"Caracterização imunocitoquímica de marcadores celulares estaminais do cancro - estudo in vitro na linha celular HeLa exposta a radiação e a quimioterapia"

Abstract

O cancro do colo do útero, é a terceira neoplasia maligna mais comum na mulher no mundo. A doença na fase inicial é curável através de procedimentos cirúrgicos ambulatórios, no entanto, quando as lesões são invasivas as opções terapêuticas incluem radioterapia e quimioterapia, não sendo incomum a recidiva local ou a metastização tanto loco regional como à distância, após o tratamento.As causas para o insucesso do tratamento são conhecidas e relacionam-se, entre outras, com alterações genéticas e epigenéticas progressivas de efeito cumulativo, a heterogeneidade do tumor e o microambiente tumoral, alterações do metabolismo dos fármacos e alteração das vias que regulam a morte celular. Está também descrito que a presença de uma população de células estaminais cancerígenas na população tumoral é um fator que contribui para o mecanismo de resistência ao tratamento.Atualmente não existe um biomarcador único para identificar estas células, contudo, estão descritos marcadores, entre eles a glicoproteína transmembranar proteoglicano heparano sulfato, referida também como CD44 e a família de enzimas aldeído desidrogenases (ALDH 1 do inglês aldehyde dehydrogenase 1) presentes no carcinoma do colo do útero.Este trabalho pretende avaliar a expressão destes marcadores, in vitro, em células da HeLa (CCL-2), uma linha celular de adenocarcinoma do colo do útero, após exposição a radiação ionizante e ao tratamento com o fármaco 5-fluorouracilo. Para isso determinaram-se os efeitos da radiação ionizante na viabilidade e na proliferação celular através do ensaio clonogénico e, os efeitos de citotoxicidade celular pelo 5-fluorouracilo, através do ensaio de sulforradamina B. Avaliou-se também a expressão de marcadores de células estaminais cancerígenas por imunocitoquímica e a morfologia celular através da coloração de May-Grünwald Giemsa.Os resultados observados após exposição celular a radiação ionizante e ao tratamento com o fármaco 5-fluoruracilo revelaram diminuição da expressão da proteína de proliferação celular KI-67 e da proteína anti apoptótica BCL2, com aumento das proteínas reguladoras da morte celular caspase 3 e da proteína supressora tumoral P53. Após o tratamento com o fármaco observou-se o aumento da expressão do biomarcador de multirresistência a fármacos associado à proteína 2 (MRP2, do inglês multidrug resistance-associated protein 2). A β-catenina apresentou diminuição da expressão nas células expostas a radiação ionizante e nas células tratadas com o fármaco, ao contrário da vimentina que aumentou a expressão. A proteína quinase B (AKT, do inglês protein kinase B) aumentou a sua expressão nas células expostas a radiação ionizante e não se observaram diferenças nas células tratadas com 5-fluorouracilo. Os resultados deste trabalho revelaram um aumento da expressão de moléculas características de células estaminais cancerígenas, CD44 e ALDH1, após a exposição a radiação ionizante e após o tratamento com o fármaco 5-fluorouracilo.Os estudos cito-morfológicos confirmam o aumento progressivo de morte celular por necrose e por apoptose em todas as condições de tratamento.Estes estudos sugerem que a exposição celular a radiação ionizante e ao tratamento com o fármaco 5-fluorouracilo diminuiu a viabilidade e induziu morte celular, mas também aumentou a expressão de moléculas características de células estaminais cancerígenas.

Cervical cancer is the third most common malignant neoplasm in women worldwide. The disease in the early stage is curable through ambulatory surgical procedures; however, when the lesions are invasive the therapeutic options include radiotherapy and chemotherapy, not being uncommon local recurrence or locally regional metastasis after treatment.The causes for treatment failure are known and are related, among others, with progressive genetic and epigenetic alterations of cumulative effect, tumour heterogeneity and tumour microenvironment, alteration of drug metabolism and alteration of the pathways that regulate cell death. It is also reported that the presence of a population of cancer stem cells in the tumour population is a contributing factor to the mechanism of treatment resistance.Currently, there is no single biomarker to identify these cells, however, some markers are described, including the transmembrane glycoprotein proteoglycan heparan sulfate, also referred to as CD44 and the aldehyde dehydrogenase (ALDH 1) family of enzymes present in cervical carcinoma of the uterus.This study aimed to evaluate the expression of these markers in vitro in cells of the cervical adenocarcinoma cell line HeLa (CCL-2) after exposure to ionizing radiation and treatment with 5-fluorouracil. The effects of ionizing radiation on cell viability and proliferation through clonogenic assay and the effects of cellular cytotoxicity by 5-fluorouracil were determined by the sulforradamine B assay. The expression of cancer stem cell markers was also determined by immunocytochemistry and cellular cytomorphology through the May-Grünwald Giemsa staining.The results observed after cellular exposure to ionizing radiation and treatment with the 5-fluorouracil drug revealed decreased expression of the KI-67 cell proliferation protein and the BCL2 anti-apoptotic protein, with increase of the caspase 3 and protein cell death regulatory proteins suppressor tumour P53. Following treatment with the drug, unveiled an increased expression of multidrug resistance-associated protein 2 (MRP2) a multidrug-resistant biomarker. Β-catenin showed decreased expression in cells exposed to ionizing radiation and in cells treated with the drug, in contrast to vimentin which increased expression. Protein kinase B (AKT) increased its expression in cells exposed to ionizing radiation and no differences were observed in cells treated with 5-fluorouracil.The results of this work revealed an increase in the expression of characteristic molecules of cancer stem cells as CD44 and ALDH1, after exposure to ionizing radiation and after treatment to the drug 5-fluorouracil.Cytomorphological studies confirm the progressive increase of cell death by necrosis and apoptosis in all treatment conditions.These studies suggest that cellular exposure to ionizing radiation and treatment with the 5-fluorouracil drug decreased viability and induced cell death but also increased the expression of characteristic molecules of cancer stem cells.