Estudi dels efectes antineoplàsics del tractament amb Vorinostat, Vitamina D i radioteràpia en el càncer d’endometri

Abstract

El carcinoma d'endometri (CE) és la neoplàsia més freqüent del tracte genital femení en els països desenvolupats. El CE és una malignització de les cèl·lules epitelials que revesteixen l'úter en el seu interior. Tot i que quan està confinat l’úter té bon pronòstic, quan surt de la cavitat uterina es torna una malaltia pràcticament incurable, per la qual cosa requereix la recerca de nous fàrmacs. La identificació de noves dianes terapèutiques a més dels mecanismes moleculars d’actuació d’aquests fàrmacs en aquesta neoplàsia, té una gran rellevància translacional. Si es compara amb els tractaments tradicionals, quimioteràpia o radioteràpia, la teràpia contra dianes moleculars presenta un gran avantatge per la seva especificitat, tant en la relació fàrmac‐diana com diana‐tumor. Això permet reduir la toxicitat indiscriminada dels tractaments anticancerosos, i addicionalment, actuar de forma dirigida contra determinats subgrups de tumors. Per altra banda, aquests fàrmacs poden actuar de forma sinèrgica entre ells o en combinació amb tractaments clàssics. L’augment del coneixement sobre l’etiologia del càncer ha permès descobrir noves dianes alterades específicament en les cèl·lules tumorals, com és el cas de les HDACs. Aquest fet ha motivat, per exemple, el desenvolupament del Vorinostat, un inhibidor de les HDACs. Els resultats obtinguts en aquesta tesi demostren que el Vorinostat és efectiu i selectiu per a les cèl·lules tumorals de CE. A nivell molecular, el Vorinostat en el CE indueix l’acetilació de les histones i altres proteïnes cooperant en el procés d’apoptosi caspasa-dependent. A més a més, el Vorinostat és eficient a l’hora de reduir la viabilitat, proliferació i induir una parada en el cicle cel·lular. El tractament juntament amb antioxidants rescata la mort induïda pel Vorinostat, fet que conclou que l’efecte letal del Vorinostat està relacionat amb l’estrès oxidatiu a través de la producció de ROS. Estudis previs demostren que la vitamina D (VD) és un factor d’inhibició tumoral en molts tipus de neoplàsies, però, la relació causa-efecte de presentar baixos nivells de VD en sèrum i desenvolupar càncer segueix estan incompleta. Els nostres estudis fets amb tissues microarrays (TMA) demostren que els casos de CE presentaven nivells baixos de CYP24A1 (enzim mitocondrial que degrada els metabòlits de la VD) juntament amb nivells baixos de VDR (receptor de la VD) nuclear i citoplasmàtic; els casos més agressius de CE, el tipus III, podien presentar nivells baixos de CYP27A1 (enzim que converteix la VD en 25(OH)D) o nivells alts de CYP24A1 en comparació amb els endometris normals (EN) analitzats. El tractament amb VD3, colecalciferol, de les línies cel·lulars de CE va ser suficient a l’hora de disminuir la capacitat clonogènica de les cèl·lules i la seva viabilitat a més d’induir efectes antiproliferatius. Globalment, els treballs que constitueixen aquesta tesi doctoral suposen una contribució important en el coneixement del mecanisme molecular d’acció del Vorinostat, antioxidants i la VD, fàrmacs que podrien ser efectius pel tractament/prevenció/atenuació del CE.

