Le stress oxydatif définit un phénomène cellulaire particulier caractérisé par un niveau élevé de molécules hautement réactives, essentiellement lié à l’utilisation de l’oxygène par les systèmes biologiques via la respiration. La dérégulation de l’état oxydatif de la cellule est à l’origine soit de processus d’adaptations efficaces (adaptation à l’altitude) soit de pathologies (AVC, infarctus). Ce travail de thèse s’est porté sur l’étude de deux nouvelles cibles pouvant induire une résistance/tolérance à la variation du stress oxydatif : la première est la protéine canal CFTR («Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator») et la seconde la voie d’activation d’eIF5A («eukaryotic Initiation translation Factor 5A»). Nous avons pu mettre en évidence que la protéine CFTR grâce à sa perméabilité au glutathion (l’antioxydant majoritaire cellulaire) est un modulateur de l’état oxydatif de la cellule, que ce soit lors de l’exposition à des agents cytotoxiques (cisplatine) ou lors de l’adaptation à des conditions hypoxiques chroniques. La deuxième cible identifiée est le facteur eIF5A qui est la seule protéine activée par la fixation d’un résidu hypusine. L’inhibition de cette modification post-traductionnelle protège les cellules d’une production d’espèces réactives induite par l’anoxie. Cette résistance à l’anoxie est accompagnée d’un profond remodelage métabolique et mitochondrial. Sur des modèles animaux d’ischémie (rein et cerveau), l’inhibition de l’activation d’eIF5A conduit à une protection des organes face à un manque d’oxygène. Ces études fondamentales ont des applications cliniques potentielles dans des pathologies humaines (infarctus, AVC, transplantation). / Oxidative stress represents a particular cellular condition, characterized by an intracellular increase in thereactive species level. These species are highly reactive towards biomolecules and result of oxygenconsumption by biological systems essentially through respiration. Deregulation of the cellular oxidativestate can initiate adaptive processes (as elevation adaptation) or several human pathologies (stroke,infarct). This thesis work has been devoted to the study of two news potential targets allowing atolerance/resistance towards disequilibrium of oxidative stress; the first one is CFTR, a channel protein(«Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator»), and the second one is the activation pathwayof the translation factor eIF5A («eukaryotic Initiation translation Factor 5A»). Based on the peculiaractivity of CFTR, consisting in the transport of glutathione, the major antioxidant of the cell, weevidenced the role of CFTR in the management of cellular oxidative state during cytotoxic drugexposure (cisplatin) or during adaptation to chronical hypoxia. The second target, eIF5A is the only oneprotein described as post-translationally modified by fixation of a hypusine residue. We demonstratedthat inhibition of eiF5A activation protect cells from reactive oxygen species generated during anoxia. Atcellular level, this protection is accompanied with deep metabolic and mitochondrial changes. Usinganimal models, we showed that inhibition of this eiF5A activation allows a tolerance against ischemicaccident in different organs (kidney and brain). These fundamentals results can have extensiveapplication in human clinical use (infarct, stroke, graft).

L’objectif de cette thèse est de développer des nanoparticules mésoporeuses de silice (MSNs) capables de libérer un anticancéreux, le cisplatine, dans le milieu intracellulaire de tumeurs solides. Une étude paramétrique montre que les propriétés morphologiques, structurales et texturales des MSNs de type MCM-41, synthétisées par voie sol-gel à partir d’un mélange d’un précurseur de silice (TEOS) et de tensioactif (CTAB), dépendent du pH, de la vitesse d’agitation, de la température et du mode d’extraction du CTAB. La synthèse doit avoir lieu sous atmosphère contrôlée pour éviter la présence en solution d’ions carbonates et d’éthanol à l’origine de ponts entre les particules qui altèrent la stabilité colloïdale des MSNs.Les MSNs ont été fontionnalisées pour contrôler l’affinité chimique du cisplatine pour la surface des MSNs et pour améliorer la stabilité colloïdale des MSNs en milieu physiologique. Des organosilanes (APTES, TESP, MPTES, CEST) et des polymères neutres ou ionisés (PEG, PEI) ont été ajoutés par co-condensation ou par greffage post synthèse tout en préservant les propriétés structurales et texturales des MSNs. Les quantités de cisplatine encapsulées par imprégnation sont plus élevées que par adsorption et dépendent de la fonctionnalisation des MSNs. Les MSNs greffées en surface par la PEI permettent une libération progressive de l’anticancéreux ainsi qu’une cytotoxicité comparable à celle du cisplatine administré seul.Des tests in vitro montrent que les MSNs en l’absence de cisplatine ne présentent pas d’effet cytotoxique jusqu’à une concentration de 200 µg/mL. Une étude par microscopie confocale montre une internalisation des MSNs à partir de 2h de mise en contact avec les cellules. / The aim of this PhD thesis is to elaborate mesoporous silica nanoparticles (MSNs) able to sustain the release of cisplatin into the intracellular compartments of solid tumors. The parametric study shows that morphological, structural and textural properties of MSNs-MCM-41, synthesized by sol-gel reaction by using TEOS as a silica source and CTAB as a structure-directing agent, depend on pH, stirring speed, temperature and extraction process of CTAB. The synthesis atmosphere has to be controlled in order to avoid the presence of ethanol and carbonate species which are responsible of necks between particles generating unstable suspensions of MSNs.MSNs were functionalized in order to control the interactions between cisplatin and MSNs or to improve their colloidal stability in physiological media.Various silanated organic molecules (APTES, TESP, MPTES, CEST) and neutral or ionised polymers were grafted into the MSNs using a co-condensation approach or a postsynthetic functionalization method while keeping structural and textural properties of MSNs unchanged.The amount of cisplatin encapsulated by using impregnation are higher than those obtained by using adsorption and depend on MSNs fonctionalization. MSNs grafted by PEI allow a sustained drug release and cytotoxic effects similar to cisplatin. In vitro assays show that MSNs devoid of cisplatin are not cytotoxic up to 200 µg/mL. Confocal microscopy study reveals that MSNs internalization is efficient after about 2h of contact with cells.