PGC-1 beta é um co-ativador de transcrição gênica responsável pela regulação do metabolismo celular, principalmente na biogênese e função mitocondrial, disponibilidade de substrato e síntese de lipídios. Nos últimos anos, outras isoformas de PGC-1 têm sido descritos como participantes na gênese e manutenção de tumores. Portanto, nosso objetivo foi determinar se o PGC-1beta está relacionado ao aumento da proliferação celular de células de melanoma. Inicialmente, foi demonstrado que os níveis de RNAm e proteína de PGC-1beta são muito mais elevados em linhagens de células de melanoma (Tm1 e Tm5) do que na linhagem parental de melanócitos não tumorais (Melan-a) como detectado por PCR quantitativa e western blotting. A fim de descobrir uma relação causal entre a expressão de PGC-1? e crescimento celular da linhagem Tm5, células de tal linhagem foram transfectadas com um oligonucleotídeo antisense (ASO) contra PGC-1beta. As células tratados com ASO apresentaram níveis mais baixos de RNAm e proteína PGC-1beta, além de redução em sua atividade avaliada pela expressão de genes PGC-1beta dependentes. Além disso, as células transfectadas apresentaram uma taxa de proliferação inferior em comparação com células de controle Tm5. Este fenômeno também foi observado in vivo. Quando injetadas em camundongos, as células Tm5 desenvolvem-se em um tumor que atinge 1,34 ± 0,20 cm3 após nove dias. Tumores tratados com ASO após o mesmo tempo apresentaram volume tumoral de 0,75 ± 0,05 cm3. Este crescimento não estava relacionada à necrose tumoral, mas sim com a proliferação reduzida de células. Finalmente, verificamos se o mesmo fenômeno seria observado em humanos. A expressão PGC-1beta foi muito maior em amostras de melanoma do que em nevos, alterações não-malignas da pele com alto conteúdo de melanina. Por conseguinte, conclui-se que a expressão PGC-1? está aumentada no melanoma, tanto murino e humano, e que o bloqueio da sua atividade leva à diminuição da proliferação celular e crescimento tumoral / PGC-1beta is a co-activator of gene transcription primarily responsible for the regulation of cellular metabolism, mainly in mitochondrial biogenesis and function and also substrate and lipid synthesis. In recent years, other isoforms of PGC-1 have been described as participating in the genesis and maintenance of tumors. Therefore, our objective was to determine whether PGC-1beta is related to increased proliferation of melanoma cells. Initially, it was demonstrated that mRNA and protein levels of PGC-1beta are much higher in melanoma cell lines (Tm1 and TM5) than in the non-tumoral parental lineage melanocytes (melan-a) as detected by quantitative PCR and Western blotting. In order to find a causal relationship between the expression of PGC-1beta and cell growth, Tm5 lineage cells were transfected with an antisense oligonucleotide (ASO) against PGC-1beta. The cells treated with ASO had lower levels of PGC-1beta mRNA and protein, as well as reduction in its activity detected by quantitation of PGC-1beta dependent genes expression. Furthermore, transfected cells showed a lower rate of proliferation compared to Tm5control cells. This phenomenon was also observed in vivo. When injected into mice, Tm5 cells develop a tumor which reaches 1.34 ± 0.20 cm3 after nine days. Tumors treated with ASO, after the same time, presented tumor volume of 0.75 ± 0.05 cm 3. This growth was not related to tumor necrosis, but with reduced cell proliferation. Finally, we checked whether the same phenomenon would be observed in humans. The PGC-1beta expression was much higher in melanoma samples than in nevi, a non-malignant skin alteration filled with melanin. Therefore, we concluded that PGC-1beta expression in melanoma is increased, both in murine and human, and that blocking its activity leads to decreased cell proliferation and tumor growth

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2014-08-08T12:54:25Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Fernanda F de Souza.pdf: 4260965 bytes, checksum: df7ebff9a3d7acd903d8c3d204f37cbe (MD5) / Made available in DSpace on 2014-08-08T12:54:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Fernanda F de Souza.pdf: 4260965 bytes, checksum: df7ebff9a3d7acd903d8c3d204f37cbe (MD5) Previous issue date: 2011 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Fundação de Apoio à Pesquisa - FUNAPE / Curcumin has emerged as a great promise for cancer treatment and chemoprophylaxis with curcumin, but its low solubility in water is minimal systemic bioavailability. Attempts were made to improve its solubility in aqueous solutions by incorporating curcumin in liposomes or micelles, but these systems have low stability. In addition, magnetic nanoparticles have been used as promising drug delivery systems because they can be functionalized to become water soluble and