pmid: "33384409"
title: "NAD"
authors: "Navas LE, Carnero A"
journal: "Signal transduction and targeted therapy"
pubdate: "2021 Jan 01"
doi: "10.1038/s41392-020-00354-w"
source: "PMC Full Text"
NAD
Autores
Navas LE, Carnero A
Periodico
Signal transduction and targeted therapy (2021 Jan 01)
Conteudo
Metabolismo de NAD+, stemness, a resposta imune e câncer
NAD+ foi descoberto durante a fermentação de leveduras, e desde sua descoberta, seus papéis importantes no metabolismo redox, envelhecimento e longevidade, sistema imunológico e reparo de DNA foram destacados. Uma desregulação dos níveis de NAD+ tem sido associada a doenças metabólicas e doenças relacionadas ao envelhecimento, incluindo neurodegeneração, respostas imunes defeituosas e câncer. O NAD+ atua como cofator por meio de sua interação com o NADH, desempenhando um papel essencial em muitas reações enzimáticas do metabolismo energético, como glicólise, fosforilação oxidativa, oxidação de ácidos graxos e o ciclo do TCA. O NAD+ também desempenha um papel na desacetilação por sirtuínas e na ADP-ribosilação durante dano/reparo de DNA pelas proteínas PARP. Finalmente, diferentes proteínas NAD hidrolases também consomem NAD+ enquanto o convertem em ADP-ribose ou seu equivalente cíclico. Algumas dessas proteínas, como CD38, parecem estar extensivamente envolvidas na resposta imune. Como o NAD não pode ser obtido diretamente dos alimentos, o metabolismo do NAD+ é essencial, e a NAMPT é a enzima-chave que recupera o NAD a partir da nicotinamida e gera a maior parte dos pools celulares de NAD. Devido à complexa rede de vias nas quais o NAD+ é essencial, o papel importante do NAD+ e de sua enzima geradora-chave, a NAMPT, no câncer é compreensível. No presente trabalho, revisamos o papel do NAD+ e da NAMPT nas formas como podem influenciar o metabolismo do câncer, o sistema imunológico, stemness, envelhecimento e câncer. Finalmente, revisamos algumas pesquisas em andamento sobre abordagens terapêuticas.
Introdução
Nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+) é um metabólito abundante que desempenha um papel essencial na manutenção da homeostase celular. O NAD+ atua como cofator em múltiplas reações de oxidação-redução (redox) relacionadas à produção de energia, glicólise, ciclo do ácido tricarboxílico (TCA), fosforilação oxidativa (OXPHOS), oxidação de ácidos graxos (FAO) e biossíntese de serina. Por outro lado, o NAD+ é um substrato para diferentes enzimas de sinalização, como sirtuínas, PARPs e cADPRSs. Nessas reações, o NAD+ é degradado e clivado em ADP-ribose e nicotinamida (NAM), que podem ser reciclados.
a Estrutura da nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD+). Esta molécula é formada por adenosina monofosfato (AMP) ligando-se à nicotinamida mononucleotídeo (NMN). O AMP é formado por adenosina (em verde), anel de ribose (em azul) cuja hidroxila (marcada em vermelho) pode ser fosforilada resultando em NADP+, e grupo fosfato (em laranja). O NMN é formado por um anel de ribose, grupo fosfato e nicotinamida (NAM) (em rosa) que é responsável pelas funções redox do NAD+, portanto, o átomo de carbono (marcado em vermelho) é capaz de aceitar um ânion hidreto (H+, 2e-) levando à forma reduzida NADH. Além das funções redox clássicas, o NAD+ atua como substrato de múltiplas enzimas doando o grupo adenosina difosfato ribose (ADP-ribose) e liberando nicotinamida como produto da reação catabólica. b Estrutura dos diferentes estados do NAD+. O NAD+ pode ser fosforilado a NADP+ pela enzima NADK. Assim, NAD+ e NADP+ podem ser reduzidos a NADH ou NADPH, respectivamente. NADH nicotinamida adenina dinucleotídeo, NAD+ nicotinamida adenina dinucleotídeo, NADP+ nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato, NADPH nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato reduzido
NAD+ no metabolismo do câncer. As células cancerosas dependem mais da glicólise (via em amarelo) do que da fosforilação oxidativa mitocondrial (OXPHOS) (em preto), o que é chamado de Efeito Warburg. A via das pentoses fosfato (em roxo), a síntese de serina (em verde) e a síntese de ácidos graxos (em azul) também são reguladas positivamente no câncer e dependem da glicólise como núcleo do metabolismo do câncer. A glutaminólise (em vermelho) também é regulada positivamente como a principal fonte de nitrogênio. Todas essas vias requerem os cofatores NAD+/NADH/NADP+/NADPH como cofatores essenciais para apoiar uma produção de energia mais rápida, neutralizar a produção de ROS e sintetizar blocos de construção para a proliferação tumoral. G6PD glicose-6-fosfato desidrogenase, GSH glutationa, GSSG dissulfeto de glutationa, ROS espécies reativas de oxigênio, GAPDH gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase, LDH lactato desidrogenase, PRPP 5-fosforribosil-1-pirofosfato
Vias de biossíntese de NAD+. O NAD+ pode ser sintetizado a partir de diferentes precursores dietéticos pela via de novo (a partir de Trp), pela via Preiss–Handler (a partir de NA) e pela via dos nucleosídeos (a partir de NAR ou NR nicotínico). No entanto, a principal fonte de NAD+ é a via de salvamento, onde o produto catabólico (NAM), proveniente de enzimas consumidoras de NAD+ (sirtuínas, PARPs e cADPRSs), é reciclado para reconstituir NAD+
Para responder à alta e dinâmica demanda celular de NAD+ tanto para processos redox quanto não redox, as células de mamíferos precisam sintetizar NAD+ a partir de diferentes precursores dietéticos por meio da via de novo e da via Preiss–Handler (Fig. 1). De fato, uma deficiência dietética crônica desses precursores leva à pelagra, que é caracterizada por diarreia, dermatite, demência, danos neurológicos e até morte. Durante uma investigação sobre um tratamento para pelagra na década de 1920, o NAD+ foi descoberto como um metabólito essencial para as células (Fig. 2). Alternativamente, as células podem reciclar e reconstituir o NAD+ a partir de seus produtos catabólicos por meio da via de salvamento, que é a rota preferencial para as células reabastecerem os estoques de NAD (Fig. 3). Os níveis de NAD são componentes limitantes, e a disponibilidade de NAD é essencial para a funcionalidade celular. Portanto, a biossíntese, a localização subcelular e o transporte sistêmico do NAD e de seus intermediários são fundamentais para a regulação de diversos processos biológicos com impacto significativo na funcionalidade celular e tecidual. Até o momento, estudos revelaram uma camada complexa de efeitos específicos de tecido/órgão e papéis diferenciais para vários intermediários do NAD.
Concentração e compartimentalização do NAD+
Embora a forma oxidada, NAD+, seja o estado mais abundante e onipresente nas células, sua disponibilidade pode flutuar. De fato, a concentração livre de NAD+ varia amplamente dependendo de vários fatores, incluindo seu compartimento subcelular; o tipo celular; o nível de glicose, incluindo privação; a ingestão e restrição calórica; o exercício; a idade; e os ciclos circadianos. Foi demonstrado que as concentrações dos estoques de NAD+ citosólico e nuclear são bastante semelhantes (aproximadamente 100 µM) porque esses compartimentos são interconectados. O estoque de NAD+ mitocondrial, com uma concentração maior (~250–500 µM), é uma fonte independente, uma vez que a membrana mitocondrial é impermeável ao NAD+ e ao NADH. A concentração livre de NAD+ também depende do tipo celular. Por exemplo, os miócitos têm um estoque mitocondrial de NAD+ maior, enquanto hepatócitos e astrócitos têm estoques citosólicos de NAD+ maiores.
Além disso, a concentração de NAD+ pode oscilar ao longo do dia devido à regulação circadiana. O complexo CLOCK:BMAL1 ativa o promotor de NAMPT, a enzima crítica da via de salvamento do NAD+, de forma cíclica a cada 24 horas, aumentando a produção de NAD+. Além disso, a SIRT1, uma enzima consumidora de NAD+, contrapõe o efeito do complexo circadiano ao desacetilar o BMAL1 e as histonas na região promotora de outros genes regulados.
NAD+ tem uma meia-vida curta, de aproximadamente 1 h em células de mamíferos, e capacidade limitada de difundir através das barreiras da membrana celular. Essa impermeabilidade garante uma regulação local rápida dos processos fisiológicos dependentes de NAD, e uma extensa compartimentalização de muitas enzimas envolvidas na biossíntese ou consumo de NAD+ também foi descrita. Portanto, a concentração de NAD+ não é uniforme dentro de uma célula. A maioria das vias de sinalização bioenergéticas e dependentes de NAD+ são ativadas em diferentes compartimentos subcelulares, e o NAD+ localmente acessível é necessário para esses processos metabólicos. NAD+ foi detectado no núcleo e em quase todas as organelas citoplasmáticas.
A concentração extracelular de NAD+ no soro sanguíneo de mamíferos é mantida em um nível baixo, entre 0,1 e 0,5 μM, sob condições fisiológicas. No entanto, o nível de NAD+ extracelular está conectado aos estoques intracelulares de NAD+. Células, especialmente células cancerosas, liberam NAD+ intracelular no meio de cultura, indicando que o NAD+ pode servir como uma molécula de sinalização autócrina ou parácrina para células vizinhas. O NAD+ extracelular restaura os estoques intracelulares de NAD+ e ajuda a neutralizar a morte celular induzida pela inibição de NAMPT.
O NAD+ extracelular é consumido principalmente pela ação da CD38, uma glicoidrolase de NAD+ transmembrana expressa ubiquitariamente. A expressão de CD38 retarda o desenvolvimento do câncer ao reduzir os níveis de NAD+, com uma redução no metabolismo celular que leva à parada do ciclo celular. O NAD+ extracelular também desempenha papéis importantes na modulação imunológica. A inflamação pode desencadear a liberação de NAD+ intracelular no espaço extracelular, que por sua vez ajusta finamente a resposta imune. Especificamente, o NAD+ extracelular atua como uma citocina pró-inflamatória que estimula granulócitos, aumentando a quimiotaxia. Além disso, evidências sugerem que o NAD+ extracelular tem um papel regulador importante na resposta antitumoral de células T. As células T reguladoras Foxp3+ (Tregs) são especificamente suscetíveis à morte celular induzida por NAD+, e a administração sistêmica de NAD+ depleta seletivamente as Tregs, promovendo respostas antitumorais em modelos de camundongos com xenoenxertos tumorais. Células T com expressão reduzida de CD38 na superfície exibiram níveis mais elevados de NAD+ e respostas antitumorais superiores, incluindo fosforilação oxidativa aprimorada, maior nível de glutaminólise e dinâmica mitocondrial alterada.
Funções redox do NAD+
Quando inicialmente descoberta, a função do NAD+ foi atribuída ao transportador universal de elétrons em reações redox para obtenção de energia em processos catabólicos. Durante a glicólise, o NAD+ é reduzido a NADH mediante a oxidação do gliceraldeído-3-fosfato (GAPDH) no citosol. Cada molécula de glicose gera 2 moléculas de NADH, que podem ser transportadas para a mitocôndria; 2 moléculas de ATP; e 2 moléculas de piruvato. Sob condições anaeróbicas, o piruvato pode ser reduzido a lactato pela lactato desidrogenase (LDH), enquanto o NADH é oxidado para regenerar o NAD+. Quando o oxigênio está disponível, o piruvato pode ser oxidado a acetil-CoA, com uma redução do NAD+. Outra fonte de acetil-CoA é gerada pela beta-oxidação de ácidos graxos (FAO), onde o NAD+ é reduzido a NADH.
Na mitocôndria, a acetil-CoA entra no ciclo TCA, gerando 8 moléculas de NADH. Todas essas moléculas de NADH e aquelas geradas pela glicólise podem ser oxidadas de volta a NAD+ no complexo I, denominado NADH/coenzima Q redutase, da cadeia de transporte de elétrons (ETC). Por fim, 30 moléculas de ATP são produzidas a partir dessas moléculas de NADH; no entanto, um número substancial de espécies reativas de oxigênio (ROS) também são geradas. Níveis excessivos de ROS podem causar danos oxidativos graves, que podem ser reduzidos por um sistema antioxidante formado por SODs, catalases, MAPKS, SIRTs, GSH, vitaminas C e E.
A produção de ATP na mitocôndria e a manutenção do potencial de membrana requerem o NAD+ como cofator universal. O NAD+ é reduzido a NADH ao ganhar dois elétrons e um próton de substratos em múltiplas etapas do ciclo TCA. O NADH mitocondrial é oxidado ao doar seus elétrons para o complexo I (NADH:ubiquinona oxidorredutase) no canal transportador de elétrons. Esses elétrons são sequencialmente repassados do complexo I para a ubiquinona (coenzima Q10), complexo III, citocromo c e complexo IV (citocromo c oxidase), resultando na redução do oxigênio a água. Esse fluxo de elétrons está acoplado ao bombeamento de prótons pelos complexos I, III e IV através da membrana interna e para o espaço da membrana mitocondrial interna, gerando um gradiente de prótons. Os prótons reentram na matriz através da F0F1-ATP sintase, criando um fluxo que impulsiona a síntese de ATP. Como o ciclo TCA e o canal transportador de elétrons requerem NAD+ e NADH, respectivamente, uma razão NAD/NADH ideal é necessária para um metabolismo mitocondrial eficiente. O pool de NAD+ mitocondrial é relativamente distinto do restante da célula. As razões NAD/NADH citoplasmáticas variam entre 60 e 700 em uma célula eucariótica típica; no entanto, as razões NAD/NADH mitocondriais são mantidas em níveis muito mais baixos. Numerosos estudos realizaram investigações aprofundadas sobre os fatores que influenciam a razão NAD/NADH mitocondrial.
Em contraste com o NAD+, a forma fosforilada, NADP+, é necessária para o processo de anabolismo, incluindo a síntese de ácidos nucleicos pela via das pentoses fosfato (PPP). Além disso, sua forma reduzida, NADPH, é essencial para diminuir os níveis de ROS. De fato, muitas proteínas antioxidantes dependem do NADPH como cofator. Por exemplo, a redução do dissulfeto de glutationa (GSSG) para glutationa (GSH) é impulsionada pelo NADPH gerado durante a primeira etapa da via PPP, quando a glicose-6-fosfato é convertida em 6-P-gluconato. O NADPH também é um cofator importante na síntese de ácidos graxos (FAS), que é necessária para a síntese de membranas em células em proliferação, usando acetil-CoA como precursor.
A manutenção da homeostase redox intracelular é um processo celular crítico que requer um equilíbrio entre a geração e a eliminação de espécies reativas de oxigênio (ROS), pois níveis excessivos de ROS podem resultar em morte celular. O NAD+ é um importante regulador dos níveis celulares de ROS que podem se acumular com a depleção de NAD+. Essa regulação é particularmente importante em células cancerígenas, que geralmente têm produção aumentada de ROS e exigem um controle muito rigoroso do equilíbrio de ROS.
O NAD demonstrou contribuir para a capacidade celular de tolerar o estresse oxidativo em vários estudos. Em linhagens celulares de CRC ou glioma, a NAMPT funciona para aumentar os pools de NADH, protegendo as células contra o estresse oxidativo. Em modelos de câncer de mama, o aumento do pool de NAD+ pode ser convertido em NADPH através da via das pentoses fosfato, mantendo assim a glutationa no estado reduzido. Além disso, em vários estudos, a depleção de NAD aumentou a suscetibilidade das células cancerígenas ao estresse oxidativo por meio de uma redução na capacidade antioxidante, diminuindo a regulação das proteínas antioxidantes. Em muitos desses estudos, uma possível janela terapêutica foi observada após a inibição da NAMPT, uma vez que a resposta das células normais foi diferente da das células tumorais. No entanto, essa resposta à inibição da NAMPT não é uma característica universal das células tumorais; ou seja, nem todas as células cancerígenas exibem um aumento de ROS ou depleção de NAD+ após a inibição da NAMPT. Em sarcoma de Ewing e algumas linhagens celulares de NSCLC, por exemplo, a inibição da NAMPT não cria um desequilíbrio nas ROS, sugerindo que mecanismos compensatórios mantêm os níveis de NAD+. No entanto, vários estudos relataram a eficácia da combinação de inibidores da NAMPT com agentes indutores de ROS, resultando em produção excessiva de ROS, o que aumentou a eficácia do tratamento contra o crescimento de tumores.
A disponibilidade de NAD no citoplasma é um determinante chave da taxa de fluxo de NADH e piruvato para as mitocôndrias e, portanto, da taxa de glicólise. A eliminação do NAD+ citoplasmático bloqueia a glicólise e leva à morte celular. No entanto, muitos trabalhos sugeriram que a maquinaria biossintética de NAD+ dentro das mitocôndrias mantém o pool de NAD+ mitocondrial em resposta a estresses ambientais e nutricionais.
Importantes insights metabólicos e moleculares sobre o papel metabólico essencial do NAD+ na função redox foram obtidos a partir de estudos em camundongos NAMPT-KO. Os autores relataram que camundongos NAMPT-nulo (NAMPT−/−) apresentaram letalidade embrionária em estágios iniciais, e os camundongos adultos morrem dentro de 5–10 dias após a depleção de NAMPT. Camundongos NAMPT-nulo têm síntese reduzida de NAD+ e nenhuma outra enzima biossintética de NAD. Esses defeitos levam a uma profunda desregulação de outros genes dependentes de NAD, como SIRTs, PARPs e proteínas acetiladas no eixo Sirt3-Foxo4, e supressão do ciclo TCA. Essa supressão do ciclo TCA resulta em uma grande diminuição de ATP, o que afeta adversamente todas as proteínas dependentes de ATP, incluindo aquelas envolvidas no transporte, mobilização e captação de nutrientes, levando à morte do camundongo. No entanto, outros papéis da função não redox nesse fenótipo não foram especificamente explorados.