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os mecanismos de ação citotóxica do inibidor de histona deacetilase LBH589 foram investigados em associação com o quimioterápico cisplatina (CDDP) em duas linhagens derivadas de câncer de pulmão de não pequenas células (CPNPC). Os resultados foram analisados em relação ao tipo de morte celular associada às alterações em enzimas relacionadas ao metabolismo energético e a via glicolítica. Para realização do trabalho, foram utilizadas as linhagens tumorais A549 (selvagem para o gene de p53) e Calu-1 (nulo para o gene de p53) tratadas com LBH589 em combinação ou não com CDDP. Foram realizadas curvas de tempo e dose-resposta com as drogas isoladamente pelo ensaio de viabilidade celular (MTT) nas duas linhagens para a escolha das melhores condições para o nosso estudo. As condições dos tratamentos isolados com redução da viabilida celular menores que o IC50 de cada fármaco foram selecionados para realização dos tratamentos combinados. As avaliações de apoptose foram realizadas por citometria de fluxo pelo ensaio de Anexina V/PI, e com a marcação de proteínas por Western Blotting. As proteínas relacionadas a via glicolítica foram avaliadas por Western Blotting e a expressão de RNAm por qPCR. Os resultados demonstraram que o LBH589 combinado a CDDP foi capaz de induzir apoptose em 70% das células (Calu-1) e 54,9% (A549) no tempo de 24 horas, e 90% (calu-1) e 62,1% (A549) em 48 horas, independendo, portanto, do status da p53. Os níveis de expressão de enzimas relacionadas com o metabolismos energético também sofreram alterações nos tratamentos estudados. O LBH589 induziu aumento de cerca de 4x dos níveis de RNAm de HK isoformas I e II em ambas as linhagens. Houve também um aumento na expressão proteica das isoformas de HK I e II. Outras enzimas relacionadas a via glicolítica como PFKP, PKM2 e LDHA foram analisadas e apresentaram redução da expressão proteica, principalmente na presença do LBH589. A combinação da CDDP com LBH589 parece ser promissora para o tratamento de CPNPC induzindo apoptose através de alterações no metabolismo energético tumoral. / The cytotoxic mechanisms of action of the histone deacetylase inhibitor LBH589 was investigated in association with cisplatin in two cell lines derived from non-small lung cancer (NSCLC). The results were analyzed based on the type of the cell death associated with alterations in enzymes related to energy metabolism and glycolytic pathway. To perform the study, we used two non-small lung tumor cell lines, A549 (wild type for the p53 gene) and Calu-1 (null for p53 gene) treated with LBH589 in combination with cisplatin or not. Assays for time and dose responses were performed through the cell viability analysis (MTT) for each drug separately in both cell lines to choose the best conditions for our study. The conditions of isolated treatments with reduced viability lower than the IC50 of each drug were selected for carrying out the combined treatments. Assays for apoptosis detection by flow cytometry were performed by Annexin V / PI, the expression of proteins related to apoptosis by Western Blotting. The expression of glycolytic related proteins were performed by Western blotting and their mRNA expressions by qPCR. The results demonstrated that the combined LBH589 plus CDDP was able to induce apoptosis in 70% of cells -Calu-1- and 54.9% -A549- in 24 hours, and 90% (Calu-1) and 62.1 % (A549) in 48 hours regardless of the p53 status. The expression levels of enzymes related to energy metabolism also presented changes in the studied treatments. The LBH589 increase of about 4x the HK isoforms I and II mRNA levels in both cell lines. There was also an increase in the expression isoforms I and II of HK protein. Other enzymes related to the glycolytic pathway as PFKP, PKM2 and LDHA were analyzed and we observed reduced protein expression, especially in the presence of LBH589. The combination of CDDP with LBH589 appears promising for the treatment of NSCLC inducing apoptosis via alterations in energy metabolism tumor.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Cisplatina (cisdiaminodicloroplatinum) à um agente quimioterÃpico freqÃentemente usado para o tratamento de vÃrias linhagens de neoplasias, mormente as de cabeÃa e pescoÃo. Contudo, a ototoxicidade permanece sendo um dos efeitos colaterais causadores de significativa morbidade e que freqÃentemente limita sua utilizaÃÃo. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um modelo experimental para o estudo da ototoxicidade por cisplatina em ratos e, nesse modelo, avaliar se a apoptose fazia parte dos mecanismos de lesÃo celular. Buscou-se ainda averiguar se o modelo desenvolvido era viÃvel para estudos de otoproteÃÃo. Foram utilizados ratos Wistar machos aos quais se administrou cisplatina por via intraperitoneal (IP) nas doses de 24 mg/kg, fracionada em trÃs doses diÃrias de 8 mg/kg ou 16 mg/kg em infusÃo Ãnica. Os animais foram avaliados atravÃs de emissÃes otoacÃsticas evocadas produtos de distorÃÃo (EOAPD) ou potenciais auditivos evocados de tronco encefÃlico (PAETE) no terceiro (D3) e quarto (D4) dias apÃs o inÃcio da infusÃo das drogas. Ao final da avaliaÃÃo funcional auditiva, um grupo de animais teve suas cÃcleas removidas para estudo morfolÃgico por microscopia Ãptica em coloraÃÃes por hematoxilinaeosina (HE) e imunohistoquÃmica para apoptose pelo mÃtodo TUNEL e para detecÃÃo de caspase 3. A um grupo de animais injetados com cisplatina 24 mg/kg foi realizada uma administraÃÃo prÃvia de amifostina via IP na dose de 240 mg/kg, dividida em trÃs doses diÃrias de 80 mg/kg/dia. Os animais tratados, diferente de seus controles, apresentaram uma significativa reduÃÃo de peso a partir do primeiro ou segundo dia apÃs a administraÃÃo das drogas, que nÃo foi diferente para ambas as doses. A mortalidade foi baixa atà o terceiro dia, mas aumentou significativamente no quarto dia. O grupo tratado com 24 mg/kg mostrou diminuiÃÃo significativa da amplitude das EOAPD e aumento do limiar eletrofisiolÃgico pelo PAETE no D3 e D4. A dose de 16 mg/kg nÃo foi capaz de promover reduÃÃo significativa da amplitude das EOAPD, mas promoveu elevaÃÃo do limiar auditivo dos animais, detectado atravÃs de PAETE. As lesÃes cocleares verificadas no estudo morfolÃgico se deram na estria vascular e nas cÃlulas ciliadas externas, e os escores de lesÃo foram significativamente maiores que nos grupos