Thesis--University of Oklahoma. / Bibliography: leaves 123-125.

Thesis (Ph. D.)--University of Hong Kong, 2006. / Also available online.

<p>Glioblastoma (GBM) is a grade IV astrocytoma in which the median overall survival is approximately 15 months at time of diagnosis. Even with the current multi- modal therapeutic approach of surgery, chemotherapy with the DNA alkylating agent temozolomide, and radiation therapy, GBM remains uniformly lethal. Immunotherapeutic interventions are a burgeoning field in many different cancer treatments. They offer the exquisite specificity endowed by the immune system with minimal toxicities and new methods are being developed to enhance the endogenous immune responses.</p><p>With the recent identification of human cytomegalovirus (CMV) present within glioblastoma tissue but void in the surrounding normal healthy parenchyma there have been significant efforts aimed at understanding the biologic implications of the presence of the virus within GBM tissues with preliminary work demonstrating several capabilities of the virus to enhance the oncogenic process. </p><p>Likewise, a key area of importance in the development and design of effective immunotherapeutic platforms is the identification and targeting of tumor-specific antigens. The success of any immunotherapy platform relies heavily on the ability to selectively target antigens present within tumors but absent on healthy tissue, regardless of its role in tumorigenesis, as well as having robust immunogenic properties.</p><p>CMV offers a plethora of possible targets, as it is the largest known DNA virus that infects humans, yet very little is known about its biological significance in glioblastoma pathogenesis as well as the most efficacious and immunogenic targets for immunotherapeutic development. </p><p>We have been able to elucidate more thoroughly the feasibility and potency of an immunologic platform targeting CMV within glioblastoma utilizing a multi-antigen multi-component peptide based strategy that demonstrated significant immunogenicity and anti-tumor activity in pre-clinical models utilizing various assays. We have also developed several sensitive and specific detection methodologies including: 1) custom gene expression microarrays, 2) multiplex real time quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR) assays, 3) a massively parallel RNA deep sequencing platform, and 4) immunological assays. We have also successfully determined the capacity for endogenous CMV gene expression to be maintained in primary glioblastoma cell lines as well as examining the preponderance of CMV gene expression in a subpopulation of glioma stem cell-like cells, the slow cycling GBM cells established from primary tumor tissues, in an attempt to illuminate some of the biologic underpinnings of CMV with respect to GBM pathogenesis.</p><p>Taken together, these data lay the groundwork for the development of a more efficacious vaccination strategy targeting CMV in GBM. The screening strategies employed throughout this work will allow for an accurate antigenic profile of CMV in GBM which will subsequently permit the design of a more robust peptide vaccine for the next generation of cancer vaccine. We have also begun to describe some of the interesting biologic phenomena associated with CMV in GBM, as our results demonstrate continued viral gene expression in glioma stem cell-like cell populations indicating viral tropism for certain cell types.</p> / Dissertation

This thesis includes studies on N-, mucin type O-, and glycosaminoglycan (GAG)-linked glycosylation in human biospecimens. Glycosylation plays a central role in biological processes, including protein folding, immune surveillance, and regulation of cell growth. The structures of GAG are regulated in a tissue-specific manner. Heparan sulfate (HS) and chondroitin sulfate (CS) are the two types of GAGs targeted in this thesis. Human leukocytes express both CS and HS GAGs with CS being the more abundant type; however, little is known regarding the properties and structures of GAG chains, their ranges of variability among normal subjects, and changes in structure associated with disease conditions. We measured the relative and absolute disaccharides abundances of HS and CS for purified B, T, NK cells, monocytes, and polymorphonuclear leukocytes (PMNs) using size exclusion chromatography-mass spectrometry (SEC-MS). We found that all leukocytes express HS chains with levels of sulfation more similar to heparin than to organ-derived HS. In addition, CS abundances varied considerably in a leukocyte cell type specific manner. Therefore, our results established the ranges of GAG structures expressed on normal leukocytes as well as necessary for subsequent inquiry into disease conditions. Glioblastoma (GBM) accounts for 30% of human primary brain tumors. It is deadly and highly invasive. In past decades, most GBM research focused on pathophysiological changes in genome. There remains a dearth of knowledge regarding alterations in glycomics, glycoproteomics, and proteomics during GBM tumorigenesis. Therefore, we developed a comprehensive platform for high-throughput sample preparation with surface digestion for tissue microarrays, LC-MS/MS data dependent acquisition, and semi-automated data analysis to integrate glycomics, glycoproteomics, and proteomics for different grade of tumor and different subtypes of GBM. By analyzing GBM tissue microarrays, we found tumor grade and subtype specific changes to the expression of biomolecules. We also identified approximately 100 site-specific N- and mucin type O-glycosylations, the majority of which were previously unreported. Overall, our results improved the fundamental understandings about GBM pathogenesis. / 2018-11-02T00:00:00Z

A linhagem de glioma de rato C6 tem sido amplamente utilizada para investigar vários aspectos da biologia celular. Esta linhagem apresenta variações morfológicas, bioquímicas e fisiológicas de acordo com o número de passagens em cultivo. Segundo a literatura, culturas de passagens recentes apresentam características similares a glioblastomas, enquanto que culturas de passagens tardias assemelham-se à astroglia madura. Devido a isso, muitos estudos têm utilizado a linhagem C6 como modelo celular de glioblastoma e de astrócitos para investigar parâmetros relacionados ao sistema glutamatérgico, como por exemplo, captação de glutamato. Entretanto, até o presente momento a caracterização e comparação desses parâmetros entre as culturas da linhagem C6 de passagens recentes e tardias ainda não foram avaliadas. O objetivo desta dissertação foi investigar e comparar alguns parâmetros do sistema glutamatérgico entre as culturas de C6 com passagens recentes e tardias. As passagens recentes apresentaram um conteúdo intracelular de [3H] derivado da captação de L-[3H]-Glu 55% maior quando comparadas às passagens tardias e ambas as culturas atingiram o platô a partir dos 120min de incubação. Além disso, ambas as culturas apresentaram, após incubação com glutamato, os mesmos níveis de incorporação de iodeto de propídeo. Este resultado indica que o menor nível intracelular de [3H] observado nas culturas de passagens tardias não se deve a uma alteração na permeabilidade ou integridade de membrana dessas células. Ambas as culturas expressam somente o transportador Na+ dependente de alta afinidade EAAC1 (carreador de aminoácido excitatórios 1), sendo que sua expressão total foi similar tanto nas culturas de passagens recentes quanto nas tardias. Para verificar se a captação de L-[3H]-Glu estava ocorrendo através de outro sistema de transporte, as culturas foram incubadas na presença ou ausência de PDC (L-trans-2,4--trans-Pyrrolidine-2,4-dicarboxylic acid ) ou TBOA (DL-threo-β-Benzyloxyaspartic acid). O tratamento com os inibidores reduziu de forma similar a captação de L-[3H]-Glu tanto nas culturas de passagens recentes quanto nas tardias, indicando que este aminoácido é captado principalmente através do transportador de alta afinidade EAAC1. Com relação à liberação de glutamato, observou-se que 50% da radioatividade incorporada na forma de L-[3H]-Glu foi liberada para o meio extracelular tanto nas passagens recentes quanto nas tardias após 2h de incubação. Este resultado pode estar relacionado com o estabelecimento do platô do conteúdo intracelular de [3H] observado após 120 min de captação de L-[3H]-Glu. Para investigar se a liberação de L-[3H]-Glu ocorreu via transporte reverso dos transportadores Na+ dependentes de alta afinidade, ambas as culturas foram incubadas na presença do inibidor não transportável TBOA. Não foi observada alteração no perfil de liberação de radioatividade intracelular nas culturas após incubação com TBOA. Para verificar se a metabolização do L-[3H]-Glu estaria relacionado com a diferença nos níveis intracelulares de [3H], ambas as culturas foram incubadas com o análogo não-metabolizável D-[3H]-Asp. Tanto as passagens recentes como as tardias apresentaram um aumento tempo-dependente do conteúdo de [3H] derivado da captação de D-[3H]-Asp, não atingindo o platô. Além disso, o bloqueio dos transportadores Na+ dependentes de alta afinidade por PDC ou TBOA reduziu a captação de D-[3H]-Asp em ambas as culturas, indicando que sua captação ocorreu principalmente através deste tipo de transporte. Além disso, diferentemente do observado com L-[3H]-Glu, apenas 10% do D-[3H]-Asp captado é liberado após 2h de incubação em ambas as culturas. Este resultado, juntamente com a não inibição por TBOA da liberação da radioatividade captada na forma de L-[3H]-Glu, indica que possivelmente o que está sendo liberado para o meio extracelular é um metabólito marcado com [3H] e não o próprio L-[3H]-Glu. Além disso, nas passagens tardias, o conteúdo de [3H] derivado da captação de D-[3H]-Asp foi menor quando comparado com as passagens recentes aos 60 e 120 min de incubação, sugerindo que as passagens recentes possuem