Glioblastoma multiforme é o tipo mais frequente de tumor cerebral primário, sendo caracterizado por uma alta agressividade e um prognóstico bastante limitado. O ácido hidroxâmico suberoilanilida (SAHA) é um inibidor específico de histonas desacetilases aprovado para o tratamento de linfoma cutâneo de células T, e em fase de crescente investigação clínica e pré-clínica em tumores sólidos. Neste estudo, avaliamos a eficácia do ácido hidroxâmico suberoilanilida em tratamento combinado com temozolomida, o agente alquilante já utilizado em glioblastomas. Através de testes de viabilidade e analises por citometria de fluxo em células tumorais das linhagens U251MG e C6, observamos que não houve sinergismo de potenciação entre temozolomida e ácido hidroxâmico suberoilanilida, apenas efeito sinergismo de adição O tratamento combinado inicialmente promoveu parada do ciclo celular em fase G2/M (≥48 h) ao passo que a apoptose foi detectada apenas em exposição prolongada (≥96 h) aos fármacos em estudo. Ainda, as células tratadas com TMZ/SAHA apresentaram fenótipo autofágico, como determinado por citometria de fluxo e imunodetecção de proteínas marcadoras de autofagia como LC3 e o p62/SQSTM1. A autofagia temporalmente precedeu a apoptose e exerceu função citoprotetora, uma vez que o bloqueio da terminação autofágica com cloroquina promoveu uma significante redução na viabilidade celular, a qual foi associada a um aumento de apoptose em células de glioma tratadas com TMZ/SAHA. Portanto, os dados apresentados neste trabalho demonstram que a autofagia é um processo que diminui a eficácia antiglioma do temozolomida e do ácido hidroxâmico suberoilanilida, e a inibição deste fenômeno pode ser uma estratégia para aperfeiçoar a terapia com esses fármacos. / Glioblastoma multiforme (GBM) is the most frequent and aggressive type of primary brain tumor which has been associated with a dismal prognosis. In this study, we tested the efficacy of combining temozolomide (TMZ) with suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) - an inhibitor of HDACs 1, 2, 3, and 6 approved for the treatment of cutaneous T-cell lymphoma - in the viability of tumor cells. The data showed that potentiation synergism between TMZ e SAHA was not achieved due to activation of protective autophagy in vitro. The SAHA/TMZ treatment promoted arrest in the G2/M phase of the cell cycle as soon as 48 h after drug exposure whereas apoptosis was only detected after long-lasting exposure (≥96 h). In addition, SAHA and TMZ induced autophagy as detected by flow cytometry of acridine orange stained cells and immunodetection of the lipidated form of LC3 as well as decreases in p62/SQSTM1. Autophagy preceded apoptosis, and by blocking the termination step of autophagy with chloroquine promoted a significant reduction in the viability of glioma cells which was accompanied by increased apoptosis in SAHA/TMZ treatment. Overall, the herein presented data demonstrate that autophagy impairs the efficacy of combined TMZ/SAHA, and inhibiting this phenomenon could provide novel opportunities to improve the therapeutic potential of these compounds.

Dentre os tumores cerebrais primários, o glioblastoma (GBM) é o mais comum, apresentando alta taxa de mortalidade e morbidade. O tratamento convencional desses tumores tem surtido pouco efeito, com alta taxa de recorrência e progressão da doença. Neste trabalho, buscou-se aprimorar o conhecimento sobre a biologia destes tumores e, utilizando polifenóis amplamente distribuídos na natureza, procurar novas formas de terapia. Nesta tese demonstrou-se que o tratamento com resveratrol e quercetina diminuíram o número de células de maneira tempo e dose dependente em linhagens de GBM humano (U87 e U138), de camundongo (GL261) e de rato (C6), sendo a última a mais sensível e a utilizada neste trabalho. Esse efeito foi observado apenas em linhagens tumorais, não ocorrendo em cultura primária de astrócitos. Resveratrol em altas doses (50 M) induziu apoptose, necrose e parada no ciclo celular. Agudamente, o tratamento com doses baixas de resvetraol (10 M) mais quercetina (25 M) – 24 a 72 h - induziu apoptose, enquanto cronicamente – 12 dias – induziu senescência celular. Esses efeitos não ocorreram quando esses compostos foram utilizados isoladamente. Até então, a indução de senescência pela combinação destes compostos não tinha sido demonstrada. Como provável mecanismo de ação demonstrou-se que o tratamento combinado destes polifenóis induziu senescência através da indução de quebra dupla de DNA e ativação