Mecanismo de ação do composto paladaciclo ferroceno 1:2 em modelos celulares de resistência e metástase tumoral
Data
2016-06-30
Autores
Bechara, Alexandre 
Orientadores
Trindade, Claudia Bincoletto Trindade
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Resumo
Cancer therapy is one of the major challenges for medicine since 20th century, when the mechanisms of tumor cell biology in cancer development began to be better understood. Although some pharmacological therapeutic strategies can lead to complete remission, the vast majority of cases eventually relapses and develops into distant metastases, making the pharmacological therapeutic of cancer a complexity theme. The comprehensive understanding of the cellular cues and molecular pathways involved in cell death during new drugs development and more effective therapy approaches are needed. Given the above, this study aimed to elucidate the cellular and molecular mechanisms of the palladacycle Ferrocene 1: 2 (PF12) compound, an emerging antitumor drug prototype, on human osteosarcoma (SaOS-2) and murine melanoma (B16F10 Nex2) cells. These cells lines (SaOS-2 and B16F10Nex2) were used as a model for tumor resistance to conventional anticancer therapy and metastasis, respectively. Through in vitro assays, we found that PF12 has a complex cellular mechanism due mainly, its lysosomotropic features. This cellular effect was associated with the presence of the ferrocene group in its molecule. As a result of the PF12 effects on lysosomes, vesicular acids compartments reduction was observed with the release of calcium from lysosomal stores with extravasation of cathepsin B too. Both (calcium and cathepsin B) have emerged as crucial factors in the cytotoxicity of the compound in Saos-2 cells as their inhibition before PF12 exposure decreased PF12-induced Saos-2 cell death. Furthermore, PF12 induced autophagy in these cells, which appears to occur as a response to the induced damage. Nevertheless, we found that PF12 also showed significant antitumor activity in vivo, reducing the number of lung nodules of melanoma cells in mice. In vitro studies with melanoma cells have demonstrated a cytotoxic action in 24 hours incubation and an inhibitory activity on the tumor cells migration and invasion after 1 hour of exposure. It was also observed that both inhibition and induction of autophagy in this cells (B16F10-Nex2 ) enhanced PF12 cytotoxicity. In cell migration process, when autophagy induction was followed by PF12 exposure, B16F10-Nex2 cells migration ability was significantly reduced. In relation to cellular invasion process, autophagy induction increased cell invasiveness, and the associations between autophagy inhibitor with PF12 and autophagy induction followed by PF12 exposure significantly reduced compound's anti-invasiveness activity. Considering all obtained data, we conclude that PF12 shows significant effectiveness as a cytotoxic compound with the capacity to interact with multiple targets, as well as to consider as a possible ant metastatic agent.
A terapia antitumoral apresenta-se como um grande desafio para a medicina desde o século XX, quando os mecanismos biológicos e a dinâmica de desenvolvimento das neoplásicas começaram a ser mais bem compreendidos. Com as pesquisas que evidenciaram a efetividade antineoplásica dos agentes quimioterápicos, aumentaram as perspectivas de sucesso para o tratamento dos pacientes acometidos por tumores, porém, diversos casos de toxicidade e recidiva após o tratamento com os quimioterápicos são verificados frequentemente, tornando o manejo terapêutico farmacológico um item de alta complexidade dentro do contexto de terapia oncológica. Diante do exposto, o presente trabalho visou elucidar os mecanismos celulares de ação do composto Paladaciclo Ferroceno 1:2 (PF12) diante de linhagens de osteossarcoma humano (SaOS-2) e melanoma murino (B16F10 Nex2), modelos de estudo para resistência tumoral aos antineoplásicos convencionais e de metástase tumoral, respectivamente. Por meio de ensaios in vitro e in vivo, verificamos que o composto PF12 possui um complexo mecanismo de ação celular, tendo como chave sua ação permeabilizante dos lisossomos. Tal fato demonstrou estar associado à presença do grupo ferroceno em sua molécula, e, em decorrência da ação sobre os lisossomos, a liberação de cálcio, o extravasamento de catepsina B, e a redução dos compartimentos vesiculares ácidos despontaram como fatores cruciais na ação do composto nas células SaOS-2. Ainda, o composto PF12 demonstra interagir com o processo de autofagia, que ocorre possivelmente como uma resposta à agressão promovida pelo PF12 nas células SaOS-2. Não obstante, verificamos que o composto PF12 apresenta significativa atividade antitumoral in vivo, reduzindo o número de nódulos pulmonares em camundongos. Estudos in vitro nos permitiram verificar uma ação citotóxica em 24h e uma ação inibidora por parte do PF12 frente aos mecanismos de migração e invasão das células B16F10 Nex2 após 1h de exposição. Ainda, foi possível observar que, tanto a inibição quanto a indução da autofagia potencializaram a ação citotóxica do PF12. Em relação ao processo de migração celular, a indução de autofagia quando seguida pela exposição ao PF12, reduz a capacidade de migração das xx células B16F10-Nex2. Já em relação ao processo de invasão celular, a indução de autofagia culmina em aumento da capacidade invasiva das células, e, as associações entre o processo de inibição de autofagia com o PF12 e indução de autofagia com o PF12 reduziram significativamente a atividade anti-invasiva do composto. Frente aos dados obtidos, nossos resultados demonstram uma significativa efetividade do composto PF12 como agente citotóxico com capacidade de ação em múltiplos alvos, bem como uma provável ação antimetastática.