biocompatible. Studies with curcumin incorporated into the magnetic nanoparticles are still scarce. This study aims to evaluate the antiproliferative effect of curcumin combined with magnetic nanoparticles functionalized bilayer of lauric acid in human melanoma cell line SKMEL 37. Human melanoma cells were treated at different concentrations and cytotoxicity was evaluated by MTT assay. The cell morphology was evaluated by light microscopy and fluorescence. Our studies have shown that curcumin has incorporated into nanoparticles cytotoxic effect at concentrations above 40,8 μg/ml or 111 μM. Since free curcumin caused significant death at concentrations above 11.5 μM. We also observed morphological changes typical of apoptosis such as chromatin condensation, nuclear fragmentation and bleb formation. These findings show us that both their cytotoxic activity, as both the magnetic properties and its solubility in water make this new formulation with a curcumin compound interest for therapeutic use. / A curcumina surgiu como uma grande promessa para tratamento do câncer e de quimioprofilaxia com a curcumina, porém sua baixa solubilidade em água e sua biodisponibilidade sistêmica é mínima. Tentativas foram feitas para melhorar a sua solubilidade em soluções aquosas através da incorporação de curcumina em lipossomas ou micelas, mas esses sistemas têm estabilidade baixa. Além disso, as nanopartículas magnéticas têm sido usados como promissores sistemas de entrega de drogas, pois podem ser funcionalizadas para se tornarem solúveis em água e biocompatíveis. Estudos com curcumina incorporada á nanopartículas magnéticas ainda são escassos. Esse estudo tem por objetivo avaliar o efeito anti-proliferativo de curcumina associada a nanopartículas magnéticas funcionalizadas com bicamada de ácido láurico em células de melanoma humano da linhagem SKMEL 37. Células de melanoma humano foram tratadas em diferentes concentrações e a citotoxicidade foi avaliada por ensaio de MTT. A morfologia das células foi avaliada através de microscopia óptica e de fluorescência. Nossos estudos mostraram que a curcumina incorporada em nanopartículas possui efeito citotóxico em concentrações acima de 40,8 μg/ml ou 111 μM. Já a curcumina livre provocou morte significativa em concentrações acima de 11,5 μM. Observamos também alterações morfológicas típicas do processo de apoptose, como condensação de cromatina, fragmentação nuclear e formação de Blebs. Estes achados nos mostram que, tanto sua atividade citotóxica, como ambas as propriedades magnéticas e sua solubilidade em água fazem desta nova formulação com curcumina um composto interessante para uso terapêutico.

Os cães são afetados por doenças inflamatórias e neoplásicas que compartilham diversas similaridades com as desordens em humanos, assim seu estudo representa um importante modelo animal para as condições humanas. As células dendríticas (DCs) representam a população mais potente de células apresentadoras de antígenos. As DCs representam também um novo alvo promissor de imunoterapia em cães; no entanto o uso terapêutico de DC caninas é restrito, dentre outros fatores, devido a falta de padronização nas técnicas de isolamento e limitado numero de informações específicas da espécie a esse respeito. Este projeto tem por finalidade avaliar a geração de células dendríticas caninas geradas in vitro e ativadas por diferentes estímulos biológicos na presença e ausência de extrato tumoral de melanoma canino. Os resultados demonstraram que as DCs caninas geradas na presença de extrato tumoral em grandes concentrações apresentavam atividade funcional semelhante as DCs maduras / Dogs are affected by inflammatory and neoplastic diseases that share many similarities with the disorders in humans, so their study is an important animal model for the human condition. Dendritic cells (DCs) are the most potent population of antigen presenting cells. DCs also represent a promising new target for immunotherapy in dogs; However, the therapeutic use of canine DC is restricted among others factors due to lack of standardization in isolation techniques and limited number of species-specific information in this regard. This project aims to assess the generation of canine dendritic cells generated in vitro and activated by different biological stimuli in the presence and absence of tumor extract of canine melanoma. The results showed that the canine DCs generated in the presence of high concentrations tumor extract showed similar functional activity of mature DCs

