Mecanismos de acción del análogo tumoral de la hormona paratiroidea (PTHrP) en células de cáncer de colon humano

Abstract

La hormona paratiroidea (PTH) es un importante mediador de la remodelación ósea y actúa junto al calcitriol (1α,25(OH)2vitamina D3), como regulador esencial de la homeostasis del calcio y fósforo. El péptido relacionado con la hormona paratiroidea (PTHrP) es una poli hormona que tiene un papel importante en el desarrollo del feto y en la homeostasis de tejidos adultos actuando principalmente en forma parácrina. Puede ser expresada y secretada por varios tumores y es responsable de la hipercalcemia humoral maligna, siendo éste un signo de mal pronóstico en las neoplasias malignas. Al momento de comenzar este Trabajo de Tesis había poca información acerca del rol de PTHrP actuando como factor parácrino sobre células derivadas del cáncer colorrectal (CCR). En el presente Trabajo se evidencia que PTHrP es capaz de inducir un aumento en la proliferación celular de dos líneas celulares derivadas de CCR, las células Caco-2 y las células HCT116. Además, este efecto inducido por la hormona está modulado por las cascadas de señalización PKC, Src, Akt, ERK MAPK y β-catenina. Se observó que en las células tumorales intestinales la hormona mediante ERK MAPK desencadena el aumento de la expresión y/o activación por fosforilación de CREB/ATF-1, c-myc y ciclina D1, que son moléculas relevantes en la proliferación celular. Acorde con lo observado in vitro, los experimentos desarrollados en el modelo murino revelan que la administración continua de la hormona en forma intra-tumoral modula la expresión de los marcadores claves en la progresión del CCR ERK, ciclina D1 y CREB/ATF-1. Tanto las células tumorales intestinales normales como aquellas que sobre-expresan PTHrP responden a la acción de las hormonas calciotrópicas PTH y calcitriol, al menos a nivel transcripcional, disminuyendo la expresión de PTHrP. PTHrP no sólo favorece la activación de vías mitogénicas y la proliferación de las células Caco-2 y HCT116, sino que también es capaz de disminuir la sensibilidad de estas células al Irinotecán (que es una droga comúnmente utilizada para la quimioterapia del CCR) mediante las vías de ERK MAPK y β-catenina. Este trabajo aporta información original respecto al rol del análogo tumoral de PTH en células tumorales intestinales y los mecanismos moleculares involucrados en la respuesta hormonal de estas células tanto in vitro como in vivo. Además, profundiza el conocimiento respecto de los mecanismos moleculares modulados por las hormonas calciotrópicas PTH y calcitriol en células tumorales intestinales. Un aporte de este Trabajo de Tesis es que al elucidar las vías de señalización que regulan los procesos inducidos por PTHrP y que favorecen la proliferación y/o quimiorresistencia, se podrían generar estrategias terapéuticas alternativas en el tratamiento del CCR cuya finalidad es inhibir la expresión de PTHrP o su mecanismo de acción en estas células tumorales.

Parathyroid hormone (PTH) is an important mediator of bone remodeling and acts together with calcitriol (1α, 25 (OH)2vitamin D3), as an essential regulator of calcium and phosphorus homeostasis. The parathyroid hormone related peptide (PTHrP) is a poly hormone that has an important role in the development of the fetus and in the homeostasis of adult tissues acting mainly through paracrine pathways. It can be expressed and secreted by several tumors and is responsible for malignant humoral hypercalcemia, which is a sign of poor prognosis in malignant neoplasms. When this Thesis Work started, there was little information about the role of PTHrP acting as a paracrine factor on cells derived from colorectal cancer (CRC). In the present work it is demonstrated that PTHrP is able to induce an increase in the cellular proliferation of two cell lines derived from CRC, Caco-2 cells and HCT116 cells. In addition, this effect is modulated by PKC, Src, Akt, ERK MAPK and β-catenin. It was observed that in the intestinal tumor cells, the hormone triggers the increase of the expression and/or activation by phosphorylation of CREB/ATF-1, c-myc and cyclin D1, which are relevant molecules in the cell proliferation, through ERK MAPK. In agreement with the observed in vitro, the experiments developed in the murine model revealed that the continuous administration of the hormone in an intra-tumoral manner modulates the expression of ERK, cyclin D1 and CREB / ATF-1, which are key markers in the progression of CRC. Both, normal intestinal tumor cells and those that over-express PTHrP respond to the action of the calcitropic hormones PTH and calcitriol, at least at the transcriptional level, by decreasing the expression of PTHrP. PTHrP not only activates mitogenic pathways and induces the proliferation of Caco-2 and HCT116 cells, but it is also capable of decreasing the sensitivity of these cells to Irinotecan (which is a drug commonly used for CRC chemotherapy) through ERK MAPK and β-catenin pathways. This work provides original information about the role of the tumor analog of PTH in intestinal tumor cells and the molecular mechanisms involved in the hormonal response of these cells, both in vitro and in vivo. In addition, this work expands the knowledge regarding the molecular mechanisms modulated by the calcitropic hormones PTH and calcitriol in intestinal tumor cells. The contribution of this Thesis work is that by elucidating the signaling pathways that regulate the processes induced by PTHrP and that contribute to the proliferation and/or chemoresistance, alternative therapeutic strategies could be generated in the treatment of CRC whose purpose is to inhibit the expression of PTHrP or its mechanism of action in these tumor cells.