intrinsecamente uma maior capacidade de transporte tanto de L-[3H]-Glu quanto de D-[3H]-Asp quando comparadas às passagens tardias. Os resultados dessa dissertação demonstram que as passagens recentes e tardias da linhagem de glioma C6 diferem na sua capacidade de acumular o [3H] derivado da captação de L-[3H]-Glu. A maior capacidade das passagens recentes da linhagem C6 em acumular a radioatividade não está relacionada a uma maior expressão dos transportadores de glutamato e nem a uma reduzida liberação de L-[3H]-Glu para o meio extracelular. Como conclusão, os resultados obtidos nesta dissertação indicam que o número de passagens deve ser considerado em futuros estudos que pretendam avaliar parâmetros relacionados ao sistema glutamatérgico utilizando a linhagem C6 como modelo celular. / Rat C6 lineage has been widely used to investigate several aspects of cell biology. This lineage presents morphological, biochemical and physiological variations according to number of passages in culture. Early passage cells exhibit characteristics similar to glioblastomas, whereas later passage cells resemble mature astroglia. Thus, many studies have been using C6 lineage as astroglial and glioma model to investigate several parameters related to glutamatergic system, such as glutamate uptake. However, the characterization and comparison of these parameters between C6 cultures at early and late passages have not been evaluated. Therefore, the aim of this study was to investigate and compare some glutamatergic system parameters between early and late passage C6 cells in cultures. Early passages have an L-[3H]-Glu-derived intracellular content of [3H] 55% higher when compared to later passages and both cultures reached plateau at 120 min. In addition, after incubation with glutamate, both cultures showed the same levels of propidium iodide incorporation. This result indicates that lower levels of intracellular [3H] in later passages are not due to an alteration of cellular membrane permeability. Both cultures expressed only the higher affinity Na+ dependent transporter EAAC1, and its total expression was similar in early and later passage cultures. To verify if L-[3H]-Glu uptake occurred through another kind of glutamate transport system, the cultures were incubated in the presence or absence of PDC or TBOA. Treatment with this inhibitors reduced the L-[3H]-Glu uptake in both cultures at same levels, indicating that glutamate is taken up mainly by the higher affinity transporter system. Regarding the release of glutamate, it was observed that 50% of the radioactivity incorporated as L-[3H]-Glu was released to extracellular medium in both early and late passages after 2 h of incubation. This result could be related to the establishment of the plateau observed after 120 min for intracellular content of [3H] derived from L-[3H]-Glu uptake. To investigate if the release of L-[3H]-Glu occurred trough reverse transport, both cultures were incubated in the presence of non-transportable inhibitor TBOA. There was no alteration of intracellular radioactivity release in cultures after incubation with TBOA. In order to verify if the metabolism of L-[3H]-Glu could be related to the differences in intracellular levels of [3H], both cultures were incubated with the non-metabolizable analogue D-[3H]-Asp. Early and late passage C6 cells showed a time-dependent increase in intracellular content of [3H] derived from D-[3H]-Asp uptake, without reaching the plateau. Moreover, blockade of Na+ dependent transporters of high affinity by PDC or TBOA reduced D-[3H]-Asp uptake in both cultures, indicating that uptake occurred mainly through EAAC1. Moreover, differently from L-[3H]-Glu, only 10% of D-[3H]-Asp captured is released after 2 h of incubation in both cultures. This result, taken together with the fact that TBOA did not inhibit the release of radioactivity captured as L-[3H]-Glu, indicates that a [3H]-metabolite is being released to extracellular medium and not L-[3H]-Glu itself. Moreover, in later passages, D-[3H]-Asp-derived intracellular content of [3H] was lower when compared to early passages at 60 and 120 min of incubation, suggesting that early passage C6 cells intrinsically have a greater capacity to transport both L-[3H]-Glu and D-[3H]-Asp when compared to later passages. This study demonstrates that early and late passage C6 cells differ in their ability to accumulate L-[3H]-Glu-derived intracellular content of [3H]. From 60 min of incubation, early passages have an intracellular content of [3H] derived from L-[3H]-Glu uptake 55% higher in relation to later passages. This increased capacity is not related to a higher expression of glutamate transporters nether nor by reduced release of L-[3H]-Glu to extracellular medium. In conclusion, our results indicate that the number of passages should be considered in future studies that intent to evaluate parameters relating to glutamatergic system using Rat C6 lineage as cell model.

Os gliomas malignos, tumores que normalmente originam-se de células da linhagem astrocítica, são os mais comuns e devastadores tumores primários do sistema nervoso central. O Glioblastoma multiforme (GBM) é a classe mais freqüente e uma das formas mais agressivas de câncer. Como conseqüência, a sobrevivência após o diagnóstico é geralmente de menos de um ano. Desta maneira, novas estratégias terapêuticas se fazem necessárias. Durante as últimas décadas, estudos sobre compostos naturais têm tido sucesso no que diz respeito à pesquisa de agentes anti-câncer, sendo que os alcalóides aporfinóides representam uma categoria com grande potencial. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da boldina, um alcalóide aporfinóide do Peumus boldus, em linhagens de glioma, e investigar os possíveis mecanismos de ação envolvidos com este efeito. A boldina foi capaz de diminuir o percentual de células das linhagens U138-MG, U87-MG e C6. Neste estudo, observamos células necróticas após tratamento na linhagem C6. O mesmo efeito não foi observado para baixas concentrações do tratamento nas linhagens U138-MG e U87-MG. A exposição à boldina por 24 h não causou ativação das caspases 3 e 9, executoras-chave da apoptose, ou clivagem do substrato PARP. De acordo com a análise do ciclo celular, boldina induziu parada na fase G2/M. O índice mitótico também demonstrou redução no número de mitoses. O tratamento com boldina não causou dano no DNA das células U138-MG e não afetou células normais (fatias organotípicas de hipocampo de ratos) com a mesma extensão que afetou as células tumorais. De acordo com estes resultados, sugerimos que a boldina pode ser um novo composto para o desenvolvimento de estratégias anticâncer. / Malignant gliomas, tumors that usually arise from cells of astrocytic lineage, are the most common and devastating primary tumors of the central nervous system. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most frequent class and one of the most aggressive forms of cancer. As a consequence, survival after diagnosis is normally just less than 1 year. In this manner, new therapeutic strategies are urgently needed. During the last decades, works on natural compounds have been particularly successful in the field of anticancer drug research, and the aporphines alkaloids represent an interesting, potencially useful category of this agents. Thus, the aim of this study was to evaluate the effect of boldine, an aporphine alkaloid of Peumus boldus, in glioma cell lines, and investigate the possible mechanisms involved in this effect. Boldine was capable to decrease the percentage of cells in U138-MG, U87-MG and C6 glioma lineages. In this study we observed necrotic cells in C6 lineage after treatment. The same effect was not seen in low concentrations of treatment in U138-MG and U87-MG lineages. The exposure to boldine for 24 h did not result in increase of the activation of caspase-3 and caspase-9, key executioners in apoptosis. No increase in cleavage of the downstream substrate PARP was observed. According to cell cycle analysis, boldine appeared to induce G2/M arrest in U138-MG cells. Mitotic index also showed a reduction in the percentage of cells in mitosis. The treatment with boldine did not caused DNA damage in U138-MG cells and did not affect normal cells (rat organotypic hippocampal slices) to the extent that it affects tumor cells. According to these results, we suggest that boldine could be a new compound to the development of anticancer therapies.

Glioblastoma multiforme (GBM) é o mais comum e mais maligno tumor cerebral. O péssimo prognóstico é parcialmente devido à baixa biodisponibilidade dos quimioterápicos no tecido tumoral, recorrência originada por células precursoras resistentes ao tratamento e um sistema imune comprometido. De fato, linfócitos regulatórios modulam o sistema imune para uma resposta pró-tumoral, tornando ainda mais difícil o tratamento. Nesse contexto, nanocápsulas lipídicas (LNCs) têm sido amplamente estudadas a fim de aumentar especificidade dos fármacos ao tecido tumoral. Metotrexato (MTX) e trans-resveratrol (RSV) possuem ação antitumoral já descrita, mas necessitam doses relativamente altas para ação anti-glioblastoma in vivo. O MTX também possui ação imunossupressora através do aumento de adenosina no meio extracelular. A Adenosina, por sua vez, pode modular tanto células efetoras quanto células regulatórias no microambiente tumoral. Dessa forma, a hipótese apresentada nessa tese é que o RSV e o MTX possam ser mais eficazes quando carreados por nanocápsulas em modelos de GBM. Além disso, buscamos avaliar se o MTX