In the past study, we used a human gastric stem cell clone, KMU-GI2, isolated from endoscopically biopsied gastric mucosa. As we maintained this KMU-GI2 cell clone, we also found a subclone with spontaneous transformation, named KMU-CSN. We found this KMU-CSN cell line showed homogenous epithelial morphology, cell pile-up appearance due to contact insensitivity, enhanced anchorage independence (from 1.7% of KMU-GI2 to 22% of KMU-CSN) and cell immortalization (CPDL >100). The high tumorigenic potential of this KMU-CS12 cell line has been endorsed by the finding of the tumor formation in nude mice. By spectral karyotyping and SNP GeneChip® Mapping 500K Assay, we found chromosomal abnormalities in chromosome 12, which were derived from duplication of 7p15.1~15.3 and 7p22.1~22.3. In normal cells, HOXA genes were found to localize in chromosome 7. In this KMU-CS12 cell line, an increased expression of HOXA4¡B5¡B7¡B9¡B13 genes was also shown, as compared with KMU-CSN. With these findings, we hypothesized that HOXA genes may play a role in gastric carcinogenesis. Therefore, we can check the prevalence of HOXA genes abnormalities in human gastric cancer patients.

La cancérogenèse gastrique est un processus d’origine multifactorielle, incluant des facteurs génétiques de l’hôte, mais aussi d’origine bactérienne et de l’environnent. Les populations humaines peuvent être exposées directement ou indirectement à des composés toxiques/génotoxiques présents dans les plantes, comme la fougère Pteridium aquilinum. Cette plante comprend une toxine, le ptaquiloside associée à des maladies graves et le développement de cancer chez les animaux. Des études épidémiologiques ont démontré une association entre l'exposition à ces fougères et l’incidence du cancer gastrique dans les populations humaines. Cependant, un autre facteur de risque majeur dans le développement du cancer gastrique est la bactérie Helicobacter pylori qui colonise l'estomac humain et induit une réponse génotoxique. Cette étude vise à caractériser l'implication biologique et moléculaire de Pteridium aquilinum et de sa toxine le ptaquiloside dans le processus de cancérogenèse gastrique et d'explorer un effet de synergie potentiel avec l'infection par H. pylori.Nous avons montré que le traitement avec des extraits de Pteridium aquilinum et le ptaquiloside diminue la viabilité cellulaire et favorise l'apoptose des cellules épithéliales gastriques. L'induction de cassures de l'ADN a été observée, exacerbée en présence de l’infection par H. pylori. Dans les cellules traitées, la protéine p53 est induite et associée à l'activation de la voie de signalisation ATR-Chk1. Cette augmentation de p53 est aussi détectée en présence des souches virulentes de H. pylori. L’induction de lésions à l’ADN par le ptaquiloside est en accord avec la dérégulation observée de l’expression d’un certain nombre de gènes impliqués dans la régulation du cycle cellulaire et la réparation de l'ADN. De plus, des souris exposées à Pteridium aquilinum, montrent des modifications histomorphologiques de la muqueuse gastrique ainsi qu’une augmentation de la prolifération cellulaire et l'induction de mutations dans le gène p53 après 7 semaines de traitement. Toutefois, bien qu’une exacerbation de la prolifération cellulaire et des lésions histologiques soient induites par un traitement chronique en association avec l'infection à H. pylori pendant 12 mois, aucune différence significative dans l'expression du gène p53 a été mise en évidence. Cependant, dans ces conditions, une modification du schéma glycophenotypique a été induite dans la muqueuse gastrique des souris. Différentes glycosyltransférases impliquées dans la biosynthèse des antigènes simples de mucines et terminaux antigènes Lewis ont été différentiellement exprimées chez les souris non-infectées et infectées, respectivement. Ces résultats sont également validés par une augmentation de l’expression de Sialyl-LewisX.De plus, des modifications des glycosyltransférases impliquées dans les étapes initiales de O-glycosylation ont été observées. Le ppGalNAcT6 a présenté une expression altérée dans un carcinome gastrique, associée à la présence de l'invasion veineuse.En conclusion, nos données confirment l’activité génotoxique de Pteridium aquilinum et du ptaquiloside sur les cellules gastriques, supportant leur rôle fondamental dans la promotion de la cancérogenèse gastrique. Cette activité est exacerbée en présence de l’infection par H. pylori, soulignant l'importance de l'interaction de ces deux facteurs de risque dans ce processus. / The multifactorial gastric carcinogenesis process encompasses host genetic susceptibility, bacterial and environmental factors. Humans can directly consume or be indirectly exposed to toxic compounds present in plants, such as the bracken fern Pteridium aquilinum. This plant has a carcinogenic toxin, ptaquiloside, and is known to cause severe health problems in animals, including cancer. Epidemiological evidence also demonstrated an association between bracken exposure and gastric cancer development in Humans. Additionally, another major etiological agent is Helicobacter pylori, a bacterium that colonizes the stomach inducing a genotoxic response in gastric cells. This study aimed to characterize the biological and molecular involvement