Modulação da concentração intracelular de NAD+ e seu efeito na tumorigênese induzida por benzo[a]pireno em células bronquiais epiteliais humanas

Autor(es)

Everson Willian Fialho Cordeiro

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2021-04-08

Membros da banca

Ana Paula de Melo Loureiro; Daiana Silva de Àvila; Flavia Carla Meotti; Eloiza Helena Tajara da Silva

• Orientador: Ana Paula de Melo Loureiro

Resumo

A alta incidência, prevalência e mortalidade do câncer de pulmão demonstram a necessidade de se identificar alterações moleculares envolvidas na carcinogênese pulmonar. Nesse contexto, a reprogramação do metabolismo energético é uma marca emergente do câncer. Há evidências de que benzo[a]pireno (B[a]P), um conhecido carcinógeno humano, induz alterações metabólicas via modificação da função mitocondrial tanto in vitro quanto in vivo. Uma vez que as alterações metabólicas não são somente o resultado da transformação celular, mas podem também ter papel na etiologia do câncer ao modular o epigenoma e a expressão de genes, intervir no metabolismo de células em processo de transformação pode contribuir para desvendar mecanismos de carcinogênese e revelar alvos para quimioprevenção. A fim de investigar a relação entre alterações no metabolismo celular, marcas epigenéticas e transformação celular, implementamos um modelo de tumorigênese (avaliada pela formação de colônias em soft-agar) induzida por B[a]P em células epiteliais bronquiais humanas imortalizadas (linhagem BEAS-2B) crescidas em monocamada (2D). O modelo possibilitou a observação de alterações precoces do metabolismo celular. Levando em consideração que o nucleotídeo NAD+ regula as atividades de diversas vias moleculares importantes para a sobrevivência, diferenciação, crescimento e morte celular, e que suas concentrações foram rapidamente diminuídas após exposição a B[a]P, decidimos suplementar as células BEAS-2B com nicotinamida ribosídeo (NR), um precursor intracelular de NAD+, concomitantemente à exposição a B[a]P. NR em baixa concentração no meio de cultura (1 µM) induziu estresse energético em células BEAS-2B expostas a B[a]P (1 µM) ao longo do período de uma semana de co-incubação, aumentando seletivamente a taxa de apoptose dessas células. Protegeu contra a transformação celular induzida por B[a]P e impediu completamente a formação espontânea de colônias das células controle em soft-agar. Usamos uma abordagem metabolômica direcionada a alvos específicos (\"targeted metabolomics\") desenvolvida no grupo para quantificar metabólitos conhecidamente alterados no câncer. Os dados indicam que NR diminui o metabolismo de glutamina nas células expostas a B[a]P, o que ocorre em paralelo com a diminuição das concentrações de citrato e aspartato, aumento da razão malato/aspartato, diminuição das razões ATP/AMP e ATP/ADP e aumento das concentrações de adenosina. As alterações se enquadram na hipótese de inibição do shuttle malato-aspartato, cuja atividade é necessária para a sobrevivência de células que sofrem o efeito Warburg (alta dependência de NADH citosólico para geração de ATP). NR adicionalmente protegeu as células contra o estresse redox, a hipermetilação do DNA e o aumento da atividade de sirtuína 1 (SIRT1) induzidos por B[a]P, além de aumentar a expressão de genes supressores tumorais (E-caderina, PTEN, semaforina 3F, p16(ink4a)) que podem ser reprimidos por CtBP (proteína ligante de NADH que atua como sensor redox e traduz a condição metabólica da célula para o controle da expressão gênica). Foi ainda observada maior atividade de PARP1 nas células expostas a B[a]P+NR em comparação aos demais grupos. Os resultados obtidos mostram que NR se contrapõe a ou exacerba alterações bioquímicas induzidas por B[a]P, diminuindo a chance de transformação carcinogênica das células BEAS-2B. Estudos em modelos mais complexos, como micro tecidos in vitro, são necessários para a confirmação do efeito quimiopreventivo da NR e alterações bioquímicas subjacentes. (AU)

• Processo FAPESP: 16/08784-9 - Modulação da concentração intracelular de NAD+ e seu efeito na tumorigênese induzida por benzo[a]pireno em células epiteliais bronquiais humanas
• Beneficiário: Everson Willian Fialho Cordeiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto