Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:13:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339054.pdf: 1298700 bytes, checksum: 58ce48b4d8a780863e42ff7b9368aadc (MD5) Previous issue date: 2015 / Glioblastomas multiformes (GBM) são tumores sólidos de origem glial classificados como nível IV pela OMS, considerados altamente invasivos e possuem alta taxa proliferativa. Células de glioma possuem metabolismo energético diferencial que consiste na tendência em utilizar a glicose para formação de ATP via glicólise anaeróbica, mesmo em presença de oxigênio, característica conhecida como efeito Warburg. A preferência pela quebra da glicose como fonte energética se caracteriza como uma adaptação metabólica que pode beneficiar o crescimento e expansão do tumor. As células de gliomas podem liberar glutamato em altas concentrações. A diminuição da oferta de glicose pode sensibilizar as células de gliomas, pois muitos tumores não possuem mecanismos protetores eficientes para metabolização de substratos alternativos. A Carmustina (BCNU) e a Temozolomida (TMZ) fazem parte de uma classe de fármacos citotóxicos conhecidos como alquilantes de ADN, e são substâncias utilizadas em quimioterapia para tumores cerebrais. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do tratamento de restrição de glicose conjugado ao uso de quimioterápicos na indução de morte celular, formação de EROs, liberação de glutamato, migração e morfologia celular em células de linhagem primária de GBM in vitro, derivadas de ressecção cirúrgica e nomeadas GBM1 pelo grupo de pesquisa. O tratamento de restrição teve duração de 24 horas, e após esse período foram aplicados os quimioterápicos TMZ e BCNU na concentração de 400 µM, por mais 24 horas. Os dados obtidos mostraram que a privação de glicose diminui a viabilidade destas células e, quando em conjunto com os quimioterápicos, foi possível notar uma sensibilização das células à ação dos fármacos. A formação de EROs no tratamento de 48 horas acompanha a diminuição da viabilidade e, nas primeiras horas (2, 4 e 6 horas),foi verificada diminuição nas concentrações de espécies reativas nos tratamentos de restrição em conjunto com BCNU. As taxas de liberação de glutamato não apresentaram modificações importantes. O tratamento diminuiu a migração celular e mostrou modificações na morfologia celular. A privação de glicose é uma possibilidade de tratamento alternativo não tóxico, e mostrou ter ação positiva contra as células GBM1.<br> / Abstract : Glioblastoma multiforme (GBM) are solid tumors of glial origin classified as level IV by WHO, considered highly invasive and with high proliferative rate. Glioma cells exhibit differential energy metabolism, with tendency to use glucose for ATP production through glycolysis, even in the presence of oxygen, a characteristic known as the Warburg Effect. This metabolic adaptation benefits the tumor growth and expansion. Glioma cells also have the characteristic of releasing high concentrations of glutamate. Decreased of glucose energy can sensitize gliomas cells because many tumors have no effective protective mechanisms for metabolizing alternative substrates. Carmustine (BCNU) and Temozolomide (TMZ) are cytotoxic drugs known as DNA alkylating agents, usually used in chemotherapy for brain tumors. The objective of this study was to evaluate the treatment effect of glucose restriction combined to chemotherapy in the induction of cell death, ROS formation, glutamate release, migration and cell morphology in primary cell line GBM vitro derived resection surgical and named GBM1 by the research group. Restriction treatment lasted for 24 hours and, after this period, TMZ and BCNU were applied at a concentration of 400 µM, for 24 hours. Data showed that glucose deprivation decreases cell viability and, with chemotherapy, was possible to notice a sensitizing cells to the drugs. ROS formation after 48 hour treatment follow viability?s decline. After early hours (2, 4 and 6 hours), was observed decrease in concentrations of reactive species in restriction combination with BCNU treatment. Glutamate release rates showed no significant changes. Treatment decreased cell migration and showed cells morphology changes. Glucose deprivation is a possibility of non-toxic and alternative treatment, capable to increase cellular sensitivity to the chemotherapy and shown to have positive action against GBM1 cells.