Uma das principais necessidades da célula é a regulação do seu ambiente interno. Aparte da considerável importância teórica, o transporte de água é de importância prática numa ampla gama de processos, desde a proteção de células na preservação criogênica até os efeitos de certos hormônios em alguns tecidos. Virtualmente todas as células são submetidas a transições osmóticas durante o seu período de vida, uma vez que tanto o metabolismo intracelular quanto o transporte por membranas produzem flutuações nas concentrações dos solutos osmoticamente ativos. A regulação de volume celular é um fenômeno ubíquo e permite, às células, manter o seu volume normal. Células submetidas a choques anisosmóticos agudos sofrem rápidas alterações de volume (dependentes do gradiente osmótico e da permeabilidade da membrana à água e osmólitos) podendo ou não ser seguidas de lentas alterações regulatórias de volume. Assim, o objetivo do presente trabalho visou esclarecer alguns aspectos do transporte de água em células de melanoma murino S91 submetidas a condições anisosmóticas. Células de melanoma murino S91, foram mantidas em meio de cultura F12 HAM (290 mOsm.kgH2O-1). As medidas morfométricas das mudanças relativas de volume foram realizadas usando-se um sistema de aquisição e análise de imagens (Image Pro-Lite, Media Cybernetics). As células foram expostas tanto a choques hiposmóticos agudos (190 mOsm.kgH2O-1) como a choques hiperosmóticos agudos (350 mOsm.kgH2O-1) em diferentes temperaturas (de 17 a 37 oC) e em diferentes doses (de 0,001 a 1000 µM) de HgCl2, um bloqueador de aquaporinas (AQP). Os resultados sugerem que: (i) o tempo de regulação de volume em células de melanoma murino S91 é dependente da temperatura; (ii) o fluxo osmótico de água apresenta valores de Energia de Ativação compatíveis com aqueles propostos para o trânsito de água através de aquaporinas (Ea < 6 kcal.mol-1); (iii) o HgCl2 afeta de forma dose dependente as respostas osmóticas em células de melanoma murino S91 e sugerem a presença de mais de um tipo de AQP. Nestas condições as concentrações necessárias para reduzir ao máximo a permeabilidade osmótica à água estão localizadas na faixa de 0,1-1,0 µM HgCl2. / One of the major needs of living cells is the regulation of their internal environment. Apart from being of considerable theoretical importance, the transport of water is of practical importance in a broad range of process, from the protection of cells undergoing cryogenic preservation to the effects of certain hormones in some tissues. Virtually all the cells are submitted the osmotic transitions during their period of life, because both intracellular metabolism and transmembrane transport produce fluctuations in concentrations of osmolytes. The regulation of cellular volume is a phenomenon ubiquitous and allows, to the cells, to keep their normal volume. Cells subjected to acute anisosmotic shocks suffer from fast alterations in volume (depending on the osmotic gradient and on the permeability of the membrane to the water and osmotically active substances), and followed or not by a slow volume regulation response. Thus, the present work aims to clarify some aspects of the water transport in murine melanoma S91 cells subjected to anisosmotic conditions. S91 murine melanoma cells were grown in F12 HAM medium (290 mOsm.kgH2O-1). Morphometric measurements of relative changes in cell volume were performed using a video microscopy system and a PC software (Image Pro-Lite, Media Cybernetics). The experimental cells were exposed either to acute hyposmotic shocks (190 mOsm.kgH2O-1) or to acute hyperosmotic shocks (350 mOsm.kgH2O-1), in different temperatures (ranging from 17 to 37 oC) and in the presence of HgCl2 (from 0,001 to 1000 µM), an aquaporin blocker. The results of the present study indicate that: (i) the time of volume regulation in S91 murine melanoma cells is dependent on temperature; (ii) the values of osmotic water flow are compatible with activation energy through aquaporins (E < 6 kcal.mol-1) and (iii) HgCl2 treatments affect osmotic behavior of S91 murine melanoma cells in a dose-response manner and also suggest the presence of more than one type of aquaporin. Minimum osmotic water permeabilities were observed in a range of µM HgCl2 treatments.

A miosina Va é uma proteína motora envolvida no transporte e posicionamento de vesículas, organelas e mRNA. Além disso, postulou-se que a miosina-Va atua no seqüestro do fator pró-apoptótico, Bmf, no citoesqueleto de actina. Pesquisas realizadas em nosso laboratório demonstraram que um fragmento da miosina Va (MVaf), que corresponde ao sítio ligante de DLC2-Bmf, é capaz de induzir intensa apoptose em células de melanoma e de carcinoma in vitro. O presente trabalho teve por objetivo principal avaliar o potencial do MVaf como agente antitumoral, através de abordagens de terapia gênica em modelo animal. Foram geradas linhagens estabilizadas e com expressão controlada pelo sistema Tet-ON onde a expressão de EGFP ou EGFP-MVaf é induzida com a adição de doxiciclina. Essas linhagens foram testadas quanto à porcentagem de morte por apoptose e ativação de caspases. Tumores foram induzidos em camundongos C57BL/6 