Rol de Hemo Oxigenasa-1 en el microambiente tumoral del cáncer de próstata

• Autores: Jaworski, Felipe Martín
• Año de publicación: 2016
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Laderach, Diego José; Vázquez, Elba Susana
• Materia: HEMO OXIGENASA-1; HEMINA; CANCER DE PROSTATA; MICROAMBIENTE TUMORAL; SISTEMA INMUNE; NEO-VASCULARIZACIÓN TUMORAL; GALECTINA-1; HEME OXYGENASE-1; HEMIN; PROSTATE CANCER; TUMOUR MICROENVIRONMENT; IMMUNE SYSTEM; TUMOUR NEO-VASCULARISATION; GALECTIN-1
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El cáncer de próstata (CaP) es el segundo en importancia en el mundo en términos de incidencia. La mayor parte de las estrategias terapéuticas para combatir esta enfermedad están direccionadasa la célula tumoral. Sin embargo, el microambiente tumoral juega un rol preponderante en laprogresión de la patología hacia etapas más agresivas. Las estrategias de “pre-acondicionamiento”constituyen una oportunidad poco explorada con vistas a impactar el destino del tumor. En estetrabajo usamos hemina, activador e inductor de la enzima homeostática Hemo Oxigenasa-1 (HO-1),en un modelo de pre-acondicionamiento in vivo con el fin de evaluar el desarrollo del CaP. Elestroma de ratones inmunocompetentes C57BL/6 fue condicionado por inyección subcutánea dehemina (200 μl, 30 μM) o su vehículo PBS, a lo largo de la semana previa respecto al desafío concélulas tumorales TRAMP-C1 (T-C1). Los animales pre-acondicionados con hemina mostraron unincremento significativo en la latencia tumoral (57 días en animales pre-tratados con hemina vs. 47días en los animales control; P<0,01) y una disminución significativa en la tasa inicial de crecimiento (P<0,05). En un intento por comprender las causas subyacentes a este fenómeno, hipotetizamosque dos grandes vertientes podrían dar cuenta de estas observaciones: alteraciones en parámetrosvasculares o en el sistema inmunológico, factores del microambiente tumoral determinantes para eldesarrollo tumoral. El análisis histológico de estos tumores reveló menor vascularización. Lacapacidad de células endoteliales de cordón umbilical humano (HUVECs) de formar estructurastubulares in vitro disminuyó significativamente por pre-tratamiento con hemina únicamente enpresencia de medio condicionado derivado de células T-C1 (P<0,001). En este sentido, se encontróque si bien Galectina-1 (Gal-1) es capaz de promover la angiogénesis in vitro sobre célulasendoteliales control, el pre-tratamiento con hemina las sensibiliza a la apoptosis inducida por estalectina (P<0,01), factor secretado en grandes cantidades por las células tumorales. También seestudió si el tratamiento con hemina es capaz de modular el diálogo cruzado entre las célulastumorales y las endoteliales. Así, la capacidad migratoria de las células T-C1 se viosignificativamente impedida cuando el ensayo de cierre de la herida se realizó en presencia demedio condicionado derivado de HUVECs pre-tratadas con hemina respecto al medio condicionadocontrol (P<0,05). Además, la adhesión de las células T-C1 al endotelio disminuyó cuando las HUVECs fueron pre-tratadas con hemina (P<0,01). Un ensayo de plug de Matrigel in vivo confirmóque el pre-acondicionamiento s.c. con hemina reduce la neo-vascularización tumoral en ratones C57BL/6 (P<0,01). Por otro lado, el tratamiento con hemina potenció la respuesta T CD8+ entérminos de proliferación y desgranulación in vitro, incluso en un microambiente tumoral. Paraverificar si estos hallazgos eran relevantes in vivo, se llevó a cabo un ensayo de citotoxicidad en animales previamente tratados con hemina o su vehículo. El pre-acondicionamiento con heminaresultó en un incremento significativo de la citotoxicidad antígeno-específica in vivo (P<0,01). Altratar a los linfocitos efectores con hemina ex vivo previo a su transferencia adoptiva en ratones C57BL/6, la citotoxicidad antígeno-específica también se vio significativamente aumentada (P<0,01). Interesantemente, se observó un aumento sistémico significativo en la frecuencia delinfocitos T CD8+ en ratones portadores de tumores que habían sido pre-acondicionados conhemina (P<0,05). Dichos tumores mostraron una expresión significativamente menor de Gal-1 (P<0,01), modulador clave de la angiogénesis y la inmunidad, evidenciando un claro y persistenteremodelado del microambiente tumoral. Datos de expresión a nivel ARNm y proteína pusieron demanifiesto una subpoblación de pacientes de CaP y xenotransplantes derivados de pacientes con CaP, respectivamente, con marcación moderada para HO-1 y baja para Gal-1. En su conjunto,estos hallazgos revelan una función novedosa para hemina en la promoción de la respuesta antitumoralendógena.