da via da p53. O tratamento com as drogas isoladas não induziu dano ao DNA. A partir de então, investigou-se o efeito destes compostos em um modelo in vivo de implante de gliomas em ratos. Inesperadamente, a quercetina (50 mg/kg/dia intraperitoneal (i.p.)) induziu aumento do volume tumoral, o que não foi observado com o resveratrol (30 mg/kg/dia i.p.) e com a combinação de resveratrol mais quercetina. Para explicar este efeito prevalente do resveratrol nós elaboramos as seguintes hipóteses: 1. necrose/angiogênese: por diminuir a necrose o resveratrol pode ter diminuido a angiogênese, que pode ter sido aumentada pela quercetina; 2. Modulação do sistema imunológico: a quercetina foi capaz de imunussuprimir os animais (por diminuir a proliferação das células T-periféricas após estimulação por fitohemaglutinina e concanavalina A) e a combinação de resveratrol mais quercetina aumentou a estimulação das células T periféricas. Hipoteticamente, atribuiu-se a divergência entre o efeito antitumoral in vitro e in vivo à ausência de senescência neste último, o que pode ser indicado pela ausência da diminuição do índice mitótico. Além disso, o estresse da cultura, um fator indutor de senescência celular, é perdido no modelo in vivo. Com base nos resultados aqui apresentados concluí-se que o resveratrol e a quercetina possuem um potencial antitumoral em gliomas in vitro que precisa de estudos mais aprofundados in vivo para melhorar o conhecimento dos efeitos exercidos por estes afim de se estabelecer uma dose segura para o tratamento dessa e de outras doenças para as quais essas moléculas possam vir a ser utilizadas. / Glioblastoma (GBM) is the most common primary brain tumor, with high mortality and morbidity. The conventional treatment of these tumors has little effect, with high recurrence and progression of the disease. In this work, we set out to better understand the biology of these tumors, looking for new treatment approaches, and, by using polyphenols widely spread on nature, seek for new forms of therapy. In this thesis we demonstrated that the resveratrol and quercetin treatment decreased the cell number in a time and dose dependent manner in GBM cell lines from human (U87 and U138), mouse (GL261) and rat (C6) being the last the most sensitive and therefore the cell line used in this work. This effect was not observed in primary astrocyte cell culture. Higher doses of resveratrol (50 M) induced apoptosis, necrosis and cell cycle arrest. Acutely, the treatment of lower doses of resveratrol (10 M) plus quercetin (25 M) – 24 to 72 h - induced apoptosis while chronically – 12 days – this treatment induced cell senescence. These effects did not occur when the compounds were utilized alone. Until now, the induction of senescence by the combination of these compounds had not been demonstrated. As a probable mechanism of action it was showed that the cotreatment of these polyphenols induced senescence through inducing DNA damage by generating DNA double strand breaks and activating the p53 pathway. The treatment with the drugs alone did not induce DNA damage. These findings lead us to investigate the effect of these compounds in an in vivo rat glioma experimental model. Unexpectedly, quercetin (50 mg/kg/day) induced an increase in the tumor volume, which was not observed for resveratrol (30 mg/kg/dia) and the combination of the resveratrol plus quercetin. To explain this prevalent effect of resveratrol it was elaborated the following hypotheses: 1. necrosis/angiogenesis: by decreasing the necrosis, resveratrol can diminish the angiogenesis, that can be increased by quercetin; 2. modulation of immunological system: quercetin was able to imunossupress the animals (by diminishing the peripherical T-cells proliferation upon phytohemmaglutinin and concanavalin A stimulation) and the combination of resveratrol plus quercetin increased the peripherical T-cell proliferation. Hypothetically, the divergence between the in vitro and in vivo antitumoral effect was attributed to the absence of senescence induction in the latter that can be indicated by the lack of mitotic index decrease. Besides, the culture stress, a senescence inductor factor, is lost in the in vivo model. Based in the results presented here, we concluded that resveratrol and quercetin have a potential antitumoral effect in GBM in vitro and this potential needs more in vivo studies to better harvest this potential and to establish a safe concentration to treat this and other diseases in which these compounds could be used.

Orientadora : Profª Drª Sheila M.B. Winnischofer / Coorientador : Prof. Dr. Marina Trombetta Lima / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 28/03/2017 / Inclui referências : f. 69-75 / Resumo: Gliomas são os tumores mais comuns derivados do Sistema Nervoso Central. Dentre seus tipos, o glioblastoma (GBM) é o mais agressivo e que apresenta pior prognóstico, com tempo de sobrevida dos pacientes que varia de 12 a 15 meses. O tratamento para GBM consiste na retirada cirúrgica da massa tumoral, seguida de radioterapia e quimioterapia, sendo a temozolomida (TMZ) a droga padrão utilizada. No entanto, apesar das estratégias terapêuticas atuais, esse tipo de tumor frequentemente se mostra resistente, apresentando altas taxas de recorrência. Um dos motivos dessa recidiva justifica-se pela presença das CSCs (Cancer Stem Cells). Essas células possuem propriedades características de células tronco, como a capacidade de crescer in vitro como agregados celulares, através do cultivo em substratos não aderentes, meios de cultura definidos, crescimento em constante movimento e ainda por meio das hanging drops. A técnica de hanging drop baseia-se no cultivo das células que ficam suspensas em uma tampa de placa de cultura devido à tensão superficial, então a gravidade induz a agregação de células. Hipóteses atuais sugerem que as CSCs seriam as responsáveis pela recidiva da massa tumoral, mesmo após o tratamento, já que esse é direcionado às células tumorais já diferenciadas. Nesse sentido, a procura por terapias combinadas que atinjam tanto as células diferenciadas quanto as CSCs torna-se uma alternativa interessante aos tratamentos atuais. Dados na literatura mostram uma correlação entre o uso das estatinas e uma menor incidência de gliomas. Os efeitos anti-tumorais da sinvastatina (SVA) tem sido investigados, no entanto ainda não se sabe qual sua ação em células tronco tumorais. Sendo assim, os objetivos desse trabalho foram: padronizar condições de cultivo de CSCs e investigar quais os efeitos do tratamento conjunto de TMZ e SVA nessa subpopulação de GBM. Primeiramente, foi demonstrado que o cultivo das células U87MG por 3 dias em hanging drop e 5 dias em substrato não aderente foi capaz de enriquecer a neuroesfera em CSCs, através da presença do marcador CD133 em microscopia confocal e aumento da expressão de CD133, CD15 e Sox-2, por q-PCR. Essas esferas enriquecidas, quando tratadas com a combinação de fármacos, não sofreram diminuição de tamanho, porém tiveram sua morfologia alterada após tratamento com SVA e TMZ+SVA. Ainda, o uso da SVA e a combinação de TMZ e SVA foi capaz de impedir a formação das esferas quando adicionados durante o período de 72h em hanging drop. Em paralelo, foi realizado o cultivo de CSCs de GBM com o meio definido NSC e foram também avaliados os efeitos da combinação dos fármacos nas esferas formadas. Foi visto um padrão de diminuição no número e no tamanho das esferas formadas, aumento da dupla marcação de anexina e PI e diminuição da expressão de CD133, CD15 e Sox-2 após tratamento conjunto TMZ e SVA. Nossos resultados mostram a efetiva padronização da metodologia de hanging drop e substrato não aderente para o cultivo das CSCs de GBM e também a potencialização do efeito citotóxico da TMZ quando em conjunto com a SVA nas neuroesferas de GBM. Palavras-chave: Glioblastoma. Células tronco tumorais. Neuroesferas. / Abstract: Gliomas are the most common tumors derived from the Central Nervous System. Among its types, glioblastoma (GBM) is the most aggressive, with median survival ranging from 12 to 15 months. Treatment for GBM consists of maximal surgical resection followed by radiotherapy and chemotherapy, with temozolomide (TMZ). However, despite current therapeutic strategies, this type of tumor is often resistant, presenting high rates of recurrence. One of the reasons for this recurrence is justified by the presence of CSCs (Cancer Stem Cells). These cells present properties of stem cells, such as the ability to grow in vitro as cell aggregates, through non-adherent substrates culture, defined culture media, growth in constant movement and through hanging drops. The hanging drop technique is based on culturing cells suspended in a plate cap due to surface tension, and then gravity induces cell aggregation. Current hypotheses suggest that CSCs are responsible for restructuring tumor mass, even after treatment, since current therapies are directed to already differentiated tumor cells. In this sense, the search for combined therapies that aim differentiated and non-differentiated tumor cells become an interesting alternative to current treatments. Some studies show a correlation between the use of statins and a lower incidence of gliomas. The antitumor effects of simvastatin (SVA) have been investigated, however it is not yet known what are their action on tumor stem cells. Therefore, this work's objectives were to standardize conditions for CSC culture and investigate the effects of the combined treatment of TMZ and SVA in CSCs of GBM. First, U87MG cells were cultured for 3 days in hanging drop and 5 days on non-adherent substrate, this protocol was shown to enrich the neurosphere in CSCs by the presence of CD133 marker in confocal microscopy and increased expression of CD133, CD15 and Sox-2, by q-PCR. These enriched spheres were treated with the combination of drugs, but did not showed decrease in their size. However, their morphology was altered when treated with SVA and TMZ + SVA. Also, the SVA and the combination of TMZ and SVA was able to inhibit the formation of spheres when plated in hanging drop. In parallel, culture of GBM CSCs with the defined medium NSC was performed and the effects of the combination of both drugs on the spheres formed were evaluated. A decreasing pattern in the number and size of spheres formed was observed, with an increase in the levels of annexin and PI, and a decrease on CD133, CD15 and Sox-2 mRNA expression after TMZ and SVA treatment. Our results show the effective standardization of the hanging drop and non-adherent substrate technique for GBM CSCs culture and also the potentiation of the cytotoxic effect of TMZ when combined with SVA in GBM neurospheres. Key-words: Glioblastoma. Cancer Stem Cells. Neurospheres.

