péptidos (M e H) codificados por dois genes (A e B, respectivamente) dão origem a tetrâmeros (Koen and Goodman, 1969). Existe também uma outra forma tetramérica, LDH-C4, codificada por um outro gene (LDHC) presente apenas nos testículos maduros e esperma (Markert et al., 1975). Pensa-se que a expressão programada de LDH ocorre durante o desenvolvimento, no estadio de diferenciação das células germinativas (Thomas et al., 1990). Leucemias são cancros do sangue e são classificadas de acordo com a sua linhagem na hematopoiese, pelo que podem ser divididos de acordo com as duas principais linhagens sanguíneas: mielóides e linfóides. A leucemia mielóide aguda é um neoplasmo maligno clonal das células hematopoiéticas progenitoras da medula óssea em que estes blastos perdem a capacidade de se diferenciarem normalmente e de responder a reguladores normais da proliferação (Passegué et al., 2003). O que acontece na leucemia mielóide aguda é que as células sanguíneas anormais sobrepopulam a medula óssea, substituindo as células sanguíneas normais e interrompendo a hematopoiese normal (Goldsby et al., 2002). As leucemias são classificadas pela Federação Francesa- Americana-Britânica (FAB) de acordo com vários critérios como a morfologia, citoquímica e fenótipo imunológico, definindo assim 8 principais subtipos de leucemia baseados no tipo de linhagem e no grau de diferenciação dos blastos (Head et al., 1985). A acidose láctica é definida por níveis elevados de lactato e está geralmente associada a exercício físico e respiração de baixas taxas de oxigénio mas também tem sido descrita em doenças e cancros, especialmente malignâncias hematológicas como leucemias e linfomas (Friedenberg et al. 2007). Em tumores os elevados níveis de lactato derivados da glicólise e que rapidamente aumentam o nível intracelular de lactato e que são exportados para a corrente sanguínea são a causa da acidose láctica. A acidose láctica em malignâncias hematológicas está associada a um prognóstico da doença extremamente mau, tendo sido recentemente descrito um caso de morte fulminante por acidose láctica (Sillos et al., 2001; Terpe et al., 2012) O factor de crescimento VEGF é descrito como tendo um papel na função celular de tumores (proliferação, sobrevivência, migração e invasão) e no homing de progenitores da medula óssea (Ellis and Hicklin, 2008). Em células HL60 foi demonstrado que o loop autócrino interno e externo do VEGF com um dos seus receptores (VEGFR2) está associado à regulação da sobrevivência em leucemia (Santos et al., 2004). Este trabalho visa elucidar o papel do metabolismo do lactato em leucemia mielóide aguda pelo que foram propostos alguns objectivos específicos, como a avaliação da modelação da expressão de MCT1, MCT4, LDHA e LDHB pelo lactato, a avaliação da incorporação de carbonos do lactato em outros compostos e a avaliação do papel do VEGF na expressão de MCT1, MCT4, LDHA e LDHB. Concluímos que os níveis elevados de MCT1 detectados à altura do diagnóstico de pacientes podem estar relacionados com os níveis de blastos leucémicos. Os ensaios com a linha celular de leucemia mielóide aguda HL60 revelaram que os níveis de expressão de proteína de MCT1 e LDHA parecem ser modulados pelo lactato, enquanto os níveis de expressão proteica de MCT4 parecem a estar a ser também modulados pelo VEGF. Os nossos resultados sugerem a existência de um loop funcional de influxo/efluxo de NaLac mediado pelo MCT1 e MCT4, sendo mantido devido à acção catalítica da LDHA e LDHB. A exposição crónica das células HL60 a lactato parece conferir às células capacidade de adaptação ao ambiente mais ácido, através do aumento da expressão de MCT1 e LDHA. A análise do ensaio de NMR revelou que os carbonos do lactato-C13 marcado estão a ser incorporados em diversos constituintes como amino ácidos e acetato. Assim, como conclusão final do trabalho propomos o MCT1 e/ou MCT4 como possíveis alvos terapêuticos uma vez que os resultados obtidos sugerem fazerem parte de um loop funcional de influxo/efluxo de lactato que pode estar envolvido na manutenção da acidose láctica intracelular.Tumour cells opt for alternative pathways for ATP production, a pathway generally used in hypoxia but that tumour cells use even in the presence of oxygen. This metabolic switch is known as the Warburg effect. The Warburg effect has been described as having a protective role for tumour cells by increasing acidosis which is associated with higher levels of invasion and metastasis. Lactate (NaLac) has been described as a signalling molecule and its role in tumour metabolism has recently been the object of several studies. Monocarboxylate transporters are membrane transporters of monocarboxylates, such as lactate and pyruvate, both of which are implicated in the Warburg effect. They have a major role in NaLac transport, namely of MCT1 and MCT4, which transport NaLac into and from the cells,, also regulating the pH in the cells and serving as intercellular communicators. Lactate dehydrogenases are enzymes responsible for the reactions occurring between pyruvate and lactate, where LDHA catalyses the reaction of pyruvate to NaLac and LDHB the opposite reaction. LDHs are thereby essential in sustaining glycolysis. Lactic acidosis has been linked to haematological malignancies such as leukaemias, where it is caused by the intracellular increase in NaLac due to glycolysis. This work aims to elucidate the role of NaLac metabolism in acute myeloid leukaemia. As such we evaluated the modulation of MCT1, MCT4, LDHA and LDHB expression by NaLac, but also the incorporation of carbons from lactate in other compounds and evaluated the role of VEGF in MCT1, MCT4, LDHA and LDHB expression. Overall, NaLac and VEGF modulate MCT1, MCT4, LDHA and LDHB expression at least at the protein synthesis level. A functional loop of NaLac influx/efflux mediated by MCT1 and MCT4 that is also maintained due to the catalytic action of LDHA and LDHB is suggested by our results. In our model, the role of NaLac as a carbon source was shown. Nevertheless, the role of NaLac as a signalling molecule should be addressed in future studies. We conclude that MCT1 and/or MCT4 may be a suitable therapeutic approach as our results suggest they are part of NaLac functional influx/efflux loop that could be involved in maintaining intracellular lactic acidosis.Serpa, JacintaDias, Deodália Maria Antunes, 1952-Repositório da Universidade de LisboaBrito, Filipa Mafalda dos Santos Aires, 1986-2013-01-24T18:41:01Z20122012-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/7575enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T15:50:54Zoai:repositorio.ul.pt:10451/7575Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:32:21.813303Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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