Funções não redox: NAD+ como substrato
Tanto NAD+/NADH podem ser convertidos de forma quase ilimitada sem serem consumidos. Portanto, em teoria, a quantidade de NAD+ deveria ser igual à quantidade de NADH nas células. A realidade, no entanto, é bastante diferente. NAD+ é ~600–1100 vezes mais abundante que NADH, porque NAD+ participa de outros múltiplos processos moleculares não redox, incluindo reparo de DNA, sinalização celular, modificações pós-traducionais, metabolismo mitocondrial, respostas inflamatórias, senescência e apoptose. Nessas reações não redox, NAD+ é consumido como substrato por diferentes tipos de enzimas, incluindo sirtuínas, PARPs e a família cADPRS de ectoenzimas. Essas enzimas usam NAD+ como doador de ADP-ribose e liberam NAM como produto de reação de reciclagem.
As PARPs, localizadas no núcleo, medeiam muitos processos biológicos, incluindo reparo de DNA, regulação transcricional e metabolismo (41, 45), transferindo longas cadeias e ramos de polímeros de ADP-ribosil para seus substratos proteicos. CD38 e CD157 da família cADPRS de ectoenzimas geram ADP-ribose cíclico (cADPR) e NAADP, potentes segundos mensageiros para sinalização de cálcio. Na família de proteínas sirtuínas, o NAD medeia a desacetilação, desmalonilação/desuccinilação e ADP-ribosilação de proteínas alvo. As famílias PARP e cADPRS afetam significativamente os níveis celulares de NAD, limitando a disponibilidade de NAD para outras enzimas consumidoras de NAD. Assim, foi demonstrado que a inibição de PARP1 ou CD38 aumenta os níveis de NAD+, levando a um aumento na atividade de SIRT1. Portanto, essas enzimas dependentes de NAD+, a saber, sirtuínas, PARPs e cADPRSs, são capazes de co-regular-se mutuamente em competição pelo mesmo pool intracelular limitante de NAD+. Por exemplo, SIRT1 pode inibir PARP1 por desacetilação, aumentando os níveis de NAD+, enquanto PARP2 reprime a transcrição de sirtuínas. A importância do papel do NAD+ nas reações não redox foi restabelecida nos últimos anos e, consequentemente, o NAD+ tem sido proposto como um elo entre metabolismo e sinalização em muitos processos fisiológicos e doenças.
NAD+ em células pluripotentes e tronco
Células somáticas podem adquirir capacidade de auto-renovação e outras propriedades tronco por meio da desdiferenciação. A expressão de alguns fatores de transcrição, como os fatores de Yamanaka (OSKM), incluindo Oct3/4, Sox2, c-Myc e Klf4, reprograma células somáticas para células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs). Este processo de reprogramação de pluripotência está intimamente relacionado à desdiferenciação de células cancerígenas em células-tronco cancerígenas (CSCs). Semelhante às células pluripotentes e tronco, as CSCs têm a capacidade de se auto-renovar e se diferenciar em células progenitoras. Células cancerígenas diferenciadas são capazes de adquirir propriedades semelhantes a tronco por meio da desdiferenciação, assim como as iPSCs. Tanto as CSCs quanto as iPSCs ativam o efeito Warburg, intensificado em estado hipóxico, para manter o fenótipo de stemness. Portanto, o termo glicólise é usado para descrever stemness.
Nesse contexto, uma alta razão NAD+/NADH foi encontrada em iPSCs humanas e células-tronco embrionárias (ESCs). Son et al. propuseram o NAD+ como modulador da pluripotência de células-tronco em iPSCs por meio da promoção dos fatores OSKM. Eles também mostraram que a suplementação com NAM contorna a senescência e a apoptose e, consequentemente, promove a reprogramação durante a geração de iPSCs. De fato, uma análise dos transcriptomas de iPSCs e células-tronco mostrou níveis altamente regulados positivamente de NAMPT.
NAMPT e/ou NAD reduzem o pool e inibem a proliferação de células-tronco progenitoras neurais. Em muitas linhagens, NAD e NAMPT podem ser necessários não apenas para a proliferação, mas também para as decisões de destino celular. Células progenitoras de tronco neurais requerem NAMPT para a progressão do ciclo celular. No entanto, na linhagem de oligodendrócitos, a regulação negativa de NAMPT reduziu a oligodendrogênese in vivo.
A inibição de NAMPT diminui fortemente os níveis de OCT4 e outros fatores de pluripotência, como Sox2, Klf4 ou NaGOG, e fatores EMT, como Twist, Snai1, Slug ou FoxC2. A regulação negativa de NAMPT também aumenta a expressão de fatores de diferenciação pluripotentes. Foi demonstrado que, em células-tronco humanas, uma redução de 50% no nível de NAD+ causa diferenciação espontânea e apoptose. As iPSCs apresentam níveis mais elevados de enzimas da via de salvamento da síntese de NAD e dependem delas para sobrevivência. Além disso, a nicotinamida, precursora de NAD, aumenta a sobrevivência das hSCs. Níveis suprafisiológicos de NA aumentam a extensão da reprogramação de iPSCs. Em modelos murinos in vivo, um aumento no nível intracelular de NAD+ pelo tratamento com ribosídeo de NA rejuveneceu células-tronco intestinais, neurais e musculares e prolongou a vida útil. A suplementação dietética com precursores de NAD também aumenta a atividade mitocondrial. Portanto, o aumento de NAD na célula sustenta stemness e pluripotência, nos quais a função mitocondrial eficiente parece ser necessária.
No entanto, o NAD não é essencial apenas para o metabolismo, mas também para outras atividades, como blocos de construção de outras vias sintéticas celulares, reparo de DNA, molécula de transdução de sinal, autofagia ou regulação epigenética. Estudos mostraram que o NAD é um cofator importante para funções neurais que possuem altas demandas energéticas. O aumento dos níveis de NAD+ retarda a senescência em células-tronco mesenquimais. Os níveis de NAD+ e NAMPT em tecidos neurais são reduzidos com a idade, e a reposição de NAD reduz a gravidade da neuropatologia da ataxia telangiectasia, restaurando a função neuromuscular e a perda de memória que acompanham os processos de envelhecimento. O NAD estimula o reparo do DNA através do PARP, melhorando a atividade mitocondrial.
Em paralelo, um aumento na atividade da NAMPT impulsiona a autofagia, enquanto uma diminuição na OCT4 intensifica a inibição da autofagia. Essas descobertas levaram à hipótese de que níveis basais de autofagia são necessários para a pluripotência adquirida pelas CSCs. A indução de autofagia por rapamicina, sob privação de soro ou através de um peptídeo BECNI, mostrou um aumento nas propriedades de stemness. A NAMPT, através da OCT4, regula a fosforilação do mTOR, um importante regulador negativo da autofagia. Em células-tronco musculares normais, níveis basais de autofagia contribuem para a manutenção da stemness e pluripotência.
Portanto, um aumento de NAD+ levou a um aumento na proliferação de células-tronco e na pluripotência, conforme determinado pela expressão de marcadores de SC. No entanto, os aumentos de NAD também levaram à redução da ativação da via canônica WNT. Além disso, quando tratadas com NAD+, as SCs embrionárias tornaram-se resistentes à diferenciação induzida por BMP4. Além disso, o NAD+ não conseguiu induzir morfologia de stemness ou ativar genes-tronco, como nanog, GBX2, REX1 ou OTX2. Isso sugere que o NAD sozinho não é capaz de induzir uma rede transcricional completa de células-tronco, mas é capaz de induzir um estado intermediário de SC que pode ser positivamente afetado por sinais adicionais de reprogramação. Essas SCs preparadas convertem a maior parte da glicose em lactato, facilitando a reciclagem do NAD do citosol e garantindo sua utilização em outras vias de síntese celular. O NAD+ também aumenta a supressão mitocondrial do oxigênio e da produção de ATP. Células-tronco embrionárias ingênuas, como aquelas preparadas pelo NAD, também consomem glutamina como um nutriente importante e produzem a-cetoglutarato para a desmetilação de H3K27me3, mantendo assim o estado hipometilado das células-tronco embrionárias.
NAD+ e envelhecimento
Um desequilíbrio na razão NAD+/NADH ou NADP+/NADPH pode desestabilizar a homeostase celular, causando não apenas pelagra, mas também envelhecimento, doenças neurodegenerativas, alterações inflamatórias, infecções, doenças cardiovasculares e câncer. O contexto mais estudado para a depleção de NAD+ é o envelhecimento, no qual uma redução significativa na atividade da sirtuína e seus efeitos antienvelhecimento relatados foram observados e referências nele). A depleção de NAD+, conforme descrito anteriormente, causa disfunção mitocondrial, um declínio na produção de energia e acúmulo de ROS que produzem alto estresse oxidativo. O aumento de ROS e estresse oxidativo combinado com um acúmulo de mutações no genoma leva à ativação crônica da PARP. Níveis elevados de PARP levam ao consumo rápido do pool de NAD+ e, consequentemente, a uma diminuição nos níveis de sirtuína, promovendo o envelhecimento. Em contraste, o tratamento com precursores de NAD+, bem como outras formas de consumo de energia, como por meio de exercícios, restrição calórica, jejum e baixa disponibilidade de glicose, pode neutralizar os efeitos do envelhecimento ao aumentar a regulação da NAMPT, que pode reconstituir os níveis de NAD+ e promover a ativação da sirtuína.
Muitos desses marcadores do envelhecimento comumente se manifestam com marcadores do câncer. Não é surpreendente que envelhecimento e câncer sejam dois processos interligados. Gomes et al. sugeriram que a produção de ROS aumenta devido à redução de NAD+ durante o envelhecimento e promove o acúmulo do fator induzível por hipóxia-1α (HIF-1α), levando à reprogramação metabólica, que é uma marca do câncer. Por outro lado, a recuperação dos níveis de NAD+ pela suplementação com ribosídeo de nicotinamida, NR, precursor da via dos nucleosídeos, melhora a função das mitocôndrias e das células-tronco em camundongos idosos. Consistentemente, a superexpressão de NNMT e NMNAT3 e a subsequente restauração do pool mitocondrial de NAD+ aumentam a vida útil das MSCs humanas ao inibir a senescência celular e aumentar a eficiência de reprogramação de células somáticas diferenciadas.
O envelhecimento é caracterizado por um declínio no potencial regenerativo dos tecidos. A função reduzida das células-tronco leva à diminuição da reposição do tecido em praticamente todos os compartimentos de células-tronco adultas. A falta de reparo eficiente desses tecidos danificados é consequência do declínio das células-tronco e do envelhecimento. A importância do NAD+ para manter o pool e a pluripotência das células-tronco o torna um cofator essencial durante o envelhecimento.
Uma redução na síntese de NAD+ é uma das principais causas da depleção de NAD no envelhecimento. De acordo com isso, os níveis de NAMPT diminuem em muitos tecidos durante o envelhecimento do organismo. Embora vários fatores pareçam afetar os níveis de NAMPT, foi relatado que o complexo CLOCK:BMAL1, o fator de transcrição central nos ritmos circadianos, se liga diretamente à região reguladora do NAMPT e regula sua expressão. Os níveis de NAD+ e NAMPT apresentam oscilações circadianas amplificadas pelo ciclo composto por NAMPT-NAD-SIRT1, uma vez que a SIRT1 regula a expressão gênica circadiana ao desacetilar BMAL1 e PER2. Portanto, o envelhecimento diminui os ritmos circadianos que reduzem o NAMPT e, consequentemente, o NAD, e, por sua vez, essas alterações regulam o envelhecimento.
Durante o envelhecimento, os níveis de ROS aumentam, causando um aumento no dano ao DNA. Consequentemente, há um aumento na atividade da PARP e na quantidade de NAD utilizado como substrato. A inibição genética ou farmacológica da PARP1 previne o declínio do NAD durante o envelhecimento. No entanto, a inibição da PARP impede o reparo do DNA, aumenta o dano ao DNA e acelera o início do câncer.
O envelhecimento causa múltiplas alterações no metabolismo corporal e vice-versa, conectando intimamente ambos os fenótipos. Aumentos na obesidade e alterações no acúmulo de gordura estão associados ao envelhecimento, e a obesidade também acelera o envelhecimento ao induzir inflamação em vários tecidos. Durante o envelhecimento, os níveis de NAD diminuem em vários tecidos, incluindo fígado e tecidos adiposos. Portanto, todas as vias e reações metabólicas nas quais o NAD está envolvido também são alteradas pelo envelhecimento, e essa atividade metabólica reduzida tem sido associada a inúmeras doenças metabólicas relacionadas ao envelhecimento, como o diabetes. Os níveis de NAD também estão relacionados à secreção e sensibilidade à insulina. De fato, camundongos com níveis reduzidos de NAMPT, como camundongos heterozigotos genéticos para NAMPT, apresentaram baixa tolerância à glicose devido à secreção prejudicada de insulina. A administração do produto do NAMPT, o mononucleotídeo de nicotinamida, NMN, levou à recuperação tanto dos níveis de NAD quanto da produção de insulina. Curiosamente, camundongos com depleção de NAMPT específica de adipócitos também apresentaram resistência à insulina em seus músculos e fígado. Os adipócitos e outras células podem secretar eNAMPT, e os níveis plasmáticos de eNAMPT geralmente estão aumentados na obesidade. A obesidade também reduz o NAMPT ao induzir a expressão de miR34a. Em contraste, a redução dos níveis de miRNA34a aumenta a enzima NAMPT e restaura os níveis de NAD.
A suplementação nutricional de precursores de NAD pode reduzir a resistência à insulina durante a obesidade e o envelhecimento e referências nele). Esse efeito parece envolver a via da sirtuína. A administração de NR aumenta os níveis de NAD+, facilitando a desacetilação de FOXO1 pelo aumento da expressão de SIRT1. Além disso, o aumento dos níveis mitocondriais de NAD pelo NR exógeno também promove a desacetilação de SOD2 e NDUFA9 através dos níveis aumentados de SIRT3. A suplementação com NMN, produto da NAMPT exógena, também aumenta o pool de NAD, melhorando a resistência hepática à insulina. Além disso, a suplementação com NMN restaura a expressão de genes envolvidos no estresse oxidativo, na resposta inflamatória e nos ritmos circadianos. As sirtuínas têm sido consideradas alvos principais da regulação do envelhecimento e longevidade pelo NAD. Agora está claro que o NAD e/ou metabólitos relacionados têm outros papéis na regulação do metabolismo do envelhecimento que são independentes da atividade da sirtuína.
Muito interessantemente, camundongos CD38-KO apresentaram maior longevidade e foram protegidos contra a diminuição dos níveis de NAD associada à idade, indicando que outras enzimas consumidoras de NAD podem desempenhar um papel importante no envelhecimento e em doenças dependentes da idade.
NAD+ e NAMPT na inflamação e no microambiente imunológico
Respostas inatas e adaptativas no câncer
A hematopoiese declina com a idade, resultando em uma produção diminuída de células imunes adaptativas—um processo denominado imunossenescência—. Camundongos idosos apresentam uma diminuição na capacidade de reconstituição de suas células-tronco hematopoiéticas (CTHs), correlacionando-se com um aumento no dano ao DNA e com um aumento nos níveis de efetores da senescência, como p16INK4a. De fato, células-tronco hematopoiéticas velhas de camundongos INK4a−/− (KO) mostraram melhor capacidade de enxerto em comparação com as CTHs de camundongos selvagens idosos. De fato, camundongos selvagens idosos apresentam um número maior de CTHs fenotipicamente identificadas, mas sua "capacidade de células-tronco" é diminuída.
Além das células tumorais, o microambiente contém uma miríade de componentes não neoplásicos que podem apoiar ou inibir, dependendo das condições em cada caso. As possíveis modificações metabólicas de todos os componentes celulares ou do microambiente que afetam o metabolismo, o transcriptoma, as propriedades e o fenótipo do tumor foram claramente descritas. O metabolismo do NAD e suas respostas baseiam-se na comunicação cruzada entre o câncer e as células imunes infiltrantes, afetando o crescimento tumoral, a malignidade e a evasão imune. A regulação das respostas imunes no microambiente tumoral depende de diferentes tipos de células hospedeiras, incluindo células endoteliais, células-tronco/estromais mesenquimais, fibroblastos associados a tumores (TAFs e CAFs) e células imunes infiltrantes de tumores, como linfócitos, macrófagos, células supressoras mieloides e neutrófilos associados a tumores.
TAFs interagem com células estromais secretando fatores de crescimento, citocinas e quimiocinas, incluindo IL6, TGFβ e CCL2, para amplificar sistemas de evasão imunológica, atraindo células imunossupressoras para o microambiente tumoral, e também formam uma rede de mediadores pró-inflamatórios no local do tumor. Os linfócitos infiltrantes de tumor (TILs) são essenciais para a resposta imune correta. A composição dos linfócitos infiltrantes de tumor depende de muitos fatores, incluindo tipo tumoral, localização, estágio, stemness e resposta a terapia anterior. No entanto, a presença de linfócitos dentro do tumor é frequentemente associada a uma melhor resposta à imunoterapia baseada em checkpoints imunológicos. No entanto, a inflamação excessiva ou crônica exaure as células imunes devido à exposição constante de antígenos T, causando disfunção com a expressão mantida de receptores inibitórios como PD1 e CTLA4, que alteram a transcrição. Os macrófagos associados a tumor são importantes mediadores da tumorigênese e também formam alças recíprocas com CAFs. Esses fibroblastos promovem o recrutamento de monócitos e a polarização para o fenótipo M2. Por outro lado, os macrófagos M2 induzem a ativação de CAFs. Os macrófagos associados a tumor induzem a supressão imune, mediando a expressão sustentada de receptores inibitórios. TAL também libera várias citocinas, como IL10 e TGFβ, contribuindo para o ambiente imunossupressor.
TAMs e MSDCs são geralmente considerados chave para a evasão da imunovigilância tumoral; no entanto, células supressoras mieloides e neutrófilos associados a tumor recentemente atraíram grande atenção no campo. As subpopulações de células mieloides definidas por sua capacidade de imunossupressão são geradas devido ao recrutamento aberrante de células mieloides em tumores. Durante a tumorigênese, CXCR4/CXCL12 mobiliza essas células para infiltrar tumores e promover a tumorigênese. Essas células mieloides imunossupressoras interrompem mecanismos importantes de imunovigilância, incluindo a apresentação de antígenos por células dendríticas, ativação de células T e/ou a citotoxicidade de células NK. Por outro lado, atraídos pela secreção de diferentes citocinas, TANs migram para o tumor, onde promovem um fenótipo tumorigênico, apoiando o crescimento tumoral e suprimindo respostas imunes.
Muitos estudos demonstraram que o NAMPT pode ser regulado por diferentes sinais inflamatórios em diferentes tipos de células imunes. Lipopolissacarídeos de patógenos são estímulos para a ativação inflamatória de TNFα, IL6 ou leptina, o que leva à regulação positiva da transcrição do NAMPT em vários tipos de células imunes. Curiosamente, o eNAMPT extracelular aumenta a liberação de citocinas inflamatórias. O eNAMPT aumenta os níveis e a liberação de IL6, IL10, TNFα e IL1b de PBMCs e monócitos CD14+. Em resposta ao eNAMPT, outras moléculas estimuladoras, como CD40 ou CD80, também são reguladas positivamente através da ativação de várias vias intracelulares, nomeadamente PI3K, MEK, p38 e JUN. O eNAMPT induz a secreção de IL6, que ativa o loop autócrino/parácrino mediado por STAT3, aumentando a resistência dos macrófagos à morte celular induzida pelo estresse do retículo endoplasmático. Curiosamente, algumas propriedades das CSCs são potencializadas através de um mecanismo independente da atividade enzimática da nicotinamida fosforribosiltransferase.
O NAMPT regula a adaptação metabólica das células mieloides. A reprogramação metabólica das células imunes é necessária tanto para respostas pró-inflamatórias quanto anti-inflamatórias. Em geral, o fenótipo pró-inflamatório M1 se manifesta na captação de glicose e na glicólise, enquanto o fenótipo anti-inflamatório M2 se manifesta na OXPHOS e na atividade do ciclo do TCA. No entanto, os macrófagos M2 podem usar a glicólise se a OXPHOS for interrompida. Em macrófagos M1, o NADPH gerado pelo PPP é essencial, pois a produção de ROS é mantida pela NADPH oxidase. Tanto o NAMPT intra quanto extracelular podem regular os processos de diferenciação, polarização e migração de macrófagos. O NAMPT tem um papel importante no microambiente tumorigênico na leucemia, com o eNAMPT desempenhando um papel importante na diferenciação de macrófagos para o fenótipo M2 e na polarização em macrófagos associados à tumorigênese. O NAMPT intracelular também pode inibir a transcrição de CXCR4 através de NAD/sirtuínas, aumentando a produção de óxido nítrico através da mobilização de MDSCs.
Como consequência da regulação do NAMPT, diferentes níveis de NAD são típicos de cada estado de diferenciação de macrófagos. Níveis elevados de NAD são detectados, em geral, em macrófagos M1, pró-inflamatórios, enquanto em macrófagos M2, anti-inflamatórios, os níveis de NAD são geralmente mais baixos. Em macrófagos M1, níveis elevados de NAD citosólico parecem ser necessários para a ativação eficiente da função mieloide. Um aumento de NAD+ também parece ser necessário para a reprogramação metabólica da transição da inflamação inicial, baseada principalmente na glicólise, para a inflamação aguda, baseada no metabolismo de energia catabólica e oxidação de ácidos graxos. Durante esses processos, as desacetilases Sirt1/6 também regulam o metabolismo, reduzindo a glicólise e aumentando a oxidação de ácidos graxos, acoplando o metabolismo à resposta inflamatória. Além disso, em monócitos, o TNFα induz o BAMPT via HIF1α, e o NAMPT induz ainda mais a transcrição de IL6 e TNFα, regulando a ativação de células mieloides em um ciclo de feedback.
O G-CSF, ao contrário do GM-CSF, regula positivamente o NAMPT, desencadeando a granulopoiese mediada por NAD/SIRT1 via regulação positiva de C/EBPα/β. A inibição farmacológica do NAMPT aumentou os níveis de C/EBPα acetilado e reduziu os níveis de expressão de seus genes-alvo, como G-CSF e G-CSFR. Além disso, a regulação positiva ectópica do NAMPT em uma linhagem celular de leucemia mieloide desencadeou a diferenciação mieloide. O eNAMPT extracelular possui funções de citocina atuando através do TLR4, e em células endoteliais pulmonares humanas, o eNAMPT ativa uma resposta inflamatória através da via de sinalização NFκB.
Durante o envelhecimento, diversos estresses celulares e ambientais são conhecidos por causar senescência celular e inflamação crônica, ambos estimulando a liberação de múltiplas citocinas inflamatórias, como IL1β, IL6 e TNF, promovendo mais danos teciduais. Essas citocinas inflamatórias reduzem a expressão de NAMPT. Além disso, o TNFα e a IL1β inibem o complexo do ritmo circadiano CLOCK:BMAL1. Portanto, a inflamação parece suprimir o NAMPT, diminuindo os níveis de NAD durante o envelhecimento de várias maneiras. Vários trabalhos relataram que os níveis de eNAMPT, principalmente no tecido adiposo, mas também no plasma, correlacionam-se com os níveis de citocinas inflamatórias. Curiosamente, a região promotora 5' do gene CD38 humano contém sítios de ligação para várias citocinas, como TNFα, NF-IL6, IL13 e IL4. O tratamento com TNFα promove a expressão de CD38 Assim, um aumento na inflamação ou senescência por meio de citocinas inflamatórias pode induzir a expressão de CD38 durante o envelhecimento. De fato, foi observado que os níveis de CD38 aumentam significativamente durante o envelhecimento, com um consumo aumentado de NAD contribuindo para a redução de NAD durante o envelhecimento.
CD38 e ativação de células T
CD38 é amplamente expressa em tipos de células imunes e células não hematopoiéticas, e níveis elevados são expressos em várias neoplasias hematológicas. A CD38 degrada o NAD circulante e seus precursores NMN e NR, prevenindo a síntese de NAD. A CD38 e o NAD regulam fenótipos e respostas das células T. Expressa por células imunes e tumorais, a CD38 está envolvida na ativação e mobilização da sinalização intracelular de Ca2+ através do produto metabólico cADPR/NAADP. A CD38 metaboliza o NAD, liberando NAM, permitindo a regeneração contínua do NAD através da NAMPT. Essas reações em células imunes afetam a atividade das sirtuínas ao modificar os pools de NAD. Portanto, o eixo NAD/CD38/sirtuína regula o transcriptoma, o metabolismo e o destino celular das células T imunes. Inibidores da CD38 foram suficientes para restabelecer a proliferação de células T, a secreção de citocinas antitumorais e a capacidade de eliminação (e referências citadas).
Sirtuínas na resposta imune
O NAD regula a resposta inflamatória em células imunes e não imunes através das sirtuínas. A regulação epigenética de histonas e proteínas não histonas é induzida pelas sirtuínas e é essencial para o desenvolvimento, reprogramação e diferenciação do sistema imunológico e suas patologias relacionadas. Além disso, numerosas proteínas de transdução de sinal (como receptores e citocinas) também regulam o panorama transcricional através do epigenoma, resultando na regulação final da resposta imune. Em células mieloides, a Sirt1 regula negativamente a via do NFκB, diminuindo a inflamação e promovendo a reprogramação metabólica através da estabilização de PGC1α/AMPK e HIF1α. A Sirt1 também induz a tolerância das células T ao regular a plasticidade das células T auxiliares e Tregs.
NAD+ e câncer
NAD+ no metabolismo do câncer
As células cancerosas mostram a capacidade de reprogramar seu metabolismo para sustentar uma alta taxa de proliferação e produção de biomassa, mesmo com recursos energéticos limitados e outras condições adversas. Essa vantagem darwiniana possibilita a progressão, o desenvolvimento e a sobrevivência do tumor. Razões mais elevadas de NAD+/NADH e NADP+/NADPH são encontradas em células cancerosas em comparação com células não cancerosas, sugerindo o papel importante do NAD+ nessa conversão metabólica. Portanto, as células malignas passam a realizar a fosforilação oxidativa mitocondrial (OXPHOS) para invocar a via glicolítica, mesmo em condições normais de oxigênio com funcionamento mitocondrial pleno e adequado, criando um estado pseudo-hipóxico conhecido como efeito Warburg.
Vários mecanismos oncogênicos, como o fator de transcrição HIF-1α, a via PI3K/Akt/mTOR e o c-Myc, regulam positivamente os genes que codificam transportadores de glicose e proteínas glicolíticas, incluindo GLUT1, GLUT3 e lactato desidrogenase (LDH). Assim, as células cancerígenas apresentam uma captação de glicose significativamente aumentada, que é a principal fonte de energia que sustenta sua proliferação descontrolada. Nesse contexto, os níveis de NAD+ devem ser aumentados para sustentar a alta demanda glicolítica, uma vez que duas etapas, a conversão da GAPDH e a produção de lactato, dependem dessa molécula. Embora a via OXPHOS seja mais eficiente energeticamente, pois gera 36 moles de ATP, as células cancerígenas dependem da glicólise, que produz menos ATP, porém mais rapidamente: 2 moléculas de ATP são produzidas a partir de 1 molécula de glicose. A produção rápida de energia confere uma vantagem competitiva devido aos nutrientes limitados a serem compartilhados com as células estromais. Além disso, a acidificação do microambiente tumoral devido à secreção de lactato, o produto final glicolítico, contribui para a invasividade das células cancerígenas e a supressão imunológica.
No entanto, obter energia mais rapidamente não é o único resultado do efeito Warburg; as células cancerígenas precisam manter um estado redox e sintetizar blocos de construção para sustentar a proliferação e a progressão tumoral. Assim, além da produção de lactato, parte do piruvato também é oxidada em acetil-CoA e entra no ciclo TCA, não para obter ATP, mas para capturar compostos intermediários para usar como precursores biossintéticos. Por exemplo, o citrato é necessário para a síntese de ácidos graxos, com o NADPH servindo como cofator. A perda de intermediários por efluxo do ciclo TCA, chamada cataplerose, deve ser reabastecida, principalmente pelo metabolismo da glutamina em um processo conhecido como anaplerose. A glutamina é um dos aminoácidos mais abundantes nas células e é utilizada como a principal fonte de nitrogênio das células. A glutaminólise é regulada positivamente nas células cancerígenas e é necessária para a síntese de aminoácidos não essenciais e GSH, produção de NADPH e biossíntese de nucleotídeos.
Além disso, vários intermediários da glicólise estão envolvidos em outras vias que também são altamente ativadas no câncer. Uma dessas rotas é a via das pentoses fosfato (PPP), que é crítica para a síntese de ácidos nucleicos, duplicação do DNA e, consequentemente, aumento da produção de biomassa. A primeira etapa da via PPP depende de NADP+ e é a principal fonte de NADPH nas células. O NADPH atua como um cofator essencial para muitas proteínas antioxidantes, ajudando a neutralizar o estresse oxidativo produzido pelo metabolismo acelerado, pela hipóxia induzida e pelos danos ao DNA acumulados nas células cancerígenas. Raios e quimioterapias causam danos oxidativos e aumentam os níveis de ROS gerados. Em resposta a esse estresse oxidativo excessivo, alguns fatores oncogênicos, como ATM, Ras, PI3K/Akt/mTOR e Src, regulam positivamente a enzima G6PDH, ativando a via PPP. Além disso, evitar o canal de transporte de elétrons durante a OXPHOS contribui para a redução na produção de ROS nas células cancerígenas.
Outra via dependente da glicólise é a via de síntese de serina, que se mostrou desregulada no câncer e depende de NAD+. O intermediário glicolítico 3-fosfoglicerato desvia da glicólise para produzir serina, utilizando NAD+ como cofator redox. A serina é precursora de glicina e cisteína e está envolvida no metabolismo da metionina e do ácido fólico, no transporte de aminoácidos, na metilação de DNA/histonas e no equilíbrio redox.
Podemos concluir que as principais vias metabólicas no câncer, incluindo a PPP, a biossíntese de serina e de ácidos graxos, emergem da via glicolítica. O efeito Warburg é o motor do metabolismo do câncer, para o qual a glicose é o combustível e o NAD+ é o iniciador (Fig. 2).
NAD+ na EMT e na stemness
O processo de reprogramação da pluripotência está intimamente relacionado à desdiferenciação de células cancerígenas em células-tronco cancerígenas (CSCs). Os tumores são organizados hierarquicamente em diferentes subgrupos de células cancerígenas, o que explica seu alto grau de heterogeneidade. No topo dessa hierarquia, há uma pequena subpopulação, chamada de células-tronco cancerígenas (CSCs) ou células tumorais/iniciadoras (TICs), que são críticas não apenas para a iniciação e progressão tumoral, mas também para a resistência à terapia e metástase.
O NADH foi proposto como um novo marcador de CSC no câncer. Devido à sua autofluorescência, o NADH pode ser quantificado por citometria e, curiosamente, a subpopulação NADHhigh tem sido relacionada à subpopulação de CSC CD133+ em glioma.
Foi demonstrado que a NAMPT pode ativar fatores OSKM, promovendo stemness e desdiferenciação, levando à aquisição do fenótipo de CSC no câncer. Esses fenótipos correlacionam-se com a assinatura transcricional para stemness, como alta atividade de ALDH1A1 e aldeído desidrogenase, expressão de genes relacionados à stemness e positividade para CD133. Mecanisticamente, a NAMPT também pode regular a stemness de maneira parácrina através do fenótipo secretor associado à senescência. Além disso, através da ativação da NAMPT, a SIRT1 está envolvida na regulação de vários fatores de sinalização da stemness, como a via supressora tumoral Hippo, a interação c-Myc-mediada com OCT4, o NICD da via Notch e Gli1 e Gli2 da via Hedgehog. A SIRT1 também é necessária para a estabilidade genômica e o alongamento dos telômeros durante a reprogramação celular.
O eixo NAMPT-E2F2-ID1 define o programa transcricional dependente de NAD induzido em células-tronco de glioblastoma. Esse eixo molecular regula a autorrenovação e a resistência à radioterapia. A NAMPT e a NMNAT2 são necessárias para a expressão de E2F2 e a autorrenovação.
O NAD+ também regula a reprogramação conduzida epigeneticamente. As metiltransferases NNMT são essenciais no metabolismo do grupo metil. A expressão de NNMT é aumentada em células-tronco mesenquimais, o que promove um aumento na S-adenosil-metionina, SAM, um doador de metil proveniente da metionina. Células-tronco de glioma apresentam uma diminuição na SAM e, portanto, na metionina. Células-tronco de glioma possuem níveis aumentados de NAD+ e hipometilação, promovendo a transição dos tumores para manifestar propriedades mesenquimais, maior migração e um fenótipo mais maligno. A regulação negativa de NNMT diminui a disponibilidade de doadores de metil e reduz a proliferação celular. Essa regulação negativa é seguida por uma diminuição nos níveis de citosina não metilada e um aumento nas metiltransferases DNMT1 e DNMT3A.
Uma comparação dos transcriptomas das células neoplásicas e estromais no glioma mostrou 3 populações transcriptômicas diferentes. Entre as células tumorais, a NAMPT foi superexpressa em tumores neurais em comparação com células neurais não tumorais. Esse aumento de NAMPT também foi acompanhado por marcadores de CCT, como CD133, CD44, serpina, Jun ou ABCC3. Além disso, a expressão de NAMPT foi correlacionada negativamente com DNMT1, DNMT3A/3B e TL3. Esses dados sugerem que um aumento na NAMPT e um aumento nos níveis de NAD+ potencializaram o fenótipo maligno nas células e levaram a piores desfechos.
NAMPT no câncer
Para satisfazer as altas demandas glicolíticas e não glicolíticas, as células malignas devem aumentar os níveis de NAD+ através da regulação positiva da biossíntese de NAD+. Como as células dependem da via de salvamento do NAD+ como principal fonte de NAD+, focamos no papel dessa via no câncer.
A etapa limitante da via de salvamento é catalisada pela NAMPT e requer PRPP como cosubstrato, que é fornecido principalmente pela via das pentoses-fosfato (PPP) nas células cancerosas. A NAMPT foi originalmente chamada de fator potencializador de colônias de pré-células B (PBEF), uma citocina secretada por células B precoces para promover maturação e proliferação. A estrutura da NAMPT apresenta formas intracelular e extracelular (referidas como iNAMPT e eNAMPT, respectivamente). A eNAMPT se correlaciona com PBEF e visfatina, e não é surpreendente encontrar níveis elevados de eNAMPT em diferentes neoplasias hematológicas. A iNAMPT se localiza no citoplasma, núcleo e mitocôndrias, e a NAMPT também foi encontrada com expressão aumentada em vários tumores sólidos humanos, incluindo câncer de cólon, glioma e carcinomas de mama, próstata, tireoide e gástrico. A NAMPT tem sido descrita como um potente oncogene capaz de promover a proliferação celular ao aumentar o pool de NAD+, levando ao aumento da progressão e desenvolvimento tumoral. Muitos estudos correlacionaram a expressão da NAMPT ao desfecho clínico de pacientes com câncer. Em tumores como câncer gástrico, glioma e câncer colorretal, maior expressão de NAMPT se correlaciona com estágio tumoral mais agressivo, metástase, resistência ao tratamento e pior prognóstico. Em pacientes com astrocitomas malignos, o nível de NAMPT no soro estava significativamente aumentado em comparação com os controles. Além disso, a expressão de NAMPT em um ambiente molecular com p53 mutante, mutantes de IDH ou EGFR foi associada à menor sobrevida de pacientes com glioblastoma. Há outros dados sugerindo que a NAMPT pode ser um biomarcador útil para a progressão tumoral.