Nucleotídeos extracelulares são envolvidos em diversos processos patofisiológicos no sistema nervoso central. Astrócitos são a maior fonte de nucleotídeos extracelulares da adenina no cérebro e também importantes alvos para as ações desses nucleotídeos via receptores purinérgicos P2. As ações induzidas pela sinalização purinérgica são reguladas pelas ecto-nucleotidases, que incluem membros da família das ecto-nucleosídeo trifosfato difosfoidrolase (E-NTPDase), ecto-5’-nucleotidase (ecto- 5’N) e ecto-adenosina deaminase (ADA). Culturas de astrócitos preparadas de hipocampo, córtex e cerebelo de ratos foram capazes de rapidamente converter ATP extracelular a ADP, que foi então hidrolizado a AMP. Os nucleosídeos tri-fosfatados foram hidrolisados preferencialmente aos difosfatados em todas as estruturas cerebrais. A análise cinética sugere que varias ecto-nucleotidases estão envolvidas nessa cascata enzimática. Análises preliminares de mRNA por PCR indicaram que astrócitos expressam múltiplos membros da família das NTPDases (NTPDase1 a NTPDase3 e NTPDase5/6). Por RT-PCR quantitativo (Real-time PCR), nós identificamos a NTPDase2 (CD39L1) como a NTPDase predominante expressa por astrócitos de hipocampo, córtex e cerebelo de ratos. Astrócitos do cerebelo apresentaram um padrão diferente para a hidrólise do AMP, com uma atividade específica 7 vezes maior, quando comparada com astrócitos de hipocampo e córtex. Uma maior expressão da ecto-5’N por RT-PCR foi identificada nessa estrutura. Não houve acúmulo de adenosina extracelular em todas as estruturas estudadas, indicando a presença de uma alta atividade ecto-adenosina deaminase em astrócitos. Dipiridamol aumentou significativamente os níveis de inosina no meio extracelular de astrócitos de hipocampo e córtex, mas não em astrócitos de cerebelo. Essas diferenças observadas podem indicar heterogeneidade funcional dos nucleotídeos no cérebro. Com o objetivo de investigar as enzimas envolvidas no catabolismo dos nucleotídeos como indicadoras da invasividade e agressividade dos gliomas malignos, nós avaliamos a degradação dos nucleotídeos extracelulares em cinco linhagens de gliomas diferentes e comparamos com astrócitos. Todas as linhagens de gliomas examinadas apresentaram baixas razões de hidrólise quando comparadas com astrócitos. Resultados preliminares sugerem que a falta de expressão da NTPDase1 e 2 possam ser responsáveis pela baixa hidrólise de ATP nas linhagens de gliomas. Considerando que o ATP é reconhecido como um fator mitogênico que induz a proliferação em células de gliomas, a substancial diminuição na hidrólise de ATP e ADP observadas em gliomas, sugere que alterações na via das ecto-nucleotidases pode representar um importante mecanismo associado com a transformação maligna desse tipo de tumor.

Nos últimos anos, o ambiente marinho tem sido pesquisado para uma variedade de compostos com diferentes atividades biológicas. Entre todos os organismos marinhos, as esponjas representam uma das fontes mais promissoras de novas drogas contra o câncer. Embora o litoral brasileiro seja o segundo mais extenso depois da Austrália, existem poucos estudos com esponjas marinhas coletadas no Brasil objetivando a descoberta de novos fármacos. Nesse trabalho, nós investigamos os efeitos de diferentes extratos da esponja marinha Polymastia janeirensis na viabilidade de uma linhagem de glioma humano (U138MG). Além disso, avaliamos a seletividade do efeito, caracterizamos os mecanismos envolvidos no processo de morte celular e isolamos as frações ativas responsáveis pelas atividades encontradas. De uma maneira geral, um efeito antiproliferativo foi observado quando as células forma expostas aos extratos (aquoso e orgânico) da esponja. Entretanto, as doses mais altas (50 e 100 μg/ml) foram extremamente citotóxicas, inibindo mais de 80% a proliferação e a viabilidade celular. Além disso, uma morte celular por necrose foi observada com essas doses, enquanto uma morte celular por apoptose foi observada com a dose mais baixa (10 μg/ml). Nós também demonstramos que a rota apoptótica ativada em resposta aos extratos era a via intrínseca, e que a produção de radicais livres estava, pelo menos em parte, relacionada ao efeito bifásico (apoptose ou necrose) encontrado. Os resultados aqui apresentados demonstram a existência de uma seletividade do efeito citotóxico, uma vez que os extratos não induziram morte em culturas de astrócitos na dose em que foi observada morte por apoptose nos gliomas. Ademais, uma potente atividade apoptótica foi observada com o composto ativo isolado da esponja marinha alvo desse estudo. Os nossos resultados sugerem que a esponja marinha alvo desse estudo pode ser considerada uma boa fonte para o desenvolvimento de novas drogas contra o câncer. / Over the last years, the marine environment has been screened for a variety of compounds with different biological activities. Among all marine organisms, sponges represent one of the most promising source of new drug leads for cancer. Although Brazil has the second most extensive coastline after Australia, there are just few reports in which the authors have screened Brazilian sponge extracts for biological activities. In this work, we examine the anti-proliferative effects of crude extracts of the marine sponge Polymastia janeirensis in the U138MG human glioma cell line. Moreover, we investigate the effects on selective cytotoxicity in the glioma cells in comparison with a normal, untransformed cell culture, as well as examine the apoptotic pathway activated in response to treatments with extracts of P. janeirensis. Yet, we performed a bioassayguided fractionation to found the active fractions in the extracts. Exposure of glioma cells to treatments resulted in cell number decrease with both aqueous and organic extracts. Moreover, sponge extracts reduced glioma cell viability. However, higher doses (50 e 100 μg/ml) induced a stronger cytotoxic effect when compared to the lower dose tested (10 μg/ml), inhibiting more than 80% of cellular growth and viability. Our results showed that sponge extracts caused necrosis in the glioma cell line at higher doses, while a high percentage of apoptotic glioma cells were observed at 10 μg/ml. We also demonstrated that marine sponge extracts induces oxidative cell death through a receptor-independent pathway under our assays condictions, and ROS productions may be related to the biphasic effect (apoptosis or necrosis) observed. Furthermore, our results suggested a selective cytotoxic effect on glioma cell line compared to a normal cell culture, since the effect on viability found in glioma cells was not observed in astrocyte cultures with the lower dose (10 μg/ml). Yet, a strong apoptotic activity was observed with the active fraction isolated from P. janeirensis. Our results suggest that this marine sponge may be considered a good source for new antiglioma metabolites.

