La senyalització purinèrgica al sistema reproductor. Paper de les ecto-nucleotidases a l’endometri no tumoral i amb adenocarcinoma

Abstract

Els nucleòtids extracel·lulars, com l’ATP, i els nucleòsids que deriven de la seva hidròlisi, com l’adenosina, estan àmpliament distribuïts en tots els òrgans i sistemes animals i estan considerats com a potents molècules senyalitzadores que, a través de receptors purinèrgics o purinoceptors (de tipus P1 i P2), intervenen en diverses funcions fisiològiques i fisiopatològiques de l’aparell reproductor. La concentració extracel·lular de nucleòtids i nucleòsids ve regulada per enzims de membrana anomenats ecto-nucleotidases, els quals hidrolitzen seqüencialment l’ATP fins a adenosina, controlant així, els seus nivells extracel·lulars i en conseqüència les vies de senyalització derivades de la unió d’aquests lligands als purinoceptors. Existeixen quatre famílies d’ecto-nucleotidases: a) la família de les ecto­nucleòsid trifosfat difosfohidrolases (E-NTPDases) o família CD39 consta de vuit membres (NTPDasa 1­8) quatre dels quals s’expressen a la membrana plasmàtica (NTPDasa 1, 2, 3 i 8) i hidrolitzen amb diferents afinitats l’ATP i l’ADP fins a AMP, b) la família de les ecto-nucleòtid pirofosfatases/fosfodiesterases (-E-NPPs) conté set membres (NPP 1-7) dels quals tres (NPP 1, 2 i 3) hidrolitzen l’ATP i l’ADP fins AMP, c) les fosfatases alcalines, catalitzen la degradació de nucleòtids tri­, di-i monofosfats indistintament, i d) la família de les 5’-nucleotidases o CD73 com a únic membre de membrana que actua extracel·lularment hidrolitzant l’AMP fins adenosina. S’entén per senyalització purinèrgica el conjunt d’efectes biològics (autocrins i paracrins) produïts per les purines i les pirimidines en actuar com a lligands extracel·lulars. I, al complex molecular implicat en l’activació, la conservació i la terminació de la senyalització purinèrgica se li ha donat el nom de Purinoma, i inclou tant els lligands, com els receptors, els transportadors /canals i els enzims de degradació. Estudis previs del nostre grup demostren expressió d’algunes de les ecto-nucleotidases més importants al sistema reproductor masculí. No es coneixia encara, però, el paper de les ecto-nucleotidases al sistema reproductor femení ni en les patologies relacionades amb aquest aparell com és el càncer d’endometri, aspectes que han estat estudiats en aquesta tesi doctoral. Així, a través de tècniques histològiques, immunològiques i moleculars, hem estudiat l’expressió gènica i proteica així com l’activitat de les ecto­nucleotidases a l’aparell reproductor femení, en el endometri funcional i atròfic humà, i en el càncer d’endometri. A més, hem posat a punt dos models cel·lulars (línies cel·lulars d’adenocarcinoma endometrial humà i cultius primaris de cèl·lules de l’estroma endometrial humà) on estudiar la regulació de les ecto-nucleotidases. Els nostres resultats mostren expressió i activitat d’aquests enzims a l’endometri amb marcades diferències al llarg del cicle i després de la menopausa, indicant una possible regulació hormonal d’aquestes. També hem detectat una elevada expressió de dues de les ecto-nucleotidases que controlen directament els nivells extracel·lulars d’adenosina, CD39 i CD73, en el carcinoma endometrial Tipus I i Tipus II evidenciant així el seu potencial us com a dianes terapèutiques en oncologia. Per tot això, proposem les ecto-nucleotidases com a possibles biomarcadors de fertilitat i amb utilitat pronòstica i diagnòstica de l’adenocarcinoma endometrial.

Extracellular ATP and its hydrolysis product adenosine, acting through specific receptors collectively named purinergic receptors, modulate various reproductive functions. There are four major groups of ecto-nucleotidases that control the levels of extracellular ATP and adenosine and thus their availability at purinergic receptors: a) ecto-nucleoside triphosphate diphosphohydrolases, b) ecto-nucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase, c) ecto-5’­nucleotidase, and d) alkaline phosphatase. The Purinome is the molecular complex implicated in the triggering, maintenance and termination of the purinergic signalling which is the group of biological effects (autocrine or paracrine) produced by the purines and pyrimidines acting as a extracellular ligand and it is form by the ligands, receptors, transporters/channels and degrading enzymes. Previous studies of our group demonstrate expression of some of the most important ecto-nucleotidases in the male reproductive tract, but the role of the ecto-nucleotidases in the female reproductive system in health and disease were unknown. In this thesis, we have studied both aspects. We studied the gen and protein expression and the enzyme histochemistry of the main ecto-nucleotidases in the female reproductive tract, in the human cyclic (proliferative and secretory) and atrophic endometria, and in endometrial cancer. In addition, we have set up two cellular models (human endometrial adenocarcinoma cell lines and primary cultures of endometrial stromal cells) to study the regulation of the ecto-nucleotidases. Our results show expression and activity of these enzymes in the endometrium with marked changes along the cycle and after the menopause, indicating a hormonal regulation. Also we have detected an elevated expression of two of the ecto-nucleotidases that directly control the adenosine extracellular levels (CD39 and CD73), in the endometrial cancer type I and type II. Our results support the growing body of evidence that CD39 is a potential therapeutic target for cancer immunotherapy. And also reinforce the relevance of CD73 in tumors. We suggest that the ecto­nucleotidases can be used as a biological markers of fertility with prognostic and diagnostic utility in endometrial cancer.