El carcinoma de endometrio (CE) es la neoplasia más frecuente del aparato genital femenino en los países desarrollados. El CE incluye un conjunto de variantes malignas que provienen de las células epiteliales que revisten el útero en su interior. Aunque cuando se encuentra confinado en el útero, tiene buen pronóstico, cuando sale de la cavidad uterina se transforma en una enfermedad prácticamente incurable, por lo que requiere la búsqueda de nuevos fármacos. La identificación de nuevas dianas terapéuticas además de los mecanismos moleculares de actuación de estos fármacos en esta neoplasia, tiene una gran relevancia translacional. Si se compara con los tratamientos tradicionales, quimioterapia o radioterapia, la terapia contra dianas moleculares presenta una gran ventaja por su especificidad, tanto en la relación fármaco-diana como diana-tumor. Esto permite reducir la toxicidad indiscriminada de los tratamientos anticancerosos, y adicionalmente, actuar de forma dirigida contra determinados subgrupos de tumores. Por otra parte, estos fármacos pueden actuar de forma sinérgica entre ellos o en combinación con tratamientos clásicos. El aumento del conocimiento sobre la etiología del càncer ha permitido descubrir nuevas dianas alteradas específicamente en las células tumorales, como es el caso de las HDAC. Este hecho ha motivado, por ejemplo, el desarrollo del Vorinostat, un inhibidor de las HDACs. Los resultados obtenidos en esta tesis demuestran que el Vorinostat es efectivo y selectivo para las células tumorales de CE. A nivel molecular, el Vorinostat en el CE induce la acetilación de las histonas y otras proteínas cooperando en el proceso de apoptosi caspasa-dependiente. Además el Vorinostat es eficiente a la hora de reducir la viabilidad, proliferación e inducir una parada en el ciclo celular. El tratamiento junto con antioxidantes revierte la muerte inducida por el Vorinostat, hecho que sugiere, que el efecto letal de Vorinostat está relacionado con el estrés oxidativo de las células mediante la producción de ROS. Estudios previos demuestran que la vitamina D (VD) es un factor de inhibición tumoral en muchos tipos de neoplasias, sin embargo, la relación causa-efecto de presentar bajos niveles de VD en suero y desarrollar cáncer sigue siendo incompleta. Nuestros estudios hechos con tissues micro arrays (TMA) demuestran que los casos de CE presentaban niveles bajos de CYP24A1 (enzima mitocondrial que degrada los metabolitos de la VD) junto con niveles bajos de VDR (receptor de la VD) nuclear y citoplasmático; los casos más agresivos de CE, el tipo III, podían presentar niveles bajos de CYP27A1 (enzima que convierte la VD 25(OH)D) o niveles altos de CYP24A1 en comparación con los endometrios normales (EN) analizados. El tratamiento de las líneas celulares de CE con VD3, colecalciferol, es suficiente para disminuir la capacidad clonogénica de las células y su viabilidad además de inducir efectos antiproliferativos. Globalmente, los trabajos que constituyen esta tesis doctoral suponen una contribución importante en el conocimiento del mecanismo molecular de acción del Vorinostat, antioxidantes y la VD, fármacos que podrían ser efectivos para el tratamiento/atenuación/prevención del CE.

Endometrial carcinoma (EC) is the most common malignancy of the female genital tract in developed countries. EC implicates the epithelium inside the uterine cavity, and has a good prognosis when confined to the uterus. However, once outside the uterine cavity, EC becomes an incurable disease by current available drugs. Therefore, the identification of new therapeutic targets for this neoplasm as well as the molecular mechanisms of action of these drugs in this neoplasm is an issue of high translational relevance. Indeed, therapy against specific molecular targets presents an important advantage over chemotherapy or radiotherapy for their specificity. Thereby reducing their indiscriminate cellular toxicity and, more significantly, acting against specific subsets of tumors, or acting synergistically when administered in combination with traditional treatments. Increased understanding of the etiology of cancer has uncovered new targets specifically altered in tumor cells, such as the HDACs. This has led to the development of drugs as Vorinostat, an inhibitor of HDCAs. This thesis work demonstrates that Vorinostat is an effective and selective anti EC agent. At the molecular level, Vorinostat induces acetylation of histones and other proteins helping in the process of caspase-dependent apoptosi. Besides Vorinostat treatment is efficient in reducing the viability, proliferation and induces cell cycle arrest. Co-treatment with antioxidants rescues Vorinostat-induced cell death suggesting that the lethal effect of Vorinostat results from oxidative stress caused by ROS production. An additional contribution of this thesis work is the anti-EC actions of vitamin D (VD). Numerous epidemiological studies have linked VD deficiency with a higher cancer risk, but the cause-effect link low serum levels of VD and an accelerated development of cancer is still incomplete. In vitro studies in EC cell lines demonstrated that VD3 (cholecalciferol) treatment was sufficient to reduce their viability, proliferation rates and clonogenic capacity because these cells express CYP27A1 and CYP2R1, the enzymes that can convert VD3 into 25-hydroxyVD3/25(OH)D, a direct activator of VDR antiproliferative actions. Furthermore, tissue micro arrays (TMA) analysis revealed higher expression of both CYP27A1 and CYP2R1 but low VDR in EC compared to normal endometrium. These findings together with the low levels of CYP24A1 (the enzyme that degrades VD metabolites) in early stages of EC support the potential for effective antiproliferative actions with appropriate VD supplementation. Both reductions in CYP27A1 and CYP2R1 and increases in CYP24A1 limit VD inhibition of EC growth in more advanced stages. Overall, this thesis work provides an important contribution to our understanding on the molecular mechanisms of action of Vorinostat, antioxidants and VD, all of which might be effective for the treatment/attenuation/prevention of EC.