Gliomas são os tumores mais comuns no SNC, apresentando altas taxas de invasibilidade e proliferação, resistência à quimio e radioterapias, e elevados índices de recorrência e morte. As células-tronco tumorais constituem uma minoria dentre as células do tumor, apresentam características de células tronco neurais podendo sofrer diferenciação e auto-renovação. Linhagens celulares de gliomas, como U87, são capazes de produzir tumoresferas quando em alta confluência, que são similares às neuroesferas produzidas por células tronco neurais, e são ricas em células tronco tumorais (CSCs). Em gliomas, CSCs podem ser identificadas por expressarem o marcador de superfície CD133. Receptores purinérgicos estão envolvidos em diversos processos biológicos. O ATP induz respostas celulares como proliferação e diferenciação, e a degradação deste nucleotídeo por células de glioma é lenta, o que resulta no seu acúmulo no espaço extracelular. O objetivo deste trabalho é identificar a população de CSCs em U87 bem como o efeito do ATP na formação de esferas, expressão do marcador CD133, a expressão de genes de receptores purinérgicos e de genes marcadores de células diferenciadas (GLAST e CAMKII) e de células indiferenciadas (CD133 e OCT-4). U87 foram mantidas em condições padrão com 5% de SFB e esferas foram obtidas através de crescimento sobre ágar 1%. RNA total foi extraído de esferas e monocamada, e os genes de interesse foram amplificados em reação de RT-PCR com primers específicos. Esferas apresentam uma maior expressão de CD133, visto por citometria e imunodetecção. O mRNA de OCT-4 também foi mais expresso em esferas do que em monocamada, que expressa mais CAMKII e GLAST. ATP em uma concentração final de 100 µM reduz significativamente o número de esferas formadas (P<0.05) durante um período de 7 dias e também reduz a expressão de CD133. Dentre os receptores purinérgicos, a expressão de P2X4 foi maior em esferas, e P2X6 em monocamada. Estes resultados indicam que as esferas possuem componentes de células tronco e que a sinalização purinérgica pode estar envolvida em importantes aspectos da biologia de CSCs. / Glioblastoma multiformes are the most aggressive tumors in the CNS and are characterized by high invasion and proliferation rates, as well as for being resistant to chemo and radiotherapies. This leads to one of the worst prognosis among cancers. Cancer stem cells (CSCs) are scarce among the tumor cells, but can undergo differentiation and self-renewal, being fundamental for tumor maintenance. Tumorspheres, which resemble neurospheres, can grow in glioma cell cultures and are rich in CSC. Additionally, CSCs seem to be more resistant to radiotherapy and strategies aimed at differentiating these stem cells have potential to produce less aggressive and more efficient treatment regimes. CSCs have been identified in different tumor types as well as in established cell lines such as the human glioma cell line U87, and are characterized by the presence of the CD133 glycoprotein. Purinergic receptors are stimulated by nucleotides and nucleosides, and are involved in many biological processes, including embryonic development. ATP induces several cellular responses, such as proliferation and differentiation, and it has been demonstrated that the degradation of this nucleotide is slow in glioma cells, which results in its accumulation in the extracellular space. The aim of this work was to characterize the CSC population in U87 and the effect of ATP in sphere formation. Spheres were obtained by plating cells on a thin layer of agar. Tumorspheres presented a higher amount of CD133 marker as analyzed by flow citometry and western blotting. mRNA expression of OCT-4, a marker of undifferentiated cells, was higher in spheres, while GLAST and CAMKII, markers of differentiated glial and neuronal cells respectively, presented higher expression in the monolayer cells. Cells plated in the presence of ATP 100 µM formed 54% less spheres (P<0.05) when compared to control and also had a reduced level of CD133 marker. Among the purinergic receptors, P2X4 expression was higher in spheres, whereas P2X6 expression was higher in the monolayer. Our results indicate that spheres have components of stem cells and that the purinergic signaling is involved in important aspects of CSC biology.

