Participación de las especies reactivas del oxígeno y del nitrógeno en la transformación celular y en la modulación de la radiosensibilidad

Las poblaciones celulares en un organismo están estrictamente controladas por el balance de señales complejas que estimulan o inhiben la proliferación, diferenciación y sobrevida de las células. Existen evidencias experimentales que sugieren que las especies reactivos del oxigeno estón involucradas en el desarrollo del cancer. El primer objetivo de este trabajo fue evaluar la participación de las especies reactivos del oxígeno en los mecanismos de proliferación y transformación celular y modular los niveles de estas especies a fin de inhibir la proliferación y de esta forma controlar el crecimiento tumoral. Los resultados demostraron que existe un aumento de la actividad de superóxido dismutasa y una disminución de los niveles de catalasa y glutatión peroxidasa, enzimas disipadoras de peróxido de hidrógeno, en función de la malignidad. Este desbalance enzimótico se correlacionó con aumento de la producción de peróxido de hidrógeno. La disipación de peróxido de hidrógeno de manera exógena mediante tratamientos con catalasa inhibió la proliferación en líneas celulares de diversos orígenes tisulares y de organismos diferentes, lo que sugiere que la participación del peróxido de hidrógeno en el control de la proliferación sería un fenómeno general. Por otro lado, tratamientos con catalasa inhibieron el desarrollo de tumores experimentales. En concordancia con estos resultados, se demostró que la transfección estable del cDNA de la catalasa en una línea celular tumoral humana, disminuyó la tasa de proliferación y revirtió características de fenotipo maligno. Con respecto a los mecanismos de la inhibiciónde proliferación por secuestro de peróxido de hidrógeno, se demostró aumento de los niveles de óxido nítrico en los tratamientos con catalasa, sugiriendoa esta especie como un posible mediador de esta vía. Por otro lado, dado que la radioterapia constituye junto a la quimioterapia una de las principales formas de tratamiento contra el crecimiento tumoral, el segundo objetivo de esta tesis fue la caracterización de la radiosensibilidad intrínseca de líneas celulares con diferente grado de malignidad, de la respuesta celular a diferentes tipos de radiaciones ionizantes y el estudio del efecto del óxido nítrico como posible radiosensibilizador selectivo de las células tumorales. Los estudios de radiosensibilidad intrínseca demostraron un aumento de la radiorresistencia en función de la malignidad en las células tumorales de ratón evaluadas, que no se manifestó en las células de origen humano. Con respecto a las irradiaciones con haces de protones y de litio en comparación con la radiación gamma, se demostró un aumento de la eficiencia biológica relativa (RBE) en función de la transferencia lineal de energía (LET) de la radiación, que resultó consistente con los datos bibliográficos. Por otro lado, los estudios de la acción del óxido nítrico mostraron un mayor efecto radiosensibilizador en las células con mayor capacidad tumorigénica. Este efecto podría ser explicado por el estado prooxidativo basal de las células mas malignas, que potenciaría la acción de la radiación. Se demostró también la acción del óxido nítrico como radiosensibílizadoren tumores experimentales. Estos resultados sugieren la posibilidad de explorar terapias antioxidantes específicas y radiosensibílizadores selectivos para el control del crecimiento tumoral.Cell populations in a living organism are strictly controlled by the balance of complex signaling systems, which stimulate or inhibit cell proliferation, dífferentiation and survival. Substantial experimental evidence suggests a role of reactive oxygen species in the development of cancer. The first aim of the present study was to evaluate the involvement of reactive oxygen species in the mechanisms of cell proliferation and transformation and to modulate the levels of these species to inhibit proliferation and thus control tumor growth. The results showed an increase in superoxide dismutase activity and a fall in the activities of H2O2-detoxifying enzymes, catalase and glutathione peroxidase, as a function of malignancy. This imbalance in the antioxidant system was coupled to a rise in the levels of H2O2. The exogenous removal of H2O2 by treatment with catalase induced an inhibition of proliferation in all the tested cell lines of different tissues from several species, suggesting that the regulation of proliferation by H2O2 would be a general phenomenon. Moreover, in vivo treatments with catalase inhibited the growth of experimental tumors. Furthermore, the rate of proliferation was inhibited and some features of malignant phenotype were reversed by a stable transfection of the cDNA of catalase in a human tumor cell line. Regarding the mechanisms of the inhibition of cell proliferation by scavenging H2O2,an increase in the levels of nitric oxide by treatment with catalase was found, suggesting that nitricoxide could be a mediator of this signaling pathway. Taking into account that radiotherapy coupled to chemotherapy is one of the main forms of treatment for cancer, the second aim of this study was to characterize the intrinsic radiosensitivity of cell lines with different degrees of malignancy, the cellular response to different types of ionizing radiation and the effect of nitricoxide as a possible selective radiosensitizer of tumor cells. The studies of intrinsic radiosensitivity demonstrated an increase in radioresistance as a function of malignancy in the mouse tumor cells evaluated. However, this correlation was not found in the human cells tested. Regarding proton and Lithium beam irradiations as compared with gamma irradiations, an increase in relative biological effectiveness (RBE)as a function of the linear energy transfer (LET) was found, which was consistent with previous reports. Furthermore, the studies of the action of nitric oxide resulted in a greater radiosensitizing effect on the more tumorigenic cells. These differential effects could be due to the basal prooxidative state of the more malignant cells that could potentiate the effect of radiation. The radiosensitizing effect of nitric oxide on experimental tumors was also demonstrated. These results suggest the possibility of exploríng specific antioxidant therapies and selective radiosensitizers for the control of tumor growth.Fil:Policastro, Lucía Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina