The metabolism of central nervous system metastasis: cerebrospinal fluid metabolome
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| Data de Publicação: | 2014 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | eng |
| Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
| Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10451/15319 |
Resumo: | Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014 |
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The metabolism of central nervous system metastasis: cerebrospinal fluid metabolomeCancroSistema nervoso centralMetástasesLíquido cefalorraquidianoTeses de mestrado - 2014Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014O cancro é considerado como um dos maiores problemas de saúde pública em todo o mundo (Siegel et al., 2012).De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), é definido como um crescimento rápido de células anormais que são capazes de invadir qualquer parte do corpo e alastrar-se para outros órgãos, iniciando o processo de metastização. As metástases são um dos timbres do cancro e são a principal causa de morbilidade e mortalidade em doentes com cancro, pelo que o seu estudo é de grande importância (Seyfried & Shelton, 2010). O sistema nervoso é importante no funcionamento de grande parte dos órgãos do corpo humano. O sistema nervoso central (CNS), uma das subdivisões do sistema nervoso, é constituído pelo cérebro e pela medula espinal. Ambos encontram-se protegidos por três camadas de tecido, as meninges: dura máter, aracnóide e pia máter. Entre a segunda e a terceira camada existe um espaço chamado de subaracnoide, que é preenchido por vasos sanguíneos e pelo líquido cefalorraquidiano (LCR) (Seeley et al., 2003). O LCR é produzido pelas células ependimárias, num sistema de cavidades do cérebro chamados de ventrículos. O conjunto destas células formam a barreira hematoencefálica (BHE), responsável pela entrada de metabolites necessários ao normal funcionamento neuronal (Seeley et al., 2003). O fluído cerebrospinal banha o cérebro e a medula espinal, protegendo o CNS. Para além disso, o CSF é responsável pela distribuição de nutrientes e químicos filtrados pelo sangue, contribuindo para um balanço iónico estável. Como a sua composição depende directamente do metabolismo do cérebro e da funcionalidade e integridade da BHE, a análise do CSF pode contribuir para o estudo e a compreensão de desordens que afectem o SNC (Seeley et al., 2003; Wishart et al., 2008). O cancro é considerado como um dos maiores problemas de saúde pública em todo o mundo (Siegel et al., 2012).De acordo com a Organização Mundial de Saúde (OMS), é definido como um crescimento rápido de células anormais que são capazes de invadir qualquer parte do corpo e alastrar-se para outros órgãos, iniciando o processo de metastização. As metástases são um dos timbres do cancro e são a principal causa de morbilidade e mortalidade em doentes com cancro, pelo que o seu estudo é de grande importância (Seyfried & Shelton, 2010). O sistema nervoso é importante no funcionamento de grande parte dos órgãos do corpo humano. O sistema nervoso central (CNS), uma das subdivisões do sistema nervoso, é constituído pelo cérebro e pela medula espinal. Ambos encontram-se protegidos por três camadas de tecido, as meninges: dura máter, aracnóide e pia máter. Entre a segunda e a terceira camada existe um espaço chamado de subaracnoide, que é preenchido por vasos sanguíneos e pelo líquido cefalorraquidiano (LCR) (Seeley et al., 2003). O LCR é produzido pelas células ependimárias, num sistema de cavidades do cérebro chamados de ventrículos. O conjunto destas células formam a barreira hematoencefálica (BHE), responsável pela entrada de metabolites necessários ao normal funcionamento neuronal (Seeley et al., 2003). O fluído cerebrospinal banha o cérebro e a medula espinal, protegendo o CNS. Para além disso, o CSF é responsável pela distribuição de nutrientes e químicos filtrados pelo sangue, contribuindo para um balanço iónico estável. Como a sua composição depende directamente do metabolismo do cérebro e da funcionalidade e integridade da BHE, a análise do CSF pode contribuir para o estudo e a compreensão de desordens que afectem o SNC (Seeley et al., 2003; Wishart et al., 2008). Quanto ao primeiro estudo, foram analisadas por RMN 186 amostras, sendo que 10 correspondiam a pacientes com metástases no SNC. Foi possível identificar 48 metabolitos diferentes (incluindo álcoois, aminoácidos, ácidos orgânicos e açúcares), 40 dos quais encontrados em todas as amostras analisadas. A análise multivariada do LCR dos pacientes sem metástases no SNC sugere que crianças e adultos apresentam perfis metabólicos distintos, confirmando resultados previamente obtidos noutros estudos, mas a influencia deste parâmetro parece ser limitada. Tendo em conta estas diferenças, foram também analisados os parâmetros género e localização do tumor primário. Nesta análise verificou-se que não existem diferenças a nível metabólico entre homens/mulheres e entre os diferentes tipos de tumor primário. Numa segunda análise multivariada foram analisadas as amostras de paciente com e sem metástases no SNC. Os resultados aqui obtidos sugerem que o perfil metabólico dos pacientes sem metástases é ligeiramente diferente do perfil dos pacientes com metástases no SNC. É possível que outros factores possam estar a influenciar este resultado, incluindo o número baixo de amostras incluído no estudo. No segundo estudo foram analisadas linhas celulares de leucemia linfoblástica aguda (linha celular 697-GFP) injectadas em modelo murino exposto a duas dietas