por inoculação subcutânea de células tumorigênicas positivas ou não para a expressão de EGFP-MVaf. Também foram utilizadas linhagens de fibroblasto embrionário murino selvagem (MEFs WT) e nocautes para os fatores Bim/Bmf e Bax/Bak (MEFsBim-/-,Bmf-/-; MEFsBax-/-,Bak-/-) para estudos do mecanismo de ação do fragmento da miosina Va. Observou-se que a adição de butirato de sódio potencializa a expressão de EGFP-MVaf e, conseqüentemente, o efeito pró-apoptótico desse fragmento e que essas células são mais sensíveis aos quimioterápicos etoposídeo e taxol, apresentando maior susceptibilidade à apoptose. Verificou-se que a expressão de EGFP-MVaf em células de tumores de melanoma induzidos em camundongos C57BL/6J dificulta o crescimento desses tumores. Quanto ao estudo com MEFs, observou-se que células nocautes para os fatores pró-apoptóticos Bim/Bmf e Bax/Bak são menos susceptíveis à morte induzida pelo fragmento da miosina Va. Indução da expressão de MVaf desencadeia a liberação da proteína proapoptótica Smac (fusionada ao repórter fluorescente Cherry) do espaço intermembranas da mitocôndria para o citoplasma sugerindo que a morte apoptótica induzida por MVaf requer a permeabilização da membrana mitocondrial externa (MOMP). Concluindo, os dados apresentados aqui nos permitem propor o MVaf como uma molécula promissora para o desenvolvimento de novas abordagens terapêuticas contra o câncer. / Myosin Va is a motor protein involved in the transport and positioning of vesicles, organelles and mRNA. Additionally, myosin-Va has been implicated in the sequestering of a proapoptotic factor, Bmf, to the actin cytoskeleton. Research in our laboratory demonstrated that a fragment of myosin Va (MVaf), which corresponds to the binding site of DLC2-Bmf, is capable to induce intense apoptosis in melanoma and carcinoma cells in vitro. Here, our goal was to assess the potential of MVaf as antitumor agent, through gene therapy approaches in animal models. We generated Tet-ON controlled B16-F10 melanoma cells whose expression of EGFP or EGFP-MVaf is induced with the addition of doxycycline. These cells were tested for apoptotic death and activation of caspases, and were used to induce tumors in C57BL/6J mice by subcutaneous inoculation. We also used cell lines of murine embryonic fibroblasts, wild-type (MEFs WT) and knockouts for the proapoptotic proteins Bim/Bmf or Bax/Bak (MEFsBim-/-,Bmf-/-, MEFsBax-/-,Bak-/-), to study the mechanism by which MVaf induces apoptosis. We observed that addition of sodium butyrate to the cultures enhances the EGFP-MVaf expression and, consequently, the pro-apoptotic effect of this fragment. Treated cells were more sensitive to the chemotherapeutic drugs etoposide and taxol, showing a higher susceptibility to apoptosis. Moreover, in vivo induction of EGFP-MVaf expression retards growth of B16-F10 melanoma tumors in mouse model. As for the study with MEFs, we observed that cells knockout for the proapoptotic factors Bim/Bmf or Bax/Bak are less susceptible to death induced by MVaf than wild-type MEFs. Accordingly, we showed that MVaf expression triggers release of the proapoptotic protein Smac (tagged with the fluorescent protein Cherry) supporting the involvement of the mitochondrial outer membrane permeabilization (MOMP) in the MVaf-induced apoptotic death response. In conclusion, these data lead us to propose MVaf as a promising molecule for the development of new therapeutic approaches against cancer.

O melanoma é uma neoplasia de pele invasivo, com maior taxa de morte, sem tratamento efetivo. Nanocápsulas poliméricas de núcleo lipídico (LNC) tem sido empregadas com sucesso como carreadores de fármacos hidrofóbicos. Como o eugenol é um composto hidrofóbico com atividades antiproliferativas e pró-apoptóticas em células cancerosas, visamos avaliar os efeitos dos tratamentos com acetileugenol (AC), LNC ou LNC contendo acetileugenol (LNC-AC) em modelo de melanoma in vivo em camundongos C57B6, e a citotoxicidade dos mesmos em células endoteliais (HUVEC) e de melanoma (SK-Mel-28) in vitro. Os resultados obtidos mostraram que: 1) tratamentos i.p. com as LNC ou com LNC-AC (50 mg/kg, 3-10 dia de indução do tumor) induziram toxicidade sistêmica e, somente o tratamento com LNC inibiu o desenvolvimento do melanoma. O tratamento com LNC, mas não com a mistura de triglicerídeos de cadeia média, por via oral, inibiu o desenvolvimento tumoral, sem toxicidade. Adicionalmente, os tratamentos com AC, LNC ou LNC-AC não foram eficazes quando administrados em fase tardia de evolução tumoral (50 mg/kg, 7-17 dia de indução do tumor, via oral); 2) os tratamentos agudos com AC, LNC ou LNC-AC (20 mg/kg, 200 &#181;L, e.v.) não alteraram o número de leucócitos circulantes, mas os tratamentos com LNC ou com LNC-AC reduziram o comportamento de rolling dos leucócitos em vênulas póscapilares do músculo