controle apenas com a dose de 24 mg/kg. A apoptose foi o mecanismo de lesÃo responsÃvel pela ototoxicidade da cisplatina na dose de 16 mg/kg quando os animais foram avaliados no D3. Jà em doses maiores (24 mg/kg) ou por um tempo mais prolongado de avaliaÃÃo (D4) outras vias de lesÃo celular estavam envolvidas. A amifostina promoveu proteÃÃo contra a otoxicidade causada pela cisplatina tanto na avaliaÃÃo funcional quanto na morfolÃgica. Assim, em ratos, a dose fracionada de 24 mg/kg de cisplatina com avaliaÃÃo funcional no terceiro dia apÃs o inÃcio da administraÃÃo por PAETE e morfolÃgica por microscopia Ãptica em coloraÃÃes por HE, constitui-se em um modelo viÃvel para estudos de ototoxicidade. TambÃm se presta para a pesquisa dos mecanismos envolvidos com tÃcnicas de imunohistoquÃmica e ainda para a avaliaÃÃo de drogas otoprotetoras. / Cisplatin (cis-diamminedicloroplatinum) is an antineoplastic drug frequently used in the treatment of a variety of cancers, specially the head-and-neck cancer. Ototoxicity, however, has been noted as a common side-effect of cisplatin, which may lead to significant interruptions in treatment, possibly impacting on local tumor control and patient survival. The aim of this work was to develop an experimental model in rats able to study the ototoxicity as a side effect of cisplatin and to perform otoprotection studies. In addition, we evaluated if apoptosis was involved in the cellular toxicity caused by cisplatin. Male Wistar rats were intraperitoneally (i.p.) treated with 24 mg/kg of cisplatin, which was divided into three equal doses (8mg/kg) or a single i.p. administration of 16 mg/kg. The animals were evaluated by distortion product otoacoustic emission (DPOAE) or brainstem evoked response audiometry (BERA) on the 3rd and 4th days after the cisplatin injection. After the functional hearing evaluation, a group of animals had their cochleas excised and processed for hematoxylin-eosin (HE) staining, terminal deoxynucleotidyl transferase-mediated deoxyuridine triphosphate nick end-labeling (TUNEL), and immunostaining with a caspase-3 antibody. In another set of experiments, amifostine (240 mg/kg. i.p. divided in three daily doses of 80 mg/kg) was administered immediately before the cisplatin (24mg/kg). Treatment with cisplatin caused a significant body weigh loss starting on the 1st or 2nd days when compared to non-treated animals. The mortality rate remained low until the 3rd day with significant enhance on day 4. The treatment with cisplatin 24 mg/kg, but not 16 mg/kg, resulted in a significant decrease of the DPOAE. Both doses promoted an increase of the hearing limiar detected by BERA on day 3 and 4. Morphological observations indicate cochlear lesions mainly in the vascular stria and outer hair cells. Only the scores of cochlear lesions of animals treated with the highest dose of cisplatin were significant different when compared to the non-treated group. Apoptosis was involved in the cellular toxicity caused by cisplatin 16 mg/kg, on day 3. In the highest dose or for more drawn out time, however, others mechanisms of cell toxicity must be involved. Amifostine prevented the cisplatin ototoxicity detected by functional evaluation as well as the morphological analysis. Thus, in rats, the intraperitoneal injection of cisplatin 24 mg/kg, divided into 3 equal doses, consist in a viable model for study of this adverse effect of cisplatin, with ototoxicity detected by functional evaluation with BERA and morphologic evaluation by optic microscopy for HE stains, in the third day after the beginning of the administration. Moreover, it is useful for the research of the involved mechanisms with immunostaining techniques, and still for the evaluation of otoprotective drugs.

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Àquela época, foi inferido que todos os compostos de rutênio apresentavam como mecanismo de ação, a sua ligação com o DNA, formando adutos e desencadeando processos celulares de natureza deletéria que, por fim, levariam a morte celular. É interessante lembrar que esse é o mesmo mecanismo de ação dos compostos de platina mais aceitos nos dias atuais. Sadler e Dyson (2003) estudando compostos de rutênio que continham cloro em sua estrutura, como o cloreto de cis-(dicloro)tetraaminorutênio(III) [cis-[RuCl2(NH3)4]Cl], observaram que estes compostos apresentavam mecanismos de ação biológica muito parecidos com os apresentados pela cisplatina [Pt(NH3)2Cl2], onde a hidrólise da ligação Ru–Cl pode ser fortemente influenciada pela natureza dos coligantes presentes na estrutura do rutenato, como grupamentos amino ou até mesmo pela presença de átomos de carbono. A alta concentração de cloretos no sangue permite a esses compostos metálicos, levados por proteínas séricas, chegar até as células e atravessar sua membrana celular e nuclear. Uma vez no interior do núcleo, a ligação Ru–Cl é hidrolisada, devido a queda abrupta da concentração de cloretos (que é cerca de 25 vezes menor), levando o composto a se ligar ao DNA, mais especificamente à posição N7 da base nitrogenada guanina. Por outro lado, compostos que não possuem cloro em sua estrutura, parecem apresentar mecanismos de ação diferentes ao padrão "ligação ao DNA". Sabe-se que compostos que apresentam carboxilatos em sua molécula, como a carboplatina, oxaliplatina e o próprio ditionato de cis-tetraammino(oxalato)rutênio(III) [Cis-[Ru(C2O2)(NH3)4]2(S2O6)], uma vez no interior das células, são hidrolisados muito mais lentamente do que os compostos ricos em cloretos, o que leva a um acúmulo desses compostos no citoplasma, diminuindo sua migração até o núcleo e, assim reduzindo a sua capacidade de se ligar ao DNA. Mas se o DNA não é o alvo desses compostos, então, quem poderia ser? Essa pergunta está sendo respondida com recentes estudos, que revelaram a interação desses compostos, ricos em carboxilatos, com uma miríade de proteínas e enzimas, que vão desde catepsinas, chegando até mesmo à Pgp (Melchart & Sadler, 2008). Estudos realizados por Dyson e colaboradores (2007), utilizando alguns inibidores da proteína Pgp, como fenoxazinas e antracenos, coordenados com compostos de rutênio, observaram que estes novos complexos não somente inibiram a ação da enzima, como também induziram morte celular, demonstrando uma multifuncionalidade. Seguindo essa linha de pensamento, acreditamos que a capacidade do composto ditionato de cistetraammino(oxalato)rutênio(III) em induzir apoptose nas células tumorais, assim como os baixos níveis de