Cellular Response to Ionizing Radiation -in vitro studies on human prostate cancer cell lines

Dissertação de Mestrado em Bioquímica apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaOs tumores malignos são mais do que massas isoladas de células tumorais em proliferação. De facto, podemos considerá-los como tecidos complexos compostos por conjuntos distintos de células. O cancro da próstata é uma das neoplasias malignas mais diagnosticadas entre os homens no mundo, é o segundo cancro mais frequente nos homens e o quarto mais comum tendo em conta todos os tipos de cancro. O cancro da próstata é geralmente um tumor que apresenta baixas taxas de proliferação e, geralmente apresenta um baixo valor α/β, de cerca de 1-3 Gy. Quando a opção terapêutica é a radioterapia, a modalidade que se utiliza no cancro da próstata é, por norma, a radioterapia hipofracionada. Uma vez que sobre os mecanismos celulares e moleculares envolvidos na ação anticancerígena da radioterapia ainda muito há por explorar, este trabalho tem como objetivo caracterizar , do ponto de vista celular e molecular, os efeitos diretos e indiretos da radiação ionizante em linhas celulares de carcinoma da próstata. Para determinar a resposta celular, duas linhas celulares humanas de cancro da próstata (PC3 e LNCaP) foram expostas a radiação ionizante, na forma de raios-X, com doses de radiação a variarem entre o 0,5 Gy e os 12 Gy. Primeiramente, avaliou-se a sobrevivência celular das duas linhas PC3 e LNCaP. Posteriormente, avaliou-se a viabilidade e a proliferação celular para ambas as linhas de cancro da próstata. De seguida, determinou-se o principal tipo de morte associado à radiação ionizante das células das duas linhas PC3 e LNCaP. Posteriormente avaliaram-se os níveis de stresse oxidativo (peróxidos, anião superóxido) e das defesas anti-oxidantes (GSH), 48 horas após irradiação. Por fim, avaliou-se o ciclo celular para as duas linhas celulares de cancro da próstata. A linha LNCaP mostrou uma maior radiossensibilidade aos raios-X do que a linha PC3. A radiação ionizante mostrou efeito antiproliferativo e efeito citotóxico para ambas as linhas celulares de cancro da próstata. A linha PC3 mostrou que o tipo de morte principal foi morte por apoptose, enquanto na linha LNCaP a morte ocorreu por necrose, após irradiação com radiação ionizante. Para ambas as linhas houve um aumento do stresse oxidativo, com o aumento dos peróxidos e do anião superóxido e diminuição da expressão da GSH. Para a linha LNCaP o bloqueio do ciclo ocorreu na fase G0/G1, na linha PC3 o bloqueio ocorreu na fase G2/M, após exposição à radiação ionizante. Esperamos que os resultados obtidos neste trabalho contribuam para uma melhor eficácia da radioterapia pois levantam pistas importantes para os diferentes respostas clínicasMalignant tumors are more than isolated masses of proliferating tumor cells. In fact, we can consider them as complex tissues composed of distinct sets of cells. Prostate cancer is one of the most commonly diagnosed malignancies among men in the world. It is the second most common cancer in men and the fourth most common cancer among all cancers.Prostate cancer is generally a tumor that has low proliferation rates and generally has a low α / β value of about 1-3 Gy. When the therapeutic option is radiotherapy, the modality used in prostate cancer is usually hypofractionated radiotherapy. Since the cellular and molecular mechanisms involved in the anticancer action of radiotherapy are still to be explored, this work aims to characterize, from the cellular and molecular point of view, the direct and indirect effects of ionizing radiation on carcinoma cell lines prostate. To determine the cellular response, two human prostate cancer cell lines (PC3 and LNCaP) were exposed to ionizing radiation in the form of X-rays at radiation doses ranging from 0.5 Gy to 12 Gy. Firstly, the cell survival of the two PC3 and LNCaP lines was evaluated. Cell viability and proliferation were then assessed for both prostate cancer lines. Next, the main type of death associated with the ionizing radiation of the cells of the two PC3 and LNCaP lines was determined. Subsequently, the levels of oxidative stress (peroxides, superoxide anion) and anti-oxidant defenses (GSH) were evaluated 48 hours after irradiation. Finally, the cell cycle was assessed for the two prostate cancer cell lines.The LNCaP line showed greater X-ray radiosensitivity than the PC3 line. Ionizing radiation showed antiproliferative effect and cytotoxic effect for both prostate cancer cell lines. The PC3 line showed that the type of main death was death by apoptosis, while in the LNCaP line death occurred by necrosis after irradiation with ionizing radiation. For both lines there was an increase in oxidative stress, with the increase of the peroxides and superoxide anion and decrease of GSH expression. For the LNCaP line the cycle block occurred in the G0 / G1 phase, in the PC3 line the blockade occurred in the G2 / M phase, after exposure to the ionizing radiation. We hope that the results obtained in this work contribute to a better efficacy of radiotherapy because they raise important clues for the different clinical response