No entanto, a prova de conceito é baseada na análise dos efeitos causais devido à superexpressão ectópica da NAMPT nas células. A expressão da NAMPT aumentou a proliferação de células tumorais, os níveis de atividade de ERK-1/2 e p38, os níveis de expressão de metaloproteinases, a formação de colônias e a resistência à apoptose. A NAMPT expressa ectopicamente aumentou a neovascularização in vivo e potencializou a formação de tubos por células endoteliais da veia umbilical humana. Esses efeitos foram mediados pela ativação de ERK1/2 nas células endoteliais, conforme indicado pela inativação de ERK levando a uma diminuição desses fenômenos. A inibição de PI3K/Akt e ERK1/2 também diminuiu significativamente a expressão e ativação de VEGF induzida pela NAMPT, levando a uma importante inibição da proliferação de células endoteliais e na formação de novos vasos. A superexpressão ectópica da NAMPT também ativou STAT3. A NAMPT promoveu a ativação de STAT3, regulando positivamente a citocina IL6 endotelial. A angiogênese induzida pela NAMPT também foi atenuada após a inibição da atividade de STAT3 ou a regulação negativa da função de IL-6. Essas atividades pareciam independentes da atividade enzimática da NAMPT.
eNAMPT extracelular inibiu a morte celular de macrófagos induzida por diversos ativadores de estresse do retículo endoplasmático (RE). eNAMPT aumentou rapidamente a secreção da proteína IL-6, que ativou sinais pró-sobrevivência induzidos por STAT3 após ligação autócrina/parácrina ao receptor de IL-6. A capacidade de eNAMPT de desencadear esse loop antiapoptótico IL-6/STAT3 não dependia da presença de nicotinamida (o substrato da NAMPT), não foi reproduzida pela nicotinamida mononucleotídeo (NMN), o produto da NAMPT, e não foi bloqueada pelo inibidor enzimático FK866. Um efeito semelhante foi observado em linhagens celulares de glioblastoma e câncer colorretal, nas quais os efeitos malignos da superexpressão de NAMPT foram superiores e não reconstituídos por quantidades saturantes de NMN nas células. eNAMPT exógeno também aumentou a expressão das moléculas de adesão ICAM-1 e VCAM-1 através de NF-κB. A indução da expressão de NF-κB por eNAMPT também induziu a expressão e ativação das metaloproteinases MMP-2/9 em células endoteliais vasculares humanas. Em conjunto, esses dados sugerem fortemente que os efeitos de eNAMPT, como citocina, são independentes da atividade enzimática da NAMPT. No entanto, a reconstituição do pool de NAD+ em certa medida e os efeitos fisiológicos induzidos por NAD+ também foram observados após aumentos exógenos de eNAMPT em células de glioma e câncer colorretal (CRC). Embora tanto o aumento do pool de NAD+ quanto os efeitos do NAD+ possam ocorrer concomitantemente, muito trabalho é necessário para elucidar o papel de eNAMPT no NAD+.
Também foi relatado que a NAMPT é capaz de regular a via canônica WNT. A inibição da NAMPT aumenta a expressão de Axina, que induz a degradação de β-catenina. Essa regulação promove a inibição da via de sinalização WNT, resultando em uma diminuição da tumorigênese. A adição do produto enzimático da NAMPT, NMN, reverte a degradação de β-catenina. Da mesma forma, a apoptose induzida pela inibição da NAMPT é parcialmente revertida pelo knockdown de Axina. Esses resultados podem explicar por que tumores de câncer colorretal apresentam níveis mais elevados de NAMPT do que os observados nas amostras pareadas normais.
Conforme explicado acima, os níveis de NAMPT são elevados em muitos tipos de tumores, e a porcentagem de tumores com altos níveis de NAMPT também é alta em tumores em estágio avançado e metastáticos. Além disso, níveis superexpressos de NAMPT foram associados a prognósticos ruins para os pacientes, independentemente do estágio tumoral. A superexpressão de cDNA de NAMPT em células de glioma ou colorretais aumentou suas propriedades tumorigênicas, bem como a aquisição do fenótipo de CSCs e propriedades em cultura. Por outro lado, a regulação negativa do mRNA e da proteína NAMPT por transfecção estável de shRNA reduziu a tumorigenicidade e as propriedades de stemness dessas células. A NAMPT também ativou as vias de transição epitélio-mesenquimal, conforme demonstrado pela ativação de vários fatores relacionados à transcrição, como SNAI1, TWIST ou FOXC2. O aumento da NAMPT também ativou a rede de fatores de transcrição de pluripotência, ativando SOX2, OCT4, KLF4 e Nanog. Essas descobertas mostram que a superexpressão de NAMPT promove propriedades de auto-renovação, resultando na manutenção do tipo stemness, o que, em última análise, leva ao aumento da migração, desdiferenciação e resistência dependente de CSCs à terapia.
A NAMPT facilita o aumento dos pools de CSCs, sugerindo que as CSCs em tumores utilizam principalmente a via de salvamento de NAD para manter uma fonte rica e completa de nutrientes para a atividade enzimática, levando à progressão tumoral e à eventual reprogramação de células tumorais maduras, o que finalmente resulta em resistência à terapia, recidiva e metástase. Esses dados também sugerem que as células com superexpressão de NAMPT têm uma vantagem competitiva em microambientes com limitação de nutrientes. Por outro lado, quando o produto da NAMPT, NMN, foi fornecido a células com baixa expressão de NAMPT, o fenótipo das células parentais foi restaurado. O NMN pode se difundir através da membrana, induzindo a produção deficiente de NMN pela regulação negativa da NAMPT. Além disso, a eNAMPT pode atuar bioquimicamente metabolizando a nicotinamida extracelular em NMN, que pode se difundir para dentro da célula, restaurando o fenótipo parental.
A superexpressão de NAMPT induziu uma assinatura transcriptômica que foi associada à baixa sobrevida em tumores de cólon humano ou glioma. Os genes induzidos pela NAMPT associados a efetores das vias de stemness aumentaram a tumorigenicidade e regularam o fenótipo de CSCs. Além disso, a regulação das vias de células-tronco cancerígenas pela NAMPT correlacionou-se com SIRT1 e PARP1, pois essas proteínas parecem desempenhar papéis importantes na aquisição do fenótipo de CSCs promovida pela NAMPT. Essas correlações de vias
Em suma, o NAD+ é uma molécula sinalizadora central envolvida em processos celulares implicados em doenças relacionadas à idade e câncer. Os níveis de NAD+ são descritos como diminuindo durante o envelhecimento, provavelmente através de mudanças nas reações metabólicas que levam à síntese de NAD+ (ver antes). Modelos para doenças relacionadas à idade mostram reduções nos pools de NAD+. O declínio do NAD+ parece ser a principal característica também em síndromes de progéria de envelhecimento acelerado, e a administração de precursores de NAD+ como NR ou NMN oferece estratégias terapêuticas para melhorar a saúde durante o envelhecimento e comorbidades da progéria. Aumentar os níveis de NAD pode prolongar a vida útil em organismos e rejuvenescer as mitocôndrias, o que beneficia a função cardiovascular, a regeneração muscular e o metabolismo da glicose.
No entanto, as células cancerígenas mantêm grandes quantidades de NAD+ principalmente pela regulação positiva da enzima NAMPT. Sabe-se também que as células-tronco normais possuem grandes pools de NAD+, semelhantes às células cancerígenas, e a regulação positiva da NAMPT nessas células tumorais com concomitante aumento dos níveis de NAD+ desdiferencia essas células cancerígenas em células semelhantes a CSC. É possível que, com o envelhecimento, a diminuição do NAD+ não afete apenas o tecido maduro, mas também as células-tronco, perdendo a capacidade regenerativa. Um aumento nos níveis de NAD+ em células normais/tronco poderia recuperar parte de suas capacidades, permitindo melhora na saúde geral. No entanto, a recuperação dessas capacidades regenerativas (por exemplo, pelo aumento da expressão de NAMPT) altera a fisiologia das células em direção a células semelhantes a tronco, ganhando algumas propriedades cancerígenas, como capacidade proliferativa ilimitada, metabolismo alterado, reparo de DNA, alterações de metilação, com fenótipo semelhante a CSCs, cuja desregulação por qualquer outra mutação inicia o tumor.
NAPRT em tumores
Há uma controvérsia em relação aos níveis de expressão da NAPRT, a enzima limitante da via de Preiss-Handler, no câncer. Em cânceres de ovário, próstata e pâncreas, a NAPRT foi encontrada regulada positivamente, assim como o gene NAMPT. Enquanto em glioblastoma, neuroblastomas, condrossarcoma, câncer gástrico, leucemia e câncer colorretal, a NAPRT foi encontrada regulada negativamente.
Comparando o padrão de expressão dos genes NAPRT e NAMPT em linhagens de células tumorais humanas versus tecidos normais, os pesquisadores encontraram uma grande variabilidade nos níveis de mRNA e proteína da NAPRT em células tumorais. Essa variabilidade depende do nível de expressão de NAPRT do tecido original. Tumores originados de tecidos normais que expressam altamente NAPRT terão alta frequência de amplificações de NAPRT, enquanto tumores originados de tecidos com baixa expressão de NAPRT dependerão completamente da atividade da NAMPT.
Além disso, a expressão de NAPRT pode ser modulada por mecanismos transcricionais e pós-transcricionais mais frequentes do que a NAMPT. Vários transcritos alternativos de NAPRT foram detectados em alguns tumores. Esses transcritos são específicos de tecido, têm diferentes consequências funcionais, mas não possuem sinal de poliadenilação reconhecível em suas 3'UTRs, e são específicos de tecido. O splicing alternativo de NAPRT pode ser regulado por várias proteínas de ligação a RNA (RBPs), incluindo Argonaute e antígeno ventral neuro-oncológico 1 (NOVA-1). Foram detectados seis sítios de ligação para proteínas Argonaute, que são silenciadores transcricionais e membros do complexo de silenciamento induzido por RNA (RISC), um regulador chave do splicing alternativo; e dois sítios de ligação para NOVA-1, que é uma proteína RBP específica no cérebro e pode reconhecer motivos YCAY do pré-mRNA.
Além disso, foi demonstrado que o promotor do gene NAPRT pode ser hipermetilado, resultando na inibição da expressão epigenética de NAPRT em alguns tipos de tumores. Este é o caso da linhagem celular de câncer MKN28, onde não foi encontrada expressão de mRNA nem de proteína devido à alta metilação da região promotora de NAPRT. A maior metilação do promotor de NAPRT foi significativamente correlacionada com maior grau de malignidade tumoral em condrossarcoma.
Os tumores negativos para NAPRT têm em comum a presença de mutações na isocitrato desidrogenase 1/2 (IDH). Mutantes de IDH1/2 usam NADPH para transformar α-cetoglutarato (α-KG) em D-2-hidroxiglutarato (D-2HG), que pode atuar como um oncometabólito. Foi demonstrado que o D-2HG suprime a expressão de NAPRT por hipermetilação na ilha CpG do promotor de NAPRT. Recentemente, foi relatado que a Proteína Fosfatase Dependente de Mg2+/Mn2+ 1D (PPM1D) também pode inibir a expressão de NAPRT. A PPM1D é um oncogene envolvido na resposta a danos no DNA e nas vias de checkpoint celular. Mutações no gene PPM1D resultam em hipermetilação das ilhas CpG do promotor de NAPRT, suprimindo assim a expressão de NAPRT.
A inibição da atividade de NAPRT e, consequentemente, o bloqueio da via de Preiss Handler forçam as células cancerosas a depender completamente da via de salvamento. Portanto, não é surpreendente que a NAMPT seja regulada positivamente nesses tumores, uma vez que as células cancerosas dependem de sua atividade para satisfazer sua alta demanda de NAD+. Curiosamente, mutantes de IDH1/2 e PPM1D parecem ser sensíveis ao tratamento com inibidores de NAMPT. A perda da atividade de NAPRT torna as células cancerosas mais vulneráveis ao efeito dos inibidores de NAMPRT devido ao bloqueio total da produção de NAD+. Assim, tumores negativos para NAPRT são altamente dependentes da atividade de NAMPT, tornando-os candidatos perfeitos para tratamento com inibidores de NAMPT. Baixos níveis de expressão de NAPRT foram relatados na maioria dos cânceres gástricos do subtipo EMT, que são positivos para marcadores de EMT e associados a mau prognóstico e sobrevida em pacientes. Como a NAPRT é necessária para a inibição da EMT através da β-catenina, a supressão de NAPRT pode promover a EMT em tumores gástricos.
No entanto, a depleção total de NAD+ pode ser muito tóxica para células não cancerosas, portanto, considerou-se resgatá-las utilizando o precursor da NAPRT, o ácido nicotínico. O tratamento com ácido nicotínico pode ajudar a ativar a NAPRT, protegendo assim as células não cancerosas da depleção drástica de NAD+ causada pelos inibidores da NAMPT. Vários inibidores da NAMPT foram testados em combinação com ácido nicotínico. Por exemplo, a coadministração de ácido nicotínico ajuda a prevenir as toxicidades retinianas e hematológicas do LSN3154567. O tratamento conjunto com GMX1777 e ácido nicotínico resulta em um aumento dos efeitos antitumorais em tumores de xenoenxerto derivados de linhagens celulares NAPRT negativas. No entanto, o efeito de inibição do STF-31 foi parcialmente suprimido pelo ácido nicotínico em linhagens celulares NAPRT positivas. De fato, foi demonstrado que o ácido nicotínico pode resgatar a atividade inibitória dos inibidores da NAMPT naqueles modelos de câncer que expressam NAPRT. Portanto, a coadministração de ácido nicotínico e inibidores da NAMPT foi proposta como uma nova estratégia terapêutica, mas apenas em cânceres NAPRT negativos.
Por outro lado, a NAPRT foi encontrada superexpressa em alguns tumores, onde esteve envolvida no metabolismo celular e no reparo do DNA. Por exemplo, no câncer colorretal, a NAPRT e a NAMPT foram propostas como valor prognóstico negativo, uma vez que níveis elevados de ambos os genes estão associados à invasão, metástase e pior prognóstico. No câncer de ovário, níveis elevados de expressão de NAPRT correlacionam-se com o déficit de BRCA-2.
Em tumores NAPRT positivos, as células cancerosas têm um suprimento adequado de NAD+, permitindo a ativação da PARP, que é necessária para a proteção contra danos oxidativos e ao DNA. Dessa forma, a superexpressão da NAPRT pode contribuir para a resistência aos inibidores da NAMPT e ao tratamento com fármacos danificadores do DNA. In vivo, foi observado que tumores de xenoenxerto são mais resistentes ao tratamento com FK866 quando a NAPRT está regulada positivamente, enquanto se tornam mais quimiossensíveis quando a NAPRT é silenciada ou inibida. Vários compostos foram identificados como inibidores da NAPRT, por exemplo, o ácido 2-hidroxinicotínico (2-HNA), que demonstrou ser capaz de potencializar o efeito inibitório do FK866. Dependendo do tipo de câncer a ser tratado, a NAPRT pode ser um biomarcador preditivo do sucesso do tratamento com inibidores da NAMPT.
SIRT no câncer
As sirtuínas (SIRT1–7) são uma família de proteínas desacetilases para as quais o NAD+ é uma coenzima para a remoção de modificações acetil em resíduos de lisina em histonas e outras proteínas, gerando o-acetil-ADP-ribose e NAM como produtos da reação. O membro mais bem caracterizado é a SIRT1, que tem sido associada à longevidade. Há evidências mostrando que o resveratrol, um potente antioxidante com efeitos antienvelhecimento, é capaz de aumentar os níveis de NAD+, levando à ativação da SIRT1.
A enzima consumidora de NAD+ SIRT1 depende fortemente da razão NAD+/NADH e pode ser inibida por altos níveis de NAM e DBC1, um inibidor endógeno da SIRT1. A maior parte das evidências mostra que a SIRT1 pode atuar como promotora tumoral; no entanto, há algumas evidências que sugerem que ela é um supressor tumoral. É bem conhecido que a SIRT1 tem um efeito anti-envelhecimento e que sua atividade pode ser aumentada pela restrição calórica, o que também pode reduzir o risco de câncer. A SIRT1 também atua como desacetilase e inibe HIF-1α, um dos fatores necessários para ativar o efeito Warburg.
No entanto, a SIRT1 foi encontrada com expressão aumentada em vários cânceres humanos. A relação entre SIRT1 e NAMPT foi bem estabelecida; ou seja, a NAMPT promove a atividade da SIRT1 por meio de um aumento do pool de NAD+ e redução dos níveis de NAM.
Além do HIF-1α, a SIRT1 regula outros fatores importantes, como p53, c-Myc, FOXO3, E2F1, BAX e NF-κB. Os efeitos antitumorais mais importantes da p53 são a parada do ciclo celular e a apoptose. A p53 também pode inibir a G6PDH na via das pentoses fosfato (PPP). A SIRT1 desacetila e inibe a p53, garantindo a produção de R5P e NADPH, e promove a sobrevivência celular. O c-Myc é um proto-oncogene que pode ser ativado pela via PI3K/Akt/mTOR. O c-Myc regula muitos genes envolvidos em várias vias metabólicas, como glicólise, produção de lactato, glutaminólise e sintase de ácidos graxos. O c-Myc também regula a atividade da SIRT1 ao induzir a expressão de NAMPT e inibir a BDC1. A SIRT1 ativa o c-Myc por desacetilação via feedback positivo. Além disso, a SIRT1 desacetila e ativa FOXO3, o que contribui para a resistência ao estresse oxidativo ao regular positivamente proteínas antioxidantes. A SIRT1 também está envolvida na promoção da proliferação de células cancerígenas, angiogênese e metástase por meio da ativação da via da MAP quinase por desacetilação. Todos esses dados corroboram o papel oncogênico da SIRT1, que depende fortemente do pool de NAD+ e da atividade da NAMPT.