expressão de Pgp apresentados pelas células tratadas, corroboram os resultados previamente observados por outros grupos, utilizando compostos de rutênio similares. A resistência a fármacos mediada por Pgp é o mecanismo de MDR mais estudado atualmente. Apesar do desenvolvimento de novos agentes antitumorais, a MDR mediada pela Pgp protege as células de possíveis agentes citotóxicos, limitando a eficácia dos tratamentos quimioterápicos em pacientes com câncer. Atualmente, a extensa maioria dos inibidores da Pgp disponíveis estão associados a vários inconvenientes, que limitam o seu uso no reestabelecimento da eficácia da quimioterapia antineoplásica, após o aparecimento do fenótipo MDR. A procura de inibidores de Pgp alternativos, com um processo sintético exequível e efeitos secundários reduzidos, continua a ser um desafio para os químicos, farmacêuticos e pesquisadores. É nesse contexto que estão sendo desenvolvidos e estudados novos agentes antitumorais que possam agir como inibidores de Pgp, apresentando um efeito dual, ou até mesmo multifuncional, no tratamento clínico das neoplasias malignas. Muito tem se discutido que a próxima geração de fármacos antitumorais poderá ser formada por substâncias que se ligam a mais do que um único alvo terapêutico, o que poderia acelerar tratamento contra a doença, reduzindo o número e a concentração de fármacos que deveriam ser administrados, como os coquetéis atualmente utilizados, e até mesmo aumentando a adesão ao tratamento por parte do paciente. No presente trabalho, estudamos dois complexos de rutênio, o cloreto e o ditionato de rutênio(III), que se apresentam como promissores no possível desenvolvimento de um novo fármaco antitumoral. Essa promessa transparece no fato de ambos serem de síntese química relativamente simples (processo sintético exequível) e, principalmente, por apresentarem efeito biológico de interesse em células tumorais, como citotoxicidade e indução de morte celular, especialmente por apoptose. Pelo que foi observado nos resultados de nossa pesquisa, os complexos aqui estudados, podem constituir um modelo para o estudo de novos agentes anticancerígenos com concomitante capacidade de não induzir MDR. Esta característica se mostrou muito evidente sobre a linhagem leucêmica K-562, onde os níveis de expressão de MDR1, após o tratamento com os rutenatos, foram muito inferiores aos apresentados pelas células tumorais tratadas com o fármaco controle Cisplatina. Ainda, é importante pontuar que o composto ditionato de cistetraammino(oxalato)rutênio(III) apresentou efeito citotóxico em ambas as linhagens tumorais K-562 e A549, sem contudo induzir altos níveis de expressão de Pgp (MDR1), apresentados pelos fármacos platinados. Assim, estudos mais aprofundados sobre a estrutura e funcionamento biológico desses complexos de rutênio, representam um ponto de partida interessante para o desenvolvimento de fármacos multifuncionais e de efeito desejável, auxiliando na delineação de estudos clínicos dirigidos a grupos selecionados de pacientes que reúnam características genotípicas e fenotípicas preditivas de máxima resposta terapêutica com mínima toxicidade. Posteriormente, estes estudos podem levar às realizações de testes diagnósticos e farmacológicos mais eficazes que poderão ser estabelecidos como rotina voltada para uma melhor definição de tratamentos. Isso traria um maior sucesso no teste de novos medicamentos e reduziria os custos e riscos, minimizando o tempo gasto para aprovação de um novo medicamento e a sua disponibilização para a sociedade.

INTRODUÇÃO: A resposta ao tratamento no carcinoma epidermóide de cabeça e pescoço (CECCP) varia significantemente em diferentes casos e muitos pacientes não respondem ao tratamento e são expostos aos seus efeitos. A cisplatina é o quimioterápico mais utilizado no tratamento de CECCP e a quimioradioterapia é o método terapêutico usado nos carcinomas localmente avançado. Neste trabalho foram estudados possíveis marcadores de resposta a quimioradioterapia e sobrevida em pacientes portadores de CECCP, dentre eles a osteopontina (OPN) que tem sido associada à agressividade tumoral em vários cânceres e também tem sido relacionada a sobrevida, formam estudados também alguns polimorfismos em genes que estão relacionados com a cisplatina, seja na detoxificação deste fármaco, Glutationas S transferase (GSTP1, GSTT1 e GSTM1), seja no reparo dos danos causados no DNA pela via de excisão de nucleotídeos (XPD -751 e ERCC 118). CASUÍSTICA E MÉTODOS: Amostras de 69 pacientes localmente avançados submetidos à quimioterapia adjuvante ou exclusiva com cisplatina tiveram a sua OPN dosada pelo imunoensaio elisa em coletas realizadas antes e depois do término do tratamento. Para a análise dos polimorfismos, amostras de 95 pacientes localmente avançados tratados com quimioradioterapia com cisplatina exclusiva foram analisadas por PCR RFLP. RESULTADOS: Com relação à OPN, dos 69 pacientes estudados, a concentração da OPN antes do início da quimioradioterapia no grupo como um todo, foi de 102,5 ng/mL com uma mediana de 82,1 ng/mL. O correspondente valor da OPN após o tratamento n=46 foi de 104,0 ng/mL e mediana de 92,9 ng/mL. A OPN se mostrou mais elevada nos pacientes com maior tamanho tumoral, p=0,009 (ANOVA). Em análises correlacionado reposta ao tratamento e concentração de OPN, observamos que os pacientes que obtiveram resposta completa apresentaram menores níveis de OPN do que aqueles que não responderam ao tratamento. Quando realizamos uma análise multivariada notamos correlação entre baixa OPN antes do tratamento e uma melhor sobrevida global. Na análise dos polimorfismos (n=95), observamos que para os genes de reparo de DNA, XPD e ERCC, o genótipo mais freqüente foi C/T (n=43) e A/A (n=44), respectivamente. Para a GSTP1 a maior freqüência foi de A/G (47,4%) e para a GSTT1 e M1, vimos que a maioria dos pacientes, 83,2% mostrou ter GSTT1 funcional, enquanto 58,9% tiveram GSTM1 não funcional. Neste grupo de pacientes, não notamos nenhuma associação significante entre os genótipos dos pacientes e a resposta a quimioradioterapia, assim como não foi possível uma correlação entre a sobrevida global e os genótipos. CONCLUSÃO: Em síntese, a OPN após o término do tratamento pareceu estar associada com a resposta ao tratamento e com uma melhor sobrevida no grupo estudado e em relação aos polimorfismos, um aumento do número de amostras possa talvez mostrar alguma associação com resposta ao tratamento e a sobrevida global em pacientes com CECCP