of Pteridium aquilinum and its ptaquiloside toxin in the gastric carcinogenesis process and to evaluate the potential synergistic effect of H. pylori infection.We observed that treatment with Pteridium aquilinum extracts and ptaquiloside toxin decreased cell viability and promoted cell apoptosis in gastric epithelial cells. A genotoxic effect with induction of DNA strand breaks was noted and it was exacerbated in the presence of H. pylori infection. We further demonstrated that in treated cells a p53 accumulation occurs, controlled by the activation of the ATR-Chk1 DNA damage signalling pathway. An increased level of p53 was also detected in the presence of a H. pylori virulent strain. The contribution of ptaquiloside to this genotoxic activity was supported by the deregulation of other genes involved in DNA cell cycle regulation and DNA repair. In addition, using a mouse model exposed to Pteridium aquilinum, we detected histomorphological alterations with increased cell proliferation and induction of frameshift events in the p53 gene. However, a concomitant chronic treatment with Pteridium aquilinum and H. pylori infection did not produce significant differences in p53 gene expression.Moreover, an altered glycophenotypic pattern was induced in the gastric mucosa of mice upon Pteridium aquilinum treatment in the presence of H. pylori infection. Several glycosyltransferases involved in the biosynthesis of simple mucin-type carbohydrate antigens and terminal Lewis antigens were differently expressed in the absence and presence of H. pylori, respectively. These results were also validated by an increased expression of Sialyl-LewisX.Further alterations in glycosyltransferases involved in the initial steps of O-glycosylation were observed. The ppGalNAcT6 was shown to have a heterogeneous expression in human gastric carcinoma, associated with the presence of venous invasion.Overall, our data supports the notion that cell exposure to the genotoxic and carcinogenic Pteridium aquilinum and ptaquiloside has a fundamental role in the promotion of gastric carcinogenesis. The synergistic environment associated to H. pylori infection underlines the importance of risk factor interplay in this process. / A carcinogénese gástrica é um processo multifatorial que engloba fatores genéticos, bacterianos e ambientais. O Homem pode consumir diretamente ou ser exposto de forma indireta a compostos tóxicos presentes em plantas, como é o caso do feto vulgar Pteridium aquilinum. Esta planta tem uma toxina carcinogénica, o ptaquilosídeo, sendo conhecida a sua capacidade natural para induzir lesões neoplásicas em animais. Estudos epidemiológicos também demonstraram a existência de uma associação entre a exposição ao feto e o desenvolvimento de cancro gástrico em humanos. Outro fator etiológico importante é a Helicobacter pylori, uma bactéria que coloniza o estômago, induzindo nas células gástricas uma resposta genotóxica. Este estudo tem por objetivos caracterizar o envolvimento biológico e molecular do Pteridium aquilinum e da sua toxina, ptaquilosídeo, no processo de carcinogénese gástrica e avaliar o potencial efeito sinergístico da infeção por H. pylori.Observámos em células epiteliais gástricas que o tratamento com extratos de Pteridium aquilinum e com a toxina ptaquilosídeo, diminui a viabilidade celular e promove a apoptose. Foi demonstrado um efeito genotóxico com indução de quebras na cadeia de ADN, exacerbado pela presença da infeção por H. pylori. Demonstrámos ainda que, em células tratadas, ocorria uma acumulação de p53, controlada pela ativação da via de sinalização ATR-Chk1. Um aumento nos níveis de p53 foi igualmente detetado na presença de estirpes virulentas de H. pylori. A contribuição do ptaquilosídeo para esta atividade genotóxica foi também apoiada pela desregulação de outros genes envolvidos na regulação do ciclo celular e na reparação do ADN. Adicionalmente, usando um modelo de ratinho exposto ao Pteridium aquilinum, foram detetadas alterações histomorfológicas, bem como um aumento da proliferação celular e indução de mutações no gene p53. Contudo, um tratamento crónico com Pteridium aquilinum e infeção concomitante por H. pylori não produziu diferenças significativas na expressão do gene p53.Um padrão glicofenotípico alterado foi também observado na mucosa gástrica de ratinhos tratados com Pteridium aquilinum na presença de infeção por H. pylori. Várias glicosiltransferases envolvidas na biossíntese de antigénios simples das mucinas e antigénios terminais do tipo Lewis apresentaram uma expressão alterada, respetivamente, na ausência ou presença de H. pylori. Estes resultados foram também validados através de um aumento da expressão de Sialil-LewisX.Foram ainda observadas alterações em glicosiltransferases que estão envolvidas nas etapas iniciais de O-glicosilação. A ppGalNAcT6 apresentou uma expressão alterada em carcinomas gástricos, estando associada à presença de invasão venosa.No geral, estes dados suportam a evidência de que a exposição das células aos genotóxicos e carcinogénicos Pteridium aquilinum e ptaquilosídeo, tem um papel fundamental na promoção da carcinogénese gástrica. O ambiente sinergístico associado à infeção com H. pylori salienta a importância da interação entre os fatores de risco que dão origem a este processo.

