Acción del hexaclorobenceno en la migración, invasión y metástasis en modelos experimentales de cáncer de mama

• Autores: Pontillo, Carolina Andrea
• Año de publicación: 2012
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Randi, Andrea Silvana
• Materia: HEXACLOROBENCENO; RHA; C-SRC; HER1; ERK1/2; STAT5B; MMP2; MMP9; MDA-MB-231; MIGRACION; INVASION; METASTASIS; CANCER DE MAMA; HEXACHLOROBENZENE; AHR; CSRC; HER1/2; STAT5B; MMP2; MMP9; MDA-MB-231; MIGRATION; INVASION; METASTASIS; BREAST CANCER
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El Hexaclorobenceno (HCB) es un pesticida organoclorado considerado como probable carcinógeno humano. A nivel regional, este contaminante fue encontrado en leche materna de puérperas y en muestras de leche vacuna para consumo humano. Es un tóxico tipo dioxina, y como tal se une al receptor de hidrocarburos aromáticos (RHA), un factor de transcripción que modula procesos tales como apoptosis, proliferación y migración celular. El RHA está presente en el citosol e interacciona con el complejo que contiene a la quinasa de tirosina c-Src. Cuando estos tóxicos se unen al RHA, se pueden desencadenar dos mecanismos: 1) que el complejo tóxico-RHA se transloque al núcleo y module la expresión de genes con elementos de respuesta a dioxinas (DREs) en sus promotores y 2) que se libere la c-Src del complejo citosólico y active receptores de factores de crecimiento, como el Receptor de Factor de Crecimiento Epidérmico (HER1). Resultados previos de nuestro laboratorio demostraron que el HCB aumenta el desarrollo y malignidad de tumores mamarios inducidos por N-Nitroso-N-metilurea en rata. En este mismo modelo se observó que el HCB activa la vía de señalización de c-Src/HER1 y disminuye la actividad del receptor de estrógenos (REα) en los tumores mamarios. Por otro lado, en estudios in vitro se demostró que el tóxico incrementa la proliferación y la actividad de c-Src en la línea celular de cáncer de mama MCF-7 (+REα). La tumorigénesis ocurre frecuentemente como resultado de la sobreexpresión de proteínas como el HER1 y la c-Src, que están involucradas en procesos celulares normales. Estas proteínas están usualmente sobreexpresadas en cáncer de mama en estadíos tardíos, y cooperan en la formación y progresión tumoral al favorecer procesos como la proliferación, migración e invasión celular, actividad de metaloproteasas y metástasis. Los objetivos de este trabajo fueron investigar en ensayos in vitro, utilizando una línea celular de cáncer de mama humano MDA-MB-231 (-REα) los efectos del tóxico en: a) la migración e invasión celular, b) la actividad y expresión de c-Src y HER1, c) la estimulación de las vías de señalización de ERK1/2, Akt2 y STAT5b, d) la actividad y expresión de metaloproteasas 2 y 9 (MMP2 y 9), y e) si los efectos observados dependen de las vías de señalización en estudio y de la unión del pesticida al RHA. Por otro lado, nos propusimos estudiar en ensayos in vivo, la acción del HCB sobre el crecimiento tumoral y la metástasis en modelos espontáneos y experimentales. Nuestros resultados muestran que el HCB estimula las vías de transducción de señales de c- Src/HER1/STAT5b y HER1/ERK1/2, la migración e invasión celular, la expresión de MMP2 y 9, así como la secreción y actividad de MMP9 en la línea celular MDA-MB-231, in vitro. Observamos que la migración e invasión celular inducida por el tóxico están mediadas por c-Src, HER1 y el RHA. A su vez, la secreción y actividad de la MMP9 estimulada por el HCB depende de HER1 y del RHA, mientras que el aumento en la expresión de MMP2 depende tanto de c-Src, HER1 como del RHA. Asimismo, en un modelo de xenotrasplante con la línea celular MDA-MB-231 en ratones atímicos, demostramos que el pesticida estimula el crecimiento tumoral (0.3 y 3 mg/kg p.c.), mientras que induce la activación de c-Src, HER1, ERK1/2 y STAT5b e incrementa los niveles proteicos de MMP2 y 9 en los tumores mamarios en todas las dosis ensayadas. Por otro lado, en estudios de metástasis espontánea con tumores C4-HI en ratones BALB-c, encontramos que el HCB (0.3 y 3 mg/kg p.c.) aumenta el crecimiento de los tumores mamarios y el número de micrometástasis en hígado y pulmón. En los estudios de metástasis experimental con la línea celular LM3 en ratones BALB-c, el pesticida (3 mg/kg p.c.) incrementa el tamaño de las metástasis en pulmón. En conclusión, en el presente trabajo demostramos por primera vez, que el HCB promueve la migración e invasión celular por las vías de c-Src/HER1/STAT5b y HER1/ERK1/2, así como la expresión de MMP2 y MMP9 de manera dependiente del RHA. A su vez, observamos que el tóxico estimula el crecimiento tumoral y metástasis en pulmón e hígado en modelos experimentales de cáncer de mama.