cremaster e causaram hemólise, sendo que este último efeito também foi observado após tratamento in vitro em hemácias murinas; 3) Os estudos in vitro mostraram que as LNC e LNC-AC foram captadas pelas células HUVEC e SK-Mel-28 após 1 hora de incubação; que a incubação com LNC-AC induziu apoptose tardia e necrose com maior eficácia em SK-Mel-28 do que em HUVEC; que as incubações com LNC ou LNC-AC exerceram efeitos antiproliferativos, induzindo parada na fase G2/M do ciclo celular das duas linhagens de células avaliadas; que somente a incubação com AC ou LNC-AC inibiu a adesão ao Matrigel® com maior eficácia na linhagem SK-Mel-28 do que HUVEC; que somente a incubação com as LNC reduziram a expressão de VCAM-1 em HUVEC e que as incubações com LNC ou LNC-AC reduziram a expressão de &#946;3 integrina em SK-Mel- 28; que nenhum dos tratamentos alterou a migração celular das HUVEC ou SK-Mel- 28; que somente a incubação com LNC-AC reduziu os níveis de espécies reativas de oxigênio em HUVEC e SK-Mel-28; que a incubação com LNC ou LNC-AC aumentou a produção de óxido nítrico (NO) pelas duas linhagens de células avaliadas; que o tratamento com L-NAME reverteu os níveis de NO e a inibição sobre a proliferação celular induzida pela incubação com LNC ou LNC-AC e; que o tratamento de células de melanoma murino com LNC ou LNC-AC parece alterar a polarizar os neutrófilos para o fenótipo N1. Associados, os resultados obtidos mostram o tratamento oral com LNC inibe o crescimento do melanoma sem induzir efeitos tóxicos, e que este efeito benéfico pode ser dependente, pelo menos em parte, da nanoencapsulação dos triglicerídios de cadeia média e da supraestrutura da formulação, com toxicidade direta sobre as células de melanoma e possível modulação do microambiente tumoral. / Melanoma is the most invasive skin cancer, with high rates of death without effective treatment. Polymeric lipid-core nanocapsules (LNC) has been successfully used as carriers of hydrophobic drugs. As eugenol is an hydrophobic compound with antiproliferative and pro-apoptotic activity in cancer cells, here we aimed to evaluate the effects of treatments with acetyleugenol (AC), LNC or LNC containing acetyleugenol (LNC-AC) in an in vivo melanoma model in C57BL6 mice and the cytotoxicity of the treatments in vitro, using endothelial (HUVEC) and melanoma (SK-Mel- 28) cells. The results obtained showed that: 1) i.p. treatments with LNC or LNCAC (50 mg/kg, 3-10 days of tumor injection) induced systemic toxicity and, only the treatment with LNC inhibited the melanoma development. Treatment with LNC, but not with mix of triglycerides of medium chain, by oral route, inhibited the tumor development, without toxicity. In addition, the treatments with AC, LNC or LNC-AC were not effective when administered in the late stage of tumor evolution (50 mg/kg, 10-20 days of tumor induction, oral route); 2) the acute treatments with AC, LNC or LNC-AC (20 mg/kg, 200 &#181;L, intravenous route) did not altered the number of circulating leukocytes, but the treatments with LNC or LNC-AC reduced the rolling behavior of leukocytes in postcapillary venules of the cremaster muscle and induced hemolysis. The latter effect was also observed after in vitro treatment using murine erythrocytes; 3) In vitro studies showed that the LNC and LNC-AC suffered uptake by HUVEC and SK-Mel-28 cells after 1 hour of incubation; that the incubation with LNC-AC induced late apoptosis and necrosis more effectively in SK-Mel-28 than in HUVEC cells; that the incubation with LNC or LNC-AC presented antiproliferative effects, by inducing G2M arrest in cell cycle in both cells lines evaluated; that only the incubation with AC or LNC-AC inhibited the adhesion in Matrigel® with more efficaccy in SK-Mel-28 than in HUVEC cells; that only incubtion with LNC reduced the VCAM-1 expression in HUVEC and the incubation with LNC or LNC-AC reduced the &#946;3 integrin expression in SK-Mel-28 cells; that any treatment affected the HUVEC or SK-Mel- 28 migration; that only the incubation with LNC-AC reduced the levels of reactive species of oxygen in HUVEC and SK-Mel-28 cells; that the incubation with LNC or LNC-AC increased the nitric oxide (NO) production by both cell lines used; that the treatment with L-NAME reversed the NO levels and the inhibition on cell proliferation induced by incubation with LNC or LNC-AC and; that the in vitro treatment of murine with LNC or LNC-AC altered the neutrophil polarization to N1 phenotype. Together, results obtained show that the oral treatment with LNC inhibit the melanoma growth without any toxic effect, and that the beneficial effect could be dependent, at least in part, of nanoencapsulation of medium chain triglycerides and the supraestrucuture of the formulation, with direct toxicity on melanoma cells and possible modulation of tumor microenvironment.

