Influência do ambiente hiperglicêmico no desenvolvimento do melanoma e do adenocarcinoma de mama murinos
Data
2017-09-11
Autores
Sellani, Tarciso Almeida 
Orientadores
Rodrigues, Elaine Guadelupe
Tipo
Tese de doutorado
Título da Revista
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Resumo
Epidemiological studies reveal a strong correlation between diabetes and increased risk for development of some neoplasias. Diabetes and cancer have in common several risk factors such as age, obesity, diet and physical inactivity, and biological mechanisms that possibly associate both diseases include hyperinsulinemia, hyperglycemia and inflammation. However, there are no experimental evidences corroborating this association. The objective of this study was to evaluate the effect of hyperglycemia on the development of 4T1 murine mammary adenocarcinoma and B16F10-Nex2 murine melanoma in vitro and in vivo. Tumor cells 4T1 and B16F10-Nex2 were inoculated in streptozotocin-induced hyperglycemic BALB/c and C57BL/6 mice, respectively. Primary 4T1 tumor development and metastatic lung nodules were increased in hyperglycemic animals, which also showed decreased survival, and mice treatment with metformin, a hypoglycemic drug, decreased tumor development. There were no significative differences in vitro in proliferation, migration, and in nitric oxide, cytokine and proangiogenic molecules production by 4T1 cells cultivated in high glucose concentrations. Normo or hyperglycemic immunodeficient animals inoculated with 4T1 cells showed no differences on primary or metastatic tumor development, indicating that adaptive immune system components are responsible for increased tumor growth. Hyperglycemic animals inoculated with 4T1 cells showed increased IL-10 concentration and T regulatory lymphocyte percentage in tumor microenvironment, as well as increased IL-10 and tumor-specific antibodies in serum. T-CD4+or T-CD8+lymphocytes depletion reduced tumor development in this model. Hyperglycemic C57Bl/6 mice inoculated subcutaneously with B16F10-Nex2 cells showed increased tumor growth, decreased survival, and metformin-treated animals showed decreased tumor development. B16F10-Nex2 cells cultivated in high glucose concentrations in vitro showed an increased IL-10 secretion, responsible for a proangiogenic effect in vitro. Hyperglycemic immunodeficient animals were inoculated with B16F10-Nex2 cells, and only TLR4-deficient mice showed tumor development similar to their normoglycemic pairs, suggesting that TLR4-expressing cells are responsible for the increased tumor growth. Nitric oxide-producing macrophage are augmented in primary tumors of hyperglycemic C57Bl/6 mice, the depletion of macrophages led to a decreased tumor development, and the transfer of macrophages from hyperglycemic C57BL/6 to hyperglycemic TLR4-deficient mice induced an increased tumor growth in the last animals. Hyperglycemic C57BL/6 mice treated with L-NAME, a nitric oxide synthase isoforms inhibitor, showed a decreased tumor development and increased survival, indicating a macrophage and nitric oxide participation in the increased tumor development of B16F10-Nex2 cells in hyperglycemic mice. Our results suggest that there is an association between hyperglycemia and tumor development, but the mechanism involved in this association depends on the tumor analyzed. In the 4T1 murine breast adenocarcinoma model, the increased tumor development in hyperglycemic mice occurs due to the participation of the adaptive immune response of the host, while in the murine melanoma model B16F10-Nex2 the increased growth of the tumor in hyperglycemic mice depends on the nitric oxide produced by tumor infiltrating macrophages, together with increased IL-10 production by B16F10-Nex2 cells.
