INTERACCIÓN RADIACIÓN IONIZANTE-HISTAMINA: UN RETO A LA INVASIÓN TUMORAL Mohamad Nora, Galarza Tamara, Taquez Delgado Mónica, Cricco Graciela, Martín Gabriela Laboratorio de Radioisótopos, Facultad de Farmacia y Bioquímica, Universidad de Buenos Aires X Congreso Regional Latinoamericano IRPA de Protección y Seguridad Radiológica Radioprotección: Nuevos Desafíos para un Mundo en Evolución Buenos Aires, 12 al 17 de abril, 2015
Radioterapia tratamiento tumores primarios tratamiento paliativo de cánceres avanzados y metastásicos Objetivos: adecuada destrucción del tumor mínimo efecto sobre los tejidos normales Pero adquisición de radiorresistencia incremento de la capacidad proliferativa e invasiva en las células tumorales sobrevivientes activación de las células estromales
Transición epitelial-mesenquimática (TEM) Proceso fisiopatológico asociado con la remodelación tisular durante el cual células epiteliales adquieren características mesenquimáticas Activación fisiológica en TEM Tipo I (embriogénesis) Activación aberrante en TEM Tipo II (cicatrización de heridas) y Tipo III (cáncer)
Transición epitelial-mesenquimática (TEM) Drasin et al. Breast Cancer Research 2011 13:226
Histamina y Receptores a Histamina RECEPTOR FISIOLOGÍA FISIOPATOLOGÍA RH1 Manifestaciones de respuesta alérgica: broncoconstricción, aumento de la permeabilidad vascular Reacción alérgica: asma, rinitis RH2 Secreción ácida gástrica Úlcera gástrica RH3 RH4 Neurotransmisión: vigilia/sueño, apetito, memoria, aprendizaje Respuesta inmune e inflamatoria: quimiotaxis de eosinófilos y mastocitos, activación de células dendríticas. diferenciación de células T. Falla cognitiva, desórdenes del sueño, obesidad Autoinmunidad (artritis reumatoidea), inflamación vías aéreas, prurito, dermatitis, artritis, inflamación crónica
Antecedentes La histamina modula la adhesión celular y expresión de metaloproteinasas (MMPs) en células endoteliales, epiteliales y estromales. Además, estimula la migración en células hematopoyéticas, inmunológicas y fibroblastos. Nuestro grupo de trabajo determinó que la histamina bloquea algunos de los eventos relacionados con activación de TEM en células tumorales epiteliales. También determinamos que la histamina aumenta la radiosensibilidad intrínseca de células tumorales mamarias, pero no pancreáticas ni de melanoma. histamina TEM radiosensibilidad intrínseca radiación ionizante
Hipótesis HISTAMINA RADIOTERAPIA La histamina puede modular la señalización inducida por la radiación ionizante en relación a la transición epitelialmesenquimática, alterar la interacción célula tumoral-entorno y consecuentemente la capacidad invasiva.
Indicadores de activación de TEM membrana plasmática espacio extracelular E-caderina uniones adherentes membrana plasmática 7TMR F-actina β-catenina β-catenina MMPs Vimentina α-actina de músculo liso N-caderina E-caderina membrana nuclear β-catenina SLUG
Modelo Experimental Líneas celulares de carcinoma epitelial humano morfología capacidad migratoria expresión de E-caderina Mamario MDA-MB-231 mesenquimática alta muy baja Mamario MCF-7 epitelial baja alta Pancreático PANC-1 epitelial a mesenquimática alta media
Indicadores de activación de TEM Cambios morfológicos Marcadores moleculares Marcadores funcionales Observación de cultivos celulares por microscopía óptica ME: E-caderina MM: N-caderina, vimentina, -actina de músculo liso FT: Slug Actividad gelatinolítica Capacidad migratoria Capacidad invasiva
Cambios morfológicos PANC-1 MDA-MB-231 MCF-7 Células no irradiadas +histamina
Marcadores moleculares Marcador epitelial: E-caderina Marcadores mesenquimáticos: N-caderina, vimentina, -actina de músculo liso Factor de transcripción: Slug
Marcador epitelial E-caderina por IFI PANC-1 MDA-MB-231 MCF-7 Células no irradiadas +histamina
VIimentina en PANC-1 Vimentina en MCF-7 -actina de músculo liso en MDA-MB-231 Marcadores mesenquimáticos por ICQ/Western -actina ML (42 kda) -tubulina (50 kda) Vimentina (54 kda) α-tubulina (50 kda) Vimentina (54 kda) α-tubulina (50 kda) Células no irradiadas + histamina
Vimentina en BxPC3 E-caderina en BxPC3 Marcadores moleculares por IFI Células no irradiadas + histamina BxPC3: otra línea celular de carcinoma pancreático humano
PANC-1 % núcleos positivos MCF-7 % núcleos positivos MDA-MB-231 % núcleos positivos Marcadores moleculares: SLUG por IFI 250 200 150 100 50 0 Slug en MDA-MB-231 * # Control IR IR + HA Slug en MCF7 250 200 * 150 100 50 0 Control IR IR + HA Slug en PANC-1 250 200 * 150 100 50 # 0 Control IR IR + HA Células no irradiadas + histamina Anova de un factor y Bonferroni post test * p<0,05 vs control; # p<0,05 vs control irradiado. HA: Histamina 20 μm
Marcadores funcionales Actividad gelatinolítica Capacidad migratoria Capacidad invasiva
PANC-1 MDA-MB-231 Actividad gelatinolítica (% vs control) Actividad gelatinolítica (% vs control) Actividad gelatinolítica (% vs control) Actividad gelatinolítica MMP-2 MMP-9 300 ** 400 ** 200 ## MMP-9 MMP-2 300 200 # 100 100 0 Control IR IR + HA 0 Control IR IR + HA 300 * 200 100 # MMP-2 Anova de un factor y Bonferroni post test * p<0,05 y ** p<0,01 vs control; # p<0,05 y ## p<0,01 vs control irradiado. HA: Histamina 20 μm 0 Control IR IR + HA
PANC-1 Células migradas (% vs control) Células migradas (% vs control) Células migradas (% vs control) Capacidad migratoria/invasiva MDA-MB-231 MCF-7 PANC-1 200 * 150 100 ## 150 100 # 200 150 100 * # 50 50 50 0 Control IR IR + HA 0 Control IR IR + HA 0 Control IR IR + HA Anova de un factor y Bonferroni post test * p<0,05 vs control; # p<0,05 y ## p<0,01 vs control irradiado. HA: Histamina 20 μm Células no irradiadas + histamina
Conclusiones La irradiación induce un fenotipo invasivo en líneas celulares humanas epiteliales de tumores pancreáticos y mamarios El tratamiento previo con histamina previene la manifestación del fenotipo invasivo inducido por la radiación ionizante En el diseño de nuevas estrategias terapéuticas estos resultados permitirían considerar la inclusión de la histamina en forma concomitante a la terapia radiante. De esta manera se aumentaría la eficacia de la radioterapia a través del bloqueo del proceso de transición epitelial-mesenquimática en relación a la progresión del tumor hacia la invasión además de su efecto sobre la radiosensibilidad intrínseca.