Impact of fatty acid metabolism in breast cancer peritumoral tissue. Clinical and pathogenic aspects
- Autores: Jose Adriá Cebrián
- Directores de la Tesis: Josep Gumà Padró (dir. tes.), Sandra Guaita Esteruelas (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Antonio García de Herreros Madueño (presid.), Montse Guardiola (secret.), Isabel Puig Borrell (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina por la Universidad Rovira i Virgili
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
El cáncer de mama es el cáncer más común en mujeres siendo el segundo tipo de cáncer con mayor número de fallecimientos por debajo del cáncer de pulmón. De acuerdo con la bibliografía, solamente un 5-10% de los cánceres de mama pueden explicados por factores genéticos, mientras que el resto no siguen un perfil de mutaciones hereditarias, sino que tienen una causa epidemiológica ambiental.Entre los factores ambientales que predisponen a un mayor riesgo de sufrir cáncer de mama destaca la obesidad. Varios estudios han establecido una relación positiva entre la obesidad y diferentes tipos de cáncer, incluyendo el de mama.
El tejido mamario consta de un alto porcentaje de tejido adiposo y aunque por muchos años se ha considerado que este tejido era simplemente un almacén de ácidos grasos cuyo propósito era suplir a los tejidos circundantes en sus necesidades lipídicas, se ha demostrado que se trata de un tejido endocrino bioactivo, capaz de regular numerosos procesos biológicos, tales como el control del apetito, la síntesis de hormonas o la regulación del sistema inmunitario.
Las células cancerígenas están en contacto continuo con el estroma que las rodea, así como con los diferentes tipos tisulares que lo conforman. La comunicación dentro del microambiente tumoral es clave para la progresión del mismo. Teniendo en cuenta que el tejido mamario consta de un alto porcentaje de tejido adiposo, la comunicación entre las células tumorales y este tejido es crucial para el desarrollo del tumor. De hecho, la relación entre el tejido adiposo y diferentes enfermedades incluyendo el cáncer han sido objeto de estudio en las últimas décadas.
La liberación de determinadas adipoquinas y otras citoquinas o factores al medio extracelular y su posterior internalización en las células tumorales puede provocar modificaciones en el transcriptoma, proteoma y metaboloma favoreciendo la adquisición de los diferentes hallmarks. Sin embargo los mecanismos por los que el tejido adiposo es capaz de potenciar la progresión tumoral no están claros; por ello, la necesidad de profundizar en el estudio de este crosstalk.
El estudio por medios condicionados obtenidos del cultivo de células fibroblásticas tras su diferenciación a célula adiposa es un primer paso en este proyecto para discernir el efecto del mismo sobre las líneas tumorales más estudiadas, triple negativa MDA-MB-231 y luminal-A MCF-7.
Por medio de un análisis proteico pudimos observar que había una activación de las vías clásicas de la Akt y MAPK lo que se tradujo en un incremento en las capacidades proliferativas, así como de supervivencia de ambas líneas tumorales. Así mismo también pudimos observar un incremento en las capacidades migratorias e invasivas de las líneas tumorales tras su cultivo con medio condicionado de adipocitos, lo cual se veía acompañado con un incremento en la entrada de lípidos a las células tumorales y un incremento en los niveles de mRNA así como proteína de tres transportadores de ácidos grasos, FABP4, FABP5 y CD36. La relación que se ha establecido entre estos transportadores y el riesgo de padecer cáncer de mama, así como los altos de niveles de FABP4 que habíamos encontrado previamente elevados en nuestra cohorte de pacientes de mama nos hizo plantearnos el estudio del papel de este transportador en la progresión tumoral. Por medio de un inhibidor conocido de FABP4, el BMS309403 redujimos los niveles de FABP4 y ácidos grasos liberados por los adipocitos maduros y pudimos observar que esto se traducía en una disminución en cada uno de los hallmarks que previamente habíamos visto incrementos con el medio de adipocitos, sugiriendo un papel importante por parte de este transportador en la comunicación entre estos dos elementos del microambiente tumoral, y por tanto en su progresión.
Sin embargo, la comunicación en este microambiente es bidireccional y entender cómo afecta la influencia de las células tumorales sobre el tejido adiposo puede abrir nuevas vías de estudio, entre ellas nuevas vías terapéuticas. Por ello, en este estudio analizamos cómo afectaban las diferentes lineas tumorales (MDA-MB-231, SKBR3, BT474, MCF-7 y sus derivadas resistentes a paclitaxel MCF-7-TAXR y a doxorrubicina MCF-7-EpiR) sobre el comportamiento de adipocitos maduros.
