pmid: "19061992"
title: "Propriedades antimetastáticas da pectina cítrica modificada: uma bala, múltiplos alvos."
authors: "Glinsky VV, Raz A"
journal: "Carbohydrate research"
pubdate: "2009 Sep 28"
doi: "10.1016/j.carres.2008.08.038"
source: "PMC Full Text"
Propriedades antimetastáticas da pectina cítrica modificada: uma bala, múltiplos alvos.
Autores
Glinsky VV, Raz A
Periodico
Carbohydrate research (2009 Sep 28)
Conteudo
Propriedades antimetastáticas da pectina cítrica modificada: uma bala, múltiplos alvos
Nesta mini-revisão, examinamos a capacidade da pectina cítrica modificada (PCM), um polissacarídeo complexo solúvel em água e indigerível obtido da casca e polpa de frutas cítricas e modificado por meio de tratamento com alto pH e temperatura, de afetar inúmeras etapas limitantes da metástase do câncer. As propriedades antiaderentes da PCM, bem como seu potencial para aumentar as respostas apoptóticas das células tumorais à quimioterapia ao inibir a função antiapoptótica da galectina-3, são discutidas à luz de um possível uso dessa substância à base de carboidratos no tratamento de múltiplas malignidades humanas.
Introdução
A metástase, uma disseminação do câncer do local do tumor primário para órgãos e tecidos distantes, que causa a maior parte da morbidade e mortalidade relacionadas ao câncer, é de longe o maior desafio clínico associado ao câncer. Na busca de substâncias naturais que possam ser úteis no controle e tratamento da metástase do câncer, a pectina cítrica modificada (PCM), um polissacarídeo complexo solúvel em água e indigerível obtido da casca e polpa de frutas cítricas e modificado por meio de tratamento com alto pH e temperatura, surgiu como um dos medicamentos antimetastáticos mais promissores. Desde que os primeiros relatos indicando que a PCM é capaz de inibir a metástase experimental de melanoma e carcinoma de próstata apareceram na literatura, este composto à base de carboidratos despertou atenção significativa entre a comunidade de pesquisa do câncer. Desde então, a PCM mostrou-se eficaz tanto in vitro quanto in vivo, ou ambos, contra carcinoma de próstata, carcinoma de cólon, carcinoma de mama, melanoma, mieloma múltiplo e hemangiossarcoma. Então, como essa substância natural não tóxica à base de carboidratos afeta a disseminação metastática de várias malignidades? A PCM é rica em β-galactose e o principal mecanismo de ação estabelecido para a PCM é antagonizar a proteína de ligação a β-galactosídeo galectina-3 (Gal-3). Assim, para entender melhor como a PCM atua na disseminação metastática do câncer, acompanharemos as células neoplásicas conforme elas progridem através da cascata metastática e discutiremos como a PCM pode afetar etapas críticas limitantes desse processo ao inibir a Gal-3 e interações mediadas por Gal-3 (isto é, mediadas por β-galactosídeo).Efeitos da PCM em diferentes etapas da metástase
2.1 Anoikis, galectina-3 e PCM
Após a fuga do tumor primário e a intravasão, a primeira tarefa que as células neoplásicas transportadas pelo sangue enfrentam é sobreviver à apoptose associada à perda de ancoragem (anoiquia) e a uma jornada pela circulação. A Galectina-3 demonstrou proteger as células cancerígenas da anoiquia ao regular sua transição pelo ciclo celular, ou seja, induzindo uma parada do ciclo celular em um ponto insensível à anoiquia (fase G1 tardia). Esse efeito foi associado à indução da ciclina D1 (uma ciclina inicial de G1) e à regulação negativa dos níveis de ciclina E e ciclina A (ciclinas de G1-S), bem como ao aumento da regulação de p21(WAF1/CIP1) e p27KIP1. Trabalhos anteriores de Hsieh e Wu demonstraram que o MCP pode afetar a regulação do ciclo celular em células JCA-1 de próstata humana, ao regular negativamente a ciclina B e a cdc2. É provável que a regulação negativa da ciclina B e da cdc2 induzida pelo MCP possa resultar no acúmulo de células cancerígenas em G2/M e na subsequente indução da apoptose. Portanto, é concebível que o MCP possa reduzir o efeito anti-anoiquia da Gal-3. No entanto, atualmente, não há evidência experimental direta do efeito do MCP na anoiquia de células cancerígenas, e estudos adicionais são necessários para investigar se o MCP pode aumentar a suscetibilidade das células metastáticas a essa forma de apoptose.