Made available in DSpace on 2015-09-17T15:24:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-04-16. Added 1 bitstream(s) on 2015-09-17T15:47:58Z : No. of bitstreams: 1 000842459.pdf: 1215251 bytes, checksum: 618e02c015e8c938e811dd12288d82c3 (MD5) / O glioblastoma multiforme (GBM) é o tumor cerebral primário mais comum e letal, e na maioria dos casos leva o paciente à morte em aproximadamente 14 meses após o diagnóstico. O tratamento é realizado com remoção cirúrgica da massa tumoral, seguida de radioterapia e quimioterapia. Entretanto, devido à alta resistência das células tumorais, frequentemente o tumor cresce novamente poucas semanas após a cirurgia. Recentemente demonstramos que HJURP (Holliday Junction-Recognizing Protein), uma nova proteína envolvida em reparo de DNA, está altamente superexpressa em células de glioblastoma. Esta proteína está também superexpressa em outros tipos tumorais, como câncer de pulmão e mama, sendo que maiores níveis de expressão de HJURP correlacionam-se com piores prognósticos de sobrevida em ambos os casos, assim como observamos para os pacientes com GBM. Neste trabalho vimos que os níveis de mRNA de HJURP estão aumentados nas linhagens celulares de GBM T98G, U138MG, U251MG e U343MG, porém não na linhagem U87MG que expressa níveis similares ao de fibroblastos não tumorais. Por análises de western blot, observamos uma redução nos níveis de HJURP após tratamento das células com radiação ionizante, sendo a redução mais proeminente na linhagem U251MG. Vimos ainda que o reparo de quebras na dupla-fita de DNA, induzidas pela radiação ionizante, ocorre de modo similar nas células de GBM U138MG, U251MG e U343MG silenciadas ou não para HJURP. Vimos também que células com silenciamento de HJURP foram mais sensíveis à radiação, apresentando maiores taxas de apoptose e morte celular em relação às células não silenciadas. Além disso, observamos que o silenciamento de HJURP promove senescência precoce na linhagem de GBM U87MG, enquanto que este efeito não é observado na linhagem T98G e em células RO, que são fibroblastos não tumorais. Conjuntamente, estes dados... / Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and lethal type of primary brain tumor, and usually leads the patient to death in approximately 14 months after diagnosis. The treatment consists of surgical removal of the tumor, followed by radiotherapy and chemotherapy. However, due to the high resistance of tumor cells, frequently the tumor grows again a few weeks after surgery. We recently demonstrated that HJURP (Holliday Junction Recognizing Protein), a novel protein involved in DNA repair, is highly overexpressed in glioblastoma cells. This protein is also overexpressed in other tumor types, such as lung and breast cancer, in which higher expression levels are correlated with a poorer survival prognosis, as we also observed for GBM patients. In this study we found that HJURP mRNA levels are increased in the GBM cell lines T98G, U138MG, U251MG e U343MG, while in U87MG cells HJURP levels are similar to that of non-tumoral fibrobalsts. We have also observed that the repair of DNA double-stranded breaks, induced by ionizing radiation, occurs similarly in GBM cells U138MG, U251MG and U343MG when HJURP is silenced or not. We also saw that U87MG and T98G cells were more sensitive to radiation when HJURP is knocked down, presenting higher rates of apoptosis and cell death. Moreover, we observed that HJURP silencing promotes premature senescence in the U87MG cell line, whereas T98G cells and non-tumoral fibroblasts are not significantly affected. Altogether, these data suggests that HJURP is related with the control of DNA repair activity and is required for the maintenance of GBM cells viability.

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.