Outra importante enzima citosólica consumidora de NAD+ é a SIRT2, originalmente considerada um supressor tumoral. A SIRT2 inibe a atividade peroxidásica da peroxirredoxina-1 (Prdx-1) por desacetilação, aumentando a oxidação e sensibilizando células tumorais de mama a um aumento adicional de ROS. Outro alvo da SIRT2 é o HIF1α no citosol, promovendo a hidroxilação e degradação do HIF1α e suprimindo o crescimento tumoral dependente de hipóxia. No entanto, outros trabalhos demonstraram que a SIRT2 promove o crescimento do câncer ao estabilizar a família Myc de oncoproteínas e aumentar a sinalização da via Notch. Mutações no gene SIRT2 também foram relatadas em cânceres humanos, prejudicando a manutenção do genoma e promovendo a tumorigênese. A SIRT2 também foi descrita como um sensor da quantidade de nutrientes disponíveis na célula e regulando a atividade metabólica para adaptar a necessidade energética ao crescimento do câncer.
SIRT3, semelhante à SIRT4, possui atividades tanto oncogênicas quanto supressoras de tumores. A SIRT3 está localizada nas mitocôndrias, mas também está localizada no núcleo e é translocada para as mitocôndrias após danos ao DNA. Essa translocação contribui para a desrepressão de genes envolvidos na função mitocondrial. A SIRT3, por outro lado, inibe a apoptose e promove o crescimento celular, aumenta o metabolismo glicolítico, mantém a integridade da membrana mitocondrial, promove o reparo do DNA mitocondrial e aumenta a resistência celular ao estresse ambiental. A SIRT3 pode atuar como um supressor tumoral ao inativar o HIF1α e diminuir o estresse oxidativo. Ela também pode ativar o FOXO3A e, portanto, suprimir a EMT em células de câncer de próstata. A ativação da SIRT3 se correlaciona com um aumento no NAD+ mitocondrial e um número reduzido de células iniciadoras de glioblastoma. Em contraste, a redução dos níveis de NAD+ mitocondrial inibe a atividade da SIRT3, aumentando os níveis de ROS através da desativação da superóxido dismutase 2 (SOD2), facilitando a metástase de células de carcinoma hepatocelular. A SIRT4 funciona como uma ADP-ribosiltransferase, promovendo a tumorigenicidade quando induzida sob estresse oncogênico e mantendo a homeostase metabólica. Por outro lado, a SIRT4 suprime o crescimento tumoral ao inibir o metabolismo da glutamina e, após regulação negativa, inibe a apoptose e dessensibiliza as células cancerígenas à quimioterapia.
SIRT5 e SIRT6 são reguladores mestres envolvidos na reprogramação metabólica durante a tumorigênese. A SIRT5 regula a eliminação dependente de NAD+ dos grupos succinil, glutaril ou malonil dos resíduos de lisina e, em contraste, é uma desacetilase ineficiente. A SIRT5 confere resistência à quimioterapia às células CCR através da eliminação dos grupos malonil da subunidade A do complexo succinato desidrogenase (SDHA). A SIRT6 também suprime o efeito Warburg através da inibição da piruvato quinase M2 (PKM2), regulando assim a homeostase da glicose. A SIRT6, por outro lado, mantém a integridade do genoma durante a tumorigênese. Nesse sentido, altos níveis de SIRT6 foram relatados em amostras de câncer de cólon, que se correlacionam com pior prognóstico.
O papel da SIRT7 no câncer é pouco compreendido. A SIRT7 regula o metabolismo do RNA e a biogênese dos ribossomos. A SIRT7 desacetila a CDK9, uma subunidade do fator de alongamento P-TEFb, levando à ativação da transcrição dependente da RNA polimerase II. A SIRT7 também é um fator prognóstico indicando um desfecho desfavorável no câncer colorretal, pois induz a EMT e a invasão celular. No entanto, a SIRT7 inibe a metástase do câncer de mama ao promover a degradação de SMAD4 e antagonizar a sinalização de TGF-β.
NAMPT-NAD+ e AMPK
Em resposta a um estado de estresse metabólico, por exemplo, restrição calórica, baixa disponibilidade de glicose, exercício e isquemia, as células podem promover a ativação das sirtuínas aumentando a produção de NAD+, conforme descrito anteriormente. Mas também, outros importantes reguladores metabólicos, como a quinase ativada por AMP (AMPK), podem ser ativados para neutralizar a privação de energia.
Uma taxa aumentada de AMP/ATP induz a ativação da AMPK, que pode regular diferentes enzimas metabólicas, fatores transcricionais e a acetilação de histonas por fosforilação. Essa via de sinalização ativa processos catabólicos que promovem a produção de ATP e desativa processos anabólicos, evitando o consumo de energia. Portanto, a AMPK pode ativar a glicólise, a oxidação de ácidos graxos e, também, o metabolismo do NAD+. De fato, a AMPK tem sido envolvida na modulação da razão NAD+/NADH, afetando a atividade da SIRT1, uma enzima consumidora de NAD+, que é outro importante sensor metabólico nas células. A AMPK pode modular a atividade da SIRT1 de forma direta e indireta. Assim, a SIRT1 é um alvo direto e pode ser diretamente fosforilada pela AMPK. Por outro lado, a AMPK pode fosforilar a GAPDH que, uma vez fosforilada, é translocada para o núcleo, onde é capaz de inibir o DBC1, um inibidor endógeno da SIRT1, aumentando os níveis de SIRT1 ativada.
Além disso, a AMPK pode promover a atividade da SIRT1 por meio da ativação da NAMPT. Uma vez que a NAMPT, na reação limitante da via de salvamento do NAD+, consome NAM, que atua como um inibidor endógeno da SIRT1, para regenerar e aumentar o pool de NAD+, promovendo assim a ativação da SIRT1. Foi demonstrado que a ativação da AMPK é necessária para induzir a transcrição da NAMPT durante a privação de glicose em células musculares esqueléticas. A AMPK pode fosforilar e ativar fatores de transcrição FOXO que induzem a expressão da NAMPT. Os resultados de outros estudos apoiam essa hipótese, uma vez que altos níveis de proteína NAMPT e mRNA foram observados quando células musculares foram tratadas com o ativador da AMPK AICAR (5-Aminoimidazol-4-carboxamida ribonucleotídeo).
A quinase hepática B1 (LKB1) é uma quinase a montante da AMPK e, também, é um alvo da SIRT1. Assim, a SIRT1 pode desacetilar a LKB1, resultando na ativação da AMPK, fechando um ciclo de feedback positivo entre AMPK e SIRT1. O CD38 também parece estar envolvido na ativação da AMPK, pois é a principal NADase nas células.
O metabolismo celular é completamente reprogramado durante a tumorigênese, resultando na desregulação da sinalização da AMPK. A LKB1, que ativa a AMPK, tem sido descrita como um supressor tumoral. A AMPK atua como um ponto de verificação na regulação de mTOR, p53 e outras moléculas de sinalização envolvidas no crescimento celular, polaridade, sobrevivência, autofagia e apoptose. Não é surpreendente encontrar a AMPK regulada negativamente em muitas malignidades humanas, enquanto NAMPT e mTOR são encontrados regulados positivamente. Alguns ativadores da AMPK, como AICAR e metformina, demonstraram inibir a proliferação tumoral em melanoma e hepatocarcinoma.
A inibição da NAMPT no câncer tem sido associada a um aumento da atividade da AMPK. Como o NAD+ é necessário para a produção de ATP, a inibição da NAMPT induzida por FK866 afeta a produção de ATP e, consequentemente, resulta na ativação da AMPK (em células de hepatocarcinoma). Esse efeito ativador da AMPK tem sido favorecido em células mutantes para IDH1. De acordo com esses estudos, a combinação de inibidores da NAMPT e ativadores da AMPK poderia ser uma opção interessante para uso em terapia.
PARPs no câncer
PARPs ou poli(ADP-ribose) polimerases são proteínas nucleares de reparo de DNA que podem transferir ADP-ribose da coenzima NAD+ para substratos proteicos. Os produtos da reação são cadeias de poli-ADP-ribose (PAR) e NAM. O PARP1 é o membro mais bem caracterizado e mais estudado, envolvido no reparo de quebras de fita simples (SSBs). O PARP1 também é conhecido como o guardião da integridade do DNA, pois é ativado em resposta a danos no DNA. No entanto, a ativação excessiva do PARP1, devido à exposição a agentes genotóxicos, pode reduzir drasticamente os níveis de NAD+ e ATP, afetando a atividade das sirtuínas e a homeostase celular, levando à morte celular.
A função principal do PARP1, outra enzima consumidora de NAD+, é o reparo do DNA, mas também está envolvido na proliferação celular, regulação do ciclo celular, transcrição gênica, inflamação e destino celular. Danos ao DNA e altos níveis de NAD+ podem ativar o PARP1 nas células. Dependendo do grau de sua ativação, o PARP1 pode atuar como promotor ou supressor tumoral. No caso de danos graves ao DNA, o PARP1 impulsiona a apoptose por meio da ativação de p53 em condições normais.
No entanto, a maioria dos tumores regula positivamente o PARP1 para suportar os danos ao DNA, que são intensificados pela radioterapia e quimioterapia. De fato, foi encontrada uma maior expressão de PARP1 em vários carcinomas, incluindo câncer de mama, ovário, pulmão e linfoma não Hodgkin. O PARP1 também pode estimular a atividade da ERK, promovendo fatores pró-angiogênicos e metastáticos. Alguns inibidores de PARP, como o olaparib, foram estudados e testados em ensaios clínicos, uma vez que as células cancerosas parecem ser mais sensíveis do que as células não cancerosas. Um déficit de mecanismos alternativos de reparo do DNA nas células cancerosas pode explicar essa sensibilidade aumentada. No entanto, as células tumorais podem desenvolver resistência à inibição do PARP1, e são necessários mais estudos para entender esse mecanismo.
O PARP1 pode ter funções tanto oncogênicas quanto supressoras de tumores nos cânceres colorretais. Foi relatado que o PARP1 suprime a iniciação tumoral após alquilação do DNA, mas também promove a progressão tumoral impulsionada pela inflamação. O PARP1 pode regular o fator de transcrição E2F1 por poli-ADP-ribosilação, reduzindo a taxa de apoptose das células cancerosas induzida pela ativação de E2F1. O PARP1 ativado também possui uma função reguladora da transcrição, promovendo a indução de fatores de reparo do DNA por E2F1 e aumentando a progressão para o câncer resistente ao tratamento. Para uma discussão aprofundada sobre a localização e função de outras enzimas PARP, encaminhamos os leitores a esses trabalhos.
cADPRSs no câncer
As cADPRSs ou sintases de ADP-ribose cíclico constituem uma família nuclear de proteínas glicoidrolases, incluindo CD38 e seus homólogos CD157, CD39 e CD73. Essas proteínas clivam NAD+ em NAM, ADPR ou ADP-ribose cíclico (cADPR). Este último é um mensageiro secundário envolvido na mobilização de cálcio, no controle do ciclo celular e na sinalização da insulina. A CD38 é a principal consumidora de NAD+ em mamíferos; de fato, 100 moléculas de NAD+ são necessárias para gerar 1 molécula de cADPR. Recentemente, foi descrita uma enzima recém-descoberta com atividade de hidrólise de NAD+ chamada SARM1, que também gera cADPR e NAM.
A cADPRS mais estudada é a CD38, que é a principal DNase nas células. A CD38 tem sido descrita como um marcador prognóstico negativo na leucemia linfocítica crônica e como um marcador de superfície no mieloma múltiplo. Além disso, a CD38 pode regular a sensibilidade das células de câncer pancreático ao tratamento com FK866. No entanto, a relação entre NAMPT, NAD+ e CD38 ainda é pouco compreendida, e mais estudos são necessários. A CD38 e seu homólogo CD157 estão sendo estudados como possíveis alvos no câncer, e anticorpos e inibidores estão sendo desenvolvidos.
A diminuição de NAD+ relacionada ao envelhecimento deve-se em parte a um aumento na expressão de CD38. A CD38 regula negativamente o NAD+ convertendo NAD+ em ADP-ribosídeo cíclico, mobilizando Ca+ intracelular ou extracelular. Curiosamente, o domínio catalítico carboxi-terminal da mídia CD38 possui duas orientações opostas e, portanto, é capaz de mobilizar reservas de NAD+ intra ou extracelulares. No entanto, a expressão de CD38 leva especificamente ao consumo de NAD+ extracelular e não intracelular em células de câncer de próstata. Além disso, a CD38 também consome NMN extracelular, gerando NAM, que pode ser convertido em NAD+ através de NAMPT e NMNAT após cruzar a membrana plasmática. Outra importante enzima ligada à membrana que degrada NAD+ extracelular é a CD73. A CD73 degrada sucessivamente NAD+ em NMN e, posteriormente, em NR. A conversão de NMN extracelular em NR é importante para sustentar a biossíntese intracelular de NAD+. A CD73 também funciona como uma molécula de adesão que medeia a migração e invasão de células cancerígenas.
Uso de NAMPT como estratégia terapêutica
A inibição da NAMPT pode levar à depleção de NAD+, que por sua vez inibe a síntese de ATP. Esse efeito eventualmente causa a atenuação da proliferação e morte das células cancerígenas. Portanto, a NAMPT tem sido proposta como um alvo terapêutico promissor. Como alvos anticancerígenos potentes, vários inibidores específicos foram desenvolvidos e, atualmente, alguns deles estão em ensaios clínicos de fase II. O inibidor mais estudado é o FK866/APO866, que tem como alvo a NAMPT de maneira não competitiva e mostrou efeitos anticancerígenos significativos. A inibição da NAMPT pelo FK866 é importante, levando à depleção de NAD+, o que causa uma redução na captação de glicose, produção de ATP, síntese de ácidos graxos, um aumento nos níveis de ROS e afeta a atividade de todas as enzimas dependentes de NAD+, como sirtuínas e PARPs. Todos esses efeitos levam ao bloqueio da proliferação e morte celular por apoptose. Em um estudo de fase I em tumores sólidos avançados, a trombocitopenia foi considerada a toxicidade limitante de dose. No entanto, nenhuma resposta tumoral objetiva foi observada.
O tratamento com FK866 não afeta o pool mitocondrial de NAD+; portanto, as células cancerígenas podem ser mais sensíveis ao FK866 do que as células não cancerígenas. Além disso, a citotoxicidade do FK866 parece ser maior em tumores que expressam níveis mais elevados de NAMPT e são relativamente mais dependentes da glicólise. A NAMPT também é essencial para células normais; portanto, os efeitos colaterais adversos dos inibidores de NAMPT são importantes em ensaios clínicos. Avanços recentes tentaram ter como alvo a NAMPT em doses subótimas em combinação com outros compostos, desenvolvendo uma boa atividade esperada.
O FK866 foi testado em culturas em massa e em tumoresferas 3D enriquecidas com células-tronco cancerígenas de linhagens celulares colorretais humanas. Células com superexpressão de NAMPT, tanto na cultura em massa quanto nas tumoresferas, foram mais sensíveis ao FK866 do que as células parentais ou células com níveis reduzidos de NAMPT. (O FK866 foi eficaz contra esse pool de células-tronco cancerígenas dependentes de NAMPT, conforme indicado pela dose reduzida do fármaco necessária para induzir a morte celular. Curiosamente, esse tratamento combinado com sirtinol ou olaparibe aumentou a sensibilidade das células ao FK866 tanto em culturas em massa quanto em tumoresferas, sugerindo que essas combinações podem ser usadas para reduzir os efeitos tóxicos da inibição da NAMPT durante a incorporação de uma terapia mais eficaz. Assim, os inibidores de NAMPT, em combinação com sirtinol ou inibidores de PARP, podem representar uma nova terapia para pacientes com câncer de cólon.
Além disso, em câncer colorretal e glioblastoma, células com superexpressão estável de NAMPT foram substancialmente mais resistentes à apoptose induzida por diversos tratamentos quimioterápicos do que suas contrapartes parentais. Em contraste, as células com NAMPT silenciado, reduzindo a expressão de NAMPT, foram mais sensíveis à terapia do que os controles. Inibidores de NAMPT em ensaios clínicos também reduziram o crescimento de tumores xenoenxerto tratados com cisplatina em células ovarianas in vivo. Além disso, uma combinação de inibição de NAMPT e cisplatina melhorou a sobrevida de camundongos com tumores ovarianos. Adicionalmente, a senescência celular induzida pela terapia aumenta a resistência à terapia ao induzir um fenótipo semelhante a CSC. A inibição de NAMPT suprime o aumento de CSC associado à senescência e a resistência induzida pela cisplatina em tumores ovarianos.
Da mesma forma, células com superexpressão de NAMPT foram mais sensíveis ao FK866 em culturas em massa do que células parentais ou células com NAMPT regulado negativamente. A toxicidade induzida por FK866 foi maior nas culturas enriquecidas com CSC devido ao alto nível de NAMPT. Curiosamente, o tratamento combinado com TMZ aumentou ligeiramente os valores de sensibilidade dessa população de CIC, sugerindo que essa combinação é uma terapia eficaz. Assim, os inibidores de NAMPT podem sensibilizar as células às terapias padrão em populações de CIC de glioma, particularmente em pacientes que expressam altos níveis da assinatura gênica. Em glioblastoma, subgrupos genéticos e transcricionais específicos podem ser diferencialmente sensíveis à inibição de NAMPT. Mutações no IDH sensibilizam as CSCs de glioblastoma à inibição de NAMPT devido a baixos níveis de NAPRT1, resultando em baixos níveis de NAD. Myc ou NMyc aumentam a expressão gênica em glioblastoma, incluindo aqueles envolvidos no fluxo glicolítico, e reduzem o pool de NAD+, levando a uma maior sensibilidade das células de glioma à inibição de NAMPT.
