The impact of ionizing radiation on macrophage iron metabolism and macrophage-cancer cell crosstalk

• Autor(a) principal: Machado, Ana Beatriz Delgado
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/114466
• topic: Macrophage-cancer cell; Macrophage iron metabolism; Ionizing radiation; Ciências Médicas

RESUMO: A radioterapia é um tratamento amplamente utilizado no tratamento do cancro. Embora os efeitos da radiação ionizante (RI) nas células tumorais sejam bem conhecidos, é fundamental entender também a resposta das outras células que compõem o microambiente tumoral, como os macrófagos. O nosso grupo demonstrou que a exposição de macrófagos humanos a RI (5 x 2 Gy) aumenta a expressão do recetor da transferrina (TfR), um importante regulador do importe de ferro. No que diz respeito ao metabolismo deste elemento em macrófagos, a literatura indica que os macrófagos M1 apresentam um fenótipo de retenção de ferro, que limita o crescimento tumoral, enquanto que os macrófagos M2 apresentam um fenótipo de libertação de ferro, que contribui para a proliferação e sobrevivência das células tumorais. No entanto, os efeitos da RI no metabolismo do ferro em macrófagos nunca foram elucidados. Este projeto tem como objetivos: i) validar a sobreexpressão do TfR em macrófagos após irradiação in vivo; ii) compreender o impacto da RI no metabolismo do ferro em macrófagos; e iii) avaliar o papel do ferro na comunicação entre macrófagos e células tumorais irradiados. Primeiramente, realizámos uma análise imunohistoquímica para o TfR e F4/80, um marcador de linhagem de macrófagos, em tecido de cancro de mama proveniente de ratinhos irradiados e não irradiados, de modo a validar o aumento da expressão de TfR em macrófagos in situ. Subsequentemente, apresentamos a validação de um método semiquantitativo nessas amostras, nas quais observámos que a radiação ionizante tende a aumentar a expressão de TfR em células F4/80+ , corroborando os resultados obtidos in vitro. Realizámos também otimizações de imunofluorescência para avaliar a expressão de TfR em macrófagos presentes em tumores de reto provenientes de pacientes submetidos ou não a radioterapia. Em relação ao segundo objetivo, os nossos resultados mostram que macrófagos irradiados tendem a aumentar os níveis da proteína transportadora de metal divalente (DMT1), o que, juntamente com o aumento significativo do TfR, sugere um maior importe celular de ferro e transporte do mesmo para o citosol. Por outro lado, a falta de variação na expressão de ferritina (FTL) ou ferroportina (FPN) sugere que não há alterações no armazenamento nem na exportação de ferro dependente da ferroportina. No entanto, a irradiação levou a um aumento significativo da libertação de ferro por parte dos macrófagos, sem afetar os níveis de ferro intracelular. Adicionalmente, analisámos os níveis de lipocalina-2 (LCN2), um transportador de ferro prótumorigénico, em co-culturas de macrófagos e células tumorais rectais SW1463, tendo-se observado que a RI tende a aumentar a sua secreção. Neste sistema de co-cultura, as células SW1463 são as principais produtoras de LCN2, e não os macrófagos. Os macrófagos estimulam a produção de mRNA de LCN2 pelas células SW1463, que é exacerbada pela exposição a RI. Finalmente, considerando a maior libertação de ferro por macrófagos irradiados, desenhámos uma experiência para determinar se o ferro derivado dos macrófagos pode desempenhar um papel importante na estimulação da proliferação de células tumorais e como é que a irradiação pode influenciar este processo. Em conjunto, os nossos resultados indicam que os macrófagos irradiados adquirem um fenótipo de reciclagem de ferro, caracterizado por elevados níveis de internalização e libertação do mesmo, através de exportação independente da ferroportina. Estudos adicionais são necessários para investigar este mecanismo em macrófagos irradiados e para determinar como é que o seu fenótipo de metabolismo do ferro pode influenciar a progressão tumoral. Acreditamos que o nosso trabalho pode levar a uma melhor compreensão das bases moleculares das terapias que pretendem melhorar a eficácia da radioterapia e até mesmo contribuir para a criação de novas estratégias terapêuticas.