localmente avançados. / INTRODUCTION: The response to treatment in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) varies significantly in different cases and many patients do not respond to treatment and are exposed collateral effects. Cisplatin is a chemotherapeutic used to treat HNSCC and chemoradioterapy is the major strategy used in locally advanced carcinomas. In this work, we studied potential markers for chemoradioterapy response and survival in HNSCC patients, such as osteopontin (OPN), which has been associated with tumor aggressiveness and survival. Furthermore, it was studied some genetic polymorphisms related to cisplatin detoxification (glutathione - S transferase, subtypes GSTP1, GSTT1 and GSTM1), as well genes involved in the repair of DNA damage by nucleotide excision (ERCC and XPD -751 - 118). METHODS: Plasmatic OPN levels, before and end of treatment, were measured in 69 patients with locally advanced tumors submitted to adjuvant chemotherapy with cisplatin only by ELISA. For polymorphism analysis, samples from 95 patients with locally advanced tumors treated with cisplatin alone were analyzed by PCR - RFLP. RESULTS: The OPN levels before the chemoradioterapy in the group (n=69) was 102.5 ng/mL with a median of 82.1 ng/mL. The corresponding value of OPN after treatment (n= 46) was 104.0 ng/mL and a median of 92.9 ng/mL. The OPN was higher in patients with larger tumor size, p = 0.009 (ANOVA). In tests correlated to treatment response and concentration of OPN, we observed that patients who achieved complete response had lower levels of OPN than those who did not respond to treatment. The multivariate analysis revealed that lower OPN levels before treatment significant a better overall survival. In the analysis of the polymorphisms (n = 95) the frequency of genotype for the DNA repair genes (XPD and ERCC), was C / T (n = 43) and A / A (n = 44), respectively. The most frequent genotype for GSTP1 was A/ G (47.4%), in 83.2% of the patients, the GSTT1 was functional, while in 58.9% of patients presented GSTM1 non-functional. In this group of patients, there was no any significant association between the genotypes and chemoradiotherapy response nor overall survival. CONCLUSION: In summary, plasmatic OPN levels after treatment cisplatin seemed to be associated with treatment response and better survival. However, larger sample size would be demonstrating some association with treatment response and overall survival in patients with locally advanced HNSCC.

O melanoma cutâneo é um tipo de tumor formado a partir dos melanócitos, células de origem neuroectodérmica que habitam a epiderme, sendo responsáveis por sua pigmentação. Embora este tumor seja o tipo menos frequente de câncer de pele, ele está associado com altas taxas de mortalidade, principalmente devido a seu comportamento agressivo (alta capacidade metastática) e quimiorresistência aos tratamentos (quimioterapia e radioterapia). Os processos da quimiorresistência em melanoma ainda não são totalmente conhecidos. Estudos prévios de nosso grupo evidenciaram que a expressão da proteína Proibitina (PHB) encontra-se aumentada em células de melanoma frente à exposição a certos quimioterápicos, executando sua função de molécula anti-apoptótica, quando localizada no citoplasma, e/ou supressora tumoral quando no núcleo. Adicionalmente, foi visto que a repressão de PHB sensibiliza as células de melanoma, enquanto a sua superexpressão protege da morte celular induzida por cisplatina. Além disso, estudos de associação genótipo-fenótipo revelaram que o alelo menos frequente/raro do SNP rs6917 (C1703T) na região 3\'UTR do gene da PHB foi associado com o risco aumentado de desenvolvimento do melanoma. O objetivo do nosso trabalho foi avaliar o envolvimento do SNP rs6917 da 3\'UTR do gene PHB em linhagens de melanoma humano e sua resposta celular frente ao tratamento com agentes quimioterápicos indutores de estresse celular como temozolomida, cisplatina e vemurafenib. Para avaliar a contribuição do polimorfismo rs6917 no desenvolvimento de melanoma, foi desenvolvido um estudo tipo caso-controle numa população brasileira. O estudo analisou 198 pacientes com melanoma e 200 controles. Em ensaios in vitro as linhagens celulares de melanoma humano SK-Mel 05 e UACC-62 (BRAFV600E mutadas) foram transfectadas com as variantes polimórficas UTR/C e UTR/T clonadas no plasmideo pmirGLO Dual-Luciferase nos sítios de restição NheI/XhoI. A Geneticina (G418) foi utilizada para seleção estável das células, ensaios de western Blot, qRT-PCR e luminiscencia confirmaram a expresão do transgene. As diferentes doses de cisplatina, temozolomida e vemurafenib foram definidas para o tratamento das células. Para avaliar a morte celular foi realizada a técnica de citometria de fluxo após incorporação com iodeto de propidio. Após os tratamentos, foram realizados ensaios clonogênicos e de imunofluorescencia para determinar sobrevivencia celular e localização subcelular da proibitina, respectivamente. Nossos resultados revelaram que variáveis clinicas como a presença de cabelos claros (loiros ou ruivos), mais de 20 pintas, exposição solar intermitente, queimaduras solares na infância e adolescência são fatores de risco para o aparecimento de melanoma. Nos casos, os portadores do alelo T mostraram um risco aumentado em 5,6 vezes para o desenvolvimento de melanoma de crescimento vertical em comparação com os pacientes com genótipo CC. Ensaios in vitro, mostraram que células de melanoma humano superexpressando o alelo raro 3\'UTR/T após tratamento com cisplatina, temozolomida e vemurafenib apresentavam um fenotipo mais proliferativo e clonogênico com menor morte celular quando comparadas com as células 3\'UTR/C e vetor vazio. Ensaios de Western blot e bioluminescência mostraram, respectivamente, um aumento na expressão e atividade do gene da luciferase nas células 3\'UTR/T. Estes resultados mostram que o SNP rs6917 modula a expressão de PHB e que o alelo raro T representa um polimorfismo funcional promovendo a quimiorresistência em melanoma / Melanoma is a type of skin tumor formed from melanocytes, cells of neuroectodermal origin that inhabit the epidermis, being responsible for its pigmentation. Although its low incidence, melanoma is associated with high rates of mortality due to its resistance to chemotherapy. The mechanisms involved in melanoma chemoresistance are not well fully understood yet, therefore, the comprehension of this phenomenon may be useful for the development of new treatment