Aumento de beta-oxidação confere resistência à inibição de glutaminase em células de câncer de mama triplo-negativo : Enhanced fatty acid oxidation confers resistance to glutaminase inhibition in triple-negative breast cancer cells

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Reis, Larissa Menezes dos, 1990-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632874
Resumo: Orientador: Sandra Martha Gomes Dias
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spelling Aumento de beta-oxidação confere resistência à inibição de glutaminase em células de câncer de mama triplo-negativo : Enhanced fatty acid oxidation confers resistance to glutaminase inhibition in triple-negative breast cancer cellsEnhanced fatty acid oxidation confers resistance to glutaminase inhibition in triple-negative breast cancer cellsCâncer de mama triplo negativoVias metabólicasGlutaminaÁcidos graxos - OxidaçãoTriple negative breast neoplasmsMetabolic pathwayGlutamineFatty acids - OxidationOrientador: Sandra Martha Gomes DiasTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O câncer de mama triplo-negativo (TN) corresponde a cerca de 15% dos casos diagnosticados da doença e é caracterizado pela ausência dos receptores de hormônios progesterona e estrógeno e do receptor de membrana HER2 e, por isso, não responde aos tratamentos convencionais para o câncer de mama. Estudos recentes têm mostrado uma relação entre o câncer de mama TN e o metabolismo alterado, sugerindo que a reprogramação metabólica (com dependência do aminoácido glutamina) pode ser chave na progressão da doença e importante no desenvolvimento de novas terapias. Dado que a inibição da enzima glutaminase (GLS), primeira na via de metabolismo de glutamina, já está sendo avaliada na terapêutica de tumores de mama triplo-negativo com o composto CB-839 (Fase Clinica II), nós avaliamos quais mecanismos metabólicos alternativos poderiam ser acionados com o tratamento, causando a resistência deste subtipo tumoral ao composto. Inicialmente, confirmamos dados da literatura que mostram uma dependência variada à glutamina e sensibilidade ao composto CB-839 em linhagens celulares TN e, dessa maneira, identificamos células resistentes (inibição de proliferação menor que 50% em relação ao veículo) e sensíveis ao tratamento (morte ou inibição de proliferação maior que 50%). Em seguida, a partir da análise de dados de transcriptômica de linhagens e tecidos tumorais, observamos que genes relacionados ao metabolismo de lipídios são diferencialmente expressos entre células resistentes e sensíveis ou entre tumores com baixo e alto nível de expressão de GLS. Especificamente, diversos genes relacionados ao processo de beta-oxidação estão com expressão aumentada em tecidos tumorais com baixa expressão de GLS. Além disso, pacientes com tumores com baixa expressão de GLS e maior expressão de Carnitina Palmitoiltranferase (CPT1) apresentaram pior prognóstico. Para validar se beta-oxidação é uma via metabólica importante em linhagens resistentes ao CB-839, verificamos o nível proteico de CPT1 e CPT2, atividade de CPT1 e sensibilidade ao etomoxir (inibidor da beta-oxidação) dessas linhagens. Como resultado, verificamos que células resistentes ao CB-839 têm maior nível proteico de CPT2, maior atividade de CPT1 e apresentam maior sensibilidade ao etomoxir (em relação à proliferação) do que células sensíveis. Observamos também que CB-839 impacta menos na morfologia mitocondrial e nível de ATP em linhagens resistentes em relação às células sensíveis. Além disso, o tratamento conjunto de CB-839 com etomoxir nas células resistentes tem maior impacto na respiração celular de ácidos graxos, nível de ATP intracelular e nos fenótipos de crescimento, invasão e migração celular. Por fim, observamos que os níveis de fosforilação de Tyr172 em Proteína cinase ativada por AMP (AMPK) e Ser72 em Acetil-CoA Carboxilase (ACC) são maiores em tumores com menor expressão de GLS, provendo as bases moleculares para a ativação da beta-oxidação em células resistentes ao CB-839. Em sumário, concluímos que o metabolismo de glutamina e de ácidos graxos dão plasticidade metabólica para os tumores de mama triplo-negativo e que os níveis proteicos de CPT1 e CPT2 devem ser usados como marcadores de resposta ao tratamento com CB-839Abstract: Triple-negative breast cancer accounts for about 15% of all breast cancer, characterized by a lack of estrogen and progesterone receptor expression (ESR and PGR, respectively) and the absence of human epithelial growth factor receptor (ERBB2) amplification. Therefore, this subtype does not respond to conventional treatments for breast cancer. Recent studies have shown a relationship between triple-negative breast cancer and altered metabolism, suggesting that metabolic reprogramming (with dependence on the amino acid glutamine) may be key to disease progression and promising in the development of new therapies. Inhibition of Glutaminase enzyme (GLS), first in the glutamine metabolism pathway, has been evaluated in the treatment of triple-negative breast tumors with compound CB-839 (Clinical Phase II) and, therefore, we evaluated which alternative metabolic mechanisms could be triggered with the treatment, causing tumor resistance to the compound. Initially, we confirmed literature data showing a varyable dependence on glutamine and sensitivity to CB-839 in TN cell lines and, thus, identified resistant (proliferation inhibition less than 50% compared to vehicle tretatment) and sensitive (death or proliferation inhibition more than 50% of that of the vehicle-treated cells) cells lines. Then, from the analysis of transcriptomic data from cells lines and tumor tissues, we observed that the genes related to lipid metabolism are differentially expressed between resistant and sensitive cells and between tumors with low or high GLS expression. Specifically, several genes related to the beta-oxidation process have increased expression in tumor tissues with low GLS expression. In addition, patients with tumors with lower GLS associated to higher CPT1 expression show worse prognosis. In order to validate whether beta-oxidation is an important metabolic pathway in resistant cells lines, we evaluated CPT1 and CPT2 protein expression, CPT1 activity, and etomoxir sensibility (beta-oxidation inhibitor) levels on those cells. Cells resistant to CB-839 have higher CPT2 protein level, higher CPT1 activity and are more sensitive to etomoxir (in relation to proliferation) than sensitive cells. We also observed that CB-839 treatment impacted less the mitochondrial morphology and ATP levels of resistant compared to sensitive cells. Combined treatment of CB-839 with etomoxir in resistant cells promoted a greater impact on cellular respiration of fatty acids, intracellular ATP level, cell proliferation, invasion and migration phenotypes. The levels of Tyr172 phosphorylation in AMPK and Ser72 in ACC are higher in tumors with lower GLS expression, providing the molecular bases for the activation of beta-oxidation in CB-839-resistant cells. In summary, we conclude that glutamine and fatty acid metabolism provide metabolic plasticity for triple-negative breast tumors and that the protein levels of CPT1 and CPT2 should be used as markers of response to CB-839 treatmenDoutoradoGenética Animal e EvoluçãoDoutora em Genética e Biologia MolecularFAPESP2014/18061-9[s.n.]Dias, Sandra Martha Gomes, 1975-Rangel, Maria Cristina RodriguesSilber, Ariel MarianoVieira, Pedro Manoel Mendes de MoraesWerneck, Claudio ChrysostomoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASReis, Larissa Menezes dos, 1990-20172017-08-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (135 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632874REIS, Larissa Menezes dos. Aumento de beta-oxidação confere resistência à inibição de glutaminase em células de câncer de mama triplo-negativo: Enhanced fatty acid oxidation confers resistance to glutaminase inhibition in triple-negative breast cancer cells. 2017. 1 recurso online (135 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1632874. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/991741Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-03-13T14:08:49Zoai::991741Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-03-13T14:08:49Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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