O tratamento com FK866 não afeta o pool mitocondrial de NAD+; portanto, as células cancerosas podem ser mais sensíveis ao FK866 do que as células não cancerosas. Além disso, a citotoxicidade do FK866 parece ser maior em tumores que expressam níveis mais elevados de NAMPT e em células que dependem mais da glicólise.
Inibidores de NAMPT em ensaios clínicos
Inibidor de NAMPT Identificador Clinical Trials.gov DATA DE INÍCIO DO ESTUDO Descrição Resultados KPT-9274/ ATG-019 NCT04281420 2020 (Recrutando) Fase 1: Estudo Aberto de Segurança e Tolerabilidade do ATG-019/KPT-9274, um Inibidor Duplo de PAK4 e NAMPT, em Pacientes com Tumores Sólidos Avançados ou Linfoma Não Hodgkin. – NCT02702492 2016 (Recrutando) Fase 1: Estudo Aberto de Segurança, Tolerabilidade e Eficácia do KPT-9274, um Inibidor Duplo de PAK4 e NAMPT, em Pacientes com Neoplasias Malignas Sólidas Avançadas ou Linfoma Não Hodgkin. – OT-82 NCT03921879 2019 (Recrutando) Fase 1: Segurança e Eficácia do OT-82 em Participantes com Linfoma Recidivante ou Refratário. – APO866/ FK866 NCT00435084 2007 (Concluído) Fase 1/2: Estudo para Avaliar a Segurança e Tolerabilidade do APO866 para o Tratamento de LLC-B Refratária. O tratamento foi seguro e bem tolerado. A DLT foi trombocitopenia. Uma diminuição dos níveis séricos de VEGF foi observada 96 horas após o início do tratamento na DMT. NCT00431912 2007 (Concluído) Fase 2: Um Estudo do APO866 para o Tratamento do Linfoma Cutâneo de Células T. Nenhuma resposta tumoral objetiva. No entanto, 4 pacientes de 24 tiveram doença estável. Redução de 80% no tamanho do melanoma foi observada. NCT00432107 2006 (Concluído) Fase 2: Um Estudo para Avaliar o APO866 para o Tratamento de Melanoma Avançado. CHS-828/ GMX1778 NCT00003979 1999 (retirado) Fase 1: CHS 828 no Tratamento de Pacientes com Tumores Sólidos. Toxicidade crítica. Trombocitopenia e sintomas gastrointestinais
DLT toxicidade limitante de dose, DMT dose máxima tolerada. https://clinicaltrials.gov/ct2/home
Recentemente, o KPT-9274 foi descoberto como um novo inibidor de NAMPT disponível por via oral. Este composto está atualmente em avaliação clínica de fase 1 em pacientes com neoplasias malignas sólidas avançadas ou linfoma não Hodgkin (LNH) (clinicaltrials.gov; NCT02702492) (Tabela 1). O KPT-9274 foi originalmente encontrado como uma pequena molécula que se liga e desestabiliza a proteína PAK4 nas células. Descobriu-se que o KPT-9274 também é capaz de inibir a enzima NAMPT. Desde então, este inibidor vem sendo estudado em tumores humanos que apresentam superexpressão de NAMPT e PAK4. Foi demonstrado que o KPT-9274 pode promover apoptose e induzir danos ao DNA in vitro, e reduz significativamente a proliferação tumoral e a sobrevida em modelos de xenoenxerto em diferentes tumores, como câncer de pâncreas, tumores neuroendócrinos pancreáticos, câncer de mama triplo-negativo e leucemia.
KPT-9274 pode ter como alvo a população de células-tronco cancerígenas, uma vez que as proteínas NAMPT e PAK4 desempenham um papel importante na ativação da EMT. Curiosamente, em modelos de leucemia linfoblástica aguda de células B (LLA-B) e leucemia mieloide aguda (LMA), o efeito do KPT-9274 pode ser revertido tratando as células com precursores de NAD+, como o ácido nicotínico. Esses resultados sugerem que o efeito inibitório parece ser mais dependente da depleção de NAD+ do que do bloqueio de PAK4. A dupla inibição do KPT-9274 permite atingir a regeneração de NAD+ e a sinalização de PAK4, que são essenciais para o desenvolvimento e sobrevivência tumoral, tornando o KPT-9274 um candidato a fármaco atraente para uso em quimioterapia.
OT-82 é outro novo inibidor de NAMPT e demonstrou ser mais eficiente em neoplasias hematológicas do que em tumores sólidos 20. OT-82 promoveu a eficácia de outros fármacos, como citarabina e dasatinibe. A resistência ao OT-82 foi relacionada a uma alta expressão de CD38 em células de LLA. Em estudos pré-clínicos, OT-82 foi bem tolerado e não apresentou toxicidades cardíacas, neurológicas ou retinianas em estudos toxicológicos em camundongos e primatas não humanos. Atualmente, OT-82 está em avaliação clínica de fase 1 de segurança e eficácia em participantes com linfoma recidivado ou refratário (clinicaltrials.gov; NCT03921879, Tabela 1).
Outros inibidores de NAMPT, incluindo LSN3154567, STF-31, STF-118804, GNE-617 e CB 300919, não entraram em ensaios clínicos devido à sua alta toxicidade ou baixa segurança.
Outros inibidores específicos de pequenas moléculas de NAMPT, como GMX1777 e GMX1778, mostraram efeitos anticancerígenos semelhantes ao efeito de FK866. GMX1777 é um composto de cianoguanidina que é rapidamente convertido na forma ativa GMX1778, um inibidor competitivo de NAMPT. A combinação de radioterapia e GMX1777 mostrou eficácia terapêutica em um modelo de camundongo de HNCC. Em um estudo de fase I de tumores sólidos avançados resistentes, GMX-1778 (CHS-828) induziu toxicidade gastrointestinal e trombocitopenia. Nenhuma resposta tumoral objetiva foi observada. GMX-1777 também está em um estudo de fase I de neoplasias avançadas. Trombocitopenia e hemorragia gastrointestinal limitaram a dose. Nenhuma resposta tumoral objetiva foi observada.
STF-31 é um inibidor de pequena molécula de NAMPT que mata seletivamente células de carcinoma de células renais após a perda do gene supressor tumoral von Hippel-Lindau (VHL). STF-31 inibe a captação de glicose e o efeito Warburg, e mutações NAMPT-H191R conferem resistência ao tratamento com STF-31. STF-31 em linhagens celulares cancerígenas também tem como alvo Glut1, e foi proposto que STF-31 também exerce um efeito inibitório adicional, pois funções duais são benéficas para induzir a morte celular em tumores com alta taxa de consumo de glicose. A pequena molécula LSN3154567 é um composto administrado por via oral que, quando coadministrado com o precursor de NAD+ ácido nicotínico, não leva à toxicidade hematológica encontrada com o uso de outros inibidores de NAMPT.
Células cancerosas podem desenvolver resistência a inibidores de NAMPT de várias maneiras. Mutações no NAMPT aumentam a síntese de NAD+ por outras vias, como a via de novo, regulam positivamente a quinolinato fosforribosiltransferase (QAPRT) e aumentam o catabolismo de aminoácidos (por exemplo, triptofano na via de novo ou glutamina na via de salvamento). Além disso, a resistência à terapia do câncer tem sido atribuída à autorrenovação e desdiferenciação de células-tronco cancerosas (CSCs) residentes no tumor. Populações de linhagens de glioma com alta expressão de CD133/CD44 são enriquecidas em NAMPT, correlacionando-se com células-tronco de glioma. A expressão de NAMPT também se correlaciona com altos níveis de Nanog em tumores de glioblastoma derivados de pacientes, apontando para o papel do NAMPT na manutenção do componente refratário ao tratamento do glioblastoma. O estresse metabólico e oxidativo tem sido sugerido como a causa da resistência das CSCs ao tratamento terapêutico devido à plasticidade metabólica induzida nas CSCs; no entanto, essas CSCs também foram relatadas como altamente sensíveis a compostos que visam o metabolismo mitocondrial. Portanto, o direcionamento mitocondrial da atividade do NAMPT pode ser usado para evitar a toxicidade observada em inibidores de primeira geração e proporcionar uma janela terapêutica ampliada. Células cancerosas sob estresse (por exemplo, estresse oxidativo, privação de glicose ou hipóxia) geram a molécula sinalizadora mitocondrial sulfeto de hidrogênio (H2S), que tem a capacidade de regular positivamente o NAMPT. A desdiferenciação induzida por H2S em células cancerosas pode ser suprimida pela inibição do NAMPT. Além disso, as enzimas produtoras de H2S também podem ser reguladas positivamente pelo NAMPT. O feedback entre o NAMPT e outras vias de sinalização também fornece oportunidades específicas do tumor para o direcionamento terapêutico combinatório do NAMPT. Nessa linha, devido aos efeitos sinérgicos entre os inibidores de NAMPT e HDAC, inibidores duais de NAMPT/HDAC foram desenvolvidos e mostraram boa eficácia in vitro. Esses compostos duais induzem apoptose e autofagia em linhagens de células cancerosas e citotoxicidade em modelos de tumores de xenoenxerto in vivo. A combinação de FK866 com o inibidor de PARP, olaparibe, resulta em morte celular através da supressão do NAD+ que serve como substrato de PARP em linhagens de câncer de mama triplo-negativo ou câncer de cólon, bem como em modelos in vivo, com o tratamento combinatório induzindo toxicidade sistêmica insignificante. Assim, a verdadeira utilidade do NAMPT como alvo do câncer pode estar em combinações sinérgicas que permitem um direcionamento mais eficaz de vias conhecidas de condução do câncer, regulando a biologia dependente de NAD+ nessas vias. A vantagem adicional dessas abordagens combinatórias é que sua especificidade tumoral pode abolir a toxicidade sistêmica associada ao agente único, reduzindo as necessidades de dose, ou pode permitir um melhor índice terapêutico em tumores em comparação com o tecido normal. Curiosamente, um subdesenvolvimento nesta área: a exploração de inibidores de NAMPT em combinação com inibidores de pontos de controle imunológico.
NAD na imunoterapia
O fator estimulador de colônias de macrófagos MCSF aumentou os níveis de NAMPT em células mieloides, mobilizando células supressoras derivadas de mieloides e contribuindo para a imunossupressão no local do tumor. Além disso, a inibição de NAMPT diminuiu o número de MDSCs e ressensibilizou tumores à imunoterapia em modelos murinos em estudos pré-clínicos.
O NAMPT também está aumentado em neutrófilos associados a tumores (TANs). A inibição de NAMPT ex vivo em TANs e a transferência dessas células para camundongos reduziram a tumorigênese através da supressão de Sirt1 inibindo a pró-angiogênese. As evidências ligando o destino das células mieloides e o eixo NAD-NAMPT sugerem um mecanismo importante para reprogramar células mieloides através da inibição de NAMPT (extracelular ou intracelular). No contexto do câncer, um microambiente imunossupressor é gerado quando inibidores de NAMPT são administrados em combinação com imunoterapia.
O NAMPT intracelular, ativado através de sirtuínas, regula a reprogramação metabólica de células mieloides e células tumorais sob hipóxia. No entanto, o NAMPT extracelular induzido através do receptor TLR4 ativa a sinalização que desencadeia a diferenciação e secreção de citocinas anti-inflamatórias e tumorigênicas, criando um microambiente imunossupressor. A inibição de ambas as atividades do NAMPT pode repolarizar as células mieloides e inibir o crescimento tumoral, especialmente em combinação com terapias de checkpoint imunológico. Esses e outros resultados sugerem que a inibição do NAMPT pode ser usada para aumentar a eficácia das imunoterapias.
Tregs com alta expressão de CD38 foram observadas em mieloma múltiplo e em LLA. Nesses tumores, a eliminação de células cancerígenas com altos níveis de CD38 está associada a um aumento de linfócitos T auxiliares e T citotóxicos e uma resposta funcional de células T. Nesses tumores, o uso de anticorpos monoclonais contra CD38 é uma terapia promissora para a recuperação da vigilância imunológica. Uma relação funcional entre o subconjunto de TILs imunossupressores Th17 e células que expressam Cd38+ também foi descrita, e o direcionamento de subpopulações com alta expressão de CD38 também pode restaurar o controle tumoral via terapia celular adotiva (ACT). ou administrando drogas imunomoduladoras. O CD38 também foi considerado um grande contribuinte para a resistência adquirida ao bloqueio de PD1/PDL1, causando supressão de células T CD8+. O direcionamento combinado de CD38 e PDL1 potencializa a resposta imune antitumoral. A inibição de CD38 regula a proliferação de células T CD8+ e a secreção de citocinas com propriedades antitumorais e restaura a capacidade de eliminação das células T CD8+.
O catabolismo do triptofano demonstrou contribuir para a fuga da resposta imunológica por meio de catabólitos acumulados, criando um microambiente imunossupressor em tumores e linfonodos, com os catabólitos se ligando e ativando o AhR. Esse processo leva à indução de anergia de células T, morte celular, diferenciação de células CD4+ em Tregs e polarização de macrófagos para adquirir um fenótipo imunossupressor. Níveis elevados de IDO, a enzima envolvida no catabolismo do triptofano, foram detectados em muitos tipos de tumores associados a uma resposta ruim. De acordo com seu papel na imunossupressão, a IDO também foi proposta como alvo para terapia do câncer. Os inibidores da IDO estão atualmente em investigação em ensaios clínicos para câncer sólido, a fim de potencializar a terapia anticancerígena primária, incluindo anticorpos e inibidores de checkpoints imunológicos. Os inibidores da IDO estão em desenvolvimento para uso na superação da resistência a imunoterapias direcionadas a checkpoints imunológicos, apoiando assim terapias combinadas.
Conclusão e perspectivas
O NAD+ é um metabólito essencial para a homeostase celular. Múltiplas reações metabólicas redox dependem dele para obter energia. Além disso, o NAD+ atua como substrato das sirtuínas, PARPs e cADPRSs em muitas vias de sinalização diferentes, incluindo reparo de DNA, modificações pós-traducionais, respostas inflamatórias, senescência e apoptose.
A depleção de NAD+ leva a doenças degenerativas, incluindo envelhecimento, enquanto um aumento no pool de NAD+ tem sido relacionado à tumorigênese. As células cancerígenas mudam do metabolismo normal de OXPHOS para a glicólise a fim de obter uma taxa mais rápida de produção de ATP, manter o equilíbrio redox e sintetizar ácidos nucleicos, proteínas e ácidos graxos. Esse metabolismo de reprogramação, também chamado de efeito Warburg, leva à proliferação tumoral e à progressão do câncer. Para satisfazer suas altas demandas glicolíticas, as células cancerígenas aumentaram os níveis de NAD+ e uma via de biossíntese de salvamento de NAD+ regulada positivamente, a principal fonte de NAD+ nas células. Não é surpreendente encontrar a NAMPT, a enzima limitante da taxa dessa via, regulada positivamente em vários tumores humanos. A NAMPT tem sido proposta como um potente oncogene capaz de promover a proliferação celular ao aumentar o pool de NAD+ e, consequentemente, aumentar a ativação de SIRT1 e PARP1.
NAD+ também tem sido envolvido na pluripotência e na capacidade de células-tronco, e através dessas propriedades na maioria das doenças humanas, incluindo neurodegeneração, depleção imunológica e câncer. De fato, NAMPT e SIRT1 ativam fatores OSKM e vias de sinalização de células-tronco, promovendo a capacidade de células-tronco e a desdiferenciação de células cancerosas em células-tronco cancerosas (CSCs). Uma pequena subpopulação de CSCs é crítica não apenas para a iniciação e progressão tumoral, mas também para a resistência à terapia e metástase. Devido à ineficiência das terapias anticancerígenas tradicionais, novos alvos terapêuticos para CSCs estão sendo buscados. Nesse contexto, o eixo NAMPT pode ser um novo alvo potencial. No entanto, a toxicidade inerente associada à sua ablação genética limita novas estratégias possíveis. A inibição parcial de NAMPT em combinação com outro eixo concomitante poderia melhorar a eficácia, diminuindo a toxicidade. A diferenciação das atividades enzimáticas ou não enzimáticas de NAMPT é outra estratégia para diferenciar entre diferentes eventos fisiológicos envolvidos apenas no câncer. No entanto, o equilíbrio é muito estreito e deve ser melhor definido para abordagens terapêuticas, uma vez que a diminuição de NAD pode levar a uma diminuição da pluripotência, envelhecimento, neurodegeneração e resposta imune, enquanto um aumento excessivo pode contribuir para o câncer. Mais esforços são necessários para estabelecer a janela terapêutica para o câncer sem contribuir para outras doenças ou toxicidade derivadas de NAD.
Contribuições dos autores
L.E.N. e A.C. conceberam e desenharam este trabalho. Escreveram e editaram o manuscrito. Todos os autores revisaram o manuscrito.
Conflitos de interesse
Os autores declaram não ter conflitos de interesse.
