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Log inINTRODUCTION AND OBJECTIVES: During the carcinogenesis process, tumor cells acquire adaptive advantages classified as hallmarks of cancer. Among them is the ability to migrate and colonize sites distant from the primary tumor, a process known as metastasis. The metastatic process requires a high energy demand from the cell and the metabolism reprogramming is necessary to meet its needs. However, directing efforts on a metabolic target considering the complexity of existing pathways and the plasticity of the tumor cell may be ineffective. In this context, evaluating the global metabolic rate may be a more plausible alternative to identify targets that could help cancer treatment. Thus, this work aimed to compare the thermogenic signals released by non-metastatic (SCC-9) and metastatic (LN-2) tongue squamous carcinoma cells as a parameter of global metabolic rate and to identify possible heat sources. MATERIAL AND METHODS: To investigate whether the metabolic reprogramming could be measured by heat flow, the thermogenic signals released by tumor cells were quantified by isothermal titration calorimetry (ITC). For mitochondrial evaluations, high-resolution respirometry analyzes were performed with modulators of the electron transport system (oligomycin, FCCP, rotenone and antimycin A). Uncoupling Protein-2 (UCP2) gene expression was measured by qPCR and protein expression by Western Blotting. Etomoxir and genipin were used as Carnitine Palmitoyl Transferase-1 (CPT1A) and UCP2 inhibitors, respectively. Cells were cultivated in glucose, glutamine or palmitate alone as carbohydrate, protein, and lipid sources for metabolic analysis. RESULTS AND CONCLUSION: Intact LN-2 cells (metastatic) consistently released more heat than the non-metastatic cells, SCC-9. Mitochondrial enriched extract reproduced the heat release pattern of intact cells. Routine, maximal, and coupled to ATP synthesis oxygen flux in LN-2 cells were lower, although spare reserve capacity (SRC) was equivalent to SCC-9 cells. The ATP content as well as the calorispirometric rate (CR) was higher in LN-2 than in SCC-9 cells. Interestingly, differences between LN-2 and SCC-9 in the respiratory parameters were lost in the presence of palmitate as the sole metabolic substrate. UCP-2 was highly expressed in metastatic cells, but not in non-metastatic cells. In the presence of genipin, LN-2 cells released lower heat than SCC-9 cells. In addition, etomoxir strongly inhibited heat release by the metastatic cells, thus linking lipid metabolism to thermogenesis. We propose that heat release may be a quantifiable trait of the metastatic process and conclude that inhibiting lipid metabolism in these cells reduces the cell-derived thermogenic signals, suggesting this process as a potential target to reduce the metastatic potential.
Paloma Silva de Souza
Boa Tarde Vitória
Parabéns pelo seu trabalho.
Você poderia explicar melhor sobre os ciclos fúteis? Qual seria a demanda para esses ciclos?
Não sei se entendi muito bem, mas a UCP2 bombeia lipídeos para mitocôndria? Poderia comentar melhor?
Vocês avaliaram a morfologia das células metastáticas após incubação com genipin? Acho que seria interessante avaliar a presença de corpúsculos lipídicos (essas organelas estão aumentadas em células metastáticas) uma vez que ocorre alterações no metabolismo lipídico após incubação com genipin.
Anneliese Fortuna de Azevedo Freire da Costa
Olá, Vitória!
Parabéns pelo trabalho e pela apresentação!
Seus resultados são muito interessantes!
Fiquei curiosa em relação a continuidade do trabalho. Vocês já pensaram nos ensaios que irão fazer para mostrar que o metabolismo lipídico pode estar relacionado à promoção do processo metastático?
Vocês já fizeram essa mesma avaliação com outras linhagens metastáticas e não-metastáticas? Os resultados são semelhentes?
Você acredita que, de um modo geral, todas as células tumorais "mais agressivas" teriam o aumento da liberação de calor ligado ao metabolismo lipídico?
Obrigada!
Vitória Ramos de Azevedo
Olá Anneliese, muito obrigada pelo retorno! Os próximos ensaios seriam direcionados a compreender sobre à metabolização lipídica por meio da via da beta-oxidação, comparando as linhagens metastática e não-metastática, além de modular a via e observar os efeitos disso tanto na liberação de calor, como em outros aspectos funcionais: ensaios de migração, invasão e morfologia. Nesse sentido, nós avaliaríamos enzimas presentes na via, genes que tivessem importância pra ela e também a presença de corpúsculos lipídicos. Em relação a se avaliamos em outras linhagens, sim, o projeto se iniciou com uma investigação com linhagens de diversos tecidos diferentes - melanoma humano, melanoma murino, adenocarcinoma de pulmão e câncer de mama humano. No nosso artigo de 2019, nós vimos que em todos esses tecidos, a linhagem metastática libera mais calor que as linhagens não metastáticas. Porém, como focamos nesse modelo em específico, não sabemos se o aumento dessa liberação se dá pelo mesmo motivo nessas outras células. Já sobre se as células tumorais metastáticas aumentam a liberação de calor quando associadas ao metabolismo lipídico em específico, eu acredito que não, tendo em vista que existe uma gama de vias metabólicas e considerando que já é bem demonstrado na literatura que tumores possuem metabolismos heterogêneos, então não é possível afirmar que todos eles lançariam mão de uma mesma via.
André Christianes
Boa tarde Vitória. Qual controle vocês utilizaram na verificação da influência de diferentes tipos de lipídeos na taxa de calor das linhagens?
Vitória Ramos de Azevedo
Olá André! Nós não utilizamos outros lipídeos. O que fizemos foi um panorama inicial para comparar diferentes fontes de carbono - no caso carboidrato (glicose), proteína (glutamina) e lipídeo (palmitato) - e como a contribuição de cada uma iria interferir na liberação de calor. O palmitato em si foi escolhido por justamente ser o lipídeo mais clássico utilizado. Dentro desse contexto, antes de darmos os substratos, nós deixamos as células em starvation para que as reservas energéticas das mesmas fossem zeradas, e assim conseguirmos avaliar melhor a influência de cada um.
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Vitória Ramos de Azevedo
Olá Paloma, muito obrigada! Sobre os ciclos fúteis, não existe demanda de ciclo fútil. Isso é apenas uma possibilidade quando se fala sobre calor, mas não foi algo investigado. E ao que parece, o calor observado está vindo do metabolismo de lipídeos. Sobre a UCP2, ela pode ajudar a translocar lipídeos para a mitocôndria, não é um mecanismo de bombeamento. Exemplo, em condições de alta disponibilidade de lipídeos (como na situação em que incubamos com palmitato) a UCP2 pode fazer esse translocamento para otimizar a beta-oxidação. Já sobre a morfologia, sempre observamos se a morfologia da célula se altera com os tratamentos e no tempo que usamos para incubação isso não ocorre. Mas realmente a avaliação dos corpúsculos é válida. Não fizemos, mas seria importante. Principalmente porque o trabalho aponta para essa preferência pelo metabolismo de lipídico.
Paloma Silva de Souza
Obrigada, Vitória.
Parabéns pelo trabalho!
Vitória Ramos de Azevedo
De nada!