Cytochrome C reduction and methotrexate resistance in breast cancer

Abstract

O metotrexato é um agente quimioterápico usado para tratar uma variedade de cancros. No entanto, a ocorrência de resistência limita a sua eficácia. A relação entre o estado redox do citocromo c, apoptose e o desenvolvimento de resistência ao metotrexato foi avaliada em células humanas de cancro da mama. O citocromo c no seu estado reduzido é menos capaz de induzir a cascata apoptótica. Aqui nós mostramos que células incubadas com agentes redutores de citocromo c, tais como tetrametilfenildiamina, ascorbato ou glutationa reduzida, demonstraram menos mortalidade e apoptose na presença do metotrexato. Por outro lado, a inibição de glutationa aumentou a acção apoptótica do metotrexato, demonstrando um envolvimento do estado redox do citocromo c na apoptose induzida por metotrexato. Usando ferramentas de genómica funcional detectámos que GSTM1 e GSTM4 foram sobreexpressos em células MCF7 resistentes ao metotrexato. A inibição destas isoformas causou um aumento na citotoxicidade em células sensíveis. Estes resultados sugerem que estas GSTs específicas juntamente com a glutationa reduzida endógena poderão ajudar a manter o citocromo c num estado mais reduzido o que por sua vez poderá causar uma diminuição na apoptose e contribuindo assim para a resistência ao metotrexato em células tumorais humanas.

Methotrexate is a chemotherapeutic agent used to treat a variety of cancers. However, the occurrence of resistance limits its effectiveness. The relationship among redox-state of cytochrome c, apoptosis and development of resistance to methotrexate was assessed in human breast cancer cells. Cytochrome c in its reduced state is less capable of triggering the apoptotic cascade. Here we show that cells incubated with cytochrome c-reducer agents, such as tetramethylphenylenediamine, ascorbate or reduced glutathione, showed less mortality and apoptosis in the presence of methotrexate. Conversely, depletion of glutathione increased the apoptotic action of methotrexate, demonstrating an involvement of cytochrome c redox state in methotrexate-induced apoptosis. Using functional genomics we detected that GSTM1 and GSTM4 were overexpressed in methotrexate-resistant MCF7 breast cancer cells. Inhibition of these isoforms caused an increase in methotrexate cytotoxicity in sensitive cells. These results suggest that these specific GSTs together with endogenous reduced glutathione would help to maintain a more reduced state of cytochrome c which in turn would cause a decrease in apoptosis thus contributing to methotrexate resistance in human cancer cells.