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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.23.2016.tde-24052016-161523
Document
Auteur
Nom complet
Flávia Cristina Perillo Rosin
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2016
Directeur
Jury
Corrêa, Luciana (Président)
Baptista, Mauricio da Silva
Sperandio, Felipe Fornias
Zezell, Denise Maria
Titre en portugais
Resistência de células de carcinoma epidermóide bucal à terapia fotodinâmica mediada pelo ácido 5-aminolevulínico
Mots-clés en portugais
Apoptose
Autofagia
Carcinoma epidermóide bucal
Terapia fotodinâmica oncológica, Resistência tumoral
Via de sinalização Akt/mTOR
Resumé en portugais
O carcinoma epidermóide bucal (CEC) é uma neoplasia maligna com alta morbidade e mortalidade e de difícil tratamento. O tratamento convencional para o CEC inclui cirurgia e radioterapia, seguida ou não de quimioterapia. Apesar de serem amplamente difundidos, esses tratamentos podem ser ineficazes para alguns CECs resistentes. A terapia fotodinâmica (PDT) oncológica tem sido utilizada para o tratamento adjuvante do CEC bucal, principalmente nos casos menos invasivos e que necessitam de redução do tumor para a ressecção cirúrgica. Contudo, semelhantemente aos tratamentos convencionais, a PDT pode também induzir o aparecimento de populações celulares resistentes, fato já descrito para carcinoma cutâneo, adenocarcinoma de cólon e adenocarcinoma mamário. A hipótese de que células de CEC bucal possam desenvolver resistência à PDT ainda não foi testada. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar se células de CEC bucal (SCC9) desenvolvem resistência a ciclos repetidos de PDT mediada pelo ácido 5- aminolevulínico (5-ALA-PDT) e avaliar se nesse processo ocorre modificação da expressão de marcadores relacionados a sobrevivência celular (NF?B, Bcl-2, iNOS, mTOR e Akt). Foi utilizada linhagem de células de CEC bucal (SCC9), submetida às seguintes condições: 1) Controle - células cultivadas sem nenhum tratamento; 2) ALA - células incubadas com 5-ALA (1mM durante 4 horas); 3) LED - tratadas com iluminação LED (630nm, 5,86J/cm2, 22,5J, 150mW, 150s); 4) PDT - tratadas com 5- ALA-PDT, com os protocolos do grupo ALA e LED combinados, gerando dose letal de 90%. Inicialmente foi realizado somente um ciclo de PDT, sendo avaliada a viabilidade celular em todos os grupos após 24, 48, 72 e 120h da irradiação. Também foi realizado ensaio de detecção da fragmentação de DNA (TUNEL) e análise por imunofluorescência da expressão das proteínas NF?B, Bcl-2, iNOS, pmTOR e pAkt nas células viáveis. Como resultado desse primeiro tratamento com 5-ALA-PDT, observou-se que as células sobreviventes ao tratamento apresentaram intensa marcação para pmTOR e exibiram potencial de crescimento durante o período analisado. Após esses ensaios, as células que sobreviveram a essa primeira sessão foram coletadas, replaqueadas e novamente cultivadas, sendo então submetidas a novo ciclo de 5-ALA-PDT. Esse processo foi realizado 5 vezes, variando-se a intensidade de irradiação à medida que se observava aumento na viabilidade celular. As populações celulares que exibiram viabilidade 1,5 vezes maior do que a detectada no primeiro ciclo PDT foram consideradas resistentes ao tratamento. Os mesmos marcadores analisados no primeiro ciclo de PDT foram novamente avaliados nas populações resistentes. Foram obtidas quatro populações celulares resistentes, com viabilidade de até 4,6 vezes maior do que a do primeiro ciclo de PDT e irradiação com LED que variou de 5,86 a 9,38J/cm2. A população mais resistente apresentou ainda menor intensidade de protoporfirina IX, maior capacidade de migração e modificação na morfologia nuclear. As populações resistentes testadas exibiram aumento na expressão de pNF?B, iNOS, pmTOR e pAkt, mas não da proteína anti-apoptótica Bcl- 2. Ensaio in vivo foi também conduzido em ratos, nos quais CEC bucal foi quimicamente induzido e tratado ou não com 5-ALA-PDT. Houve intensa expressão imuno-histoquímica das proteínas pNF?B, Bcl-2, iNOS, pmTOR e pAkt em relação ao controle não tratado, nas células adjacentes à área de necrose provocada pela PDT. Concluiu-se que as células de CEC bucal tratadas com 5-ALA-PDT a uma dose de 90% de letalidade desenvolveram viabilidade crescente após ciclos repetidos do tratamento, bem como exibiram superexpressão de proteínas relacionadas à sobrevivência celular, tanto in vitro quanto in vivo. Esses fatos, aliados à maior capacidade de migração, sugerem a aquisição de fenótipo de resistência à 5-ALAPDT. Esse aspecto deve ser cuidadosamente considerado no momento da instituição dessa terapia para os CECs bucais.
