Contribution of ER stress to tumor immunosuppressive microenvironment

Abstract

Breast cancer is the most prevalent cancer among women and also one of the oncologic pathologies that causes more deaths. In the last decades several studies have reported that solid tumors generate an immunosuppressive microenvironment. This microenvironment (acidosis, hypoxia, glucose deprivation and cytokines) is favourable to endoplasmic reticulum (ER) stress induction. ER stress is primarily a response towards the re-establishment of homeostasis; however if not resolved it usually results in cell death by apoptosis. Nevertheless, ER stress and unfolded protein response (UPR) play a paradoxical role in cancer physiopathology: the three branches of UPR, PERK, IRE1 and ATF6 actively contribute to signalling of survival and metastasis mechanisms. Recently it was reported a possible transmission of ER stress from tumor cells to immune cells, modulating the phenotype and function of recipient cells. Thus, the aim of the present work is to assess the ability and the respective mechanisms by which T-47D tumor cells transmit ER stress to THP-1 monocytes, and the consequences of this transmission. ER stress transmission was only observed when pharmacological ER stress inducers were used, such as tunicamycin, contrarily to physiological stimulation, as glucose deprivation. Additionally, it was found that tunicamycin seems to be transported within exosomes which, in turn, directly induces ER stress on monocytes. It was also observed that exosomes derived from glucose deprived T-47D cells do not transmit ER stress; however these exosomes conduct monocytes towards a particular proinflammatory profile, accompanied by the decrease of its maturation status. Overall, our results question the ER stress mechanism originally described, showing that pharmacological ER stress inducers can be transported within exosomes and directly inducing ER stress on recipient cells.

O cancro da mama é o cancro de maior incidência entre as mulheres, sendo também uma das situações oncológicas que mais mortes causa. Na última década inúmeros estudos têm demonstrado que os tumores sólidos geram um microambiente favorável à evasão/subversão do sistema imune. Esse microambiente (acidose, hipoxia, deprivação de glucose, citoquinas) é muita das vezes propicio à indução de stress do reticulo endoplasmático (RE). O stress do RE é primariamente uma resposta no sentido de restabelecer a homeostasia no entanto se não resolvido resulta normalmente na morte celular por apoptose. O stress do RE e a respetiva resposta às proteínas mal conformadas (UPR), desempenham um papel paradoxal na fisiopatologia do cancro: os três ramos da UPR, PERK, IRE1 e ATF6, contribuem ativamente para a sinalização de alguns mecanismos de sobrevivência e metastização. Recentemente, foi descrita uma possível transmissão do stress do RE das células tumorais para as células do sistema imunitário, modulando a ação destas. Desta forma, pretendeu avaliar-se com o presente trabalho a capacidade e os mecanismos pelos quais células tumorais T-47D transmitem o stress do RE para células monocíticas THP-1, e quais as consequências desta transmissão. A transmissão foi apenas observada aquando da utilização de indutores farmacológicos como a tunicamicina, não se registando para estímulos fisiológicos como a deprivação de glucose. Por outro lado, verificou-se que a tunicamicina parece ser transportada via exossomas e desta forma induzir diretamente stress do RE nos monócitos. Observou-se ainda que os exossomas provenientes das células T-47D em stress do RE por deprivação de glucose apesar de não transmitirem o referido stress conduzem os monócitos para um perfil pró-inflamatório específico diminuindo ainda a sua capacidade de maturação. Em geral, os nossos resultados questionam seriamente o mecanismo de transmissão de stress ER tal como originalmente descrito, mostrando que no uso de indutores farmacológicos o que parece ocorrer é o transporte do fármaco em vesículas e a indução direta nas células recetoras.