O carbaril (metilcarbamato de naftila), um inseticida de amplo espectro, foi recentemente associado ao desenvolvimento de melanoma cutâneo em estudo epidemiológico de coorte com trabalhadores agrícolas norte-americanos, expostos também à radiação solar, o principal fator etiológico para o desenvolvimento de tumores cutâneos. Apesar de abrangente e bem planejado, aquele estudo epidemiológico não é suficiente para caracterizar a contribuição direta do inseticida e da radiação solar na melanomagênese. Diversos estudos têm explorado o efeito sinérgico de determinadas substâncias químicas à radiação UV, potencializando seus efeitos deletérios sobre a pele, e possivelmente contribuindo para o desenvolvimento de tumores. A hipótese deste trabalho é de que a exposição ao carbaril associada à radiação solar possa estimular a transformação de melanócitos. Esse estudo visou caracterizar melanócitos humanos após exposição individual ou combinada ao carbaril (100uM) e à radiação solar (375 mJ/ cm2). Em ensaio de microarray, o carbaril, mas não a radiação solar, induziu uma importante resposta a estresse oxidativo, evidenciada pelo aumento da expressão de genes antioxidantes, como o Hemeoxigenase-1 (HMOX1), e pela diminuição da expressão do gene MiTF, regulador da atividade melanocítica; os resultados foram confirmados por qRT-PCR. Além disso, tanto o carbaril quanto a radiação solar induziram respostas que sugerem dano ao DNA e alteração de ciclo celular. A expressão dos genes nestas categorias, como p21 e BRCA1/2, foi notavelmente mais intensa no grupo de tratamento combinado e de fato, ensaios por citometria de fluxo demonstraram parada de ciclo celular na fase S, redução do número de células em apoptose e indução mais rápida de lesões do tipo CPD neste grupo experimental. Nossos dados sugerem que o carbaril é genotóxico para melanócitos humanos, especialmente quando associado à radiação solar / Carbaryl (1-naphthyl-methylcarbamate), a broad spectrum insecticide, has recently been associated with the development of cutaneous melanoma in an epidemiological cohort study with U.S. farm workers also exposed to ultraviolet radiation, which is known to be the main etiologic factor for skin carcinogenesis. Although comprehensive and well designed, the epidemiological study is not sufficient to characterize the direct contribution of the insecticide and solar radiation in melanomagenesis. Several studies have explored the synergistic effect of certain chemicals with UV radiation, increasing its deleterious effects on the skin, possibly contributing to tumor development. We hypothesized that Carbaryl exposure associated with UV solar radiation may induce melanocyte transformation. This study aims to characterize human melanocytes after individual or combined exposure to Carbaryl (100uM) and solar radiation (375 mJ/ cm2). In a microarray analysis, Carbaryl, but not solar radiation, induced an important oxidative stress response, evidenced by the upregulation of antioxidant genes, such as Hemeoxygenase-1 (HMOX1), and downregulation of MiTF, the main regulator of melanocytic activity; results were confirmed by qRT-PCR. Moreover, both Carbaryl and solar UV induced a gene response that suggests DNA damage and cell cycle alteration. The expression of genes in these categories, such as p21 and BRCA1/2, was notably more intense in the combined treatment group in an additive manner and in fact, flow cytometry assays demonstrated cell cycle arrest in S phase, reduced apoptosis induction and faster induction of CPD lesions in this experimental group. Our data suggests that carbaryl is genotoxic to human melanocytes, especially when associated with solar radiation

Li, Wing Yan Kate. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2007. / Includes bibliographical references (leaves 130-154). / Abstracts in English and Chinese. / Acknowledgements --- p.i / Abstract --- p.iii / Abstract (Chinese Version) --- p.vi / Table of Contents --- p.viii / List of Figures --- p.xiii / List of Abbreviations --- p.xv / Chapter Chapter 1 --- General Introduction / Chapter 1.1. --- Overview of cancer --- p.1 / Chapter 1.2. --- Apoptosis and cancer --- p.4 / Chapter 1.3. --- Roles and regulation of caspase-dependent apoptosis --- p.7 / Chapter 1.3.1. --- Extrinsic death receptor pathway --- p.8 / Chapter i. --- TNFR1 and TNFa --- p.13 / Chapter ii. --- CD95/Fas and CD95 Ligand/FasL --- p.14 / Chapter iii. --- "TRAIL-R1(DR4), TRAIL-R2 (DR5) and TRAIL" --- p.14 / Chapter 1.3.2. --- Intrinsic mitochondrial pathway --- p.16 / Chapter i. --- Bcl-2 family of proteins --- p.17 / Chapter ii. --- Reactive Oxygen Species (ROS) --- p.19 / Chapter 1.4. --- Phytochemicals from Traditional Chinese Medicine (TCM) as a source of new therapeutics --- p.22 / Chapter 1.5. --- Biological effects of baicalein --- p.25 / Chapter 1.5.1 --- Roles of baicalein as a lipoxygenase inhibitor --- p.28 / Chapter 1.5.2 --- Dual roles of baicalein as an antioxidant and prooxidant --- p.28 / Chapter 1.5.3 --- "Roles of baicalein as an anti-carcinogenic, anti-proliferative and