Referências
NAD+ na prevenção e tratamento do câncer: prós e contras
Metabolismo de NAD(+): bioenergética, sinalização e manipulação para terapia
Metabolismo de NAD em terapêuticas do câncer
Potencial terapêutico de moléculas que aumentam NAD: evidências in vivo
Papel do dinucleotídeo de nicotinamida adenina e precursores relacionados como alvos terapêuticos para doenças degenerativas relacionadas à idade: fundamentos, bioquímica, farmacocinética e resultados
Nicotinamida fosforribosiltransferase: biologia, papel no câncer e novo alvo farmacológico
NAMPT é um potente oncogene na progressão do câncer de cólon que modula as propriedades de células-tronco cancerosas e a resistência à terapia através de Sirt1 e PARP
A superexpressão de NAMPT induz a capacidade de células-tronco cancerosas e define uma nova assinatura tumoral para o prognóstico de glioma
Biomarcadores do metabolismo de dinucleotídeo de nicotinamida adenina+ em gliomas malignos
NAMPT como um gene indutor de desdiferenciação: NAD+ como eixo central para a manutenção de células semelhantes a células-tronco cancerosas de glioma
O surgimento das quinases de ribosídeo de nicotinamida na regulação do metabolismo de NAD+
Controle circadiano da via de recuperação de NAD+ por CLOCK-SIRT1
Controle do relógio dependente de sirtuína: novos avanços em metabolismo, envelhecimento e câncer
Ciclo de retroalimentação do relógio circadiano através da biossíntese de NAD+ mediada por NAMPT
Magnitude e significado do turnover de NAD na linhagem celular humana D98/AH2
A membrana dos peroxissomos em Saccharomyces cerevisiae é impermeável ao NAD(H) e à acetil-CoA em condições in vivo
A regulação dinâmica do metabolismo do NAD nas mitocôndrias
Compartimentalização subcelular do NAD(+) e seu papel no câncer: uma sereNADe de melodias metabólicas
Biossensor revela múltiplas fontes para o NAD(+) mitocondrial
Visualização dos pools de NAD subcelulares e da localização de proteínas intra-organelares pela formação de poli-ADP-ribose
Formação de poli-ADP-ribose específica de compartimento como biossensor para pools de NAD subcelulares
Níveis de dinucleotídeo de nicotinamida adenina em fluidos corporais extracelulares de suínos podem ser limitantes para o crescimento de Actinobacillus pleuropneumoniae e Haemophilus parasuis
CD38 é metilado no câncer de próstata e regula o NAD extracelular
A depleção de NAD pelo FK866 induz autofagia
Caracterização da captação de NAD em células de mamíferos
A farmacologia da CD38/NADase: um alvo emergente no câncer e nas doenças do envelhecimento
CD38 inibe o metabolismo e a proliferação do câncer de próstata ao reduzir os pools celulares de NAD(+)
NAD+ liberado durante a inflamação participa da homeostase de células T ao induzir a morte mediada por ART2 de células T naive in vivo
NAD+ extracelular é um agonista do receptor purinérgico P2Y11 humano em granulócitos humanos
Síntese de NAADP+ a partir de cADPRP e ácido nicotínico por ADP-ribosil ciclases
NAD+ extracelular molda o compartimento de células T reguladoras Foxp3+ através da via ART2-P2X7
O eixo CD38-NAD(+) regula a resposta de células T antitumorais imunoterapêuticas
Compartimentação celular e as funções redox/não redox do NAD()
Metabolismo do câncer: oxidação de ácidos graxos em destaque
Espécies reativas de oxigênio e mitocôndrias: um nexo da homeostase celular
Regulação redox do estado e do destino celular
Alterações nos estados redox celulares após infecção e implicações para a homeostase da célula hospedeira
A homeostase NAD(+)/NADH afeta a adaptação metabólica à hipóxia e a produção de metabólitos secundários em fungos filamentosos
Papéis terapêuticos emergentes do metabolismo do NAD(+) em distúrbios mitocondriais e relacionados à idade
Papel da razão redox NAD(+)/NADH no metabolismo celular: uma homenagem a Helmut Sies, Theodor Bucher e Hans A. Krebs
O metaboloma do NAD – um determinante chave da biologia das células cancerígenas
MAP17 e a espada de dois gumes das ROS
ROS na terapia do câncer: o lado bom da lua
Modulando ROS para superar a resistência a múltiplas drogas no câncer
Homeostase e metabolismo de ROS: uma ligação perigosa em células cancerígenas
Valko, M., Leibfritz, D., Moncol, J., Cronin, M. T., Mazur, M. & Telser, J. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol. 39, 44–84 (2007).
Triagem em matriz identifica combinação sinérgica de inibidores de PARP e inibidores de nicotinamida fosforribosiltransferase (NAMPT) no sarcoma de Ewing
EWS-FLI1 confere sensibilidade exacerbada à inibição de NAMPT em células de sarcoma de Ewing
Aumentar a síntese de NAD no músculo via nicotinamida fosforribosiltransferase não é suficiente para promover o metabolismo oxidativo
Vias de salvamento de NAD(+) mediadas por NAMPT subcelular e seus papéis na bioenergética e proteção neuronal após lesão isquêmica
O metabolismo de NAD(+) governa o secretoma associado à senescência pró-inflamatória
Perturbações dos sistemas de salvamento de NAD(+) impactam a função mitocondrial e a homeostase energética em mioblastos de camundongos e músculo esquelético intacto
Regulação da via de salvamento de NAD mediada por Nampt e suas implicações terapêuticas no câncer de pâncreas
A inibição da nicotinamida fosforribosiltransferase (NAMPT), uma enzima essencial para a biossíntese de NAD+, leva à alteração do metabolismo de carboidratos em células cancerígenas
Insights metabólicos e moleculares sobre um papel essencial da nicotinamida fosforribosiltransferase
Estrutura de nêutrons de alta resolução da nicotinamida adenina dinucleotídeo
Visão geral da série de revisão sobre nucleotídeos de piridina
NAD(+) como doador de hidreto e redutor
A vida secreta do NAD+: um metabólito antigo controlando novas vias de sinalização metabólica
Controle metabólico por sirtuínas e outras enzimas que detectam NAD(+), NADH ou sua razão
As funções multifacetadas das sirtuínas no câncer
Poli(ADP-ribosil)ação por PARP-1: ‘PAR-lando’ NAD+ em um sinal nuclear
Análogo de NAD(+) revela mecanismo de bloqueio de substrato da PARP-1 e comunicação alostérica do centro catalítico aos domínios de ligação ao DNA
NAMPT como um gene indutor de desdiferenciação: NAD(+) como eixo central para a manutenção de células-tronco do glioma
Direcionando a degradação de NAD(+): o potencial terapêutico dos flavonoides para a doença de Alzheimer e fragilidade cognitiva
Efeitos regulatórios das vias metabólicas de NAD(+) na atividade da sirtuína
Desacelerando o envelhecimento por design: a ascensão do NAD(+) e dos compostos ativadores de sirtuínas
A importância fisiopatológica e o potencial terapêutico da biossíntese de NAD e da sirtuína mitocondrial SIRT3 em doenças associadas à idade
Poli(ADP-ribosila)ção e transformação neoplásica: Efeito dos inibidores de PARP
Metabolismo de NAD(+) e controle da homeostase energética: um ato de equilíbrio entre mitocôndrias e núcleo
Dinâmica do metabolismo de NAD: tudo menos constante
Indução de células-tronco pluripotentes a partir de culturas de fibroblastos embrionários e adultos de camundongos por fatores definidos
Ligando reprogramação da pluripotência e câncer
O microambiente hipóxico: um determinante da evolução das células-tronco cancerígenas
Bao, B. et al. Visão geral das células-tronco cancerígenas (CSCs) e mecanismos de sua regulação: implicações para a terapia do câncer. Curr Protoc Pharmacol. Capítulo 14, Unidade 14 25, (2013).
Metabolismo das células-tronco cancerígenas
Metabolismo das células-tronco cancerígenas e potenciais alvos terapêuticos
Metabolismo energético das células-tronco pluripotentes: uma atualização
A nicotinamida supera déficits de pluripotência e barreiras de reprogramação
Intermediários de NAD(+): a biologia e o potencial terapêutico de NMN e NR
A ativação da AMPK protege as células da senescência induzida por estresse oxidativo via restauração do fluxo autofágico e elevação intracelular de NAD(+)
A homeostase autofágica é necessária para a pluripotência das células-tronco cancerígenas
Nicotinamida promove a sobrevivência e diferenciação celular como inibidor de quinase em células-tronco pluripotentes humanas
A reposição de NAD(+) melhora a função mitocondrial e de células-tronco e aumenta a longevidade em camundongos
A suplementação de NAD(+) rejuvenesce células-tronco adultas do intestino envelhecidas
NAD(+): a convergência do reparo do DNA e da mitofagia
A reposição de NAD(+) melhora a longevidade e a saúde em modelos de ataxia telangiectasia via mitofagia e reparo do DNA
Sinalização de danos ao DNA nuclear para mitocôndrias no envelhecimento
O potente booster de NAD, nicotinamida ribosídeo, estimula a hematopoiese através do aumento da eliminação mitocondrial
A reprogramação metabólica, a autofagia e as espécies reativas de oxigênio são necessárias para a reprogramação de células germinativas primordiais em pluripotência
O alto fluxo autofágico protege a identidade de ESC através da coordenação do programa gênico da maquinaria de autofagia por FOXO1
A autofagia disfuncional é um motor do declínio funcional das células-tronco musculares com o envelhecimento
A autofagia mantém a pluripotência prevenindo a senescência
O oxigênio regula o fluxo metabólico de células-tronco pluripotentes humanas
O alfa-cetoglutarato intracelular mantém a pluripotência de células-tronco embrionárias
LIN28 regula o metabolismo de células-tronco e a conversão para pluripotência primed
Análise genômica da dinâmica da metilação do DNA durante o desenvolvimento humano inicial
Metabolismo do NAD+ na saúde e na doença
Biossíntese de NAD (+), envelhecimento e doença
NAD+ e sirtuínas no envelhecimento e na doença
NAD(+) no envelhecimento, metabolismo e neurodegeneração
Metabolismo do NAD: implicações no envelhecimento e longevidade
Inibidor de PARP1 (PJ34) melhora a função de células progenitoras endoteliais induzidas pelo envelhecimento, preservando os níveis intracelulares de NAD(+) e aumentando a atividade de SIRT1
Ligando danos ao DNA, NAD(+)/SIRT1 e envelhecimento
A diminuição de NAD(+) induz um estado pseudo-hipóxico que interrompe a comunicação núcleo-mitocondrial durante o envelhecimento
A administração exógena de NAD(+) protege significativamente contra a lesão de isquemia/reperfusão miocárdica em modelo de rato
A restauração dos níveis mitocondriais de NAD(+) retarda a senescência de células-tronco e facilita a reprogramação de células somáticas envelhecidas
O aumento da expressão de p16INK4a diminui os progenitores do prosencéfalo e a neurogênese durante o envelhecimento
Cicatrização de fraturas em pacientes idosos
Parabiose heterocrônica para o estudo dos efeitos do envelhecimento em células-tronco e seus nichos
As marcas do envelhecimento
Desvendando as ligações entre câncer e envelhecimento
O exercício altera os níveis de SIRT1, SIRT6, NAD e NAMPT no músculo esquelético de ratos idosos
SIRT3 mitocondrial: um novo alvo terapêutico potencial para a síndrome metabólica
Mononucleotídeo de nicotinamida, um intermediário chave de NAD(+), trata a fisiopatologia do diabetes induzido por dieta e idade em camundongos
SIRT1 regula a expressão do gene do relógio circadiano através da desacetilação de PER2
A desacetilase dependente de NAD+ SIRT1 modula a remodelação da cromatina mediada por CLOCK e o controle circadiano
O relógio do envelhecimento: ritmos circadianos e vida tardia
Mudanças relacionadas à idade no metabolismo de NAD+, estresse oxidativo e atividade de Sirt1 em ratos Wistar
Metabolismo do NAD(+): um alvo terapêutico para doenças metabólicas relacionadas à idade
A inibição de PARP-1 aumenta o metabolismo mitocondrial através da ativação de SIRT1
Disfunção endotelial e reações inflamatórias em homens idosos e de meia-idade com síndrome da apneia obstrutiva do sono
CD38 determina o declínio do NAD relacionado à idade e a disfunção mitocondrial através de um mecanismo dependente de SIRT3
Deriva metabólica no cérebro envelhecido
NAD(+) no envelhecimento: mecanismos moleculares e implicações translacionais
Nampt/PBEF/Visfatin regula a secreção de insulina em células beta como uma enzima biosintética sistêmica de NAD
A regulação da biossíntese de nicotinamida adenina dinucleotídeo por Nampt/PBEF/visfatin em mamíferos
A biossíntese de NAD(+) mediada por NAMPT em adipócitos regula a função do tecido adiposo e a sensibilidade à insulina multi-órgãos em camundongos
Regulação de SIRT1 por microRNAs
O microRNA-34a elevado na obesidade reduz os níveis de NAD+ e a atividade de SIRT1 ao direcionar diretamente o NAMPT
O precursor de NAD(+) nicotinamida ribosídeo melhora o metabolismo oxidativo e protege contra a obesidade induzida por dieta rica em gordura
A administração de longo prazo de nicotinamida mononucleotídeo mitiga o declínio fisiológico associado à idade em camundongos
A sirtuína SIRT6 regula a longevidade em camundongos machos
Envelhecimento do sistema imunológico inato
A quiescência de células-tronco hematopoiéticas atenua a resposta a danos no DNA e permite o acúmulo de danos no DNA durante o envelhecimento
Deficiências no reparo de danos no DNA limitam a função das células-tronco hematopoiéticas com a idade
Envelhecimento de células-tronco modificado pelo inibidor de quinase dependente de ciclina p16INK4a
Enzimas biossintéticas e consumidoras de NAD como atores centrais da regulação metabólica das respostas imunológicas inata e adaptativa no câncer
Além do metabolismo energético: explorando os papéis adicionais de NAMPT para a terapia do câncer
A nicotinamida fosforribosiltransferase extracelular (NAMPT) promove a polarização de macrófagos M2 na leucemia linfocítica crônica
Imunovigilância do câncer: papel dos monócitos de patrulha
História das células supressoras derivadas de mieloides
Células supressoras derivadas de mieloides e tumor: Conhecimento atual e perspectivas futuras
Polarização do fenótipo de neutrófilos associados a tumor pelo TGF-beta: TAN “N1” versus “N2”
Organização genômica do gene que codifica o fator de aumento de colônia de células pré-B humanas e expressão em membranas fetais humanas
Regulação do fator de aumento de colônia de células pré-B pela sinalização trans de interleucina-6 dependente de STAT-3: implicações na patogênese da artrite reumatoide
Papel crucial do visfatin/fator de aumento de colônia de células pré-B na degradação da matriz e síntese de prostaglandina E2 em condrócitos: possível influência na osteoartrite
Papéis fisiológicos e fisiopatológicos do NAMPT e do metabolismo do NAD
Visfatin, uma adipocitocina com propriedades pró-inflamatórias e imunomoduladoras
A via glicolítica afeta a diferenciação de monócitos humanos em macrófagos reguladores
Reprogramação metabólica em macrófagos e células dendríticas na imunidade inata
Hamers, A. A. J. & Pillai, A. B. Uma alternativa doce: mantendo a polarização de macrófagos M2. Sci. Immunol. 3, eaav7759, 10.1126/sciimmunol.aav7759 (2018).
As NADPH oxidases são essenciais para a diferenciação de macrófagos
A nicotinamida fosforribosiltransferase atua como um portal metabólico para a mobilização de células supressoras derivadas de mieloides
A inibição da sirtuína atenua a produção de citocinas inflamatórias em macrófagos estimulados por lipopolissacarídeo
As proteínas sirtuína 1 e 6 dependentes de NAD+ coordenam uma mudança do metabolismo da glicose para a oxidação de ácidos graxos durante a resposta inflamatória aguda
Alimentando a chama: a bioenergia acopla o metabolismo e a inflamação
O Nampt extracelular promove a sobrevivência de macrófagos por meio de um mecanismo de sinalização não enzimático de interleucina-6/STAT3
O NAMPT é essencial para a diferenciação mieloide induzida por G-CSF por meio de uma via dependente de NAD(+)-sirtuína-1
O tratamento com GM-CSF não é eficaz em pacientes com neutropenia congênita devido à sua incapacidade de ativar a sinalização do NAMPT
A ativação única do receptor toll-like 4 pelo NAMPT/PBEF induz a sinalização nfkappab e lesão pulmonar inflamatória
Inflamação crônica (inflammaging) e sua contribuição potencial para doenças associadas à idade
A interleucina-6 é um regulador negativo da expressão do gene da visfatina em adipócitos 3T3-L1. American journal of physiology
O TNF-alfa suprime a expressão de genes do relógio interferindo na transcrição mediada por E-box
Nível plasmático elevado de visfatina/fator potencializador de colônias de pré-células B em pacientes com diabetes mellitus tipo 2
O gene CD38 humano: polimorfismo, ilha CpG e ligação ao gene CD157 (BST-1)
Evolução e função da família de genes da ADP ribosil ciclase/CD38 na fisiologia e patologia
A expressão e as atividades funcionais do CD38 são reguladas positivamente pelo IFN-gama em monócitos humanos e linhagens celulares monocíticas
Expressão, função e ressequenciamento do gene CD38 em um sistema modelo baseado em linhagem celular linfoblastoide humana
Revisão: NAD +: um modulador das funções imunológicas
Coordenação metabólica e epigenética da imunidade de células T e macrófagos
Marcos do câncer: a próxima geração
O estado redox das células cancerígenas suporta mecanismos por trás do efeito Warburg
O efeito Warburg: como ele beneficia as células cancerígenas?
Metabolismo celular do câncer: uma marca registrada, muitas faces
A biologia do câncer: a reprogramação metabólica alimenta o crescimento e a proliferação celular
O direcionamento terapêutico da glutaminólise como uma estratégia essencial para combater o câncer
A via das pentoses fosfato e o câncer
Metabolismo da serina e glicina no câncer
A importância do metabolismo da serina no câncer
A rede de sinalização de células-tronco cancerígenas e a resistência à terapia
Autofluorescência de NADH, um novo biomarcador metabólico para células-tronco cancerígenas: Identificação da Vitamina C e CAPE como produtos naturais que visam a "stemness"
A autofluorescência de NADH é um novo biomarcador para classificar e caracterizar células-tronco cancerígenas em glioma humano
Sox2 antagoniza a via Hippo para manter a stemness em células cancerígenas
A desacetilação de Sox2 por Sirt1 está envolvida na reprogramação somática de camundongos
Sirtuínas na encruzilhada da pluripotência, envelhecimento e câncer
Investigando o papel das Sirtuínas na reprogramação celular
Um programa transcricional dependente de NAD+ governa a autorrenovação e a resistência à radiação em glioblastoma
O metabolismo da nicotinamida regula a manutenção de células-tronco do glioblastoma
SIRT2 controla a via das pentoses fosfato
Reações de ADP-ribosilação nuclear em células de mamíferos: onde estamos hoje e para onde vamos?