strategies. Previous results from our laboratory showed that Prohibitin (PHB), a protein with diverse functions including regulation of cell cycle progression and apoptosis, was overexpressed in human melanoma cells lines when exposed to high-doses of the chemotherapy drug, cisplatin. PHB knockdown sensitized melanoma cells, meanwhile PHB recombinant overexpression protected melanoma cells to cisplatin-induced cell death. Studies of genotype-phenotype association revealed that the Single Nucleotide Polymorphism rs6917 at the portion 3\'UTR of the PHB gene showed an association with some risk factors for the development of melanoma. The aim of this study was to investigate if the SNP rs6917 affects PHB protein function by modulating cell proliferation and chemoresistance in human melanoma cell lines when exposed to stress inductors agents such as cisplatin, temozolomide and vemurafenib. A hospital-based case-control study was carried out in a Brazilian sample to evaluate the contribution of rs6917 polymorphism in melanoma development. The study comprised 198 melanoma patients and 200 controls. For invitro assays SK-Mel 05 and UACC-62 human melanoma cell lines (both BRAFV600E mutated) were used. The 852bp of PHB-3\'UTR harboring wild-type (3\'UTR/C) or the rare allele (3\'UTR/T) were cloned at pmirGLO Dual-Luciferase plasmid at NheI/XhoI restriction sites and stable cell lines were generated. Geneticin (G418) was used for stable selection, qRT-PCR, Western Blot and luciferase assays confirmed the transgene expression. Different doses of cisplatin, temozolomide and vemurafenib were defined to treat the cells. Cell death was evaluated using flow cytometry after propidium iodide incorporation. Cell survival was assessed by clonogenic assay after cells undergone treatment. Our results revealed that clinical variables like presence of light hair, more than 20 moles, intermintent sun expossure and sunburns at childhood are risk factors for melanoma development. We also showed that T allele carriers have a 5,6 times increased risk to develop vertical growth melanoma in comparison with the CC genotype patients. In vitro assays with transfected melanoma cells, SK-Mel 05 and UACC-62, overexpressing the rare allele 3\'UTR/T showed a more proliferative and clonogenical phenotype and less induced cell death after cisplatin, temozolomide and vemurafenib treatment when compared to cells overexpressing the wild-type allele 3\'UTR/C and empty vector. Westernblot and bioluminiscence assays showed respectively an increase in the expresion and activity of the luciferase gene of the 3\'UTR/T cells in comparison with the 3\'UTR/C and empty vector cells. All together these results showed that the SNP rs6917 modulates the expression of PHB and that the rare allele T represents a functional polymorphism by promoting a chemoresistance phenotype in melanoma

A incidência de melanomas tem crescido mundialmente. Apesar de representar um potencial problema de saúde pública pela sua incidência crescente, melanomas ainda se apresentam como tumores de difícil tratamento, especialmente quando diagnosticados em estadios avançados. A taxa de resposta a quimioterapia não ultrapassa 30% de resposta clínica objetiva nestes casos. As bases moleculares da quimiorresistência não são ainda completamente esclarecidas e seu conhecimento será útil para o delineamento de estratégias de quimiossensibilização. Em estudos anteriores, observamos que o tratamento de linhagem de células de melanoma metastático humano com o quimioterápico cisplatina induz o acúmulo de proibitina nas células sobreviventes. Proibitina é uma molécula expressa ubiquamente na maioria das células. Há evidências de que a forma nuclear esteja envolvida com o processo de morte celular e inibição de E2F1 enquanto a forma citoplasmática parece atuar como chaperona mitocondrial, garantindo sua homeostasia. O objetivo deste projeto foi avaliar a compartimentalização subcelular e a expressão de proibitina, após tratamento com 25 M de cisplatina por 24 horas em diferentes linhagens de melanoma metastático humano; e, o efeito de sua subexpressão, usando-se small interference (si) RNA. Nós mostramos que nas linhagens de melanoma humano LB373Mel, SKMel 37 e Mel 85, a proibitina foi encontrada predominantemente no citoplasma, associada, pelo menos em parte, com a mitocôndria. Após tratamento com cisplatina, uma porção da proibitina também foi encontrada no núcleo, como pode ser detectado utilizando-se anticorpo monoclonal (clone II-14-1). Experimentos de knockdown de proibitina por siRNA obtiveram sucesso em duas de três linhagens. Nessas duas linhagens (LB373Mel e Mel 85), o bloqueio do acúmulo de proibitina após tratamento com cisplatina levou à quimiossensibilização. A quimiossensibilização à cisplatina não foi observada na linhagem SKMel 37, que foi capaz de acumular proibitina mesmo quando tratada com siRNA específico para proibitina. A conclusão deste projeto é que a expressão de proibitina é parte da resposta celular que leva a sobrevivência de células de melanoma expostas à cisplatina / The incidence of melanomas has grown world-wide. Besides representing a potential problem of public health for its increasing incidence, melanomas are tumors of difficult treatment, especially when diagnosed in advanced phases. The clinical objective response rate does not exceed 30% in these cases. The molecular bases of chemoresistance are not completely clarified and their understanding will be useful for the delineation of chemosensitization strategies. In previous studies, we observed that the treatment of a human metastatic melanoma cell line with the chemotherapeutic agent cisplatin induced the accumulation of prohibitin in the surviving cells. Prohibitin is ubiquitously expressed molecule in most cells. There is evidence that the nuclear form is involved with the process of cell death and inhibition of E2F1, while the cytoplasmic form seems to act as mitochondrial chaperone, guaranteeing its homeostasis. The aim of this project was to evaluate the subcellular compartmentalization and protein expression profile of prohibitin, after treatment with 25M of cisplatin for 24 hours in different human metastatic melanoma cell line, and the effect of its underexpression, using siRNA. We showed that, in human melanoma cell lines, LB373Mel, SKMel 37 and Mel 85, prohibitin was found predominantly in the cytoplasm, associated at least in part with the mitochondria. Upon cisplatin treatment, a fraction of prohibitin was also found in the nucleus, as detected by using a monoclonal antibody (clone II-14-10). Knockdown experiments were successful in two out of three cell lines. In these two cell lines (LB373Mel and Mel 85) blockage of the accumulation of prohibitin upon cisplatin treatment led to chemosensitization. Chemosensitization to cisplatin was not observed for SKMel 37 cells, which accumulated prohibitin even when treated with prohibitin specific siRNA oligonucleotides. Altogether, we concluded that expression of prohibitin is part of the cellular response that leads to cell survival in melanoma cells exposed to cisplatin