diferentes, uma normal e outra rica em colesterol, estabelecidas pelos nossos colaboradores no Instituto de Medicina Molecular. A análise luminescente dos modelos murinos revelou que aqueles que tinham sido expostos previamente a uma dieta rica em colesterol tinha uma maior carga de doença que aqueles que tinham passado por uma dieta normal. Estes resultados sugerem que o colesterol tem um papel importante na progressão e desenvolvimento tumoral. A análise metabolómica por RMN dos extractos aquosos destas células suportam os resultados anteriormente obtidos, uma vez que a análise multivariada demonstrou que células de murinos expostos a diferentes dietas têm perfis metabólicos diferentes. Formato, glucose, creatina, glutamina, lactato, isoleucina, leucina e valina foram osmetabolitos que se encontram aumentados nas células de murinos expostos a dieta rica em colesterol. No sentido de estudar o papel da dieta rica em colesterol no crescimento de células leucémica foram também avaliados os níveis de expressão de algumas enzimas-chave que pudessem explicar as diferenças encontradas a nível metabólico. Verificou-se que a expressão de SGLT1 (transportador de glucose) estava aumentada na linha celular de murinos expostos à dieta rica em colesterol, sugerindo que esta enzima poderá esta a contribuir significativamente para a entrada de glucose nestas células. A expressão de GLUT1, outro transportador de glucose, encontrava-se aumentada nas linhas celulares que tinham passado pelos murinos, sugerindo que este gene não está relacionado com a presença de glucose nas células de murinos expostos a dieta rica em colesterol, mas poderá estar relacionado com a selecção in vivo de células tumorais. Sendo que o lactato é considerada uma fonte alternativa de energia nas células cancerígenas, a análise da expressão de enzimas envolvidas no metabolismo e transporte de lactato foram também estudadas. Os níveis de expressão de LDHA encontravam-se aumentados em ambas as linhas celulares que passaram pelos murinos, resultados estes que estavam em concordância com os obtidos em GLUT1, visto que uma elevada taxa de captação de glucose permite um aumento da taxa de glicólise e, consequentemente, leva à produção de lactato catalisada por LDHA. No caso dos transportadores de lactato MCT1 e MTC4 não foram verificados resultados significativos. Sendo que a análise por RMN detectou a presença de glucose nas linhas celulares de murinos sujeitos a dieta rica em colesterol, foram avaliados também os níveis de expressão de enzimas que fazem parte da gluconeogénese. Aqui verificou-se que PFKFB1 estava inibida nestas células, o que sugere que a gluconeogénese poderá ser uma das vias envolvidas na acumulação de glucose dentro das células de murinos expostos a uma dieta rica em colesterol. Em resumo, estes resultados sugerem que colesterol poderá ter um papel importante na progressão e no desenvolvimento tumoral. Adicionalmente, a análise da proliferação celular e da apoptose nestas células não revelou diferenças entre as diferentes linhas celulares em estudo. Em conclusão, estes estudos podem contribuir na compreensão da patofisiologia desta doença, incluindo as propriedades das células tumorais e o microambiente do SNC.Central nervous system (CNS) metastasis is a devastating complication of cancer and is associated with high morbidity and poor prognosis. However, the mechanisms that underlie CNS invasion by tumor cells are still poorly understood. Hence, in this thesis it was studied the CSF of cancer patients with and without metastasis in the CNS using NMR approach to define a "metabolic signature" of the degree of impairment and/or invasion of the CNS by tumor cells. Metabolomic analysis suggests that adults and children have different metabolic profiles. Additionally, it was seen that CSF composition is not affected by gender and primary tumor origin. The analysis of all CSF samples indicates that CSF without cell invasion has a somewhat different metabolic profile from CSF with cell invasion. In addition, it was also studied tumor progression and the importance of tumor’s microenvironment in a leukemia murine model exposed to different diets (normal and fat diet) using different approaches including metabolomics, gene and protein expression and analysis of cell cycle and cell death. The metabolic analysis of cell extracts of these cell lineages from murine revealed that the type of diet affects more the cell metabolism than the localization of the tumor. The gene and protein expression analysis indicated that GLUT1 and LDHA may play a role in the in vivo selection of tumor cells. Moreover, SGLT1 expression was increased in the cells from mice exposed to fat diet. Additionally, gluconeogenesis may be one of the pathways involved in the tumor progression in mice exposed to a diet rich in cholesterol. These results support that cholesterol may contribute to cancer progression and development. Overall, these studies may help in understanding the pathophysiology of this disease, including the site-specific properties of tumor cells and the CNS microenvironment.Gonçalves, Luís GafeiraDias, Deodália Maria Antunes, 1952-Repositório da Universidade de LisboaSousa, Joana Ribeiro de Noronha Vasques de, 1991-2014-11-20T18:25:46Z20142014-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/15319TID:201362350enginfo: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:RCAAP2023-11-08T16:01:51Zoai:repositorio.ul.pt:10451/15319Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:36:49.012205Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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