Construção de linhas tumorais resistentes a agentes antiglicolíticos para avaliar o efeito no metabolismo e na viabilidade celular

Abstract

O estudo das alterações metabólicas das células tumorais e a sua influência na progressão tumoral é ainda um desafio em aberto para a investigação na área da oncobiologia. As células tumorais são caracterizadas por apresentarem elevadas taxas de glicólise, mesmo na presença de oxigénio, um fenómeno descrito como o efeito de Warburg. Por isso, a reprogramação metabólica emerge como um fator essencial para a sobrevivência e proliferação celular, além de contribuir para alterações do microambiente envolvente, que conduzem frequentemente à resistência a compostos farmacológicos antitumorais. O 3-bromopiruvato (3-BP) e o dicloroacetato de sódio (DCA) são compostos capazes de alterar o metabolismo energético da célula tumoral, atuando diretamente em enzimas participantes na glicólise ou redirecionando o piruvato resultante da glicólise para a via oxidativa, respetivamente. Assim, foi objetivo do presente trabalho de investigação avaliar o efeito dos dois compostos antiglicolíticos no metabolismo, em diferentes modelos celulares derivados de cancro humano. Concomitantemente, foi também objetivo o desenvolvimento de linhas celulares resistentes aos compostos, de forma a compreender os mecanismos moleculares subjacentes à resistência. Para a execução destes objetivos utilizaram-se as linhas celulares derivadas do adenocarcinoma da mama, MCF-7, e do melanoma maligno humano, A375-C5. Ambas os compostos antiglicolíticos em estudo apresentaram toxicidade dependente da dose para ambas as linhas celulares, sendo estas mais sensíveis à ação do 3-BP do que à do DCA. Ambos os compostos apresentaram também um efeito significativo no metabolismo da linha A375-C5, levando à diminuição do consumo de glicose e produção de lactato, apesar não terem sido obtidos resultados estatisticamente significativos face à migração celular e à inibição da produção de ATP. Paralelamente, foram desenvolvidas duas linhas celulares resistentes ao 3-BP e ao DCA, a partir da linha celular MCF-7. No entanto, a caracterização foi realizada apenas na linha resistente ao 3-BP, já que apresentou maior índice de resistência e necessidade de administração de doses mais baixas do composto. Foi verificado que na linha resistente, o tratamento com 3-BP induziu um menor efeito na produção de lactato e de ATP e no consumo de glicose, comparativamente à linha parental/sensível, demonstrando que, de facto, foi desenvolvida resistência à ação do composto. Além isso, a capacidade de migração celular manteve-se constante e ocorreu o desenvolvimento de resistência a outros compostos farmacológicos, tais como o 2-deoxi-d-glicose e à doxorrubicina. Na sua globalidade, os resultados obtidos demonstraram que a utilização de compostos antiglicolíticos poderá vir a ter potencial no tratamento antitumoral.

The study of metabolic changes in tumor cells and their influence on tumor progression is still an open challenge in oncobiology. Tumor cells are characterized by their high rates of glycolysis, even in the presence of oxygen, a phenomenon described as the Warburg effect. Metabolic reprogramming emerged as an essential factor for cell survival and proliferation, and also contributes to changes in the surrounding microenvironment, which often lead to resistance to antitumor pharmacological compounds. 3-bromopyruvate (3-BP) and sodium dichloroacetate (DCA) are compounds capable to alter the energy metabolism of tumor cells, either by acting directly on glycolytic enzymes or by redirecting the pyruvate resulting from glycolysis to the oxidative pathway, respectively. Thus, it was the aim of the present research work to evaluate the effect of the two antiglycolytic compounds on metabolism, in different human cancer-derived cell models. Concomitantly, it was also an objective to develop cell lines resistant to the compounds, in order to understand the molecular mechanisms underlying such resistance. The cell line derived from breast adenocarcinoma, MCF-7, and the cell line derived from human malignant melanoma, A375-C5, were used to accomplish these objectives. Both antiglycolytic compounds in study presented dose-dependent toxicity for both cell lines, being the cells more sensitive to 3-BP than to DCA. Both compounds also showed a significant effect on the metabolism of A375-C5 cells, leading to decreased glucose consumption and lactate production, although no statistically significant results were obtained regarding cell migration and inhibition of ATP production. In parallel, two cell lines resistant to 3-BP and DCA were constructed, from the MCF-7 cell line. However, only the 3-BP resistant cell line was characterized, since it showed a higher resistance index and lower doses of the compound were necessary to induce such resistance. 3-BP treatment in these cells induced a lower effect on lactate production, glucose consumption and ATP production, comparing to the parental/sensitive treated cells, confirming the greater resistance to the compound. In addition, cell migration capacity remained constant and resistance to other pharmacological compounds, such as 2-deoxy-d-glucose and doxorubicin, was detected. Overall, the results obtained demonstrated that the use of antiglycolytic compounds may have potential in antitumor treatment.