Entre todos os cânceres de pele, o melanoma está entre os menos comuns, mas é responsável pela maior parte das mortes. No caso da doença metastática, não há um tratamento satisfatório capaz de prolongar a vida do paciente. Isso leva à necessidade de novas estratégias e de novos tratamentos que possam reverter a quimiorresistência do tumor. Entre as proteínas que têm seu perfil de expressão modificado no melanoma está a proibitina, cuja expressão aumenta durante a progressão tumoral. Proibitina é uma chaperona mitocondrial pertencente a uma família de proteínas que possuem um resíduo hidrofóbico SPFH, que confere a ela uma capacidade de ancoragem e de organização de espaços em membranas. Além disso, no compartimento nuclear, é um inibidor da família de fatores de transcrição E2F, juntamente com a proteína retinoblastoma (Rb). Em melanomas, proibitina localiza-se no citoplasma, associada à mitocôndria, e no núcleo. No citoplasma, proibitina faz parte da resposta a diversas drogas, como cisplatina, dacarbazina, temozolamida, vimblastina e tunicamicina pode estar relacionado com o aumento de espécies reativas de oxigênio (ROS), já que essas drogas podem de alguma forma induzir ROS intracelular. O aumento de expressão de proibitina, nesse contexto, poderia fazer parte de uma resposta protetora da mitocôndria, o que em última análise protegeria a célula contra a morte celular, já que a inibição de proibitina sensibiliza a célula ao tratamento com cisplatina ou tunicamicina. Além disso, o estresse provocado pela privação de soro fetal bovino em linhagens de melanoma leva ao aumento de expressão de proibitina e é acompanhado pela indução de ROS. No núcleo, proibitina esta colocalizada com MCM5 e MCM7, mas não MCM2. A inibição de proibitina leva ao aumento de expressão de metaloproteinases de matriz extracelular, não só em melanomas, mas também em linhagens de câncer de mama e de câncer de pulmão. Ainda, proibitina parece estar relacionada com o fenômeno da transição epitélio mesênquima, já que a inibição de proibitina leva ao aumento de expressão de marcadores mesenquimais como N-caderina e vimentina e a perda de expressão de marcadores epiteliais, como a E-caderina. Outras funções controladas por E2F1 que proibitina pode estar modulando são a capacidade de E2F1 induzir reparo de DNA devido a lesões causadas por radiação UVB e a indução de senescência. A inibição de proibitina em linhagem de câncer de pulmão protegeu a célula contra o dano genotóxico causado pela radiação UVB, pelo aumento da proteína de reparo de DNA Gadd45a, que é induzida por E2F1. Ainda, a inibição de proibitina diminuiu a quantidade de células senescência induzida por adriamicina em linhagens de melanoma. Ainda, a expressão de proibitina responde a fatores do microambiente tumoral como TGF?, IL4 e LPS juntamente com INF? e, além disso, têm sua expressão diminuída durante a maturação de macrófagos. Esses resultados mostram que proibitina pode atuar protegendo o tumor ou bloqueando vias importantes para seu desenvolvimento, dependendo da sua compartimentalização subcelular / Among all skin cancers, melanoma is the least common, but is responsible for most deaths. In metastatic disease, no satisfactory treatment can prolong the patient\'s life. This leads to the need for new strategies and new treatments that may reverse tumor chemoresistance. Among proteins that have their expression profile altered in melanoma is prohibitin whose expression increases during tumor progression. Prohibitin is a mitochondrial chaperone belonging to a family of proteins which possess a hydrophobic residue SPFH, which gives it a capacity for anchorage and organization in membrane regions. Furthermore, in the nuclear compartment, prohibitin is an inhibitor of the E2F transcription factor family, together with the retinoblastoma protein (Rb). In melanomas, prohibitin is located in the cytoplasm, associated to the mitochondria, and inside the nucleus. In the cytoplasm, prohibitin is part of the response to various drugs such as cisplatin, dacarbazine, temozolomide, vinblastine and tunicamycin and may be associated with increased reactive oxygen species (ROS), since these drugs can somehow induce intracellular ROS. Prohibitin overxpression in this context could be part of a protective response of the mitochondria, which ultimately protect cells against death, as prohibitin inhibition sensitizes cells to cisplatin or tunicamycin treatment. Moreover, the stress caused by deprivation of fetal bovine serum in melanoma cell lines leads to prohibitin overexpression and is accompanied by ROS induction. In the nucleus, prohibitin is colocalized to MCM5 and MCM7, but not to MCM2. Inhibition of prohibitin leads to increased expression of matrix metalloproteinases, not only on melanomas but also on breast cancer and lung cancer cell lines. Further, prohibitin appears to be related to the phenomenon of epithelial mesenchymal transition, since prohibitin inhibition leads to increased expression of mesenchymal markers such as N-cadherin and vimentin and loss of expression of epithelial markers, such as E-cadherin. Other functions controlled by E2F1 that are modulated by prohibitin include be the ability of E2F1 to induce DNA repair against UVB radiation and the induction of cellular senescence. Inhibition of prohibitin in lung cancer cell line protected against genotoxic damage caused by UVB radiation, due to DNA repair protein Gadd45a overexpression, which is induced by E2F1. Also, prohibitin inhibition decreased the amount of cell senescence induced by adriamycin in melanoma cell line. Further, prohibitin expression is triggered by tumor microenvironmental factors such as TGF?, IL4, and LPS together with INF? and, in addition, prohibitin expression decreases during macrophages maturation. These results show that prohibitin may act protecting the tumor or blocking pathways important for its development, depending on its subcellular compartment distribution