2.2 Efeito do MCP na parada de células metastáticas em órgãos-alvo
A próxima etapa limitante da taxa na metástase do câncer está associada à parada das células tumorais na microvasculatura de órgãos distantes. O papel da Gal-3 na mediação da adesão de células metastáticas ao endotélio está bem estabelecido. Além disso, parece que as interações in vitro e in vivo da Gal-3 com o glicoantígeno de Thomsen-Friedenreich associado ao câncer medeiam tanto a adesão inicial das células cancerígenas à parede vascular quanto a subsequente agregação homotípica das células tumorais no local de fixação primária ao endotélio. Assim, as propriedades antiadesivas do MCP foram talvez os aspectos mais e melhor estudados de seus efeitos antimetastáticos. Desde os primeiros trabalhos, observou-se que o efeito antimetastático do MCP em células de melanoma B16 de camundongo e em células de câncer de próstata MAT-LyLu de rato está ligado à capacidade do MCP de inibir tanto a adesão das células tumorais ao endotélio quanto sua agregação homotípica. Em estudo posterior, Lehr e Pienta demonstraram que, em um painel de 11 agentes antiadesão testados, o MCP foi o inibidor mais potente da adesão preferencial de células de câncer de próstata humano ao endotélio da medula óssea in vitro. Da mesma forma, foi demonstrada uma inibição dose-dependente de células MDA-MB-435 ao endotélio humano in vitro. E, finalmente, no estudo mais recente, mostramos que o MCP é capaz de inibir a formação in vivo de depósitos metastáticos de células de carcinoma de mama e próstata humanas (Fig. 1) nos pulmões e ossos em mais de 90%. Assim, o MCP é um inibidor eficiente da adesão de células tumorais ao endotélio e da agregação homotípica de células cancerígenas envolvida na parada inicial de células metastáticas em órgãos distantes e na formação de depósitos metastáticos intravasculares.
2.3 Efeito do MCP na invasão de células cancerígenas
Após as células tumorais se alojarem nos microvasos do órgão-alvo, elas podem proliferar intravascularmente, até que o tumor metastático ultrapasse o vaso sanguíneo e invada o parênquima do órgão distante, ou extravasar antes de iniciar um crescimento tumoral secundário. O processo de extravasamento depende muito da propensão invasiva das células cancerígenas. Envolve uma série de interações das células tumorais com proteínas da matriz extracelular (MEC) associadas à membrana basal e ao estroma do órgão-alvo. Nesse aspecto, foi relatada a capacidade do MCP de inibir eficientemente as interações das células tumorais mediadas por Gal-3 com proteínas da MEC, como a laminina. Além disso, foi demonstrado que polissacarídeos de pectina cítrica inibem de forma dose-dependente a invasão através de matrigel de células endoteliais humanas, de células de carcinoma metastático de mama humano MDA-MB-231 e de células metastáticas bucais humanas. Com base nesses resultados, é concebível que os efeitos in vivo do MCP na metástase experimental de várias malignidades envolvam a inibição da invasão de células tumorais.
2.4 Efeito do MCP na sobrevivência de colônias metastáticas iniciais
Após a parada inicial em órgãos distantes e o extravasamento, a grande maioria das células cancerígenas morre devido à apoptose induzida por vários fatores, e apenas algumas delas (<2%) sobrevivem e dão origem a micrometástases. Portanto, a sobrevivência clonogênica das colônias metastáticas iniciais é uma das etapas limitantes mais importantes que determinam a eficiência do processo metastático. O principal alvo molecular do MCP, a galectina-3, é um importante regulador da apoptose de células cancerígenas. Vários artigos de revisão bastante recentes examinam em grande detalhe como a Gal-3 protege as células cancerígenas de várias formas de apoptose. Importante, como a Gal-3 exerce seus efeitos antiapoptóticos atuando nas principais vias de apoptose (isto é, mitocondrial), ela pode desempenhar um papel significativo na sobrevivência clonogênica das células cancerígenas metastáticas. Foi proposto que a função antiapoptótica da Gal-3 poderia ser alvo do MCP. Portanto, inibir a Gal-3 pelo MCP pode resultar em uma redução da sobrevivência clonogênica das células cancerígenas. De fato, nossos resultados recentes demonstram que o MCP inibe eficientemente a sobrevivência clonogênica de células de hemangiossarcoma de forma dose-dependente (Fig. 2), e essa inibição está associada a um aumento na apoptose das células tumorais. Assim, a sobrevivência clonogênica de colônias metastáticas iniciais representa mais um alvo terapêutico para o MCP.