poderia interferir com enzimas do sistema purinérgico. Por fim, pesquisamos como a adenosina poderia modular linfócitos B e T através das enzimas CD39 e ecto-5’-NT/CD73. O RSV em nanocápsulas e o MTX em nanocápsulas (RSV-LNCs e MTX-LNCs) aumentaram a atividade anti-tumoral em relação aos compostos em solução, induzindo parada no ciclo celular e apoptose em células de GBM. O MTX diminuiu a expressão da proteína antiapoptótica BCL-2 e aumentou a caspase-3 ativa, levando as células de GBM à apoptose. Além disso, o MTX aumentou a expressão da enzima ecto-5’-NT/CD73 tanto em células de glioma quanto em linfócitos T presentes no microambiente dos gliomas. Esse aumento da expressão foi acompanhado da diminuição em linfócitos T efetores e T regulatórios. Também, demonstramos que linfócitos B que possuem alta expressão da enzima CD39, tem capacidade supressiva sobre linfócitos efetores. Em conjunto, os resultados apresentados nessa Tese apresentaram possíveis novas alternativas de tratamento e contribuíram para melhor compreender esse maligno câncer cerebral. / Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and most malignant brain tumor. The awful prognosis is in part due to the low bioavailability of chemotherapy agents in the tumoral tissue, recurrence originated from treatment-resistant progenitor cells and an impaired immune system. Indeed, regulatory lymphocytes modulate the immune system toward a pro-tumoral response, turning the treatment even more difficult. In this sense, lipid-core nanocapsules (LNCs) have been widely studied to raise the drug specificity to the tumor. Methotrexate (MTX) and trans-resveratrol (RSV) have antitumoral activity, but need relatively high doses to the anti-glioblastoma outcome in vivo. MTX has immunosuppressive capability mediated by the increase of adenosine in the extracellular milieu. Adenosine in turn may modulate both effector and regulatory immune cells in the tumoral microenvironment. Thereby, the hypothesis presented is that RSV and MTX may have an antitumor improvement when loaded into LNCs in GBM models. Moreover, we sought to evaluate whether MTX could interfere with purinergic enzymes. Lastly, we evaluated how adenosine could modulate B- and T-lymphocytes through CD39 and ecto-5’NT enzymes. RSV- and MTX-loaded lipid-core nanocapsules (RSV-LNCs or MTX-LNCs) increased their antitumoral outcome in relation to the solution compounds, inducing both cell cycle arrest and apoptosis in GBM cells. MTX decreased the expression of the antiapoptotic protein BCL-2 and increased the active caspase-3, triggering glioblastoma cells to apoptosis. Furthermore, MTX increased the expression of ecto-5’-NT/CD73 in glioma cells and T lymphocytes of the glioma microenvironment. This up-regulation was followed by decreasing in T effector and T regulatory lymphocytes. Also, we further demonstrated that B lymphocytes with high expression of CD39 enzyme can suppress T efector lymphocytes. Also, we further demonstrated that B lymphocytes with high expression of CD39 enzyme can suppress T efector lymphocytes. Taken together, the results presented herein indicate newfound treatment approaches and new knowledge regarding to this deadliest brain tumor.

Made available in DSpace on 2016-04-07T13:20:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 diogo_garcia_ioc_dout_2013.pdf: 2400404 bytes, checksum: 3c6058d8febab6bfb34c0c271a72a2b0 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2013 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / A Na+, K+ ATPase (NKA) atua na manutenção do potencial de membrana das células e em mecanismos de transdução de sinal. Alterações na atividade da NKA são importantes em muitos processos biológicos e patológicos. A NKA pode ser inibida pelo álcool perílico (POH), um monoterpeno utilizado no tratamento de tumores, incluindo cerebrais. Neste trabalho, determinamos que o POH também atua sobre cascatas de sinalização, moduladas via NKA, que controlam a proliferação e/ou morte celular. Foi avaliado o efeito do POH e do PA seu principal metabólito, sobre a atividade da NKA em duas linhagens de células de glioblastoma (GBM) humano (U87 e U251), células não tumorais de astrócitos de camundongo e da linhagem (VERO). Nossos resultados, baseados na avaliação da atividade da NKA por incorporação do Rb+, o qual mimetiza o K+, mostraram uma sensibilidade à inibição pelo POH semelhante entre os quatro tipos de células (IC50 U87 2 mM; U251 1,8 mM; VERO 2,4 mM e astrócitos de camundongo 1,4 mM), enquanto o PA não apresentou efeito. Sabe-se que nos GBMs existe uma superexpressão da subunidade \03B11 da NKA, situada na estrutura das cavéolas que é provavelmente responsável pelo papel sinalizador atribuído a essa enzima, especialmente em relação aos mecanismos apoptóticos. Comparamos a viabilidade celular, determinando a atividade da enzima lactato desidrogenase presente no sobrenadante das células tratadas por 24 h com POH e PA O PA não alcançou efeito citotóxico igual ou superior a 30% nas células mesmo na concentração elevada de 4 mM. Já o POH reduziu, de maneira dependente da concentração, a viabilidade das células (IC50 U87 1,1 mM; U251 1,4 mM; VERO 0,9 mM e astrócitos de camundongo 1,4 mM). Na análise por western blot, 1,5 mM de POH ativou a proteína c-Jun N-terminal quinase (JNK), nas células U87, U251 e nos astrócitos de camundongo (incubação de 30 min). O uso do inibidor Src quinase (dasatinibe) e a depleção colesterol da membrana celular com metil \03B2-ciclodextrina reduziram a ativação da JNK1/2 induzida pelo POH nas células U87, indicando a possível participação do complexo NKA-Src (presente nas cavéolas), nesta via de sinalização. POH (1,5 mM) aumentou a liberação da interleucina IL-8, detectada por ELISA, no sobrenadante das células U251 (24 h incubação), indicando possível estratégia destas células para evitar o efeito citotóxico do POH. Resultados obtidos com citometria de fluxo mostram que a inibição da JNK1/2 (pelo inibidor JNK V) reduz a apoptose ocasionada pelo POH nas células de GBM, indicando o envolvimento desta proteína na morte celular programada. Os resultados obtidos mostram que o mecanismo de sinalização celular mediado pela NKA pode ter um importante papel no mecanismo de ação antitumoral do POH em células de GBM / The Na + , K + ATPase (NKA) acts in keeping the cell membrane potential and in signal transduction mechanisms . Modifications in the activity of this enzyme are important in physiological and patholog ical processes. The NKA is inhibited by perillyl a lco h ol (POH), a monotherpene used in the treatment of tumors, including brain tumors. In this work , we also show that POH act s in signal ing cascades associated to NKA, controlling cell proliferation and/or cellular death. We evaluated the effect of POH and o f its main metabolite (peri l lic acid - PA) on the NKA a ctivity in cultured glioblastoma cells ( GBM) U87 and U251 and on non - tumor cells (mouse astrocytes and VERO cells) . N AK activity was measured by non - radioactive Rb + incorporation by cells (Rb + is a K + substitute). Our results showed a similar sensitivity for the four cells types tested (IC 50 U87 – 2 mM; U251 - 1,8 mM; VERO - 2,4 mM and mouse astrocy tes - 1,4 mM). Peri l lic acid did no t show any effect i n any cell type. In GBMs , it is known that NKA α 1 subunit is super expressed. Thi s isoform is embedded in caveolar structures and is probably responsible by the signaling properties of this enzyme in apoptosis mechanisms. Cell viability was measured by lactate dehydr o genase in cell supernatants of POH treated cells. The maximum PA cy totoxic effect obtained was 30% even at 4 mm. However, POH reduced dose dependently cell viability , (IC 50 U87 - 1,1 mM; U251 - 1,4 mM ; VERO - 0,9 mM and mouse astrocyte - 1,4 mM). Considering the western blot analysis, 1,5 m M POH activated the c - Jun N - terminal K inase (JNK), on U87, U251 and in mouse astrocy tes after 30min incubation . D a satinib (an inhibitor of Src K inase) and methyl β - ci clodextrin (which promotes cholesterol depletion in cell membrane s ) reduced JNK 1/2 activation induced by POH in U87 cells, indicating the participation of NKA - Src comp lex seen in caveolar structure in this mechan ism. 1,5mM POH a fter 24h incubation incr ease interleuk in IL - 8 in U251 cell supernatant, and this may indicate a possible strategy to avoid the cy totoxic effect of POH. Results obtained by flux cy tometry showed that the inhibition of JNK1/2 (by the inhibitor JNK V) reduced apoptosis consequent to POH administration in GBM cells, indicating the involv e ment of this protein in programmed cellular death. Our results seem to indicate that a signaling mechanism mediate d by NKA may have an important role in ant i - tumor al action of POH in GBM cells. / GARCIA, D. G. Sinalização de morte celular via NA+, K+-ATPase como alvo de drogas anticâncer: estudos com o álcool perílico. 2013. 86f. Tese (Doutorado em Biologia Celular e Molecular) - Fundação Oswaldo Cruz, Instituto Oswaldo Cruz, Rio de janeiro, RJ, 2013

