Relação entre parâmetros do metabolismo redox e a agressividadede de câncer de pulmão de não pequenas células

Abstract

O câncer de pulmão é a neoplasia maligna mais letal em todo o mundo. As terapias disponíveis são pouco eficazes e a alta mortalidade não têm se alterado ao longo dos anos. O câncer de pulmão de não pequenas células (NSCLC do inglês non small cell lung cancer) representa 80% dos casos e pode ser dividido em três subtipos histológicos: adenocarcinoma (AdC), carcinoma de células grandes (LCC do inglês large cell carcinoma) e carcinoma escamoso. Células tumorais possuem maior capacidade de proliferação, migração e invasão. São também incapazes de responder a sinais que inibam proliferação ou ativem morte celular programada e ainda estimulam a formação de novos vasos sanguíneos. Todos estes aspectos são afetados pelo metabolismo redox, cuja homeostase intracelular é mantida pelo equilíbrio entre oxidantes e antioxidantes. A homeostase redox das células pulmonares é afetado pela exposição à grande pressão de O2 e oxidantes ambientais, devido à fisiologia deste órgão. Além disso, todo tumor sólido se desenvolve num microambiente de inflamação crônica com alta produção de espécies reativas (ER). Portanto, a tumorigênese selecionará células adaptadas para sobrepujar este ambiente oxidativo em seu favor. Discute-se que a elevação de defesas antioxidantes contribua para esta adaptação. Porém, apesar de níveis elevados de ER poderem causar morte celular por estresse oxidativo, hoje se sabe que um aumento moderado nestes níveis modula processos fisiológicos relevantes à agressividade tumoral, como os citados a cima. Assim, o presente trabalho teve como objetivo investigar a relação entre o metabolismo redox intracelular e a agressividade tumoral em NSCLC. Foram utilizadas 4 linhagens humanas de NSCLC de dois tipos histológicos: AdC (A549 e EKVX) e LCC (H-460 e HOP-92). Foram avaliados dois parâmetros de agressividade tumoral (invasividade e quimioresistência), obtendo-se uma linhagem claramente mais agressiva em cada subtipo histológico. Após, foi analisado o perfil redox intracelular em função da agressividade. Concluiu-se que as linhagens mais agressivas possuem um desbalanço enzimático sugerindo uma elevação no steadystate da produção de ER, confirmada posteriormente pelo ensaio de DCF. Estas linhagens apresentaram ainda potencial antioxidante total e o nível de tióis reduzidos (-SH) diminuídos e índice de lipoperoxidação aumentado. Esses dados corroboram os resultados anteriores e juntos caracterizam o ambiente redox intracelular das linhagens mais agressivas como mais pró-oxidante. Caso houvesse aumento nas defesas antioxidantes durante a progressão tumoral, esperaríamos um estado redox mais redutor, porém, o presente trabalho demonstra o contrário. Posteriormente, foi avaliada a influência da espécie reativa peróxido de hidrogênio (H2O2) em dois parâmetros de malignidade tumoral. Na proliferação celular, o H2O2 se mostrou um mediador necessário, uma vez que sua remoção inibe este processo. Ainda, sua adição estimulou maior proliferação nas linhagens mais agressivas. O H2O2 também foi capaz de aumentar a taxa de migração celular, enquanto sua remoção a inibiu parcialmente. Desta forma, pode-se concluir que o desbalanço redox favorecendo ambiente intracelular pro-oxidante acompanha a progressão tumoral em NSCLC. Além disso, ela é fundamental à malignidade das células tumorais de NSCLC. Assim, o uso de antioxidantes como terapia adjuvante possivelmente é uma alternativa viável para melhorar o prognóstico de câncer de pulmão de não pequenas células.

Lung cancer is the most lethal malignant neoplasy worldwide. The available therapies have little efficacy and the high death rate has not been changed in the last decade. Non small cell lung cancer (NSCLC) accounts for 80% of the cases and can be sub-classified in three histological subtypes: adenocarcinoma (AdC), large cell carcinoma (LCC) and squamous cell carcinoma. Cancer cells have elevated capacity to proliferate, migrate and invade. Also, they stimulate the growth of new blood vessels and are insensitive to signals that inhibit proliferation or activate programmed cell death. All of there aspects are influenced by redox metabolism, which homeostasis is maintained by the equilibrium between oxidants and antioxidants. The redox homeostasis of pulmonary cells is affected by the exposure to elevated O2 pressure and environmental oxidants, due to the physiology of the lungs. Besides, every solid tumor develops in a chronic inflammatory microenvironment with elevated production of reactive species (RS). Thus, the occurrence of a tumor must select those cells necessarily capable of dealing with this oxidative environment. It is believed that this success could be achieved with an increased antioxidant capacity. Although elevated levels of RS can cause oxidative stress-mediated cell death, nowadays it is known that mild increase in RS levels can influence the physiology of the cell, including the aspects mentioned earlier. This way, the present study aimed to investigate the association between intracellular redox metabolism and tumor aggressiveness in NSCLC. Four human NSCLC cell lines were used divided in two histological subtypes: AdC (A549 and EKVX) and LCC (H-460 and HOP-92). In first place, it was evaluated two aggressiveness parameters (invasiveness and chemoresistance), obtaining one cell line clearly most aggressive within each histological subtype. Then, the intracellular redox profile was evaluated and analyzed in light of aggressiveness. We found that the most aggressive cell lines have an enzymatic imbalance suggesting an elevation of steady-state RS production, further confirmed by DCF assay. These cell lines also showed lower reduced thiol (-SH) levels and total antioxidant potential, and higher lipoperoxidation index. This data corroborates previous conclusion and collectively characterize the intracellular redox environment of the most aggressive cell lines as more pro-oxidant. If tumor progression were followed by elevation in antioxidant defenses, one would expect a reducer intracellular environment, however this work demonstrates the opposite. Hence, the influence of the RS hydrogen peroxide (H2O2) in malignant parameters was evaluated. In proliferation, H2O2 could be defined as a necessary mediator, once its removal inhibited this process. Moreover, addition of H2O2 stimulated higher proliferation in the most aggressive cell lines. Hydrogen peroxide was also capable of enhance the migratory rate, while its removal partially inhibited it. Concluding, the redox imbalance favoring pro-oxidative intracellular environment might follows NSCLC tumor progression. Furthermore, it is essential to tumor malignancy in NSCLC. This way, the use of antioxidants as adjuvant therapy could be a viable alternative to improve the prognostic of non small cell lung cancer.