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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.5.2013.tde-19042013-114655
Document
Author
Full name
Graziela Rosa Ravacci
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Waitzberg, Dan Linetzky (President)
Snitcovsky, Igor Moyses Longo
Gebrin, Luiz Henrique
Ong, Thomas Prates
Souza, Heraldo Possolo de
Title in Portuguese
Desestruturação de lipid rafts por ácido docosaexaenoico (DHA) induz apoptose em células epiteliais luminais da glândula mamária humana transformadas pela superexpressão de HER-2
Keywords in Portuguese
Ácidos graxos ômega 3
Apoptose
Microdomínios da membrana
Neoplasias da mama
Receptor do fator de crescimento epidérmico HER-2
Transdução de sinal
Abstract in Portuguese
A superexpressão de receptores HER-2 é anormalidade celular de grande relevância clínica no câncer de mama. Ela ocorre em aproximadamente 30% de carcinomas de mama incluindo lesões pré-neoplásicas e malignas, e está associada a prognóstico desfavorável. A hiperativação dos receptores HER-2, consequência natural de sua superexpressão, promove proliferação celular aberrante e tumorigênese. Admite-se que a ativação e envio de sinais via HER-2 possa acontecer quando estes receptores se encontram em compartimentos específicos da membrana celular, os lipid rafts. Assim, um número maior de HER-2 poderia implicar em maior quantidade de lipis rafts. Para testar essa hipótese, usamos modelo de transformação oncogênica que nos permitiu avaliar, especificamente, os efeitos da superexpressão de HER-2 e identificar a quantidade de lipid rafts. Para isso utilizamos a linhagem celular HB4a, derivada de célula epitelial luminal do tecido mamário humano normal com baixa expressão de HER-2; e a linhagem HB4aC5.2, um clone derivado da HB4a, que superexpressa receptores HER-2. Nas células HB4aC5.2, a superexpressão de HER-2 foi acompanhada pelo aumento dos lipid rafts na membrana celular, bem como, hiperativação de sinais de sobrevivência, proliferação (aumento da ativação de proteínas Akt e Erk1/2, respectivamente), e taxa de proliferação celular duas vezes mais rápida que a linhagem normal HB4a. Adicionalmente, a superexpressão de HER-2 foi associada com aumento da lipogênese celular (fenótipo lipogênico), dependente do aumento de ativação da enzima FASN e da superexpressão de DEPTOR. A FASN é responsável pela síntese de palmitato, utilizado para formação de lipid rafts. A superexpressão de DEPTOR, por modular a atividade transcricional de PPAR?, pode evitar a lipotoxicidade do excesso de palmitato. Além disso, DEPTOR, por sua capacidade em reduzir atividade do complexo mTORC1, contribui para sobrevivência celular dependente da proteína Akt. Em continuidade, consideramos, como segunda hipótese, que a desestruturação de lipid rafts poderia influenciar negativamente a ativação dos receptores HER-2. Para isso tratamos, as mesmas linhagens celulares anteriormente descritas, com ácido docosaexaenoico (DHA), um tipo de ácido graxo ômega-3. Nossos resultados mostraram que, nas células HB4aC5.2, o tratamento com DHA desestruturou os lipid rafts, inibiu a sinalização iniciada pelos receptores HER-2 ( diminuição da ativação das proteínas Akt, Erk1/2, FASN, atividade transcricional de PPAR? e expressão de DEPTOR) e reverteu o fenótipo lipogênico. Adiciona-se que essas modificações celulares e moleculares foram acompanhadas por indução significativa de morte e apoptose. As mesmas alterações não foram observadas nas células normais HB4a. Em conclusão, o presente estudo reforça a associação entre a presença de HER-2 e lipid rafts. Adicionalmente aponta que a desestruturação de lipid rafts por DHA reduz a sinalização de HER-2. Por fim, sugere que distúrbios em lipid rafts, induzidos por DHA, possam representar ferramenta útil no controle da sinalização aberrante deflagrada pelos receptores HER-2, e aponta potencial terapêutico na suplementação de DHA para quimioprevenção e tratamento do câncer de mama HER-2 positivo.
Title in English
Lipid rafts disruption by docosahexaenoic acid (DHA) induces apoptosis in transformed human mammary luminal epithelial cells harboring HER-2 overexpression
Keywords in English
Apoptosis
Breast neoplasias
Epidermal growth factor receptor HER-2
Fatty acids omega-3
Membrane microdomains
Signal transduction
Abstract in English
HER-2 receptor overexpression is a cellular abnormality of great clinical significance in breast cancer. It is described in approximately 30% of breast carcinomas, including preneoplasic and malignant lesions, and is associated with poor prognosis. Hyperactivation of HER-2 receptors, a natural consequence of its overexpression, promotes aberrant cell proliferation and tumorigenesis. For signal activation and transduction to occur, HER-2 must be localized in specific compartments in the cell membrane: the lipid rafts. Therefore, we hypothesize that a greater number of HER-2 receptors could indicate a greater quantity of lipid rafts. To test this, we used an oncogenic transformation model that specifically allowed assessment of the effects of HER-2 overexpression and identification of the quantity of lipid rafts: an HB4a cell line derived from normal human breast tissue luminal epithelial cells with low HER-2 expression, and an HB4aC5.2 cell line, a clone derived from HB4a that overexpresses HER-2 receptors. In the HB4aC5.2 cells, HER-2 overexpression was accompanied by an increase in lipid rafts in cell membranes as well as hyperactivation of survival signals, proliferation (increased activation of the proteins Akt and ERK1/2, respectively), and an increased rate of proliferation, compared to the normal HB4a line. In addition, HER-2 overexpression was associated with increased cellular lipogenesis (lipogenic phenotype), dependent on the increased activation of the FASN enzyme and the overexpression of DEPTOR. FASN is responsible for the synthesis of palmitate, used to synthesize lipid rafts. Overexpression of DEPTOR by modulating PPAR? transcriptional activity, may avoid lipotoxicity from excess palmitate. Moreover, DEPTOR, with its ability to reduce mTORC1 complex activity, contributes to cell survival dependent on Akt. To continue, we considered as a second hypothesis that the disruption of lipid rafts could negatively influence HER-2 receptor activation. For this, we treated the same cell lines described above with docosahexaenoic acid (DHA), a omega-3 fatty acid. Our results showed that in HB4aC5.2 cells DHA treatment disrupted the lipid rafts, inhibited signaling initiated by HER-2 receptors (reduced activation of Akt, ERK1/2, and FASN proteins, PPAR? transcriptional activity, and DEPTOR expression) and reversed the lipogenic phenotype. In addition, these cellular and molecular changes were accompanied by a significant induction of apoptosis and death. The same changes were not observed in normal HB4a cells. In conclusion, the present study reinforces the association between HER-2 presence and lipid rafts. It also indicates that the disruption of lipid rafts by DHA reduces HER-2 signaling. Finally, it suggests that DHA-induced disturbances in lipid rafts may represent a useful tool in controlling aberrant signaling triggered by HER-2 receptors, and indicate therapeutic potential in DHA supplementation for chemoprevention and treatment of HER-2 positive breast cancer.
 
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Publishing Date
2013-04-19
 
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