anti-metastatic agent" --- p.29 / Chapter 1.6. --- Aims of current study --- p.30 / Chapter Chapter 2 --- Effects of Baicalein on Growth and Survival of Human Cancer Cells / Chapter 2.1 --- Introduction --- p.33 / Chapter 2.2 --- Materials and Methods / Chapter 2.2.1 --- Cell culture --- p.35 / Chapter 2.2.2 --- Measurement of growth and survival of various cell lines --- p.36 / Chapter 2.2.3 --- Statistical analysis --- p.37 / Chapter 2.3 --- Results / Chapter 2.3.1 --- Baicalein retards the growth and survival of human melanoma A375 and colorectal carcinoma Caco-2 --- p.37 / Chapter 2.3.2 --- Baicalein reduces the growth and survival of melanoma A375 but not in normal skin fibroblast Hs68 cells --- p.40 / Chapter 2.4 --- Discussion --- p.42 / Chapter Chapter 3 --- Effects of Baicalein on Cell Cycle and the Apoptosis in Human Melanoma A375 Cells / Chapter 3.1 --- Introduction --- p.44 / Chapter 3.2 --- Materials and Methods / Chapter 3.2.1 --- Determination of cell cycle changes and quantification of apoptosis --- p.51 / Chapter 3.2.2 --- Immunoblotting --- p.52 / Chapter 3.2.3 --- Inhibition of caspase-8 by caspase-8 inhibitor --- p.54 / Chapter 3.2.4 --- Fluorometric measurement of caspase-3 activity --- p.54 / Chapter 3.2.5 --- Statistical analysis --- p.55 / Chapter 3.3 --- Results / Chapter 3.3.1 --- Baicalein induces S-phase arrest in cell cycle and triggers apoptosis --- p.55 / Chapter 3.3.2 --- Baicalein induces proteolytic inactivation of PARP and activation of caspases --- p.59 / Chapter 3.3.3 --- Caspase-8 is the major initiator caspase eliciting the baicalein-induced apoptosis --- p.62 / Chapter 3.4 --- Discussion --- p.67 / Chapter Chapter 4 --- Effects of Baicalein on the Extrinsic Apoptotic Pathways in Human Melanoma A375 Cells / Chapter 4.1 --- Introduction --- p.72 / Chapter 4.2 --- Materials and Methods / Chapter 4.2.1 --- Immunoblotting --- p.75 / Chapter 4.2.2 --- Determination of sub-lethal dose of exogenous TRAIL --- p.76 / Chapter 4.2.3 --- Determination of the combinatory effect of exogenous TRAIL and baicalein --- p.76 / Chapter 4.2.4 --- Statistical analysis --- p.77 / Chapter 4.3 --- Results / Chapter 4.3.1 --- Baicalein upregulates the expressions of death receptor 4 (DR4) and death receptor 5 (DR5) --- p.77 / Chapter 4.3.2 --- Baicalein sensitizes the melanoma cells to sub-lethal dose of exogenous TRAIL --- p.80 / Chapter 4.4 --- Discussion --- p.84 / Chapter Chapter 5 --- Effects of Baicalein on the Extrinsic Apoptotic Pathways in Human Melanoma A375 Cells Cancer Cells / Chapter 5.1 --- Introduction --- p.88 / Chapter 5.2 --- Materials and Methods / Chapter 5.2.1 --- Analysis of mitochondrial membrane potential --- p.94 / Chapter 5.2.2 --- Fractionation of cell lysates into cytosolic and mitochondrial fractions for immunoblotting --- p.95 / Chapter 5.2.3 --- Immunoblotting --- p.95 / Chapter 5.2.4 --- Determination of cellular reactive oxygen species (ROS) production --- p.96 / Chapter 5.2.5 --- Verification of ROS generation via the addition of Trolox´ёØ --- p.96 / Chapter 5.2.6 --- Statistical analysis --- p.97 / Chapter 5.3 --- Results / Chapter 5.3.1 --- Baicalein induces mitochondrial membrane depolarization --- p.97 / Chapter 5.3.2 --- Cytochrome c is released in the baicalein-induced mitochondrial membrane depolarization --- p.100 / Chapter 5.3.3 --- Baicalein does not elicit the intrinsic apoptotic pathway via modulation of some better-characterized Bcl-2 family proteins in A375 cells --- p.102 / Chapter 5.3.4 --- Baicalein induces ROS production --- p.105 / Chapter 5.3.5 --- Baicalein induces mitochondrial permeabilization via ROS-mediated mechanisms --- p.108 / Chapter 5.4 --- Discussion --- p.112 / Chapter Chapter 6 --- General Discussion --- p.119 / References --- p.130

Estudos recentes relataram oncogenes induzindo a reprogramação metabólica no câncer. Essa reprogramação é fundamental para que as células cancerosas tenham nutrientes e biomoléculas suficiente para manter sua alta taxa proliferativa. A mitocôndria tem um papel central no metabolismo energético da célula e alterações no seu genoma, tanto em relação a mutações como em número de cópias, já foram bastante observados em vários tipos tumorais. Além disso, deficiência no fator de transcrição mitocondrial A (TFAM), fundamental para a transcrição e estabilidade do mtDNA, já foi associada com o crescimento tumoral. Diante disso, nosso estudo teve como objetivo avaliar o papel da instabilidade do genoma mitocondrial no metabolismo energético e crescimento do melanoma. Para isso, nós medimos a instabilidade do mtDNA utilizando como parâmetros: o acúmulo de mutações no mtDNA, alterações no mtDNAcn e a expressão do TFAM. O impacto da instabilidade do mtDNA foi avaliado em três modelos diferentes de melanoma: um modelo in vitro de linhagens celulares, dados de expressão gênica de tumores de melanoma metastático proveniente do TCGA e um modelo murino induzível de melanoma (BrafV600E/Ptennull), adicionado a um background alternativo de deficiência para o TFAM/mtDNAcn. Esse modelo murino também nos permitiu avaliar a