Dentre os tumores cerebrais primários, o glioblastoma (GBM) é o mais comum, apresentando alta taxa de mortalidade e morbidade. O tratamento convencional desses tumores tem surtido pouco efeito, com alta taxa de recorrência e progressão da doença. Neste trabalho, buscou-se aprimorar o conhecimento sobre a biologia destes tumores e, utilizando polifenóis amplamente distribuídos na natureza, procurar novas formas de terapia. Nesta tese demonstrou-se que o tratamento com resveratrol e quercetina diminuíram o número de células de maneira tempo e dose dependente em linhagens de GBM humano (U87 e U138), de camundongo (GL261) e de rato (C6), sendo a última a mais sensível e a utilizada neste trabalho. Esse efeito foi observado apenas em linhagens tumorais, não ocorrendo em cultura primária de astrócitos. Resveratrol em altas doses (50 M) induziu apoptose, necrose e parada no ciclo celular. Agudamente, o tratamento com doses baixas de resvetraol (10 M) mais quercetina (25 M) – 24 a 72 h - induziu apoptose, enquanto cronicamente – 12 dias – induziu senescência celular. Esses efeitos não ocorreram quando esses compostos foram utilizados isoladamente. Até então, a indução de senescência pela combinação destes compostos não tinha sido demonstrada. Como provável mecanismo de ação demonstrou-se que o tratamento combinado destes polifenóis induziu senescência através da indução de quebra dupla de DNA e ativação da via da p53. O tratamento com as drogas isoladas não induziu dano ao DNA. A partir de então, investigou-se o efeito destes compostos em um modelo in vivo de implante de gliomas em ratos. Inesperadamente, a quercetina (50 mg/kg/dia intraperitoneal (i.p.)) induziu aumento do volume tumoral, o que não foi observado com o resveratrol (30 mg/kg/dia i.p.) e com a combinação de resveratrol mais quercetina. Para explicar este efeito prevalente do resveratrol nós elaboramos as seguintes hipóteses: 1. necrose/angiogênese: por diminuir a necrose o resveratrol pode ter diminuido a angiogênese, que pode ter sido aumentada pela quercetina; 2. Modulação do sistema imunológico: a quercetina foi capaz de imunussuprimir os animais (por diminuir a proliferação das células T-periféricas após estimulação por fitohemaglutinina e concanavalina A) e a combinação de resveratrol mais quercetina aumentou a estimulação das células T periféricas. Hipoteticamente, atribuiu-se a divergência entre o efeito antitumoral in vitro e in vivo à ausência de senescência neste último, o que pode ser indicado pela ausência da diminuição do índice mitótico. Além disso, o estresse da cultura, um fator indutor de senescência celular, é perdido no modelo in vivo. Com base nos resultados aqui apresentados concluí-se que o resveratrol e a quercetina possuem um potencial antitumoral em gliomas in vitro que precisa de estudos mais aprofundados in vivo para melhorar o conhecimento dos efeitos exercidos por estes afim de se estabelecer uma dose segura para o tratamento dessa e de outras doenças para as quais essas moléculas possam vir a ser utilizadas. / Glioblastoma (GBM) is the most common primary brain tumor, with high mortality and morbidity. The conventional treatment of these tumors has little effect, with high recurrence and progression of the disease. In this work, we set out to better understand the biology of these tumors, looking for new treatment approaches, and, by using polyphenols widely spread on nature, seek for new forms of therapy. In this thesis we demonstrated that the resveratrol and quercetin treatment decreased the cell number in a time and dose dependent manner in GBM cell lines from human (U87 and U138), mouse (GL261) and rat (C6) being the last the most sensitive and therefore the cell line used in this work. This effect was not observed in primary astrocyte cell culture. Higher doses of resveratrol (50 M) induced apoptosis, necrosis and cell cycle arrest. Acutely, the treatment of lower doses of resveratrol (10 M) plus quercetin (25 M) – 24 to 72 h - induced apoptosis while chronically – 12 days – this treatment induced cell senescence. These effects did not occur when the compounds were utilized alone. Until now, the induction of senescence by the combination of these compounds had not been demonstrated. As a probable mechanism of action it was showed that the cotreatment of these polyphenols induced senescence through inducing DNA damage by generating DNA double strand breaks and activating the p53 pathway. The treatment with the drugs alone did not induce DNA damage. These findings lead us to investigate the effect of these compounds in an in vivo rat glioma experimental model. Unexpectedly, quercetin (50 mg/kg/day) induced an increase in the tumor volume, which was not observed for resveratrol (30 mg/kg/dia) and the combination of the resveratrol plus quercetin. To explain this prevalent effect of resveratrol it was elaborated the following hypotheses: 1. necrosis/angiogenesis: by decreasing the necrosis, resveratrol can diminish the angiogenesis, that can be increased by quercetin; 2. modulation of immunological system: quercetin was able to imunossupress the animals (by diminishing the peripherical T-cells proliferation upon phytohemmaglutinin and concanavalin A stimulation) and the combination of resveratrol plus quercetin increased the peripherical T-cell proliferation. Hypothetically, the divergence between the in vitro and in vivo antitumoral effect was attributed to the absence of senescence induction in the latter that can be indicated by the lack of mitotic index decrease. Besides, the culture stress, a senescence inductor factor, is lost in the in vivo model. Based in the results presented here, we concluded that resveratrol and quercetin have a potential antitumoral effect in GBM in vitro and this potential needs more in vivo studies to better harvest this potential and to establish a safe concentration to treat this and other diseases in which these compounds could be used.