Titre en anglais
Resistance of oral squamous cell carcinomas to 5-aminolevulinic acidmediated photodynamic therapy
Mots-clés en anglais
Akt/mTOR signaling pathway
Apoptosis
Autophagy
Oral squamous cell carcinoma
Photodynamic therapy for cancer
Tumor resistance
Resumé en anglais
Oral squamous cell carcinoma (SCC) is a malignant tumor with high morbidity and mortality rates, and it is difficult to treat. Conventional treatment for oral SCCs includes surgery and radiotherapy that may be followed by chemotherapy. Although these treatments are widely used, they are ineffective against some resistant tumors. Oncologic photodynamic therapy (PDT) has been used as an adjuvant treatment for oral SCCs, especially in less invasive cases that require tumor reduction before surgical resection. However, like conventional treatments, PDT can induce the occurrence of resistant cell populations such as cutaneous carcinomas and colon and breast adenocarcinomas. The hypothesis that oral SCCs develop resistance to PDT has not yet been tested. Therefore, the aims of this study were to investigate whether oral SCCs (SCC9) develop resistance to several cycles of 5-aminolevulinic acidmediated PDT (5-ALA-PDT) and to determine whether the expression of markers associated with cell survival (NF?B, Bcl-2, iNOS, mTOR, and Akt) is altered during this process. An oral SCC (SCC9) cell line was used, which was subjected to the following conditions: 1) Control: cultured without any treatment; 2) ALA: incubated with 5-ALA (1 mM for 4 h); 3) LED: treated with LED light (630 nm, 5.86 J/cm2, 22.5 J, 150 mW, 150 s); and 4) PDT: treated with 5-ALA-PDT (with the protocols of the ALA and LED groups combined) generating a lethal dose of 90%. Initially, only one cycle of PDT was administered, and cell viability was determined in all groups 24, 48, 72, and 120 h after irradiation. Subsequently, the DNA fragmentation detection assay (TUNEL) and immunofluorescence analysis of the expression of proteins NF?B, Bcl-2, iNOS, pmTOR, and pAkt were performed on viable cells. The fraction of cells that survived the first treatment with 5-ALA-PDT exhibited intense staining for pmTOR and growth potential during the testing period. After these assays, the cells that survived the first cycle were collected, plated, and cultured and were subjected to another cycle of 5- ALA-PDT. This process was repeated five times at various irradiation intensities, and cell viability gradually increased. The cell populations that exhibited 1.5-times higher viability than that detected after the first PDT cycle were considered to be resistant to treatment. The markers analyzed after the first PDT cycle were again assessed in the resistant populations. Four resistant cell populations were obtained with a viability of up to 4.6-times higher than that of the first PDT cycle and LED light treatment, which varied between 5.86 and 9.38J/cm2. The most resistant population exhibited lower intensity of protoporphyrin IX, higher migration capacity, and changes in nuclear morphology. The resistant populations tested showed increased expression of pNF?B, iNOS, pmTOR, and pAkt, but not of the anti-apoptotic Bcl-2 protein. Moreover, an in vivo assay was conducted in rats; oral SCCs were chemically induced and treated with 5-ALA-PDT. The intensity of the immunohistochemical expression of proteins pNF?B, Bcl-2, iNOS, pmTOR, and pAkt in cells adjacent to the area with necrosis caused by PDT was higher than that observed in the untreated control. In conclusion, oral SCCs treated with 5-ALA-PDT at a lethal dose of 90% exhibited increasing viability after several treatment cycles and overexpression of proteins associated with cell survival both in vitro and in vivo. These results, together with the higher migration capacity, suggest the acquisition of the phenotype of resistance to 5-ALA-PDT. This aspect should be carefully considered when initiating this therapy for oral SCCs.
 
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Date de Publication
2016-06-23
 
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