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CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / O carcinoma gÃstrico à a segunda causa de morte por cÃncer no mundo. No Cearà à o segundo mais freqÃente entre os homens e o terceiro entre as mulheres. Dos cÃnceres gÃstricos os adenocarcinomas representam em torno de 95%. A doenÃa tem sido associada a fatores genÃticos e ambientais sendo demonstrada Ãntima relaÃÃo com a infecÃÃo por Helicobacter pylori, principalmente associada à presenÃa do gene cagA e genÃtipos vacAs1m1. Entretanto, apesar dos mecanismos pelos quais a bactÃria promove a carcinogÃnese gÃstrica ainda nÃo estarem esclarecidos, uma das hipÃteses seria atravÃs da inativaÃÃo de supressores tumorais. O objetivo do presente trabalho foi verificar, em adenocarcinomas gÃstricos, se a presenÃa de H. pylori, e de seus genes cagA e vacA, està relacionada com a mutaÃÃo e/ou alteraÃÃo na expressÃo protÃica dos supressores tumorais p53 e p27. Neste estudo, 74 amostras de pacientes foram analisadas quanto à presenÃa de H. pylori, cagA+ e os genÃtipos de vacA, pela reaÃÃo em cadeia da polimerase (PCR). A anÃlise mutacional do gene p53 foi realizada por PCR-SSCP e a detecÃÃo da mutaÃÃo/superexpressÃo do p53 e expressÃo da proteÃna p27 pelo mÃtodo imunohistoquÃmico. A bactÃria foi detectada em 95% das amostras, das quais 63% eram cagA(+). Dentre os alelos de vacA, observou-se predomÃnio de s1 (74%) e m1 (82%), associados em 69% dos casos. Na anÃlise mutacional do p53 verificou-se que 72% dos casos exibiram alteraÃÃo no padrÃo de mobilidade eletroforÃtica, sendo esta associada significativamente à presenÃa do gene cagA. Por outro lado, apenas 29% dos casos apresentaram detecÃÃo pelo mÃtodo imunohistoquÃmico, nÃo sendo encontrada associaÃÃo com a H. pylori. A proteÃna p27 demonstrou acentuada reduÃÃo em sua expressÃo (detectada em apenas 19% dos casos), nÃo demonstrando atividade compensatÃria em relaÃÃo à proteÃna p53 mutada e sem associaÃÃo estatÃstica dos casos negativos com a presenÃa da H. pylori. Finalmente, os resultados sugerem que estes supressores simultaneamente inativados podem ser o ponto chave da desregulaÃÃo do ciclo celular que, associados a outros fatores, favoreÃam o desenvolvimento e progressÃo dos adenocarcinomas gÃstricos. Hà indÃcios de que a presenÃa bacteriana, e dos seus genes cagA(+) e vacA/s1m1, possam influenciar, de forma nÃo esclarecida, as alteraÃÃes moleculares ocorridas nos supressores tumorais p53 e p27. / Gastric carcinoma is the second cause of death by cancer in the world. On State of Ceara-Brazil is the second most frequent type of cancer in men and third in women. Adenocarcinomas account for approximately 95% of all malignant gastric neoplasms. It has been associated to genetic and environmental factors and a intimate relationship between the infection by the bacteria Helicobacter pylori and the gastric carcinoma have been related. The presence of the cagA gene and specific genotypes (s1m1) of the gene vacA have been detected in more pathogenic strains. Although the precise molecular mechanisms by which H. pylori could promote the process of gastric carcinogenesis are under investigation, one hypothesized mechanism involves the tumor supressor genes inactivation. The aim of the present study was to verify if the presence of Helicobacter pylori, cagA and vacA genes is related to mutations in the tumor supressor gene p53 and altered expression of p53 and p27 proteins in gastric adenocarcinomas. Seventy-four (74) samples were analyzed to detect the presence of H. pylori, cagA and genotypes of vacA by Polymerization Chain Reaction (PCR). The mutational analysis of p53 gene was performed by PCR-SSCP (Polymerization Chain Reaction for analysis of the Single-strand Conformation Polymorphism). Analysis of mutation or overexpression of p53 protein and p27 expression was detected by the immunohistochemical method. The bacteria was detected in 95% of the samples, 63% was cagA(+). Among the vacA allele it was observed prevalence of s1 (74%) and m1 (82%), associated in 69% of the cases. Mutation analysis of p53 demonstrated 72% of the cases with altered electrophoretic mobility; The alterations were significatively more frequent in the presence of the cagA gene. Immunohistochemical analysis detected only 29% of cases with the expression of p53 protein. The protein p27 showed accentuated reduction in its expression (detected in only 19% of the cases), it has not demonstrated compensatory activity in relation to the p53 altered protein, neither association to H. pylori presence. Finally, these data suggest that simultaneous inactivation of these tumor suppressors genes may be the key point of deregulation of the cellular cycle that, associated to the other factors, favor the development and progression of the gastric cancer. There is some evidence that the bacterial presence, cagA and vacA/s1m1 genes, may influence, in a not understood way, the alterations observed in the tumor suppressors p53 and p27.