2.5 Efeito do MCP sobre a sobrevivência de colônias metastáticas iniciais
À medida que as micrometástases evoluem para tumores secundários clinicamente relevantes, tornam-se criticamente dependentes do desenvolvimento de novos vasos sanguíneos que ocorre através do processo de angiogênese. A Galectina-3 demonstrou estar intimamente envolvida na morfogênese das células endoteliais e na angiogênese. A capacidade da Gal-3 de atuar como um quimioatrativo para células endoteliais e induzir motilidade celular endotelial, invasão através do matrigel e formação de tubos capilares, funcionando assim como um potente fator angiogênico, foi demonstrada6. Portanto, a capacidade do MCP de inibir a atividade angiogênica da Gal-3 foi pensada e confirmada com sucesso. O MCP bloqueou a quimiotaxia de células endoteliais humanas em direção à galectina-3 de forma dose-dependente, reduzindo-a em 68% a 0,005% (P<0,001) e inibindo-a completamente a 0,1% (P<0,001). O MCP também inibiu a formação de tubos capilares in vitro por células endoteliais de forma dose-dependente. Além disso, a angiogênese e a metástase espontânea in vivo foram estatisticamente reduzidas de forma significativa em camundongos portadores de tumor alimentados com MCP. Como a terapia antiangiogênica é atualmente considerada um dos aspectos mais promissores e importantes da terapia do câncer, a capacidade do MCP de inibir a angiogênese associada ao tumor é uma propriedade importante deste potencial fármaco antimetastático.Efeito do MCP na resistência das células cancerígenas à quimioterapia
A grande maioria dos fármacos antineoplásicos atualmente utilizados atua induzindo a apoptose das células tumorais por meio da via intrínseca (mitocondrial) da apoptose. Parece que a Gal-3, um importante regulador da apoptose das células cancerígenas, suprime a via mitocondrial da apoptose. Consequentemente, demonstrou-se que a Gal-3 regula diretamente a sensibilidade das células cancerígenas a vários agentes quimioterápicos, como cisplatina, estaurosporina, etoposídeo, bortezomibe, dexametasona e doxorrubicina. Assim, o MCP, como inibidor da Gal-3, pode ter o potencial de alterar drasticamente a sensibilidade das células cancerígenas a fármacos citotóxicos, suprimindo o efeito antiapoptótico da Gal-3 sobre a via mitocondrial da apoptose. Se isso for verdade, teria implicações tremendas não apenas para o tratamento e controle da metástase tumoral, mas também para a terapia do câncer em geral. Até o momento, foi demonstrado que a inibição da função antiapoptótica da Gal-3 pelo MCP foi suficiente para reverter a resistência das células de mieloma múltiplo ao bortezomibe e aumentar sua resposta à apoptose induzida pela dexametasona. Em nosso estudo recente, o tratamento de células de hemangiossarcoma com MCP aumentou drasticamente sua sensibilidade à apoptose induzida pela doxorrubicina, causando uma redução de 10,7 vezes no IC50 da doxorrubicina in vitro (de 0,0075 µg/ml para 0,0007 µg/ml). Esses resultados sugerem fortemente que a adição de MCP aos regimes terapêuticos para o tratamento de malignidades que expressam Gal-3 poderia potencialmente melhorar o efeito da quimioterapia.
