Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/1822/28874

TítuloRole of Monocarboxylate transporter in lung development and lung cancer
Autor(es)Granja, Sara Costa
Orientador(es)Baltazar, Fátima
Pinto, Jorge Correia
Data17-Dez-2013
Resumo(s)Some studies suggest that lung tumour cell ontogeny is determined by consequences of gene expression that recapitulate important events in embryonic lung development. Hypoxia plays a crucial role either in physiological or pathological conditions such in tumour growth, and in embryonic and fetal development, being one of the most important extracellular factors for lung morphogenesis. In order to adapt to environmental hypoxia, cells rely on anaerobic glycolysis, resulting in increased production of acids, mostly lactic acid. Some studies demonstrated that the control of intracellular pH (pHi) could be carried out by a family of transporters which are H+- monocarboxylate co-transporters, known as monocarboxylate transporters (MCTs). These studies show evidence for the expression of MCTs during early development of human and mouse embryos and in embryo pre-implantation. As in embryonic development, tumour cells take advantage of MCTs to maintain tumour intracellular pH, by promoting the efflux of accumulating acids. There are studies showing the upregulation of MCTs in several solid tumours such as colorectal carcinomas, cervix carcinoma and breast tumours. Regarding lung tumours the results published so far are controversial. MCT family comprises 14 members however only MCT1-MCT4 are proton symporters that exhibit different affinities for lactate, leading to different levels of tissue expression. Ancillary protein, named CD147 is required to maintain the catalytic activity of and the translocation to the plasma membrane of MCT1 and MCT4. Since tumourigenesis and embryogenesis exhibit some common features, such as low oxygen availability, this work aims to study and characterize the role of MCTs both in lung development and lung cancer and thus seek for the metabolic adaptations common to both embryo and tumour development. In lung development, MCT1, MCT4 and CD147 expression was evaluated during human and rat fetal lung development and the effect of MCT inhibition was evaluated on the morphogenesis of rat fetal lung explants. Importantly, MCT1, MCT4 and CD147 were differently expressed during the different phases of lung development suggesting that these molecules are important for lung morphogenesis. Moreover we exposed rat fetal lung explants to the MCT inhibitor CHC and we observed an inhibitory effect on lung branching and viability, in a dose dependent way. Moreover, in lung cancer, MCT1, MCT4 and CD147 were evaluated in a human lung cancer series and in order to understand the influence of MCTs inhibition in lung cancer we disrupted CD147 using the zinc finger technology. The effect the knockout (KO) of CD147 was evaluated using in vitro and in vivo models. Regarding lung cancer, MCT1, MCT4 and CD147 were upregulated in tumour samples when compared with non-tumoural adjacent tissue. With the KO of CD147 we decreased the expression and activity of MCT1 and MCT4. Moreover, the clonal growth of KO cells is inhibited in vitro after oxidative phosphorylation (OXPHOS) inhibition with phenformin and we observed a more pronounced decrease in tumour growth in vivo of KO cells to the treatment with phenformin. To conclude, this study suggests that MCTs are important molecules in the physiology of lung development and provide evidence supporting the exploitation of MCTs/CD147 as therapeutic targets. However, further studies, particularly using specific MCTs/CD147 blockers are urgently needed.
Alguns estudos sugerem que a ontogenia das células tumorais do pulmão é determinada por consequências na expressão genética que recapitulam eventos importantes do desenvolvimento embrionário do pulmão. A hipóxia tem um papel crucial tanto em condições fisiológicas como patológicas no crescimento tumoral e no desenvolvimento embrionário e fetal, sendo um dos factores extracelulares importante na morfogéneses do pulmão. Para se adaptarem ao ambiente de hipoxia, as células dependem da glicólise anaeróbica resultando num aumento da produção de ácidos; nomeadamente acido láctico. Alguns estudos demonstram que o controlo do pH intracelular (pHi) pode ser realizado por uma família de transportadores denominados Transportadores de Monocarboxilatos MCTs. Estes estudos mostram evidências para a expressão dos MCTs durante o desenvolvimento precoce do embrião humana e de ratinho e também na préimplantação do embrião. Tal como no desenvolvimento embrionário, as células tumorais utilizam os MCTs para manter o pHi tumoral, promovendo o efluxo de ácidos acumulados. Há estudos que demonstram o aumento de expressão dos MCTs em diversos tumores sólidos, tais como carcinomas colo-rectal, carcinoma do colo-uterino e tumores mamários. Quanto aos tumores de pulmão, os resultados obtidos até agora são controversos. A família dos MCTs engloba 14 membros no entanto, apenas MCT1-MCT4 são transportadores de protões e apresentam afinidades diferentes para o lactato, levando a diferentes níveis de expressão tecidual. A proteína auxiliar, denominada CD147 é necessária para manter a atividade catalítica e a translocação para a membrana plasmática do MCT1 e do MCT4. Uma vez que a tumorigênese e embriogénese apresentam algumas características comuns, como o baixo teor em oxigênio, este trabalho tem como objetivo estudar e caracterizar o papel dos MCTs, tanto no desenvolvimento pulmonar como em cancro do pulmão e, assim, identificar as adaptações metabólicas comuns a ambos os processos. No desenvolvimento pulmonar, a expressão do MCT1, MCT4 e CD147 foi avaliada durante em pulmão fetal humano e de rato e o efeito da inibição dos MCTs foi avaliada na morfogénese pulmonar usando explantes pulmonares fetais de ratinho. MCT1, MCT4 e CD147 foram diferencialmente expressos durante as diferentes fases do desenvolvimento pulmonar, sugerindo que estas moléculas são importantes para a morfogênese de pulmão. Além disso, após a exposição dos explantes pulmonares fetais de rato ao inibidor dos MCTs, o CHC, observamos um efeito inibitório na viabilidade e ramificação do pulmão, de um modo dependente da dose. Além disso, no cancro do pulmão, o MCT1, o MCT4 e a CD147 foram avaliados numa série de cancro de pulmão humano e a fim de compreender o efeito da inibição dos MCTs, inibimos a CD147 utilizando a tecnologia de “zinc finger”. O efeito do knock-out (KO) da CD147 foi avaliada em modelos in vitro e in vivo. Neste modelo observamos a sobre-expressão do MCT1, do MCT4 e da CD147 nas células tumorais, quando comparado com o tecido adjacente não-tumoral. Com o KO da CD147 verificamos a diminuição da expressão e da atividade do MCT1 do MCT4. Estudos in vitro demonstraram que após a inibição da fosforilação oxidativa com a fenformina o crescimento clonal das células negativas para a CD147 foi inibido e para além disso observamos uma diminuição mais acentuada no crescimento tumoral destas celulas in vivo após tratamento com a mesma droga. Em termo de conclusão, este estudo sugere que os MCTs são moléculas importantes na fisiologia do desenvolvimento pulmonar e fornece evidências que suportam a exploração dos MCTs/CD147 como alvos terapêuticos. No entanto, são urgentemente necessários mais estudos, principalmente utilizando inibidores específicos para MCTs/CD147.
TipodoctoralThesis
DescriçãoTese de doutoramento em Ciências da Saúde
URIhttp://hdl.handle.net/1822/28874
AcessoopenAccess
Aparece nas coleções:BUM - Teses de Doutoramento
ICVS - Teses de Doutoramento

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