Estudos epidemiológicos mostram uma forte correlação entre diabetes e o risco aumentado de desenvolver diferentes tipos de câncer. Diabetes e câncer compartilham fatores de risco em comum como idade, obesidade, dieta e sedentarismo, e mecanismos biológicos que possivelmente associam ambas as doenças incluem hiperinsulinemia, hiperglicemia e inflamação. Contudo, faltam estudos experimentais que corroborem essa associação. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito in vitro e in vivo de um ambiente hiperglicêmico no desenvolvimento do adenocarcinoma de mama murino 4T1 e melanoma murino B16F10-Nex2. Células 4T1 e B16F10-Nex2 foram inoculadas, respectivamente, em camundongos BALB/c e C57BL/6, onde a hiperglicemia foi previamente induzida por estreptozotocina. Observou-se maior desenvolvimento do tumor primário e um número de nódulos pulmonares aumentados nos animais hiperglicêmicos inoculados com células 4T1, que também apresentaram menor sobrevida, e o tratamento dos animais com metformina, um hipoglicemiante, reduziu o desenvolvimento do tumor primário. Não foram encontradas diferenças significativas in vitro na proliferação, migração, e na produção de óxido nítrico, de citocinas e de moléculas pró-angiogênicas por células 4T1 cultivadas em altas concentrações de glicose. Animais imunodeficientes normo ou hiperglicêmicos inoculados com células 4T1 não apresentaram diferenças no desenvolvimento do tumor primário e metástases,indicando que componentes do sistema imune adaptativo são responsáveis pelo aumento do crescimento tumoral. Animais hiperglicêmicos inoculados com células 4T1 apresentaram um aumento de IL-10 e de linfócitos T reguladores no microambiente tumoral, assim como um aumento de IL-10 e de anticorpos tumor específicos no soro. A depleção de linfócitos T CD4+ ou T CD8+ reduziu o desenvolvimento tumoral neste modelo. Animais C57BL/6 hiperglicêmicos inoculados subcutaneamente com células B16F10-Nex2 apresentaram maior desenvolvimento do tumor primário, diminuição da sobrevida e o tratamento com metformina reduziu o desenvolvimento do tumor. As células B16F10-Nex2 cultivadas em altas concentrações de glicose in vitro apresentaram aumento da secreção de IL-10 que, por sua vez, foi responsável por um efeito pró-angiogênico in vitro. Animais imunodeficientes hiperglicêmicos foram inoculados com células B16F10-Nex2, e somente os animais deficientes em TLR4 apresentaram desenvolvimento tumoral semelhante aos seus pares normoglicêmicos, sugerindo a participação de células que expressam esse receptor no efeito observado. Macrófagos intratumorais produtores de óxido nítrico estão em maior número no tumor primário de animais C57BL/6 hiperglicêmicos, a depleção dos macrófagos levou a uma redução do desenvolvimento tumoral e a transferência de macrófagos de animais C57BL/6 hiperglicêmicos para animais TLR4-/-hiperglicêmicos levou ao aumento do desenvolvimento tumoral nestes últimos. Camundongos C57BL/6 hiperglicêmicos tratados com L-NAME, um inibidor das isoformas das sintases de óxido nítrico, apresentaram diminuição do desenvolvimento tumoral e aumento da sobrevida, indicando a participação de macrófagos e do óxido nítrico no maior desenvolvimento tumoral de células B16F10-Nex2 em condições de hiperglicemia in vivo. Nossos resultados sugerem que existe uma associação entre hiperglicemia e desenvolvimento tumoral, mas o mecanismo envolvido nessa associação depende do tumor analisado. No modelo de adenocarcinoma de mama murino 4T1, o maior desenvolvimento tumoral em condições de hiperglicemia ocorre devido à participação da resposta imune adaptativa do hospedeiro, enquanto que no modelo de melanoma murino B16F10-Nex2 o maior desenvolvimento do tumor em condições de hiperglicemia depende do óxido nítrico produzido pelos macrófagos infiltrantes do tumor, juntamente com a maior produção de IL-10 pelas células B16F10-Nex2.