A terapia antitumoral apresenta-se como um grande desafio para a medicina desde o século XX, quando os mecanismos biológicos e a dinâmica de desenvolvimento das neoplásicas começaram a ser mais bem compreendidos. Com as pesquisas que evidenciaram a efetividade antineoplásica dos agentes quimioterápicos, aumentaram as perspectivas de sucesso para o tratamento dos pacientes acometidos por tumores, porém, diversos casos de toxicidade e recidiva após o tratamento com os quimioterápicos são verificados frequentemente, tornando o manejo terapêutico farmacológico um item de alta complexidade dentro do contexto de terapia oncológica. Diante do exposto, o presente trabalho visou elucidar os mecanismos celulares de ação do composto Paladaciclo Ferroceno 1:2 (PF12) diante de linhagens de osteossarcoma humano (SaOS-2) e melanoma murino (B16F10 Nex2), modelos de estudo para resistência tumoral aos antineoplásicos convencionais e de metástase tumoral, respectivamente. Por meio de ensaios in vitro e in vivo, verificamos que o composto PF12 possui um complexo mecanismo de ação celular, tendo como chave sua ação permeabilizante dos lisossomos. Tal fato demonstrou estar associado à presença do grupo ferroceno em sua molécula, e, em decorrência da ação sobre os lisossomos, a liberação de cálcio, o extravasamento de catepsina B, e a redução dos compartimentos vesiculares ácidos despontaram como fatores cruciais na ação do composto nas células SaOS-2. Ainda, o composto PF12 demonstra interagir com o processo de autofagia, que ocorre possivelmente como uma resposta à agressão promovida pelo PF12 nas células SaOS-2. Não obstante, verificamos que o composto PF12 apresenta significativa atividade antitumoral in vivo, reduzindo o número de nódulos pulmonares em camundongos. Estudos in vitro nos permitiram verificar uma ação citotóxica em 24h e uma ação inibidora por parte do PF12 frente aos mecanismos de migração e invasão das células B16F10 Nex2 após 1h de exposição. Ainda, foi possível observar que, tanto a inibição quanto a indução da autofagia potencializaram a ação citotóxica do PF12. Em relação ao processo de migração celular, a indução de autofagia quando seguida pela exposição ao PF12, reduz a capacidade de migração das xx células B16F10-Nex2. Já em relação ao processo de invasão celular, a indução de autofagia culmina em aumento da capacidade invasiva das células, e, as associações entre o processo de inibição de autofagia com o PF12 e indução de autofagia com o PF12 reduziram significativamente a atividade anti-invasiva do composto. Frente aos dados obtidos, nossos resultados demonstram uma significativa efetividade do composto PF12 como agente citotóxico com capacidade de ação em múltiplos alvos, bem como uma provável ação antimetastática.
Descrição
Citação
BECHARA, Alexandre. Mecanismo de ação do composto paladaciclo ferroceno 1:2 em modelos celulares de resistência e metástase tumoral. 2016. Tese (Doutorado) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo, 2016.