Estudo citogenético e bioquímico de tumores mamários de fêmeas Sprague-Dawley sedentárias e exercitadas em tapete rolante

Dissertação de Mestrado em Biotecnologia para as Ciências da SaúdeO cancro é uma patologia complexa e heterogénea associada a uma elevada taxa de mortalidade (13% de todas as mortes em todo o mundo em 2008) e morbilidade. O cancro da mama é fatal em cerca de 20 a 60% dos casos nos países desenvolvidos e subdesenvolvidos, respetivamente. Evidências experimentais e epidemiológicas apontam para um efeito benéfico do exercício físico no cancro da mama, afetando muitos processos celulares, incluindo o metabolismo energético. A utilização de técnicas moleculares e bioquímicas tem possibilitado a investigação dos fatores que podem afetar o desenvolvimento e/ou progressão desta doença (sistema imunitário, fatores genéticos, metabolismo, entre outros). No âmbito da presente dissertação, induziram-se tumores mamários em ratos fêmea Sprague-Dawley com 1-metil-1-nitrosureia (MNU) (50 mg/kg peso corporal). Os animais foram exercitados numa passadeira rolante à velocidade de 20 m/min, 1 hora/dia, 5 dias/semana, 8 meses. No final do protocolo experimental, analisaram-se células normais e tumorais de dois animais sedentários através de bandeamento GTL, CBL e NOR e analisou-se o efeito do exercício físico na expressão das proteínas ATP sintase (subunidade β) e gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase (GAPDH) em células tumorais (epiteliais e fibroblastos). Os resultados obtidos evidenciaram que o cariótipo normal da espécie Rattus norvegicus fêmea (modelo animal utilizado neste trabalho) é de 2n=42, XX. A análise de 50 metafases tumorais revelou somente a presença de anomalias cromossómicas numéricas (2n=84; 2n=75 e duas células com 2n=41, XX, -12). A nível do bandeamento NOR, verificou-se um caso de poliploidia (2n=82). A ausência de alterações cromossómicas estruturais pode dever-se à presença de mutações pontuais ou alterações epigenéticas. Outra hipótese será a impossibilidade de deteção de pequenas alterações cromossómicas pela técnica de bandeamento GTL. Investigações futuras recorrendo à citogenética molecular poderão esclarecer estas dúvidas e contribuir para uma melhor caracterização citogenética dos tumores mamários induzidos pelo MNU. A análise da expressão das proteínas ATP sintase (subunidade β) e GAPDH sugere a existência de diferenças entre o grupo sedentário e exercitado com um aumento da expressão de ambas as proteínas no grupo exercitado. Verificaram-se, também, diferenças entre as células epiteliais e os fibroblastos, sendo que estes últimos apresentaram níveis de expressão superiores de ambas as proteínas. Estas diferenças entre os dois tipos celulares podem ser reveladoras da complexidade de interações entre o tumor e o estroma envolvente. Deste modo, estudos futuros baseados nestas evidências poderão ser úteis para o desenvolvimento de estratégias terapêuticas mais eficazes. Concluindo, os resultados citogenéticos indicam que as alterações cromossómicas induzidas pelo MNU mais evidentes são as numéricas, pelo que este modelo poderá não ser o mais indicado para o estudo de alterações estruturais através de bandeamento G. Os resultados bioquímicos, apesar de preliminares, evidenciam que o exercício físico, ao modular o metabolismo das células tumorais, poderá ter um papel fundamental no desenvolvimento e/ou progressão do cancro mamário. Estudos futuros sobre os mecanismos subjacentes a estes efeitos irão providenciar novas evidências que possam permitir recomendar a prática de atividade física aos doentes com cancro mamário como abordagem terapêutica não farmacológica complementar.Cancer is a complex and heterogeneous pathology associated with a high mortality (13% of all worldwide deaths in 2008) and morbidity. With regard to breast cancer, it is fatal in about 20 to 60% of cases in developed and developing countries respectively. Experimental and epidemiological evidences suggest that physical exercise has a beneficial effect on breast cancer, affecting several cellular processes including energy metabolism. The use of molecular and biochemical techniques has enabled the investigation of several factors that may affect disease’s development and/or progression (immune system, genetic factors, metabolism and others). In the present work, mammary tumors were chemically-induced by 1-methyl-1-nitrosourea (MNU) (50 mg/kg) in female Sprague-Dawley rats. The animals were exercised in a treadmill at a speed of 20 m/min, 1 h/day, 5 days/week, during 8 months. At the end of the experimental protocol, normal and tumor cells of two sedentary animals were cytogenetically analyzed by GTL, CBL and NOR banding and the effect of physical exercise on the ATP synthase (β-subunit) and glyceraldehyde-3-phosphate desidrogenase (GAPDH) proteins expression was also analyzed in tumor cells (epithelial cells and fibroblasts). The results confirmed that the female Rattus norvegicus species normal karyotype (animal model used in this work) is 2n=42, XX. The analysis of 50 tumor metaphases has shown the presence of numerical chromosome alterations (2n=84; 2n=75 and two cells with 2n=41, XX, -12). The NOR banding revealed a polyploidy case (2n=82). The absence of structural chromosome changes can be due to punctual mutations or epigenetic alterations. Another hypothesis is that GTL banding technique does not detect small chromosome changes. Future investigations using molecular cytogenetics might clarify these questions and therefore contribute to an improved cytogenetic characterization of MNU-induced mammary tumors. The ATP synthase (β subunit) and GAPDH expression analysis suggests the existence of differences between the sedentary and exercised groups revealing an increased expression of both enzymes in exercised group. Also, differences between epithelial cells and fibroblasts were found, with these last ones having higher expression levels of both proteins in comparison to epithelial cells. These differences between the two types of cells may suggest complex interactions between the tumor and the surrounding stroma. So, future studies based on these evidences might be useful for the development of more effective therapeutic approaches. In conclusion, the cytogenetic results indicate that the most evident chromosome alterations induced by MNU are numerical ones. Therefore, this model may not be the most suitable model for the study of chromosome changes detectable by G banding. The biochemical results, although preliminary, show that physical exercise through the modulation of tumor cells metabolism might play a fundamental role in breast cancer development and/or progression. Future studies about the mechanisms underlying these effects will provide new scientific evidences that may allow recommending the practice of physical activity to breast cancer patients as a complementary non-pharmacological therapeutic approach