Os glioblastomas multiforme (GBM), são tumores cerebrais, que por sua malignidade, aliada ao seu rápido crescimento e frequente recorrência, exigem uma maior investigação da comunidade científica. Novas terapias devem afetar as células-tronco tumorais (CSC), as quais são responsáveis pela resistência e progressão tumoral. Neste trabalho fizemos o uso da Tricostatina A (TSA), um inibidor de histonas deacetilase, para se obter a modulação epigenética, e portanto, manipulação da expressão gênica, da linhagem celular U87-MG de GBM, utilizada aqui como um modelo para a pesquisa com CSC. Observamos a redução da proliferação e sobrevivência das tumoresferas de U87, as quais são formadas por CSC, seguida de alterações morfológicas nas células tratadas. A diferenciação das U87 foi confirmada pelo aumento dos níveis de marcadores neuronais e gliais, tais como NeuN e GFAP. Além disso, mostramos evidências de senescência celular após o tratamento com TSA. Nenhum efeito sobre a migração celular foi encontrado após a modulação epigenética. Portanto, os nossos resultados mostram a influência da TSA na diferenciação, proliferação e sobrevivência de CSC de glioma e também na indução da senescência celular, demonstrando o potencial da TSA na terapia dos tumores cerebrais. / Glioblastoma multiforme (GBM), because of its fast growth and recurrence, require further investigation by the scientific community in order to find promising new therapies for these tumors, specially affecting their Cancer stem cells (CSC), which drive many tumorigenic processes. In this work we have made use of the HDAC inhibitor Trichostatin A to achieve the epigenetic modulation of the U87-MG GBM cell line, as a model for CSC research. We have observed reduction of the U87 tumorspheres, which are enriched for CSC, proliferation and survival followed by morphological changes both in the treated tumorspheres and in single cells. Enhanced on the U87 differentiation was confirmed by increased levels of neuronal and glial markers such as NeuN and GFAP. Furthermore we showed evidences of cellular senescence after the TSA treatment. No effect on cell migration was found after TSA treatment. Therefore, these results demonstrate a plethora effects on differentiation, proliferation, survival of glioma cells and induction of cellular senescence by TSA, making TSA a promising agent for glioma therapy.

Glioblastoma (GB) é o tumor cerebral humano mais frequente e maligno. O prognóstico dos pacientes com GB permanece alarmante, principalmente devido à baixa eficácia das estratégias terapêuticas atuais além da natureza invasiva desse tipo de câncer. Uma característica de tumores sólidos é apresentar áreas hipóxicas. Microambientes hipóxicos contribuem para a progressão do câncer, resistência ao tratamento e ao prognóstico ruim da doença. Dessa forma, neste trabalho, desenvolvemos um modelo in vitro que se aproxima ao microambiente hipóxico tumoral in vivo. Nossos resultados sugerem que a privação de oxigênio (PO) em combinação com ausência de soro forneceu um ambiente favorável à desdiferenciação das células C6 em células tronco tumorais (CTT). A doxazosina (DOX), um antihipertensivo utilizado na clínica, apresenta efeitos antitumorais em diversos tipos de câncer. Assim, avaliamos o efeito antitumoral da doxazosina em linhagens de glioma de rato (C6) e humano (U138-MG) e a toxicidade do fármaco em culturas primárias de astrócitos e culturas organotípicas de hipocampo. A doxazosina induziu morte celular nas linhagens de glioma e apresentou baixa neurotoxicidade. Além disso, o fármaco inibiu a via da PI3K/Akt e ativou GSK-3β e p53, resultando em indução de apoptose e parada no ciclo celular na fase G0/G1. Considerando a importância da mitocôndria na plasticidade de células tumorais e a resistência ao tratamento apresentada pelos GB, nós analisamos os efeitos da DOX nas interações entre núcleo e mitocôndrias. A DOX induziu biogênese mitocondrial e apoptose nas células C6 e diminuiu secreção de TNF-α. Ao analisar a estrutura química da DOX, encontramos diversas características que indicam que ela possui autofluorescência. Dessa forma, caracterizamos a autofluorescência da DOX em diversos meios. Observamos que há um padrão de distribuição do fármaco nas células C6: ele se encontra ao redor do núcleo e parece estar vesiculado. A superexpressão do receptor do fator de crescimento epidermal (EGFR) está relacionada às formas mais malignas e resistentes de GBs. Portanto, analisamos se a ação antiglioma da DOX está envolvida com EGFR. O tratamento com DOX foi capaz de diminuir os níveis de p-EGFR. O co-tratamento de DOX e AG1478 (inibidor de receptores de tirosina cinase) diminuiu a fosforilação de EGFR e causou necrose. Em vista disso, nossos resultados sugerem que o mecanismo de ação da DOX envolve sinalização de