Em uma nota separada, é interessante que, pelo menos em dois estudos recentes, além de aumentar a apoptose induzida por drogas citotóxicas, a capacidade do próprio MCP de induzir apoptose em células cancerígenas foi relatada. Curiosamente, parece que a indução de apoptose pelo MCP em células de mieloma múltiplo ocorre através de uma cascata de sinalização caspase-8 para caspase-3, no entanto, na ausência de mudanças significativas no potencial da membrana mitocondrial. Um estudo interessante investigando o efeito de várias formas de pectina cítrica na indução de apoptose em células de câncer de próstata humano foi relatado recentemente. Os autores relataram que o pó de pectina fracionada comercialmente disponível (FPP) induziu apoptose aproximadamente 40 vezes acima das células não tratadas em células de câncer de próstata LNCaP e C4-2. Em contraste, a pectina cítrica (CP) e a CP modificada por pH comercializada como PectaSol tiveram pouca ou nenhuma atividade apoptótica. Enquanto a análise de composição de resíduos glicosil e ligações não revelou diferenças significativas entre essas pectinas, o tratamento com base suave para remover ligações éster destruiu a atividade apoptótica do FPP, enquanto o tratamento térmico da CP levou à indução de níveis significativos de apoptose comparáveis aos do FPP. Com base nesses resultados, os autores concluíram que elementos estruturais específicos dentro da pectina cítrica são responsáveis pela atividade apoptótica, e que essa estrutura pode ser gerada, ou enriquecida, pelo tratamento térmico da pectina cítrica. Com base neste estudo, parece que o tratamento com pH não é importante para gerar formas de pectina cítrica indutoras de apoptose. No entanto, estudos anteriores demonstraram que a modificação do pH é crítica para as propriedades antiadesivas do MCP. Assim, é possível que uma combinação de tratamento de pH e temperatura usada na preparação do MCP seja uma combinação ideal para gerar polissacarídeos pécticos com propriedades antiadesivas e indutoras de apoptose.Conclusões
Devido às suas propriedades antiadesivas, promotoras de apoptose e indutoras de apoptose, parece que o MCP é capaz de atingir múltiplas etapas críticas limitantes envolvidas na metástase do câncer (Fig. 3). Além disso, ao inibir a função antiapoptótica da Gal-3 e aumentar a apoptose induzida por drogas citotóxicas, ele tem o potencial de aumentar dramaticamente a eficiência da quimioterapia convencional. A progressão desse promissor agente anticancerígeno para a prática clínica, dificultada por vários fatores, foi bastante lenta. No entanto, estudos clínicos limitados realizados até o momento demonstraram que o MCP aumentou significativamente o tempo de duplicação do antígeno prostático específico em pacientes com câncer de próstata recorrente, confirmando assim sua utilidade potencial no tratamento da neoplasia prostática. À medida que o potencial e a necessidade de desenvolvimento de produtos farmacêuticos e nutracêuticos à base de MCP estão se tornando cada vez mais reconhecidos, a adição do MCP ao arsenal de drogas anticancerígenas traz a promessa de melhorar o tratamento de múltiplas malignidades humanas.
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Referências
Figuras
O efeito do MCP na formação de depósitos metastáticos in vivo de células de carcinoma prostático humano metastático DU-145 em camundongos. Camundongos machos HsdIcr:Ha(ICR)-scid com seis semanas de idade foram injetados por via intravenosa (na veia da cauda lateral) com 1×106 de células cancerosas marcadas fluorescentemente em 200µl de meio RPMI-1640 completo (controle não tratado, painel superior), ou meio RPMI-1640 completo suplementado com 0,25% (concentração final p/v) de MCP (painel inferior). Três horas após a injeção, os animais foram eutanasiados, os pulmões foram removidos e examinados por microscopia de epifluorescência.
O efeito do MCP na sobrevivência e crescimento clonogênico de células de hemangiossarcoma SVR. Células SVR foram plaqueadas em baixa densidade (200 células/poço) em placas de 24 poços na presença de concentrações crescentes de MCP (de 0 a 0,5%). Sete dias depois, as colônias ≥ 15 células foram contadas. Observe a inibição dose-dependente da sobrevivência e crescimento clonogênico de células de hemangiossarcoma SVR pelo MCP. Reproduzido com permissão da Ref..
Uma representação esquemática das etapas críticas limitantes da taxa na metástase do câncer, que podem ser eficientemente alvo do MCP.