3-Bromopyruvate as an anticancer agent in breast cancer cell lines: exploring the role of monocarboxylate transporters

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ribeiro, Ana Luísa Ferreira
Data de Publicação: 2013
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/27922
Resumo: Dissertação de mestrado em Genética Molecular
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spelling 3-Bromopyruvate as an anticancer agent in breast cancer cell lines: exploring the role of monocarboxylate transporters577.352612.396618.19-006Dissertação de mestrado em Genética MolecularThe development of a tumor is marked by several metabolic alterations mainly at the glycolytic level. The Warburg effect is reflected into the ability of tumor cells to produce most of their energy from glycolysis even in the presence of oxygen (aerobic glycolysis), leading to an increased production of lactate. The monocarboxylate transporters (MCTs) play a central role in maintenance of high glycolytic rates allowing the efflux of lactate to extracellular environment, which contribute to acidic microenvironment important in the maintenance and tumor progression. The pyruvate analogue, 3-bromopyruvate (3-BP), whose transport can be mediated by MCTs, is an alkylating agent able to inhibit the action of metabolic enzymes, leading to ATP depletion and consequent cell death. In a previous work, our group demonstrated that pre-incubation of breast cancer cell lines with butyrate increased the cytotoxic effect of 3-BP, especially in the ones more resistant to 3-BP, by inducing localization of MCT1 in the plasma membrane, as well as upregulation of MCT4 expression. In the present study, we aimed to characterize the effect of butyrate alone or in simultaneous with 3-BP, in four breast cancer cell lines with different sensibilities to 3-BP and evaluated the expression of MCTs in these conditions. Our results showed that the four human breast cancer cell lines, namely two luminal subtype (ZR-75-1 and MCF-7), one basal subtype (MDA-MB-231) and one HER2+ subtype (SK-BR-3) presented a distinct basal expression pattern of MCTs. Butyrate induced cell death dependent on its concentration and also increased the expression of MCT4 but not MCT1, more evident in the cell lines more sensitive, namely ZR-75-1 and MCF-7. Regarding the simultaneous treatment, the presence of low dose of butyrate contributed to cytotoxic effect of 3-BP, while the high dose led to an inhibition effect in the ZR-75-1 and MCF-7 cell lines. These results were correlated with increased expression of MCT2 in these conditions. Higher dose of butyrate alone or in combination with 3-BP, increased the number of cells in G1-phase of the cell cycle in the cell line MDA-MB-231, sensitizing cells to the cytotoxic effect of 3-BP. Moreover, we observed that 3-BP reduced the amount of actin in ZR-75-1. In order to understand the role of MCTs in response to 3-BP we started the optimization of the conditions for siRNA-mediated silencing of MCT1 and MCT4 in ZR-75-1, MCF-7 and SK-BR-3 cell lines. The results obtained in this study intend to contribute towards a better understanding of molecular mechanisms of the 3-BP action, and open novel therapeutic possibilities for breast cancer.O desenvolvimento do tumor é marcado por alterações metabólicas principalmente ao nível da glicólise. O efeito de Warburg traduz-se na capacidade das células tumorais produzirem a maior parte da sua energia a partir da glicólise mesmo na presença de oxigénio (glicólise aeróbica), levando à produção aumentada de lactato. Os transportadores de monocarboxilatos (MCTs) desempenham um papel central na manutenção da elevada taxa glicolítica permitindo o efluxo do lactato para o meio extracelular, que contribui para o microambiente acídico importante na manutenção e progressão do tumor. O análogo do piruvato, 3-Bromopiruvato (3-BP), cujo transporte pode ser mediado por MCTs, é um agente alquilante capaz de inibir a ação de enzimas metabólicas, levando à depleção de ATP e consequente morte celular. Num trabalho anterior, o nosso grupo demonstrou que em linhas celulares de cancro da mama a pré-incubação com butirato aumentou o efeito citotóxico do 3-BP, especialmente na linha celular mais resistente, induzindo a localização do MCT1 na membrana plasmática, assim como um aumento da expressão do MCT4. No presente estudo, procurou-se caracterizar o efeito do butirato aplicado sem ou com o 3-BP em simultâneo, em quatro linhas celulares de cancro da mama com diferentes sensibilidades para o 3-BP, e avaliar a expressão dos MCTs nestas condições. Os resultados mostraram que as quatro linhas celulares humanas de cancro da mama, nomeadamente duas subtipo luminal (ZR-75-1 e MCF-7), uma subtipo basal (MDA-MB-231) e uma subtipo HER2+ (SK-BR-3), apresentaram um padrão de expressão basal de MCTs muito distinto. O butirato induziu morte celular dependente da concentração, e também aumentou a expressão do MCT4, mas não do MCT1, mais evidente nas linhas celulares mais sensíveis, nomeadamente ZR-75-1 e MCF-7. Relativamente ao tratamento simultâneo, a baixa dose de butirato contribuiu para o efeito citotóxico do 3-BP, enquanto que a elevada dose levou a uma inibição do seu efeito nas linhas celulares ZR-75-1 e MCF-7. Estes resultados foram correlacionados com o aumento da expressão do MCT2 nestas condições. A elevada dose de butirato, aplicado sozinho ou em combinação com o 3-BP, induziu um aumento do número de células em fase G1 do ciclo celular na linha celular MDA-MB-231, sensibilizando as células para o efeito do 3-BP. Além disso, observou-se que o 3-BP reduziu a quantidade de actina nas ZR-75-1. A fim de compreender o papel dos MCTs na resposta ao 3-BP foram optimizadas as condições para o silenciamento mediado por siRNA do MCT1 e MCT4 nas linhas celulares ZR-75-1, MCF-7 e SK-BR-3. Os resultados obtidos neste estudo pretendem contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos moleculares de ação do 3-BP, e abrir novas possibilidades terapêuticas para o cancro da mama.Casal, MargaridaPreto, AnaUniversidade do MinhoRibeiro, Ana Luísa Ferreira20132013-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/27922eng201387778info: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:RCAAP2023-07-21T12:42:33Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/27922Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T19:39:48.875871Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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