de tumorigênese em melanomas, ainda não há tratamento eficaz para melanomas metastáticos. Esta ineficácia terapêutica pode estar relacionada com a adaptação e seleção de células de melanoma à indução de estresse de RE. Ultrapassar os níveis sustentados de estresse de RE, interferindo nas vias de adaptação a este estresse, foi o alvo deste estudo na tentativa de propor uma nova estratégia terapêutica para sensibilizar células de melanoma a morte induzida por cisplatina. Mostramos que GADD153, um dos componentes da via de UPR (Unfolded Protein Response) responsável por induzir apoptose em reposta ao estresse de RE, está excluída do núcleo em melanomas primários, metástases ganglionares e viscerais. Este dado sugere que a localização citoplasmática do fator de transcrição GADD153 possa estar envolvida na resposta adaptativa de melanomas ao estresse de RE, uma vez que se sabe que GADD153 se acumula no núcleo em resposta a este estresse. Investigamos se a indução de estresse de RE seria capaz de induzir a translocação de GADD153 para o núcleo e resultar na sensibilização de células de melanoma a morte induzida por cisplatina (CDDP). Realizamos o tratamento de células de melanoma (SbCl2, Mel85, SK-MEL- 29, SK-MEL-28 e SK-MEL-147) com tunicamicina (Tuni), indutor clássico de estresse de RE, previamente ao tratamento com CDDP. Demonstramos que em todas as linhagens exceto em SK-MEL-29, houve um aumento na porcentagem de células hipodiploides (>50%) no tratamento combinado (Tuni>CDDP) comparado ao tratamento com CDDP. As células SK-MEL-147 se mostraram mais sensíveis à indução de estresse de RE e as células SK-MEL-29 mais resistentes. Algumas diferenças entre estas linhagens como a expressão de GRP78 de superfície e presença de oligossacarídeos ?1-6 ligados de superfície podem estar relacionadas com esta resposta diferencial ao estresse de RE. Em todas as linhagens verificamos a acúmulo dos marcadores de UPR, GRP78 e GADD153, após o tratamento com tunicamicina. Além disso, GADD153 foi direcionada para o núcleo em reposta ao tratamento com tunicamicina. O acúmulo de vacúolos acídicos, da proteína autofágica LC3-II e de ROS após o tratamento com Tuni>CDDP, sugerem que tanto a autofagia quanto o estresse oxidativo parecem estar envolvidos na resposta de sensibilização. A inibição de autofagia com cloroquina aumentou a morte induzida por Tuni>CDDP, sugerindo que autofagia desempenha função protetora neste esquema terapêutico. Testamos um segundo agente genotóxico, temozolomida (TMZ), uma droga equivalente à dacarbazina, e a mesma capacidade de sensibilização foi observada pelo prévio tratamento com tunicamicina. A validação deste conceito in vivo foi dificultada pela acentuada toxicidade apresentada por tunicamicina. Avaliamos alguns candidatos a agentes estressores do RE que poderiam apresentar menor toxicidade celular, como swainsonina, atorvastatina, metformina e o composto de cobre [Cu2(apyhist)2(dpam)](ClO4)4. No entanto, não obtivemos resultados promissores com nenhum destes candidatos. Estes resultados mostram que as células tumorais podem ser pré-condicionadas à morte celular se expostas a um prévio estressor de RE, como Tuni, o que leva ao comprometimento da resposta adaptativa a indutores de morte celular como CDDP e TMZ. No entanto, ainda é necessário o estudo de agentes indutores de estresse de RE pouco tóxicos para que esta estratégia terapêutica possa ser utilizada em pacientes com melanoma / Melanoma is among the most aggressive malignancies with increasing worldwide incidence and there is no effective treatment for the metastatic disease. The absence of an effective therapy may be due to adaptation and selection of melanoma cells to endoplasmic reticulum (ER) stress. We showed that GADD153, one of the components of the ER stress-mediated apoptosis pathway, was mostly excluded from the nucleus of primary and metastatic melanoma cells compared to nevus cells. These data suggest that the unexpected GADD153 cellular localization could be involved in melanoma cell adaption to ER stress, since GADD153 accumulates in the nucleus during ER stress. Unfolded protein response (UPR) signaling induced in response to ER stress, is a dual process that induces a protective response to restore ER homeostasis or cell death if ER stress is severe or persistent. We investigated if induction of ER stress was a potential strategy to chemosensitize melanoma cells to a second insult by surpassing the adaptive levels to ER stress. We first treated human melanoma cells (SbCl2, SK-MEL-28, Mel85, SK-MEL-29 and SK-MEL-147) with tunicamycin (Tuni), an ER stress inducer, before cisplatin (CDDP) treatment. CDDP is a low cost chemotherapeutic drug currently used in Brazil as a second line for melanoma treatment, especially in youngsters. All cell lines, except SK-MEL-29, demonstrated an >50% increase in the percentage of hypodiploid cells with Tuni>CDDP treatment when compared to CDDP only. The same results were obtained with temozolomide (TMZ), equivalent drug to the active form of dacarbazine, the first line of cytotoxic treatment of melanomas. UPR markers, GRP78 and nuclear translocation of GADD153 were induced by Tuni. Differences between SK-MEL-29 and SK-MEL-147 as cell surface GRP78 and ?1-6 oligossacharides can be related with the differential ER stress sensitization observed in these cells. One of the cellular mechanisms that are regulated by ER stress is autophagy. Accordingly, we observed an increase in the acidic vesicular organelles and accumulation of LC3II in response to Tuni>CDDP treatment. Autophagy inhibition with chloroquine increased Tuni>CDDP induced-cell death, suggesting that autophagy plays a protective role in this response. Oxidative stress can be involved in this scenario since we demonstrated an accumulation of reactive oxygen species in response to Tuni>CDDP. Tunicamycin was cytotoxic in vivo and we investigated alternatives to this antibiotic as swainsonine, atorvastatin, metformin and [Cu2(apyhist)2(dpam)](ClO4)4 but we did not observed ER stress induction. These results indicate that tumor cells could be preconditioned to cell death if exposed to a first ER stressor, such as Tuni, which would compromise an effective adaptive response to a cell death inducer, as CDDP and TMZ. This combined approach may be a promising strategy for melanoma therapy but further studies are necessary to find noncytotoxic alternatives to tunicamycin