Characterization of antitumoral and antiangiogenic responses induced by treatment with bisphosphonates in breast cancer cell line

Orientador: Karina Gottardello ZecchinDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de PiracicabaResumo: O comprometimento ósseo em pacientes com câncer é responsável por significativas morbidade e redução da qualidade de vida, principalmente quando se trata de câncer de mama, no qual o esqueleto é o principal sítio de desenvolvimento das metástases. Bisfosfonatos (BPs) contendo ou não nitrogênio são os principais agentes usados no combate à perda óssea como na osteoporose, uma vez que induzem apoptose de osteoclastos. Recentemente foram demonstradas ações antitumoral e antiangiogência dos BPs, in vitro e in vivo. Desse modo, o objetivo deste trabalho foi analisar e comparar os efeitos antitumorais e antiangiogênicos de BP que não contêm nitrogênio (clodronato, CLO) e BP contendo nitrogênio (ácido zoledrônico, ZOL), em linhagem celular derivada de câncer de mama, MCF-7, e em culturas de células endoteliais. Os resultados mostram que ZOL reduziu a proliferação das MCF-7 de maneira dose-dependente, com aumento do número de células nas fases G0/G1, sem alterar a viabilidade. Paralemamente, CLO não mostrou nenhum efeito sobre as células tumorais. O tratamento de células endoteliais de coelho, RAEC, com ZOL ou CLO reduziu a proliferação celular derivada, sem alterar sua viabilidade. Células endoteliais humanas HUVEC mostraram 15% de redução da viabilidade quando tratadas com ZOL, enquanto CLO não mostrou efeitos citotóxicos. A incubação de células HUVEC com meio condicionado por células MCF-7 tratadas com ZOL culminou na redução da proliferação das células endoteliais e na redução da formação de estruturas semelhantes a vasos, in vitro. Esse mesmo meio condicionado pelas células tumorais tratadas com ZOL resultou em menor proliferação de células provenientes de aorta murina, em ensaio ex vivo. Ensaios de imunoabsorbância revelaram diminuição nos níveis de VEGFA total nesse meio condicionado, assim como aumento da quantidade da isoforma antiangiogênica VEGFA165b, após tratamento das MCF-7 com ZOL. Por último, o tratamento das células MCF-7 com ZOL modulou a expressão de VEGFA total e de suas isoformas. Em conjunto, estes achados mostram que ZOL exibe ação antitumoral e antiangiogênica em células de câncer de mama e em células endoteliais. Tais dados contribuem para um maior esclarecimento sobre os mecanismos de ação dos BPs, permitindo buscas por melhorias no uso desses agentes como coadjuvantes na quimioterapia, a fim de minimizar a morbidade decorrente de metástases ósseas em tumores malignosAbstract: Patients with cancer frequently develop bone metastasis, resulting in considerable morbidity and affecting quality of life. This is particularly important considering breast cancer, in which skeletal is the main site for metastasis. Non-nitrogen-containing and nitrogen-containing bisphosphonates (BPs) are the mainly agents to treat bone loss due to osteoporosis, Paget disease, bone metastasis, multiple myeloma, hypercalcemia and osteogenesis imperfecta. BPs impair bone loss by inducing apoptosis in osteoclasts. Recently it was shown anti-tumoral and anti-angiogenic effects of BPs, in vitro and in vivo. The present study aim to analyze and compare the anti-angiogenic pathway of the non-nitrogen-containing BP, clodronate (CLO), and the nitrogen-containing BP, zoledronic acid (ZOL), using estrogen receptor-positive breast cancer cell line, MCF-7, and endothelial cells. ZOL treatment reduced MCF-7 cell proliferation and induced cell cycle arrest in a dose-dependent manner, while CLO did not affect these cells. Treatment with ZOL or CLO also reduced RAEC cells proliferation, without changes in cell viability. HUVEC cells showed reduced viability after incubation with ZOL, but not with CLO. The conditioned medium by MCF-7 ZOL-treated cells reduced the formation of blood vessels in vitro and proliferation of HUVEC cells, together with lower endothelial cells proliferation derived from mouse aortic rings. Enzyme-linked immunoabsorbent assay showed reduction of ~25% in VEGFA levels, and increased amount of VEGFA165b isoform in the conditioned medium by ZOL-treated MCF-7 cells. The nitrogen-containing BP also modulated the expression of mRNAs for VEGF in MCF-7 treated cells. In all assays, CLO showed less anti-angiogenic properties when compared with ZOL. Data provided from this study amplify the knowledge of BPs actions, contributing for new approaches of bone metastases in malignant tumorsMestradoEstomatologiaMestre em Estomatopatologi