Estudos epidemiológicos mostram uma forte correlação entre diabetes e o risco aumentado de desenvolver diferentes tipos de câncer. Diabetes e câncer compartilham fatores de risco em comum como idade, obesidade, dieta e sedentarismo, e mecanismos biológicos que possivelmente associam ambas as doenças incluem hiperinsulinemia, hiperglicemia e inflamação. Contudo, faltam estudos experimentais que corroborem essa associação. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito in vitro e in vivo de um ambiente hiperglicêmico no desenvolvimento do adenocarcinoma de mama murino 4T1 e melanoma murino B16F10-Nex2. Células 4T1 e B16F10-Nex2 foram inoculadas, respectivamente, em camundongos BALB/c e C57BL/6, onde a hiperglicemia foi previamente induzida por estreptozotocina. Observou-se maior desenvolvimento do tumor primário e um número de nódulos pulmonares aumentados nos animais hiperglicêmicos inoculados com células 4T1, que também apresentaram menor sobrevida, e o tratamento dos animais com metformina, um hipoglicemiante, reduziu o desenvolvimento do tumor primário. Não foram encontradas diferenças significativas in vitro na proliferação, migração, e na produção de óxido nítrico, de citocinas e de moléculas pró-angiogênicas por células 4T1 cultivadas em altas concentrações de glicose. Animais imunodeficientes normo ou hiperglicêmicos inoculados com células 4T1 não apresentaram diferenças no desenvolvimento do tumor primário e metástases,indicando que componentes do sistema imune adaptativo são responsáveis pelo aumento do crescimento tumoral. Animais hiperglicêmicos inoculados com células 4T1 apresentaram um aumento de IL-10 e de linfócitos T reguladores no microambiente tumoral, assim como um aumento de IL-10 e de anticorpos tumor específicos no soro. A depleção de linfócitos T CD4+ ou T CD8+ reduziu o desenvolvimento tumoral neste modelo. Animais C57BL/6 hiperglicêmicos inoculados subcutaneamente com células B16F10-Nex2 apresentaram maior desenvolvimento do tumor primário, diminuição da sobrevida e o tratamento com metformina reduziu o desenvolvimento do tumor. As células B16F10-Nex2 cultivadas em altas concentrações de glicose in vitro apresentaram aumento da secreção de IL-10 que, por sua vez, foi responsável por um efeito pró-angiogênico in vitro. Animais imunodeficientes hiperglicêmicos foram inoculados com células B16F10-Nex2, e somente os animais deficientes em TLR4 apresentaram desenvolvimento tumoral semelhante aos seus pares normoglicêmicos, sugerindo a participação de células que expressam esse receptor no efeito observado. Macrófagos intratumorais produtores de óxido nítrico estão em maior número no tumor primário de animais C57BL/6 hiperglicêmicos, a depleção dos macrófagos levou a uma redução do desenvolvimento tumoral e a transferência de macrófagos de animais C57BL/6 hiperglicêmicos para animais TLR4-/-hiperglicêmicos levou ao aumento do desenvolvimento tumoral nestes últimos. Camundongos C57BL/6 hiperglicêmicos tratados com L-NAME, um inibidor das isoformas das sintases de óxido nítrico, apresentaram diminuição do desenvolvimento tumoral e aumento da sobrevida, indicando a participação de macrófagos e do óxido nítrico no maior desenvolvimento tumoral de células B16F10-Nex2 em condições de hiperglicemia in vivo. Nossos resultados sugerem que existe uma associação entre hiperglicemia e desenvolvimento tumoral, mas o mecanismo envolvido nessa associação depende do tumor analisado. No modelo de adenocarcinoma de mama murino 4T1, o maior desenvolvimento tumoral em condições de hiperglicemia ocorre devido à participação da resposta imune adaptativa do hospedeiro, enquanto que no modelo de melanoma murino B16F10-Nex2 o maior desenvolvimento do tumor em condições de hiperglicemia depende do óxido nítrico produzido pelos macrófagos infiltrantes do tumor, juntamente com a maior produção de IL-10 pelas células B16F10-Nex2.