Alterations in the energy metabolism during the carcinogenesis of oral squamous cell carcinoma

O câncer oral é o sexto tipo de câncer mais comum no mundo, e o Carcinoma Espinocelular Oral (CEC) representa 95% dessas lesões. O CEC origina-se no epitélio de revestimento e possui comportamento agressivo com metástase cervical precoce e taxa de sobrevivência baixa de 5 anos. Evidências mostram que alterações metabólicas como na glicólise e função mitocondrial contribuem para a agressividade do tumor. A mitocôndria representa a maior fonte de produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) e, ao mesmo tempo, possui muitas vias antioxidantes para neutralizá-las. As EROs podem ativar a transição epitélio-mesenquimal (EMT) e a consequente progressão do câncer através da metástase. Este estudo objetivou caracterizar o perfil metabólico das células tumorais de CEC e verificar a sua relação com a agressividade. Inicialmente, foi verificado o panorama metabólico do CEC por meio de análise proteômica de três tumores e seus epitélios adjacentes. Foi observado que os tumores de CEC possuem um aumento nas proteínas relacionadas com a glicólise e diminuição na atividade mitocondrial em comparação com seus epitélios adjacentes, provavelmente devido à subexpressão da piruvato desidrogenase, e na atividade antioxidante. Posteriormente, foi analisada a atividade metabólica de linhagens celulares epitelial (HaCaT), de CEC com alto (Cal27) e baixo (SCC25) nível de diferenciação e fibroblastos através de citometria de fluxo. As células mais indiferenciadas (SCC25) apresentaram menor massa e potencial de membrana mitocondriais, geraram menores níveis de EROs e nitrogênio, o que correlacionou com maior viabilidade celular. Depois, foi analisado por imunohistoquímica o perfil de peroxidação lipídica (4-HNE) em biópsias de CEC, desordens potencialmente malignas (displasia epitelial oral) e mucosa oral normal. Foi verificado que os níveis de espécies reativas estavam aumentados no tumor e nas desordens potencialmente malignas nas regiões epiteliais. Ocorreu diminuição nos níveis de concentração de 4-HNE/espécies reativas no tecido conjuntivo adjacente às lesões displásicas na região de invasão de OSCC. Os resultados indicam um dinamismo durante a carcinogênese oral relacionado ao metabolismo energético das células que varia de acordo com cada etapa desse processo, com o potencial de ser influenciado por elementos do microambiente tumoral.Oral cancer is the sixth most common cancer in the world, and the Oral Squamous Cell Carcinoma (OSCC) represents 95% of these lesions. OSCC originates in the lining epithelium and has an aggressive behavior with early cervical metastasis and low 5-year survival rate. Evidence indicates that metabolic changes, such as glicolysis and mitochondrial function, contribute to tumor aggressiveness. Mitochondria represents the major source of reactive oxygen species (ROS) production and, at the same time, has many antioxidant pathways to neutralize them. ROS can activate the epithelialmesenchymal transition (EMT) and the consequent progression of cancer through metastasis. This study aimed to characterize the metabolic profile of tumor cells of OSCC and to verify its relationship with aggressiveness. Initially, the metabolic panorama of OSCC was verified through the proteomic analysis of three tumors and their adjacent epithelium. It was observed that OSCC tumors have an increase on proteins related to glycolysis and a decrease on mitochondria activity in comparison to its adjacent epithelium, probably due to the downregulation on pyruvate dehydrogenase, and in the antioxidant activity. Afterwards, it was analyzed the metabolic activity of epithelial cell lines (HaCaT), OSCC with high (Cal27) and low (SCC25) level of differentiation and fibroblasts by flow cytometry. The more undifferentiated cells (SCC25) had lower mitochondrial mass and membrane potential, generated lower levels of ROS and nitrogen species, which correlated with a greater cell viability. Afterwards, it was analyzed by immunohistochemistry the lipid peroxidation profile (4-HNE) of OSCC biopsies, potentially malignant lesions (oral epithelial dysplasia) and normal oral mucosa. It was found that, the levels of reactive species are increased in the tumor and in the potentially malignant lesions in the epithelial regions. There was a decrease in the concentration levels of 4-HNE/reactive species in the connective tissue underlying dysplastic regions and the OSCC invasion zone. The results indicate a dynamism during oral carcinogenesis regarding the energy metabolism of cells and it varies according to each stage of this process with the potential to be influenced by elements of the tumor microenvironment