O metabolismo tumoral de chalconas como alvo terapêutico no câncer de mama

Orientadora: Profª. Drª. Alexandra AccoCoorientadora: Profª. Drª. Edneia A. S. R. CavalieriTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Farmacologia. Defesa : Curitiba, 30/09/2021Inclui referências: p. 98-114Resumo: O câncer pode ser considerado um desafio inerente ao aumento da longevidade humana e estilo de vida atual. Observa-se, sobretudo, um crescimento notável nos casos de câncer de mama, considerado o tipo mais diagnosticado no mundo. Os impactos desta condição não se limitam à perda de qualidade de vida das mulheres vítimas da doença, principal público deste tipo de câncer, mas é também considerado um problema de saúde pública emergente. O remodelamento metabólico é uma das bases da transformação celular maligna e, por isso, um alvo interessante para a terapia anticâncer, utilizado em associação com outras modalidades terapêuticas para otimizar o tratamento e superar a resistência adquirida aos fármacos. Uma via clássica de plasticidade metabólica é do mTOR, um propulsor da biossíntese de macromoléculas que garante o crescimento e divisão celular. Esta via, dentre outras, foi investigada neste trabalho como possível alvo da chalcona sintética 4-nitrochalcona (4NC). A 4NC apresentou um efeito antiproliferativo em modelo in vitro de câncer de mama (linhagem MCF-7), associado à atenuação de Raptor e S6K1, efetores a jusante de mTOR, com consequente redução da síntese proteica; além de queda da razão lactato/piruvato, um indicador importante da glicólise aeróbica ou efeito Warburg. Adicionalmente, o potencial anticâncer da 4NC foi confirmado in vivo no carcinoma sólido de Ehrlich, com administração de 4NC por via oral, na dose de 25 mg kg-1 ao dia por 21 dias. Em ambos os modelos, houve também um incremento gênico e proteico dos níveis de LC3, um marcador autofágico. No entanto, demonstrou-se in vitro que os níveis de outros efetores autofágicos como p62 e Beclina-1 não se alteraram, sugerindo um efeito de bloqueio da autofagia mediado pela 4NC. Portanto, a 4NC apresenta efeito dual na modulação metabólica tumoral. Afora as vias de metabolismo clássicas, novos marcadores de interesse neste campo despontam, como é o caso da enzima 6-fosfofruto-2-quinase/frutose-2,6-bifosfatase 3 (PFKFB3). Trata-se de uma potente fomentadora do efeito de Warburg, com atividade enzimática colateral à glicólise. Tendo em vista a heterogeneidade do câncer de mama em termos de classificação morfológica, molecular e comportamento clínico, fez-se uma revisão de literatura para avaliar os benefícios da terapia anti-PFKFB3 no câncer de mama, com destaque para as chalconas 3PO, PFK15 e PFK158. Cada subtipo de câncer de mama apresentou uma resposta característica, vinculada principalmente às vias de sinalização PI3K/AKT/mTOR e MAPK e ao status hormonal. Independente do contexto de modulação metabólica, anti-mTOR ou anti-PFKFB3, as chalconas se mostram como possibilidades consistentes de terapia no câncer de mama, especialmente com base em estudos pré-clínicos.Abstract: Cancer can be considered an inherent challenge to increasing human longevity and current lifestyle. In particular, there is a remarkable growth in cases of breast cancer, considered the most diagnosed cancer in the world. The impacts of this condition are not limited to the loss of quality of life of women victims of the disease, but it is seen as an emerging public health problem. Metabolic remodeling is one of the bases of malignant cell transformation and, therefore, an interesting target for anticancer therapy, used in association with other therapeutic modalities to optimize treatment and overcome acquired resistance to drugs. A classic pathway of metabolic plasticity is mTOR, a macromolecule biosynthesis booster that ensures cell growth and division. This pathway was investigated herein as a possible action mechanism of the synthetic chalcone 4-nitrochalcone (4NC). 4NC showed an antiproliferative effect in an in vitro model of breast cancer (MCF-7 cells lineage), associated with attenuation of Raptor and S6K1, downstream effectors of mTOR, with a consequent reduction in protein synthesis; in addition to a drop in the lactate/pyruvate ratio, an important indicator of aerobic glycolysis or Warburg's effect. Additionally, the anticancer potential of 4NC was confirmed in vivo using the solid Ehrlich carcinoma model, with oral administration of 4NC at a dose of 25 mg kg-1 per day. In both models, there was also an increase in gene and protein levels of LC3, an autophagic marker. However, it was demonstrated in vitro that the levels of other autophagic effectors such as p62 and Beclin-1 did not change, suggesting a 4NCmediated autophagy blocking effect. Therefore, 4NC has a dual and synergistic effect on tumor metabolic modulation. Apart from the classical metabolism pathways, new markers of interest in this field are arising, such as the enzyme 6-phosphofructo-2- kinase/fructose-2,6-bisphosphatase 3 (PFKFB3). It is a potent promoter of the Warburg effect, with enzymatic activity that is collateral to glycolysis. Considering the heterogeneity of morphological, molecular classification, and clinical behavior of breast tumor, a literature review was carried out to assess the benefits of anti- PFKFB3 therapy in breast cancer, with emphasis on the chalcones 3PO, PFK15, and PFK158. Each breast cancer subtype showed a characteristic response, mainly linked to the PI3K/AKT/mTOR and MAPK signaling pathways and hormonal status. Regardless of the context of metabolic modulation, anti-mTOR or anti-PFKFB3, chalcones have been shown to be consistent possibilities for breast cancer therapy at the preclinical level