Dissertação de Mestrado apresentado ao Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, para obtenção do título de Mestre em Ciências da Saúde. / Gliomas são os tumores mais frequentes do sistema nervoso central, que se alocam em células da glia. Dentre suas subclassificações, o de grau IV (glioblastoma - GBM) é o que apresenta prognóstico de maior gravidade, pois é considerado altamente complexo, devido a elevada capacidade de infiltração, o que dificulta sua ressecção por completo. Estudos prévios têm demonstrado que o estresse oxidativo é um fenômeno presente na doença e pode ser um agente importante sobre a queda da imunidade e sua progressão. Desta forma, estudar terapias que possam contribuir para reduzir o agravamento da doença torna-se extremamente relevante para a saúde pública. A melatonina (MEL) é um hormônio sintetizado a partir do triptofano e produzido pela glândula pineal, responsável pela organização temporal dos ritmos biológicos. Além de ter papel importante na regulação endócrina e no sistema imunológico, exerce também função antioxidante. Adicionado a isso, o ouro, em porções nanométricas (GNP) tem apresentado propriedades antiinflamatórias e antioxidante. Com isso, o objetivo desse estudo foi verificar se a suplementação de melatonina associada ou não a nanopartículas de ouro pode contribuir para aumentar a imunidade e reduzir os danos oxidativos cerebrais e sistêmicos em animais expostos a um modelo experimental de GBM. 105 camundongos c57-black/6 foram divididos em duas etapas do experimento: a primeira para a caracterização do modelo experimental, os animais foram divididos em 2 grupos (Controle e GBM); na segunda etapa os animais foram divididos em 8 grupos (Controle, GBM, Melatonina, GNP, GNP + Melatonina, GBM + Melatonina, GBM + GNP e GBM + Melatonina + GNP). Animais de grupos com GBM (2, 6, 7, 8) receberam células tumorais GL261, já animais dos grupos sem doença (1, 3, 4, 5) receberam PBS, ambos por cirurgia estereotáxica. 7 dias após a cirurgia, os animais começaram a receber a suplementação, durante 21 dias. Neste período foi avaliado peso, ingestão de líquidos e comida, limiar de dor e parâmetros de equilíbrio e locomoção. 28 dias após a indução os animais foram eutanasiados por deslocamento cervical, sendo coletados o sangue e cérebro para análises histológicas, bioquímicas e moleculares de parâmetros de estresse oxidativo. Na etapa 01 o modelo de GBM induzido através da inoculação intracerebroventricular de células GL261 se mostrou viável, com animais GBM apresentando dano em DNA, déficits locomotores, aumento de dor e alterações histopatológicas particulares do glioblastoma. Já na etapa 02 a suplementação de melatonina, GNP ou a associação de ambas mostrou um maior número de resultados significativos quanto a parâmetros clínicos, comportamentais, produção de oxidantes em relação a níveis de oxidação de DCFG, sistema redox (Sistema glutationa) e dano oxidativo em proteínas. Tomados em conjunto, nossos dados mostram que o modelo animal utilizando células GL261 é capaz de mimetizar a doença e também sugere que a associação de Melatonina à nanopartículas de ouro pode vir a ser uma nova terapia em potencial para pacientes com GBM. No entanto mais estudos ainda são necessários para elucidar o mecanismo pelo qual isso ocorre.