deficiência do TFAM limitada a células tumorais (Tfamflox) e tanto em células tumorais, como no seu microambiente (Tfam+/-). Nas análises in vitro, nós observamos correlações positivas entre o mtDNAcn e a expressão do TFAM com a taxa de consumo de glicose e produção de ATP, indicando um impacto desses parâmetros na bioenergética celular. Análises de expressão gênica, utilizando tanto as linhagens de melanoma como tumores de melanoma metastático, nos sugeriram que o TFAM regula genes indutores de angiogênese, a resposta imunológica humoral e vias metabólicas de aminoácidos. Nas análises in vivo, nós observamos um aumento dos tumores em camundongos Tfam+/-, indicando que a deficiência de TFAM/mtDNAcn em células tumorais e no seu microambiente induz a tumorigênese, o que confirma os dados de expressão gênica encontrados com linhagens e tecido de melanoma. Além disso, análises de metabolômica e transcriptômica combinadas nos sugeriram que as células de melanoma com deficiência no TFAM/mtDNAcn são mais dependentes do metabolismo de glutamina. Diante disso, nós concluímos que a deficiência do TFAM/mtDNAcn tem um papel importante no crescimento do melanoma, induzindo a expressão de genes pro-tumorigênicos e aumentando o consumo da glutamina para suprir as necessidades proliferativas das células cancerosas. Esses dados são relevantes e podem nos ajudar a entender melhor o papel da mitocondrial na progressão do melanoma. / Recent studies have shown many oncogenes triggering metabolic reprogramming in cancer. The metabolic switch in cancer cells is necessary to supply the high demand for nutrients and biomolecules for proliferative cells. In this context, mitochondria play a central role in the energetic metabolism of the cell and changes in its genome, such as an increased load of mutations and alterations in mtDNA content, have been reported in several cancers. In addition, deficiency in the Mitochondrial Transcription Factor A (TFAM), responsible for transcription and maintenance of mtDNA stability, was previously associated with tumor growth. Based on that, our goal was to evaluate the impact of the mitochondrial genome instability in the energetic metabolism and melanoma growth. mtDNA instability was inferred measuring mtDNA mutations load and content, as well as TFAM expression. Its impact was evaluated in three different melanoma models: an in vitro model using melanoma cell lines, gene expression data from metastatic melanoma tumors, publicly available at TCGA, and an inducible murine model of melanoma (BRAFV600E/PTENnull), crossed onto different TFAMdeficient backgrounds. The murine model also provides us a tractable model to examine the consequences of mtDNA instability limited to cancer cells (Tfamflox) and in both cancer cells and tumor microenvironment (Tfam+/-). In vitro analysis showed us a positive correlation between mtDNA copy number (mtDNAcn) and TFAM expression with glucose consumption and ATP production, pointing an impact of these parameters in cellular bioenergetics. Further gene expression analysis, using both cell lines and metastatic melanoma data, suggested that TFAM could regulate the expression of angiogenesis genes, humoral immunity and amino acid metabolism. In vivo analysis confirmed the gene expression data, and revealed a higher melanoma growth in Tfam+/-. Also, combined metabolomics and transcriptomics data suggested that TFAM/mtDNAcn deficient melanoma cells rely mostly on glutamine metabolism to supply their energetic requirements. In conclusion, these data indicate that TFAM/mtDNAcn influences melanoma growth by triggering pro-tumorigenic signals and inducing metabolic reprogramming towards glutamine metabolism. These results are relevant and might help us understand how mitochondria affect melanoma progression.

Uveal Melanoma is the most common primary intraocular tumor in adults. Despite the advances in numerous ophthalmic techniques leading to the increased accuracy of diagnosing this malignancy, the ten-year mortality rate for patients has remained unchanged at approximately fifty percent. Knowing this, further understanding of the specific steps that occur within the metastatic cascade of uveal melanoma is required. / Our laboratory utilizes five human uveal melanoma cell lines (92.1, SP6.5, MKT-BR, OCM-1, UW-1) of known proliferative, invasive, and metastatic potential. We used four methods to characterize the presence and roles of the chemotactic factors CXCL12, CXCL8, CXCL1 and HGF in these five cell lines. We also used a novel peptide inhibitor (TN14003) to block the biological action of CXCL12 on its receptor CXCR4. / With the results obtained from this thesis, we were able to establish the novel presence and importance of the four chosen factors for this malignancy. We were also able to display the positive effects TN14003 had on inhibiting uveal melanoma cell migration in vitro. This may lead to a future therapeutic target, which ultimately may delay or inhibit the metastatic process in uveal melanoma patients, improving the present unaffected ten-year mortality rate.