Pudimos demostrar que cada una de las líneas tumorales incrementaba de forma significativa la delipidación en los adipocitos maduros, así como los niveles de transcrito de los tres traansportadores de ácidos grasos FABP4, FABP5 y CD36. Además, aumentó notablemente la liberación de los mismos al medio extracelular. Esto nos hizo plantearnos que podían resultar en la forma de comunicación y transferencia de ácidos grasos entre adipocitos maduros y las células tumorales. Por hende, analizamos esta transferencia por medio de una tinción de lípidos en las diferentes líneas cultivadas con los medios de adipocitos maduros y pudimos observar que había un incremento en las gotas lipídicas acumuladas en el citoplasma de las líneas tumorales. Por medio del seguimiento con un fluoróforo de una molécula conocida, el ácido palmítico pudimos observar que esta acumulación de lípidos provenía de la liberación de ácidos grasos por medio de los adipocitos maduros y su transferencia e incorporación en las diferentes líneas tumorales.
Los lípidos son un conjunto heterogéneo de moléculas con diferentes funciones. Conocer la clase de lípidos que se transfieren desde el tejido adiposo hasta las células tumorales, así como el conocimiento de en qué moléculas específicas, estos lípidos son transformados y utilizados puede abrir nuevas vías de estudio del comportamiento tumoral en su microambiente así como nuevas dianas terapéuticas. En este estudio hemos podido averiguar por medio de la resonancia magnética nuclear y la espectrometría de masas cómo el ácido palmítico es transferido del tejido adiposo a las células tumorales y en qué especies lipídicas es transformado, diacilgliceroles (DG), triglicéridos (TG), fosfatidilcolinas (PC), fosfatidiletilamidas (PE), ceramidas (Cer) y esfingomielinas (SM). Tras el análisis comparativo de las diferentes líneas tumorales, pudimos observar que cada una de las líneas presentaba un patrón diferente en la formación de nuevas especies lipídicas derivadas de los carbonos de ácido palmítico marcados. Esto podía traducirse en un comportamiento diferencial entre las líneas y explicaría las diferencias en la capacidad tumorogénica de las mismas.
Sin embargo, pudimos observar que las líneas resistentes a los fármacos Doxorrubicina, MCF-7-EpiR y Paclitaxel, MCF-7-TAXR presentaban un patrón lipídico muy alejado del de su derivada línea tumoral, sensible a los fármacos MCF-7. Al analizar los perfiles de PC, PE, Cer y SM pudimos observar que estas líneas resistentes a fármacos tenían un patrón lipídico más similar al de la línea triple negativa MDA-MB-231. Así mismo, las saturaciones en los diferentes compuestos lipídicos también discernían notablemente entre las líneas resistentes y sensibles, asimilándose más al patrón de saturaciones que poseía la línea más agresiva MDA-MB-231, lo cual explicaría la mayor tumorogenidad de estas líneas en comparación a la luminal A sensible a fármacos.
Sin embargo, para conocer el funcionamiento de las células tumorales hay que estudiar su contexto en el completo microambiente tumoral. El sistema inmunitario, en especial los macrófagos, como uno de los principales elementos embebidos en el tejido mamario, tiene un papel importante en la progresión y desarrollo tumoral. Por ello, el estudio de la comunicación entre los tres elementos del microambiente, célula tumoral, adipocito y macrófago. Entre los nuevos cancer hallmarks destaca la generación de un estadio pro-inflamatorio. Por medio del cultivo de adipocitos maduros y células tumorales pudimos observar que había un incremento en la producción de transcritos pro-inflamatorios por parte de las células del tejido adiposo. El efecto que este incremento tuvo sobre la línea monocítica THP-1 fue la activación de las vías pro-inflamatorias NF-Kb y MAPK p38, así como un incremento en los transcritos IL-6, IL-1ß, TNF-alfa y MCP-1. Así mismo, este proceso se vio acompañado por un incremento en la entrada de FABP4 y una acumulación de gotas lipídicas en el interior citoplasmático de la línea monocítica.