Prostate cancer (PCa) is the second leading cause of cancer incidence in men worldwide. Mostcurrent therapies against this disease are designed to target the tumour cell. However, thesurrounding microenvironment plays a leading role in enabling tumour growth and dissemination. “Pre-conditioning” strategies constitute a relatively unexplored and exciting opportunity to shapetumour fate. In the present study we used hemin, a well-known inducer of the homeostatic enzyme Heme Oxygenase-1 (HO-1), in an in vivo pre-conditioning model to assess PCa development. Thestroma of fully immunocompetent mice was conditioned by subcutaneous administration of hemin (200 μl, 30 μM) or its vehicle PBS prior to T-C1 tumour challenge. Hemin pre-conditioned animalsshowed a significant increase in tumour latency (57 days in hemin-treated mice vs. 47 days incontrol mice; P<0.01) and a significant decrease in the initial tumour growth rate (P<0.05). Wehypothesised that these observations could be explained by changes in vascular and/or immuneaspects, both of which play a central role regarding tumourigenesis. Histological analysis of thetumours revealed impaired vascularization. In vitro experiments indicated that hemin-treated HUVECs exhibit decreased tubulogenesis only in the presence of PCa cell-derived conditionedmedia (P<0.001). In this regard, we found that although Galectin-1 (Gal-1) promotes endothelial celltube formation in vitro, hemin pre-treatment sensitizes these cells to Gal-1-induced apoptosis (P<0.01). We also studied whether hemin pre-conditioning could influence the crosstalk betweentumour and endothelial cells. In fact, T-C1 cell motility was significantly impaired when a woundhealingassay was performed in the presence of hemin pre-treated HUVEC-derived conditionedmedia compared with control conditioned media (P<0.05). Moreover, tumour cell adhesion to the endothelium was severely reduced when HUVECs were pre-treated with hemin (P<0.01). An in vivo Matrigel plug assay confirmed that s.c. hemin pre-conditioning hinders tumour-associated neovascularizationin C57BL/6 mice (P<0.01). Hemin treatment boosted the CD8+ immune response byinducing their proliferation and degranulation in vitro, even in a tumour microenvironment. To verifywhether these findings were relevant in vivo, we tested specific cytotoxicity following hemin preconditioningby performing a cytotoxic-T-lymphocyte (CTL) assay. Hemin pre-conditioning resulted inenhanced antigen-specific cytotoxicity in vivo (P<0.01). When effector lymphocytes were treated exvivo prior to adoptive transfer into C57BL/6 mice, it also led to an augmented antigen-specificcytotoxicity (P<0.01). Interestingly, a significant systemic increase in the frequency of CD8+ Tlymphocytes was observed in hemin pre-conditioned tumour-bearing mice (P<0.05). Tumours fromthese mice showed reduced expression of Gal-1 (P<0.01), key modulator of tumour angiogenesisand immunity, evidencing a clear and persistent remodelling of the microenvironment. Data obtained at the mRNA and protein levels revealed a subset of PCa patients and PCa patient-derivedxenografts, respectively, with mild HO-1 and low Gal-1 expression. Taken altogether, these datashowcase a novel function of an already human-used drug as a novel means of boosting theendogenous anti-tumour response.
Fil: Jaworski, Felipe Martín. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.