Immunoexpression profile of hypoxia-inducible factor (HIF) targets in premalignant and malignant oral lesions: a pilot study

Abstract

Introdução: O carcinoma da cavidade oral é a décima sexta causa de morte por cancro. Tem um perfil agressivo e é o cancro mais prevalente entre os diferentes subtipos de cancro da cabeça e pescoço. A maioria dos doentes com carcinoma da cavidade oral é diagnosticada com tumores em estádios avançados, e apresentam um prognóstico adverso. Assim, é urgente procurar novos biomarcadores de prognóstico e identificar novas estratégias terapêuticas. A ocorrência de alterações metabólicas é uma dos pilares do cancro. As células malignas são capazes de reprogramar o seu metabolismo, mesmo na presença de oxigénio, aumentando a conversão de glicose em lactato através da via glicolítica, num fenómeno conhecido como “Efeito Warburg”. Para tal, várias proteínas relacionadas com o metabolismo glicolítico sofrem um aumento na sua expressão. Objetivo: Pretendeu-se avaliar a imunoexpressão de GLUT-1, GLUT-3, HK-II, PFK-L, PKM-2, pPDH, LDH-A, MCT-4 e CA-IX em lesões pré-malignas e em amostras de carcinoma de células escamosas (CCE), a fim de identificar possíveis correlações entre a imunoexpressão dos biomarcadores e parâmetros clínico-patológicos e de prognóstico. Materiais e Métodos: Neste estudo retrospectivo foram recolhidas amostras de CCE de 21 doentes e amostras de lesões orais pré-malignas de 34 doentes, bem como os seus dados clínico-patológicos e de seguimento. Cortes histológicos das amostras fixadas em formol e incluídas em parafina foram submetidos a imunohistoquímica, para identificação das proteínas GLUT-1, GLUT-3, HK-II, PFK-L, PKM-2, pPDH, LDH-A, MCT-4 e CA-IX. Resultados: Verificou-se que a expressão de CA-IX, MCT-4, LDH-A, PKM-2 e PFK-L nos casos de CCE era significativamente superior à expressão nas amostras de lesões pré-malignas. Foi observada uma tendência de correlação entre o aumento da expressão dos biomarcadores e a agressividade tumoral, sendo a associação significativa para as proteínas HK-II e LDH-A; a expressão aumentada de HK-II e a CA-IX associou-se a uma diminuição das taxas de sobrevivência. Tal foi igualmente notado para as proteínas GLUT-1 e GLUT-3 quando a sua expressão foi observada no compartimento hipóxico das lesões malignas. Conclusão: As células malignas do CCE apresentam expressão aumentada de proteínas glicolíticas, e tal associa-se com a agressividade tumoral e com um prognóstico adverso dos doentes com CCE. São necessários estudos adicionais que explorem o papel do fenótipo glicólico na carcinogénese oral.

Background: Oral cancer is the sixteenth leading cause of cancer death. It has an aggressive profile and it is the most prevalent cancer among different subtypes of head and neck cancer. The majority of oral cancer patients are diagnosed with advanced stage tumors and display a poor prognosis. Thus, it is urgent to investigate new prognostic biomarkers and identify novel therapeutic strategies. The occurrence of metabolic alterations is one of the hallmarks of cancer. Cancer cells are able to reprogram their metabolism, even in the presence of oxygen, enhancing glucose conversion to lactate through the glycolytic pathway, a phenomenon known as “Warburg effect”. For this purpose, several metabolism related proteins are upregulated. Objective: The aim of the study was to evaluate the immunoexpression of GLUT-1, GLUT-3, HK-II, PFK L, PKM-2, pPDH, LDH-A, MCT-4, and CA-IX in premalignant lesions and in oral squamous cell carcinoma samples, in order to identify potential correlations between biomarkers’ immunoexpression, clinicopathological and prognostic parameters. Material and Methods: In this retrospective study, oral squamous cell carcinoma (OSCC) samples from 21 patients and premalignant (PM) oral samples from 34 patients were collected, as well as their clinicopathological and follow up data. The formalin-fixed, paraffin-embedded tissues were stained for GLUT-1, GLUT-3, HK-II, PFK-L, PKM-2, pPDH, LDH-A, MCT-4, and CA-IX by immunohistochemistry. Results: CA-IX, MCT-4, LDH-A, PKM-2 and PFK-L expressions were significantly increased in OSCC samples when compared to premalignant lesions. A tendency was observed towards increased biomarkers’ expression and poor clinicopathological features, being the differences significant regarding HK-II and LDH-A expression; HK-II and CA-IX were additionally correlated with low survival rates. GLUT-1 and GLUT-3 were also significantly associated with a poor outcome when their expression was observed in the hypoxic compartment of the malignant lesions. Conclusion: Oral cancer cells overexpress glycolysis-related proteins, and this associates with aggressiveness features and a poor outcome of OSCC patients. Further research into a deep understanding of the glycolic phenotype in oral carcinogenesis in needed.