Estudi del TGF-β en processos de tumorogènesi i avaluació de la Metformina com a potencial fàrmac anticancerígen

Abstract

Les vies de senyalització intracel·lular TGF-β/Smads, PI3K/AKT/mTOR i de les MAPK ERK i p38 són essencials en l'homeòstasi cel·lular. És per això que alteracions en aquestes vies estan altament relacionades amb processos de carcinogènesi. S'ha descrit que en cèl·lules normals o pre-cancerígenes el TGF-β té funcions de supressió tumoral i, per contra, en cèl·lules tumorals el TGF-β té funcions de promoció tumoral. La via PI3K/AKT és una de les principals reguladores de la proliferació cel·lular amb un important regulador negatiu que és el supressor tumoral Pten. Mutacions en aquesta via - ja sigui per algun guany de funció o degut a la pèrdua de Pten- adquireixen gran rellevància en el desenvolupament d'un procés tumoral. Finalment, la via de les MAPK ERK està principalment implicada en processos de creixement i proliferació, mentre que la MAPK p38 està principalment implicada en la transducció de senyals d'estrès. En la primera part d'aquesta tesi s'han estudiat les funcions del TGF-β en cèl·lules epitelials d'endometri en funció de la polaritat cel·lular provocada per la matriu extracel·lular. S'ha determinat que el TGF-β canvia el seu rol de supressor tumoral a promotor tumoral quan es perd la polaritat cel·lular. En la segona part de la tesi s'ha avaluat la Metformina com a potencial anticancerígen enfront tres entitats tumorals: càncer d'endometri, pròstata i tiroide. La Metformina és un fàrmac utilitzat mundialment que té el gran avantatge d'haver demostrat un perfil de seguretat molt bo amb dècades d'ús. Tot i que la seva acció antineoplàsica està ben documentada, els mecanismes moleculars i cel·lulars de l'acció anticancerígena de la Metformina encara són controvertits. En aquesta tesi s'ha estudiat i caracteritzat la Metformina en diferents models, abordant els mecanismes cel·lulars i moleculars de l'activitat antineoplàsica in vitro i in vivo. Per una banda, s'han utilitzat línies cel·lulars de càncer i, per altra banda, s'ha utilitzat el model de ratolí deficient en Pten que desencadena neoplàsies d'endometri, pròstata i tiroide. Finalment, en la tercera part de la tesi s'han estudiat les funcions de SMAD2/3 en endometri i pròstata deficients en Pten. Avui en dia està àmpliament descrit que en cèl·lules epitelials normals l'activació de les SMADs desencadenada pel TGF-β és una via de supressió tumoral. En aquesta tesi s'ha caracteritzat SMAD2/3 com a supressor tumoral en organoides d'endometri i en teixits de pròstata. En resum, aquesta tesi s'ha centrat en la caracterització de la via TGF-β/Smads en relació a la polaritat cel·lular i a processos neoplàsics i en la Metformina com a agent antitumoral.

Las vías de señalización intracelular TGF-β/Smads, PI3K/AKT/mTOR y de las MAPK ERK y p38 son esenciales en la homeostasis celular. Por ello, alteraciones en estas vías están altamente relacionadas con procesos de carcinogénesis. Se ha descrito que en células normales o precancerígenas el TGF-β tiene funciones de supresión tumoral y, por el contrario, en células tumorales el TGF-β tiene funciones de promoción tumoral. La vía PI3K/AKT es una de las principales reguladoras de la proliferación celular cuyo importante regulador negativo es el supresor tumoral Pten. Mutaciones en esta vía -ya sea por alguna ganancia de función o debido a la pérdida de Pten- adquieren gran relevancia en el desarrollo de un proceso tumoral. Por último, la vía de las MAPK ERK está principalmente implicada en procesos de crecimiento y proliferación, mientras que la MAPK p38 está principalmente implicada en la transducción de señales de estrés. En la primera parte de esta tesis se han estudiado las funciones del TGF-β en células epiteliales de endometrio en función de la polaridad celular provocada por la matriz extracelular. Se ha determinado que el TGF-β cambia su rol de supresor tumoral a promotor tumoral cuando se pierde la polaridad celular. En la segunda parte de la tesis se ha evaluado la Metformina como potencial anticancerígeno frente a tres entidades tumorales: cáncer de endometrio, próstata y tiroides. La Metformina es un fármaco utilizado mundialmente que tiene la gran ventaja de haber demostrado un perfil de seguridad muy bueno con décadas de uso. Aunque su acción antineoplásica está bien documentada, los mecanismos moleculares y celulares de la acción anticancerígena de la Metformina son todavía controvertidos. En esta tesis se ha estudiado y caracterizado la Metformina en distintos modelos, abordando los mecanismos celulares y moleculares de la actividad antineoplásica in vitro e in vivo. Por una parte se han utilizado líneas celulares de cáncer y por otra parte, se ha utilizado el modelo de ratón deficiente en Pten que desencadena neoplasias de endometrio, próstata y tiroides. En la tercerta y última parte de esta tesis se han estudiado las funciones de SMAD2/3 en endometrio y próstata deficientes en Pten. Hoy en día está ampliamente descrito que en células epiteliales normales la activación de las SMAD desencadenada por el TGF-β es una vía de supresión tumoral. En esta tesis se ha caracterizado a SMAD2/3 como supresor tumoral en organoides de endometrio y en tejidos de próstata. En resumen, esta tesis se ha centrado en la caracterización de la vía TGF-β/Smads en relación a la polaridad celular y procesos neoplásicos y en la Metformina como agente antitumoral.

The TGF-β/Smads, PI3K/AKT/mTOR and MAPK ERK and p38 signalling pathways are essential in cellular homeostasis. Therefore, alterations in these pathways are highly related to carcinogenesis processes. It has been described that in normal or precancerous cells TGF-β has tumor suppressive functions and, by contrast, in tumor cells TGF-β has tumor promoting functions. The PI3K/AKT pathway is one of the main regulators of cell proliferation with an important negative regulator: the tumor suppressor Pten. Due to this, mutations in this pathway -either due to some gain of function or due to Pten loss- acquire great relevance in the development of a tumor process. Finally, the MAPK ERK pathway is mainly involved in growth and proliferation processes, while MAPK p38 is mainly involved in the transduction of stress signals. In the first part of this thesis, the functions of TGF-β in endometrial epithelial cells have been studied depending on the cell polarity caused by the extracellular matrix. It has been determined that TGF-β changes its role from tumor suppressor to tumor promoter when cell polarity is lost. In the second part of this thesis Metformin has been evaluated as a potential anticancer agent against three tumor entities: endometrial, prostate and thyroid cancer. Metformin is a drug used worldwide that has the great advantage of having demonstrated a safety profile with decades of use. Although its anti-neoplastic action is well documented, the molecular and cellular mechanisms of Metformin's anticancer action are still controversial. In this thesis Metformin has been studied and characterized in different models, addressing the cellular and molecular mechanisms of the antineoplastic activity in vitro and in vivo. On one hand, cancer cell lines have been used. On the other, a Pten-deficient mouse model that triggers endometrial, prostate and thyroid neoplasias has been used to test Metformin. In the third and last part of this thesis, the functions of SMAD2/3 in Pten-deficient endometrium and prostate have been studied. Today it is widely described that in normal epithelial cells the activation of SMADs triggered by TGF-β is a tumor suppression mechanism. In this thesis, SMAD2/3 have been characterized as tumor supressor in endometrial organoids and prostate tissues. In summary, this thesis has focused on the characterization of the TGF-β/Smads pathway in relation to cell polarity and neoplastic processes and on Metformin as an antitumor drug.