Resumo: Estudos prévios realizados no Laboratório de Química de Carboidratos - Algas Marinhas demonostraram que heteroramnanas sulfatadas (OX-6) e seus produtos de menor massa molar (OX-6S, OX-6Sb e OX-6Sc) possuem atividade antitumoral contra linhagens U87MG de glioma humano. Com base nesses resultados, o objetivo do presente trabalho foi investigar o mecanismo pelo qual esses polissacarídeos provocam a diminuição na viabilidade das células de glioma humano. Para tanto, foi avaliado o efeito das frações OX-6, OX-6S, OX-6Sb e OX-6Sc no ciclo, migração e recuperação celular, correlacionando com os níveis de RNAm de p21, p53 e p19. Foi verificado por análise de citometria de fluxo que o tratamento das células U87MG com os polissacarídeos promovem um aumento no número de células da fase G1 do ciclo celular, sem alteração no número de células na fase sub-G1. Ainda, não foi observado alteração na migração celular e na recuperação da proliferação das células após a retirada do tratamento. A análise do perfil de expressão gênica (investigada através do ensaio de PCR quantitativo em Tempo Real) indicou tendência de modulação de p21 e p53. Apesar de não terem sido observadas diferenças em relação ao mecanismo de atividade antitumoral dessas frações, foi observado, dentre os produtos de degradação controlada de Smith homogêneos (OX-6Sb e OX-6Sc) que a fração OX-6Sc é mais citotóxica quando comparada com a fração OX-6Sb. Análises químicas (metilação) realizadas previamente demonstraram que essas frações apresentam diferenças estruturais entre si, o que pode justificar a diferença observada na atividade biológica. Com o objetivo de confirmar os dados estruturais, a fração OX-6Sc foi submetida a uma nova abordagem de metilação, denominada trideuteriometilação. Essa análise confirmou os dados de estrutura química previamente obtidos. Ainda, foram obtidas novas frações polissacarídicas de G. oxysperma, as quais foram caracterizadas quimicamente e mostraram-se semelhantes aos produtos de degradação controlada de Smith utilizados na atividade biológica, demonstrando assim, a reprodutibilidade deste processo.

Glioblastoma multiforme é o tipo mais frequente de tumor cerebral primário, sendo caracterizado por uma alta agressividade e um prognóstico bastante limitado. O ácido hidroxâmico suberoilanilida (SAHA) é um inibidor específico de histonas desacetilases aprovado para o tratamento de linfoma cutâneo de células T, e em fase de crescente investigação clínica e pré-clínica em tumores sólidos. Neste estudo, avaliamos a eficácia do ácido hidroxâmico suberoilanilida em tratamento combinado com temozolomida, o agente alquilante já utilizado em glioblastomas. Através de testes de viabilidade e analises por citometria de fluxo em células tumorais das linhagens U251MG e C6, observamos que não houve sinergismo de potenciação entre temozolomida e ácido hidroxâmico suberoilanilida, apenas efeito sinergismo de adição O tratamento combinado inicialmente promoveu parada do ciclo celular em fase G2/M (≥48 h) ao passo que a apoptose foi detectada apenas em exposição prolongada (≥96 h) aos fármacos em estudo. Ainda, as células tratadas com TMZ/SAHA apresentaram fenótipo autofágico, como determinado por citometria de fluxo e imunodetecção de proteínas marcadoras de autofagia como LC3 e o p62/SQSTM1. A autofagia temporalmente precedeu a apoptose e exerceu função citoprotetora, uma vez que o bloqueio da terminação autofágica com cloroquina promoveu uma significante redução na viabilidade celular, a qual foi associada a um aumento de apoptose em células de glioma tratadas com TMZ/SAHA. Portanto, os dados apresentados neste trabalho demonstram que a autofagia é um processo que diminui a eficácia antiglioma do temozolomida e do ácido hidroxâmico suberoilanilida, e a inibição deste fenômeno pode ser uma estratégia para aperfeiçoar a terapia com esses fármacos. / Glioblastoma multiforme (GBM) is the most frequent and aggressive type of primary brain tumor which has been associated with a dismal prognosis. In this study, we tested the efficacy of combining temozolomide (TMZ) with suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA) - an inhibitor of HDACs 1, 2, 3, and 6 approved for the treatment of cutaneous T-cell lymphoma - in the viability of tumor cells. The data showed that potentiation synergism between TMZ e SAHA was not achieved due to activation of protective autophagy in vitro. The SAHA/TMZ treatment promoted arrest in the G2/M phase of the cell cycle as soon as 48 h after drug exposure whereas apoptosis was only detected after long-lasting exposure (≥96 h). In addition, SAHA and TMZ induced autophagy as detected by flow cytometry of acridine orange stained cells and immunodetection of the lipidated form of LC3 as well as decreases in p62/SQSTM1. Autophagy preceded apoptosis, and by blocking the termination step of autophagy with chloroquine promoted a significant reduction in the viability of glioma cells which was accompanied by increased apoptosis in SAHA/TMZ treatment. Overall, the herein presented data demonstrate that autophagy impairs the efficacy of combined TMZ/SAHA, and inhibiting this phenomenon could provide novel opportunities to improve the therapeutic potential of these compounds.