Orientador : Valéria Valente / Banca: Enilza Maria Espreafico / Banca: Cleslei Fernando Zanelli / Resumo: O glioblastoma multiforme (GBM) é o tumor cerebral primário mais comum e letal, e na maioria dos casos leva o paciente à morte em aproximadamente 14 meses após o diagnóstico. O tratamento é realizado com remoção cirúrgica da massa tumoral, seguida de radioterapia e quimioterapia. Entretanto, devido à alta resistência das células tumorais, frequentemente o tumor cresce novamente poucas semanas após a cirurgia. Recentemente demonstramos que HJURP (Holliday Junction-Recognizing Protein), uma nova proteína envolvida em reparo de DNA, está altamente superexpressa em células de glioblastoma. Esta proteína está também superexpressa em outros tipos tumorais, como câncer de pulmão e mama, sendo que maiores níveis de expressão de HJURP correlacionam-se com piores prognósticos de sobrevida em ambos os casos, assim como observamos para os pacientes com GBM. Neste trabalho vimos que os níveis de mRNA de HJURP estão aumentados nas linhagens celulares de GBM T98G, U138MG, U251MG e U343MG, porém não na linhagem U87MG que expressa níveis similares ao de fibroblastos não tumorais. Por análises de western blot, observamos uma redução nos níveis de HJURP após tratamento das células com radiação ionizante, sendo a redução mais proeminente na linhagem U251MG. Vimos ainda que o reparo de quebras na dupla-fita de DNA, induzidas pela radiação ionizante, ocorre de modo similar nas células de GBM U138MG, U251MG e U343MG silenciadas ou não para HJURP. Vimos também que células com silenciamento de HJURP foram mais sensíveis à radiação, apresentando maiores taxas de apoptose e morte celular em relação às células não silenciadas. Além disso, observamos que o silenciamento de HJURP promove senescência precoce na linhagem de GBM U87MG, enquanto que este efeito não é observado na linhagem T98G e em células RO, que são fibroblastos não tumorais. Conjuntamente, estes dados... / Abstract:Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and lethal type of primary brain tumor, and usually leads the patient to death in approximately 14 months after diagnosis. The treatment consists of surgical removal of the tumor, followed by radiotherapy and chemotherapy. However, due to the high resistance of tumor cells, frequently the tumor grows again a few weeks after surgery. We recently demonstrated that HJURP (Holliday Junction Recognizing Protein), a novel protein involved in DNA repair, is highly overexpressed in glioblastoma cells. This protein is also overexpressed in other tumor types, such as lung and breast cancer, in which higher expression levels are correlated with a poorer survival prognosis, as we also observed for GBM patients. In this study we found that HJURP mRNA levels are increased in the GBM cell lines T98G, U138MG, U251MG e U343MG, while in U87MG cells HJURP levels are similar to that of non-tumoral fibrobalsts. We have also observed that the repair of DNA double-stranded breaks, induced by ionizing radiation, occurs similarly in GBM cells U138MG, U251MG and U343MG when HJURP is silenced or not. We also saw that U87MG and T98G cells were more sensitive to radiation when HJURP is knocked down, presenting higher rates of apoptosis and cell death. Moreover, we observed that HJURP silencing promotes premature senescence in the U87MG cell line, whereas T98G cells and non-tumoral fibroblasts are not significantly affected. Altogether, these data suggests that HJURP is related with the control of DNA repair activity and is required for the maintenance of GBM cells viability. / Mestre

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.

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 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.

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.

abstract: Cells live in complex environments and must be able to adapt to environmental changes in order to survive. The ability of a cell to survive and thrive in a changing environment depends largely on its ability to receive and respond to extracellular signals. Initiating with receptors, signal transduction cascades begin translating extracellular signals into intracellular messages. Such signaling cascades are responsible for the regulation of cellular metabolism, cell growth, cell movement, transcription, translation, proliferation and differentiation. This dissertation seeks to dissect and examine critical signaling pathways involved in the regulation of proliferation in neural stem cells (Chapter 2) and the regulation of Glioblastoma Multiforme pathogenesis (GBM; Chapter 3). In Chapter 2 of this dissertation, we hypothesize that the mTOR signaling pathway plays a significant role in the determination of neural stem cell proliferation given its control of cell growth, metabolism and survival. We describe the effect of inhibition of mTOR signaling on neural stem cell proliferation using animal models of aging. Our results show that the molecular method of targeted inhibition may result in differential effects on neural stem cell proliferation as the use of rapamycin significantly reduced proliferation while the use of metformin did not. Abnormal signaling cascades resulting in unrestricted proliferation may lead to the development of brain cancer, such as GBM. In Chapter 3 of this dissertation, we hypothesize that the inhibition of the protein kinase, aPKC&lambda; results in halted GBM progression (invasion and proliferation) due to its central location in multiple signaling cascades. Using in-vitro and in-vivo models, we show that aPKC&lambda; functions as a critical node in GBM signaling as both cell-autonomous and non-cell-autonomous signaling converge on aPKC&lambda; resulting in pathogenic downstream effects. This dissertation aims to uncover the molecular mechanisms involved in cell signaling pathways which are responsible for critical cellular effects such as proliferation, invasion and transcriptional regulation. / Dissertation/Thesis / Ph.D. Neuroscience 2014