EGFR. Por fim, nós avaliamos os efeitos da DOX livre e nanoencapsulada (DOX-NC) em modelos in vitro e in vivo de glioma. Demonstramos que a DOX-NC induziu morte celular em linhagem de glioma em concentrações 100 vezes menores do que as que utilizamos para a DOX na sua forma livre. Além disso, analisamos o efeito da DOX-NC em culturas organotípicas de hipocampo e, da mesma maneira que o observado com a DOX, a DOX-NC demonstrou baixa toxicidade e diminuiu a área tumoral in vivo, sendo seletiva para células cancerosas. Nesta tese, alteramos o microambiente in vitro de células de glioma, avaliamos os efeitos antitumorais da doxazosina em sua forma livre e nanoencapsulada. Além disso, utilizamos modelos de glioma in vitro e in vivo e em diversos parâmetros celulares, descrevemos a autofluorescência do fármaco e também utilizamos essa característica para avaliar a captação e a distribuição da doxazosina em células de glioma. Nossos resultados contribuíram para aproximar os modelos de estudo com o que ocorre em gliomas in vivo e para evidenciar o potencial terapêutico da doxazosina como um agente antiglioma com baixa toxicidade neural e sistêmica. / Glioblastoma (GB) is the most frequent and malignant human brain tumor. The prognosis of patients with GB remains dismal, mainly due to the low effectiveness of current therapeutic strategies and the invasive nature of this type of cancer. A characteristic of solid tumors is the presence of hypoxic areas. Hypoxic microenvironments contribute to cancer progression, resistance to treatment, and poor prognosis of the disease. Thus, we developed an in vitro model that approximates the hypoxic tumor microenvironment found in vivo. Our results suggest that OD in combination with absence of serum provided an environment favorable to the dedifferentiation of C6 cells in cancer stem cells. Doxazosin (DOX), an antihypertensive used in the clinic, has antitumor effects in several types of cancer. Thus, we evaluated the antitumor effect of DOX on rat (C6) and human (U138-MG) glioma cell lines and drug toxicity in primary astrocyte cultures and organotypic hippocampal cultures. DOX induced cell death in glioma lines and showed low neurotoxicity. In addition, the drug inhibited the PI3K/Akt pathway and activated GSK-3β and p53, resulting in induction of apoptosis and cell cycle arrest in the G0/G1 phase. Considering the importance of mitochondria in the plasticity of tumor cells and the resistance to treatment presented by glioblastomas, we analyzed the effects of DOX the interactions between nucleus and mitochondria. DOX induced mitochondrial biogenesis and apoptosis in C6 cells, and decreased TNF-α secretion. When analyzing the chemical structure doxazosin, we find several characteristics that indicate that it has autofluorescence. Thus, we characterized the autofluorescence of DOX in several media. We observed that there is a pattern of distribution of the drug in the cell: it is around the nucleus and appears to be vesiculated. Overexpression of the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) is related to the more malignant and resistant forms of GBs. Therefore, we analyzed whether the antiglioma action of DOX is involved with EGFR. DOX treatment was able to decrease p-EGFR levels. Co-treatment of DOX and AG1478 (a receptor tyrosine kinase inhibitor) decreased EGFR phosphorylation and caused necrosis. Thus, our results suggest that the mechanism of action of doxazosin involves EGFR signaling. We evaluated the effects of free and nanoencapsulated doxazosin (DOX-NC) in in vitro and in vivo models of glioma. We demonstrated that nanoencapsulated doxazosin (DOX-NC) induced cell death in a glioma line at concentrations 100 times lower than those used for doxazosin in its free form. In addition, we analyzed the effect of DOX-NC on organotypic hippocampal cultures and, in the same way as observed with DOX, DOX-NC demonstrated low toxicity and decreased tumor area in vivo, being selective for cancer cells. In this dissertation, we altered the in vitro microenvironment of glioma cells, we evaluated the antitumor effects of doxazosin in its free and nanoencapsulated form. In addition, we used glioma models in vitro and in vivo and analyzed several cellular parameters, we described the autofluorescence of the drug and also used this characteristic to evaluate the uptake and distribution of doxazosin in glioma cells. Our results have contributed to approximate the study models with what occurs in gliomas in vivo and to evidence the therapeutic potential of doxazosin as an antiglioma agent with low neural and systemic toxicity.