Por tanto, el microambiente tumoral sufría un potenciamiento en el estado pro-inflamatorio del mismo, mediado por la comunicación entre células tumorales, tejido adiposo y sistema inmunitario. El siguiente paso en el estudio fue corroborar este estado pro-inflamatorio en las pacientes de mama de nuestra cohorte. Por medio de un estudio bioquímico pudimos observar que las pacientes de cáncer de mama presentaban un incremento en la proteína C reactiva (CRP) en comparación a las pacientes sanas. Esta proteína de la inflamación aguda nos dio una idea del estado pro-inflamatorio de las pacientes. El análisis por medio de 1H-NMR de los diferentes componentes del suero, reveló un incremento en las proteínas Glyc-A y Glyc-B en nuestra cohorte de pacientes de cáncer de mama. Recientemente, estas proteínas han sido establecidas como nuevos biomarcadores de la inflamación. En efecto, por medio de una correlación pudimos asociar las proteínas CRP, Glyc-A y Glyc-B, corroborando el estadio pro-inflamatorio de nuestras pacientes.
Así mismo, nuestras pacientes presentaban un incremento en los niveles de FABP4 plasmáticos, posible reflejo del icremento en la transcripción y liberación de dicha proteína al medio que habíamos observado previamente en el cultivo de adipocitos y células tumorales. Tras una asociación de este transportador de ácidos grasos con la CRP y las glicoproteínas Glyc-A y Glyc-B pudimos observar que había una correlación positiva entre las diferentes proteínas asociadas con el estado pro-inflamaotrio del organismo y FABP4.
El análisis del suero de nuestras pacientes por medio de 1H-NMR también nos dio información sobre el perfil lipoproteico de las mismas. Estas lipoparticulas son las principales transportadores de colesterol y triglicéridos en el organismo y alteraciones en sus concentraciones plasmáticas se han asociado con diferentes enfermedades metabólicas así como con diversos tipos de cáncer.
En este estudio hemos observado que las pacientes de cáncer de mama sufrían una alteración en el número de las diferentes lipoproteínas, tanto en sus formas pequeñas, medianas y grandes. En efecto, pudimos observar que el número de particulas HDL, LDL y VLDL era mayor en nuestras pacientes comparado con el de mujeres control sanas. Aunque varios estudios han realizado estas asociaciones en el número de partículas y determinadas enfermedades, poco se conoce sobre las alteraciones en la composición de las mismas. En este proyecto, por medio de 1H-NMR hemos discernido la composición de cada una de los subtipos de lipoproteínas en triglicéridos y colesterol. Pudimos observar que las partículas HDL, LDL y VLDL de las pacientes de cáncer de mama tenían una carga superior de colesterol y triglicéridos en comparación con las partículas de pacientes sanas.
La relación entre obesidad, y por tanto del perfil lipídico, y el estado inflamatorio del individuo han sido objeto de estudio durante varios años. Por medio del análisis bioquímico de nuestras pacientes pudimos observar que presentaban un incremento en la cantidad de triglicéridos totales. Esto sumado a la alteración en la composición lipoproteica en cuanto a su carga en triglicéridos podían ser relacionados con el estado pro-inflamatorio de las pacientes. En efecto, tras una simple correlación de los parámetros CRP y Glyc-A con la concentración de trigliceridos totales así como con las lipoproteínas ricas en trigliceridos de las pacientes de cáncer de mama pudimos observar una correlación significativa entre cada uno de los diferentes elemento, sugiriendo una relación positiva entre estas alteraciones lipoproteicas y el cáncer de mama.
Por medio del análisis por resonancia del perfil de metabolitos de bajo peso molecular en el plasma de nuestras pacientes, pudimos observar que se encontraba significativamente alterado. Observamos un incremento en los niveles de los aminoácidos de cadena ramificada leucina, isoleucina y valina, así como los aminoácidos tirosina y alanina en nuestras pacientes con cáncer de mama en comparación a nuestra cohorte sana.
Por medio de un análisis radial hemos podido observar que las pacientes presentan un perfil lipidómico, lipoproteico y metabolómico diferente de las mujeres control sanas, lo cual podría ayudar en un futuro en el diagnóstico así como en el pronóstico de pacientes con dicha enfermedad.
El estudio del cáncer de mama va más allá del conocimiento del comportamiento de la célula tumoral aislada. El conocimiento de cada una de las interacciones en su complejo microambiente tumoral puede aclarar tanto el potenciamiento de los diferentes hallmarks del cáncer, ayudar en el estudio de nuevas posibles dianas terapéuticas centradas en el bloqueo de las comunicaciones intercelulares, así como conocer los mecanismos intrínsecos en la adquisión de resistencia y tumorogenicidad de los diferentes subtipos moleculares de cáncer de mama. Así mismo, el conocimiento de las alteraciones metabólicas que suceden en el microambiente tumoral puede servirnos a la hora de estudiar posibles biomarcadores lipídicos, metabolómicos o lipoproteicos que mejoren el diagnóstico y por índole el análisis del pronóstico de las pacientes de cáncer mama.
