Paclitaxel effect on the IRS/PI3-kinase/Akt/mTOR pathway in breast cancer adenocarcinoma and lung cancer carcinoma

A elucidação das vias de crescimento celular e a observação de que essas vias estão alteradas no câncer humano incentivou a procura de inibidores específicos. Proteínas adaptadoras, que se ligam a múltiplos elementos de uma cascata de sinalização e coordenam a sinalização celular, bem como quinases intracelulares podem ser candidatos ideais a alvos para o bloqueio da sinalização celular. Nesse sentido, a via de sinalização IRS/PI3K/Akt/mTOR e a AMPK aparecem como alvos para o bloqueio de crescimento e indução de apoptose de células tumorais. Por outro lado, a descoberta dos taxanos, ésteres de alcalóides complexos, compostos por um sistema de anéis e com diversas ramificações laterais que são essenciais para a ação única contra os microtúbulos, é provavelmente a mais importante adição ao arsenal quimioterápico do final do século vinte. Entretanto, os efeitos da associação entre taxanos e moduladores da atividade da AMPK e de bloqueadores da mTOR em linhagens de câncer de mama e de pulmão são apenas parcialmente conhecidos. Assim, o objetivo do projeto foi avaliar o efeito do tratamento concomitante entre taxanos e moduladores da atividade da AMPK em diferentes linhagens de câncer de mama e de pulmão. As células de adenocarcinoma de mama (MCF-7) e de carcinoma de pulmão (A549) foram tratadas com metformina, ativador da AMPK, e com paclitaxel; e animais SCID foram inoculados com células de câncer de pulmão A549 e tratados com metformina ou paclitaxel ou então uma combinação das duas drogas. Os resultados obtidos demonstram que AMPK é ativada por metformina e que mTOR, p70S6K e 4EBP-1 são inibidas pelo tratamento com metformina de maneira dependente do tempo e da dose a que foram submetidos nas células MCF-7 e A549. Além disso, observamos que o tratamento com paclitaxel ativou não apenas a AMPK, mas também p53 e sestrina 2, e inibiu as proteínas mTOR, p70S6K e 4EBP-1 de maneira dependente do tempo e da dose nas duas linhagens de células utilizadas. Assim, na associação de 2-DG com paclitaxel e de metformina com paclitaxel, verificamos que as proteína ativadas pela associação de drogas eram p53, sestrina 2 e AMPK, enquanto mTOR, p70S6K e 4EBP-1 encontravam-se inibidas nas células MCF-7 e A549. Também observamos que o tratamento de metformina com paclitaxel resulta em aumento no número de células com parada na fase G2/M do ciclo celular e diminui o crescimento tumoral em animais com diminuição da proliferação e aumento da apoptose, em relação aos tratamentos isolados e ao grupo controle. Assim, podemos sugerir que a associação de um ativador da AMPK, que leva a uma diminuição da atividade de vias de crescimento, proliferação e diferenciação celular pode ser uma alternativa mais eficiente que o tratamento com paclitaxel isoladoMetformin is a widely-used antidiabetic drug whose anti-cancer effects, mediated by the activation of AMPK and reduction of mTOR signaling, have become noteworthy. Chemotherapy produces genotoxic stress and induces p53 activity, which can cross-talk with AMPK/mTOR pathway. Herein, we investigate whether the combination of metformin and paclitaxel has an effect in cancer cell lines. Human tumors were xenografted into SCID mice and the cancer cell lines were treated only with paclitaxel or metformin, or a combination of both drugs. Western Blotting, flow cytometry and immunohistochemistry were then used to characterize the effects of the different treatments. The results presented herein, demonstrate that the addition of metformin to paclitaxel leads to quantitative potentialization of molecular signaling through AMPK and a subsequent potent inhibition of the mTOR signaling pathway. Treatment with metformin and paclitaxel resulted in an increase in the number of cells arrested in the G2/M phase of the cell cycle, decreased tumor growth and increased apoptosis in tumor-bearing mice, when compared to individual drug treatments. We have provided evidence for a convergence of metformin and paclitaxel induced signaling at the level of AMPK. This mechanism illustrates how different drugs may cooperate to augment anti-growth signals, and suggests that target activation of AMPK by metformin may be a compelling ally in cancer treatmen