NAMPT na biossíntese regulada de NAD e seu papel central no metabolismo humano
Padrões de expressão da nicotinamida fosforibosiltransferase e da ácido nicotínico fosforibosiltransferase em linfomas malignos humanos
Nampt/PBEF/visfatina e câncer
Regulação epigenética de NAMPT por NAMPT-AS impulsiona a progressão metastática no câncer de mama triplo-negativo
Superexpressão de NAMPT no câncer de próstata e sua contribuição para a sobrevivência de células tumorais e resposta ao estresse
Superexpressão da nicotinamida fosforibosiltransferase em neoplasias tireoidianas e sua correlação com o estágio tumoral e com a expressão de survivina/survivina DEx3
Superexpressão de Nampt no câncer gástrico e efeitos quimiopotencializadores do inibidor de Nampt FK866 em combinação com fluorouracila
Nicotinamida fosforibosiltransferase (Nampt) na carcinogênese: novas oportunidades clínicas
Nampt/Visfatina/PBEF: uma proteína funcionalmente multifacetada com papel central em tumores malignos
PBEF1/NAmPRTase/Visfatina: um potencial marcador sérico de astrocitoma/glioblastoma maligno com valor prognóstico
Mutações BRAF V600E, do promotor TERT e deleções homozigóticas de CDKN2A/B são frequentes em glioblastomas epitelioides: uma análise histológica e molecular com foco na heterogeneidade intratumoral
Um novo papel para a adipocina visfatina/fator 1 potencializador de colônias de pré-células B na carcinogênese da próstata
A visfatina, através da ativação de STAT3, aumenta a expressão de IL-6 que promove a angiogênese endotelial
A visfatina aumenta a expressão de ICAM-1 e VCAM-1 através da ativação de NF-kappaB dependente de ROS em células endoteliais
A visfatina promove a angiogênese pela ativação da quinase regulada por sinal extracelular 1/2
A visfatina promove a adesão de monócitos ao regular positivamente a expressão de ICAM-1 e VCAM-1 em células endoteliais via ativação da sinalização p38-PI3K-Akt e subsequente produção de ROS e ativação de IKK/NF-kappaB
Expressão de mediadores inflamatórios induzida por visfatina em células endoteliais humanas através da via NF-kappaB
A visfatina desencadeia a motilidade celular do câncer de pulmão de células não pequenas através da regulação positiva de metaloproteinases da matriz
Visfatina/PBEF/Nampt induz a produção de EMMPRIN e MMP-9 em macrófagos via via de sinalização NAMPT-MAPK (p38, ERK1/2)-NF-kappaB
Indução do fator nuclear kappaB pela visfatina em células endoteliais vasculares humanas: seu papel na produção e ativação de MMP-2/9
Avanços recentes em pequenas moléculas neurogênicas como tratamentos inovadores para doenças neurodegenerativas
A suplementação de NAD(+) restaura a mitofagia e limita o envelhecimento acelerado na síndrome de Werner
NAD(+) no reparo do DNA e na manutenção mitocondrial
NAMPT é um potente oncogene na progressão do câncer de cólon que modula as propriedades das células-tronco cancerígenas e a resistência à terapia através de Sirt1 e PARP
A nicotina fosforibosiltransferase regula o metabolismo das células cancerígenas, a suscetibilidade aos inibidores de NAMPT e o reparo do DNA
NAMPT e NAPRT: duas enzimas metabólicas com papéis-chave na inflamação
A pequena molécula GMX1778 é um potente inibidor da biossíntese de NAD+: estratégia para terapia aprimorada em tumores deficientes em nicotina fosforibosiltransferase 1
A interferência na via de síntese de NAD é uma estratégia terapêutica viável para o condrossarcoma
Citotoxicidade seletiva do inibidor de NAMPT FK866 em células de câncer gástrico com marcadores de transição epitélio-mesenquimal, devido à perda de NAPRT
NAMPT e NAPRT, enzimas-chave na via de síntese de salvamento de NAD, são de valor prognóstico negativo no câncer colorretal
Regulação extensa da expressão de nicotina fosforibosiltransferase (NAPRT) em tecidos e tumores humanos
A dependência metabólica de NAD no câncer é moldada pela amplificação gênica e remodelação de intensificadores
Proteínas Argonaute: mediadoras do silenciamento de RNA
Vulnerabilidade extrema de cânceres com mutação em IDH1 à depleção de NAD+
Enzimas contribuintes de NAD e NADPH como alvos terapêuticos no câncer: uma visão geral
Mutações em PPM1D silenciam a expressão do gene NAPRT e conferem sensibilidade ao inibidor de NAMPT em glioma
Descoberta de um inibidor de NAMPT altamente seletivo que demonstra eficácia robusta e toxicidade retiniana melhorada com coadministração de ácido nicotínico
Direcionamento do transporte de glicose e da via de NAD em células tumorais com STF-31: uma reavaliação
Elevação dos níveis celulares de NAD pelo ácido nicotínico e envolvimento da nicotina fosforibosiltransferase em células humanas
Potencial terapêutico do aumento de NAD+ no envelhecimento e doenças relacionadas à idade
A oncoproteína c-MYC, a enzima NAMPT, o inibidor de SIRT1 DBC1 e a desacetilase SIRT1 formam um ciclo de retroalimentação positiva
NAMPT/visfatina extracelular causa desacetilação de p53 via produção de NAD e ativação de SIRT1 em células de câncer de mama
Via de salvamento de NAD(+) no metabolismo e terapia do câncer
Regulação positiva dos genes Sirtuína 1 (Sirt1) e coativador-1alfa do receptor gama ativado por proliferador de peroxissomo (PGC-1alfa) no tecido adiposo branco de camundongos deficientes na proteína Id1: implicações na proteção contra intolerância à glicose induzida por dieta e idade
SIRT2 é um supressor tumoral que conecta envelhecimento, acetiloma, sinalização do ciclo celular e carcinogênese
SIRT2 desacetila e inibe a atividade peroxidase da peroxirredoxina-1 para sensibilizar células de câncer de mama a agentes indutores de estresse oxidante
SIRT2 regula a resposta à hipóxia tumoral promovendo a hidroxilação de HIF-1alfa
A histona desacetilase SIRT2 estabiliza oncoproteínas Myc
Um inibidor seletivo de SIRT2 promove a degradação da oncoproteína c-Myc e exibe ampla atividade anticancerígena
Desacetilação da aldeído desidrogenase 1A1 induzida por NOTCH promove células-tronco do câncer de mama
Mutações de Sirtuína 2 em cânceres humanos prejudicam sua função na manutenção do genoma
SIRT2 mantém a integridade do genoma e suprime a tumorigênese através da regulação da atividade de APC/C
A detecção metabólica central controla remotamente a resposta endócrina sensível a nutrientes em Drosophila via eixo Sir2/Sirt1-upd2-IIS
Sirtuína-4 (SIRT4), um alvo terapêutico com atividade oncogênica e supressora de tumor no câncer
SirT3 é uma histona desacetilase nuclear dependente de NAD+ que se transloca para as mitocôndrias sob estresse celular
SIRT3 desacetila e aumenta a atividade da piruvato desidrogenase em células cancerígenas
A ativação de SIRT3 atenua a toxicidade induzida por triptolida através do fechamento do poro de transição de permeabilidade mitocondrial em cardiomiócitos
A interação de Sirt3 com OGG1 contribui para o reparo do DNA mitocondrial e protege da morte celular apoptótica sob estresse oxidativo
A deficiência de SIRT3 retarda a cicatrização de feridas cutâneas diabéticas via estresse oxidativo e aumento da necroptose
A rede de sirtuínas mitocondriais revela desacetilação dinâmica dependente de SIRT3 em resposta à despolarização da membrana
A desacetilação mediada por Sirt3 da lisina 122 evolutivamente conservada regula a atividade da MnSOD em resposta ao estresse
SIRT3: oncogene e supressor tumoral no câncer
O silenciamento de SIRT3 sensibiliza células de câncer de mama a tratamentos citotóxicos através de um aumento na produção de ROS
SirT3 suprime o fator 1alfa induzível por hipóxia e o crescimento tumoral ao inibir a produção mitocondrial de ROS
SIRT3 se opõe à reprogramação do metabolismo das células cancerígenas através da desestabilização de HIF1alfa
SIRT3 inibe a metástase do câncer de próstata através da regulação de FOXO3A ao suprimir a via Wnt/beta-catenina
A regulação positiva dos níveis mitocondriais de NAD(+) prejudica a clonogenicidade de células iniciadoras de tumor de glioblastoma SSEA1(+)
O Ca(2+) mitocondrial dependente de MCU inibe a via NAD(+)/SIRT3/SOD2 para promover a produção de ROS e metástase de células de CHC
SIRT4 regula a sobrevivência e o crescimento de células cancerígenas após estresse
Sirt4 é um regulador mitocondrial do metabolismo e longevidade em Drosophila melanogaster
A via mTORC1 estimula o metabolismo da glutamina e a proliferação celular ao reprimir SIRT4
SIRT4 tem atividade supressora de tumor e regula a resposta metabólica celular ao dano no DNA ao inibir o metabolismo mitocondrial da glutamina
A eliminação de SIRT4 diminui a quimiossensibilidade ao 5-FU em células de câncer colorretal
Papéis emergentes para SIRT5 no metabolismo e câncer
Sirt5 é uma proteína lisina desmalonilase e desuccinilase dependente de NAD
SIRT6 desacetila PKM2 para suprimir sua localização nuclear e funções oncogênicas
A histona desacetilase SIRT6 é um supressor tumoral que controla o metabolismo do câncer
O papel de SIRT6 em tumores
A superexpressão de Sirt6 é um novo biomarcador de carcinoma de cólon humano maligno
A desacetilação dependente de SIRT7 de CDK9 ativa a transcrição da RNA polimerase II
As sete faces de SIRT7
Regulação da ativação da serina-treonina quinase Akt pela desacetilase dependente de NAD(+) SIRT7
SIRT7 antagoniza a sinalização de TGF-beta e inibe a metástase do câncer de mama
A sinalização de AMPK/Snf1 regula a acetilação de histonas: impacto na expressão gênica e funções epigenéticas
A AMPK regula o gasto energético modulando o metabolismo de NAD+ e a atividade de SIRT1
O NAMPT no músculo esquelético é induzido pelo exercício em humanos
A fosforilação de GAPDH dependente de AMPK desencadeia a ativação de Sirt1 e é necessária para a autofagia durante a privação de glicose
A restrição de glicose inibe a diferenciação de mioblastos esqueléticos ativando SIRT1 através da regulação mediada por AMPK do Nampt
O NAMPT regula a biogênese mitocondrial via metabolismo de NAD e proteínas de ligação ao cálcio durante a contração do músculo esquelético
Modulação de SIRT1 no status de acetilação, localização citosólica e atividade de LKB1. Possível papel na ativação da proteína quinase ativada por AMP
AMPK como supressor tumoral metabólico: controle do metabolismo e crescimento celular
Vias de sinalização dependentes de LKB1
A proteína quinase ativada por AMP (AMPK) e câncer: muitas faces de um regulador metabólico
Sinais gerados pela quinase ativada por AMP (AMPK) no crescimento e sobrevivência de células de melanoma maligno
A inibição de NAMPT induzida por FK866 ativa AMPK e regula negativamente a sinalização de mTOR em células de hepatocarcinoma
A nicotinamida fosforribosil transferase (Nampt) é necessária para a lipogênese de novo em células tumorais
PARP1 em carcinomas e inibidores de PARP1 como drogas antineoplásicas
PARP-1 protege contra a indução de tumor colorretal, mas promove a progressão do tumor colorretal mediada por inflamação
Regulação da apoptose induzida por E2F1 pela poli(ADP-ribosil)ação
PARP-1 regula a disponibilidade de fatores de reparo de DNA. EMBO
Papéis transcricionais de PARP1 no câncer
Papéis duais de PARP-1 promovem o crescimento e a progressão do câncer
Biologia das poli(ADP-ribose) polimerases: os faz-tudo da manutenção celular
Poli(ADP-ribose) polimerases como moduladores da atividade mitocondrial
CD38 como regulador de NAD celular: um novo alvo farmacológico potencial para condições metabólicas
Resolvendo o enigma topológico na sinalização de Ca(2+) por ADP-ribose cíclico e NAADP
CD38 e leucemia linfocítica crônica: uma década depois
Direcionamento do metabolismo de NAD em células de câncer pancreático: potencial nova terapia para tumores pancreáticos
A enzima ligada à membrana CD38 existe em duas orientações opostas
A estrutura cristalina de alta resolução da NAD nucleotidase periplasmática de Haemophilus influenzae revela uma nova função enzimática do CD73 humano relacionada ao metabolismo de NAD
Proteína CD73 como fonte de precursores extracelulares para a biossíntese sustentada de NAD+ em células tumorais tratadas com FK866
Efeito antitumoral da inibição combinada de NAMPT e CD73 em um modelo de câncer de ovário
Função dupla, enzimática e não enzimática, da ecto-5'-nucleotidase (eN, CD73) na migração e invasão de células de melanoma A375
A inibição de NAMPT suprime células-tronco semelhantes a câncer associadas à senescência induzida por terapia em câncer de ovário
O quimioterápico alquilante temozolomida induz estresse metabólico em cânceres com mutação em IDH1 e potencializa a citotoxicidade mediada pela depleção de NAD(+)
A glicólise dirigida por Myc é um alvo terapêutico no glioblastoma
A inibição dupla e específica de NAMPT e PAK4 pelo KPT-9274 reduz o crescimento do câncer renal
Novos moduladores alostéricos da quinase 4 ativada por p21 (PAK4) superam a resistência a medicamentos e a stemness no adenocarcinoma ductal pancreático
KPT-9274, um inibidor de PAK4 e NAMPT, leva à regulação negativa de mTORC2 em células de câncer de mama triplo-negativo
Um novo composto oralmente biodisponível, KPT-9274, inibe PAK4 e bloqueia o crescimento tumoral do câncer de mama triplo-negativo
A inibição dupla de PAK4-NAMPT impacta o crescimento e a sobrevivência, e aumenta a sensibilidade a agentes danificadores de DNA na macroglobulinemia de Waldenström
A inibição dupla de PAK4-NAMPT como uma nova estratégia para tumores neuroendócrinos pancreáticos resistentes à terapia
Visando a vulnerabilidade à depleção de NAD(+) na leucemia linfoblástica aguda de células B
Direcionamento seletivo de NAMPT pelo KPT-9274 na leucemia mieloide aguda
Visando oncogenes associados a super-realçadores no carcinoma espinocelular esofágico
Direcionamento eficaz de NAMPT em modelos de xenoenxerto derivados de pacientes de leucemia linfoblástica aguda pediátrica de alto risco
OT-82, um novo candidato a fármaco anticancerígeno que visa a forte dependência das neoplasias hematológicas da biossíntese de NAD
Identificação de novos mecanismos de resistência à inibição de NAMPT através da via de biossíntese de novo de NAD(+) e mutação de NAMPT
A plasticidade metabólica das células cancerígenas permite resistência à inibição de NAMPT, mas invariavelmente induz dependência de LDHA
Células-tronco cancerígenas: miragem ou realidade?
Os papéis supressores de tumor de MYBBP1A, um importante contribuinte para a plasticidade metabólica e stemness
Mudança metabólica dependente de c-MYB e PGC1a induzida pela perda de MYBBP1A no câncer renal
A perda de MYBBP1A induz atividade de célula-tronco cancerígena no câncer renal
A desdiferenciação de células cancerígenas após a recuperação de um dano potencialmente letal é mediada por H2S-Nampt
Um circuito energético dependente de H2S-Nampt é crítico para a sobrevivência e citoproteção contra danos em células cancerígenas
Inibidores duplos de NAMPT/HDAC como uma nova estratégia para a descoberta de fármacos antitumorais com múltiplos alvos
Inibidores de pequenas moléculas visando simultaneamente o metabolismo do câncer e a epigenética: descoberta de novos inibidores duais da nicotinamida fosforribosiltransferase (NAMPT) e da histona desacetilase (HDAC)
A sinalização de NAMPT é crítica para a atividade pró-angiogênica de neutrófilos associados a tumores
Visando a reprogramação metabólica no melanoma metastático: o papel chave da nicotinamida fosforribosiltransferase (NAMPT)
Imunoterapia no mieloma: até onde chegamos?
CD38 como alvo terapêutico para leucemia mieloide aguda adulta e leucemia linfoblástica aguda de células T
Imunossupressão mediada por CD38 como um mecanismo de escape de células tumorais do bloqueio de PD-1/PD-L1
O inibidor da indoleamina-2,3-dioxigenase (IDO) 1-metil-D-triptofano regula positivamente IDO1 em células cancerígenas humanas
Indoleamina 2,3-dioxigenase na tolerância de células T e escape imune tumoral
IDO1 e IDO2 são expressos em tumores humanos: levo-, mas não dextro-1-metil triptofano, inibe o catabolismo do triptofano
A fundamentação da inibição da indoleamina 2,3-dioxigenase para terapia do câncer
Segurança e eficácia de medicamentos oncológicos depletores de NAD: resultados de um ensaio clínico de fase I do CHS 828 e visão geral dos dados publicados