Nos últimos anos, o ambiente marinho tem sido pesquisado para uma variedade de compostos com diferentes atividades biológicas. Entre todos os organismos marinhos, as esponjas representam uma das fontes mais promissoras de novas drogas contra o câncer. Embora o litoral brasileiro seja o segundo mais extenso depois da Austrália, existem poucos estudos com esponjas marinhas coletadas no Brasil objetivando a descoberta de novos fármacos. Nesse trabalho, nós investigamos os efeitos de diferentes extratos da esponja marinha Polymastia janeirensis na viabilidade de uma linhagem de glioma humano (U138MG). Além disso, avaliamos a seletividade do efeito, caracterizamos os mecanismos envolvidos no processo de morte celular e isolamos as frações ativas responsáveis pelas atividades encontradas. De uma maneira geral, um efeito antiproliferativo foi observado quando as células forma expostas aos extratos (aquoso e orgânico) da esponja. Entretanto, as doses mais altas (50 e 100 μg/ml) foram extremamente citotóxicas, inibindo mais de 80% a proliferação e a viabilidade celular. Além disso, uma morte celular por necrose foi observada com essas doses, enquanto uma morte celular por apoptose foi observada com a dose mais baixa (10 μg/ml). Nós também demonstramos que a rota apoptótica ativada em resposta aos extratos era a via intrínseca, e que a produção de radicais livres estava, pelo menos em parte, relacionada ao efeito bifásico (apoptose ou necrose) encontrado. Os resultados aqui apresentados demonstram a existência de uma seletividade do efeito citotóxico, uma vez que os extratos não induziram morte em culturas de astrócitos na dose em que foi observada morte por apoptose nos gliomas. Ademais, uma potente atividade apoptótica foi observada com o composto ativo isolado da esponja marinha alvo desse estudo. Os nossos resultados sugerem que a esponja marinha alvo desse estudo pode ser considerada uma boa fonte para o desenvolvimento de novas drogas contra o câncer. / Over the last years, the marine environment has been screened for a variety of compounds with different biological activities. Among all marine organisms, sponges represent one of the most promising source of new drug leads for cancer. Although Brazil has the second most extensive coastline after Australia, there are just few reports in which the authors have screened Brazilian sponge extracts for biological activities. In this work, we examine the anti-proliferative effects of crude extracts of the marine sponge Polymastia janeirensis in the U138MG human glioma cell line. Moreover, we investigate the effects on selective cytotoxicity in the glioma cells in comparison with a normal, untransformed cell culture, as well as examine the apoptotic pathway activated in response to treatments with extracts of P. janeirensis. Yet, we performed a bioassayguided fractionation to found the active fractions in the extracts. Exposure of glioma cells to treatments resulted in cell number decrease with both aqueous and organic extracts. Moreover, sponge extracts reduced glioma cell viability. However, higher doses (50 e 100 μg/ml) induced a stronger cytotoxic effect when compared to the lower dose tested (10 μg/ml), inhibiting more than 80% of cellular growth and viability. Our results showed that sponge extracts caused necrosis in the glioma cell line at higher doses, while a high percentage of apoptotic glioma cells were observed at 10 μg/ml. We also demonstrated that marine sponge extracts induces oxidative cell death through a receptor-independent pathway under our assays condictions, and ROS productions may be related to the biphasic effect (apoptosis or necrosis) observed. Furthermore, our results suggested a selective cytotoxic effect on glioma cell line compared to a normal cell culture, since the effect on viability found in glioma cells was not observed in astrocyte cultures with the lower dose (10 μg/ml). Yet, a strong apoptotic activity was observed with the active fraction isolated from P. janeirensis. Our results suggest that this marine sponge may be considered a good source for new antiglioma metabolites.