Hexachlorobenzene (HCB) is an organochlorine pesticide considered as a probable human carcinogen. This pollutant was found in puerperal mother milk and in samples of bovine milk for human consumption, at regional level. It is a dioxin-like compound and a weak ligand of the aryl hydrocarbon receptor (AhR) protein, which is a transcription factor that modulates processes as apoptosis, proliferation and cell migration. AhR interacts with cytosolic complex containing c-Src kinase. Upon dioxin binding, two mechanisms can be triggered: 1) the AhR-toxic complex translocates to the nucleus and modulates gene expression with dioxin-responsive elements (DREs) and 2) c-Src kinase frees from its complex and activates growth factors receptors like Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR/HER1). In previous studies of our laboratory, we found that HCB has a co-carcinogenic effect in N-Nitroso N-methyl urea–induced mammary tumors in rats, enhancing their development and malignancy. We have also demonstrated that HCB activates c-Src/HER1 signaling pathway and decreases estrogen receptor α (ERα) activity of mammary tumors, in the same model. In previous in vitro studies, we observed that HCB induces cell proliferation and c-Src activity in ERα (+) MCF-7 breast cancer cell line. Tumorigenesis frequently occurs as a result of the overexpression of proteins that are otherwise involved in normal cell processes, as HER1 family and c-Src tyrosine kinase. These proteins are overexpressed in a high percentage of certain late-stage human breast cancers, and they cooperate in tumor formation and progression, promoting processes like cell proliferation, migration and invasion, metalloprotease activities and metastasis. The aim of our study was to investigate the effects of HCB on: a) cell migration and invasion, b) c-Src and HER1 expression and activities, c) ERK1/2, Akt2 and STAT5b signaling pathways activation, d) MMP2 and MMP9 expression and activities, and e) AhR and c-Src/HER1 signaling pathways roles in ERα (-) MDA-MB-231 breast cancer cell line, in vitro. On the other hand, we studied the action of HCB on tumour growth and metastasis in spontaneous and experimental models, in vivo. Our results demonstrate that HCB stimulates c-Src/HER1/STAT5b and HER1/ERK1/2 signaling pathways, cell migration and invasion, MMP2 and 9 expression, as well as MMP9 secretion and activity in MDA-MB-231, in vitro. We observed that c-Src, HER1, and AhR are involved in cell migration and invasion increased by HCB. Moreover, HCB-induced MMP2 expression depends on c-Src, HER1 and AhR; whereas only HER1 and AhR are involved in HCB-induced MMP9 secretion and activity. When MDA-MB-231 were xenotrasplanted in athymic mice, we observed that HCB estimulates tumoral growth (0.3 and 3 mg/kg b.w.), whereas the pesticide also increases c-Src, HER1, ERK1/2 and STAT5b activities, as well as MMP2 and 9 protein levels in mammary tumors at all assayed doses. On the other hand, we found that HCB (0.3 and 3 mg/kg b.w.) enhaces mammary tumor growth, as well as lung and liver micrometastasis levels in spontaneous metastasis models with C4-HI tumors in BALB-c mice. Furthermore, we observed that the pesticide (3 mg/kg b.w.) enhances the lung metastasis size, in experimental metastasis assay with LM3 cell line in BALB-c mice. In conclusion, in the present study we demonstrate for the first time, that HCB promotes cell migration and invasion through c-Src/HER1/STAT5b and HER1/ERK1/2 signaling pathways activation, as well as MMP2 and MMP9 expression in an AhR dependent manner. Moreover, we observe that the pesticide estimulates tumor growth and lung and liver metastasis in breast cancer experimental models.
Fil: Pontillo, Carolina Andrea. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.