Extracto
microambiente ha sido cada vez más reconocido como un regulador crítico de la progresión del cáncer. En este estudio, se identificaron cambios tempranos en el microambiente que contribuyen a la progresión maligna. La exposición de células epiteliales bronquiales humanas (BEAS-2B) a metilnitrosourea (MNU) causó una reducción en la toxicidad celular y un aumento en la capacidad clonogénico cuando se bajó la temperatura de 37 ° C a 28 ° C. medios de adipocitos incubados con hipotermia promueven la proliferación de células A549. Aunque un ambiente hipotérmico podría aumentar el recuento de uretano tumorales inducida y la metástasis del cáncer de pulmón de Lewis (LLC) en los pulmones de tres razas de ratones, un aumento en el tamaño del tumor se pudo discernir sólo en ratones obesos alojados en hipotermia. Del mismo modo, coinjections utilizando adipocitos diferenciados y células A549 promueven el desarrollo de tumores en ratones desnudos atímicos cuando los adipocitos se cultivaron a 28 ° C. Por el contrario, la eliminación de grasa suprimió el crecimiento del tumor en 6 ratones obesos C57BL /inoculados con células LLC. Otros estudios muestran la hipotermia promueve una transición epitelio-mesénquima inducido por MNU (EMT) y protege a la célula tumoral contra el control inmunológico mediante la regulación al alza de TGF-β1. También se encontró que los adipocitos activados desencadenar la proliferación de células tumorales, ya sea mediante el aumento de TNF-α o niveles de VEGF. Estos resultados sugieren que la hipotermia activa adipocitos para estimular el impulso del tumor y desempeñar un papel determinante crítico en la progresión maligna
Visto:. Du G, B Zhao, Zhang Y, Sun T, W Liu, Li J, et al. (2013) La hipotermia Activa tejido adiposo para Promover maligno de pulmón progresión del cáncer. PLoS ONE 8 (8): e72044. doi: 10.1371 /journal.pone.0072044
Editor: Vladimir V. Kalinichenko, Centro Médico Hospital Infantil de Cincinnati, Estados Unidos de América
Recibido: 24 Abril, 2013; Aceptado: 3 Julio 2013; Publicado: 27 Agosto 2013
Derechos de Autor © 2013 Du et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. Los proveedores de fondos tenido ningún papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito. Este estudio fue apoyado por becas de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nº 81.173.094), el fondo de construcción conjunta de la Universidad de Henan de la provincia de Henan y el Ministerio de Educación de China (Nº SBGJ090704) y el instructor Core joven de la provincia de Henan , china (Nº 2010GGJS-025)
Conflicto de intereses:.. los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
Desde la firma de la Ley Nacional del cáncer en 1971, el cáncer sigue siendo una de las principales causas de muerte a pesar de importantes avances en la comprensión de su biología y el tratamiento [1]. Durante las últimas décadas, los avances en la identificación de aberraciones en oncogenes y genes supresores de tumor dentro de las células epiteliales tumorales causó el papel del microambiente en la tumorigénesis ser pasado por alto [2]. El fenotípicas y genotípicas anormalidades en las células epiteliales de cáncer no pueden delinear totalmente fenotipos tumorales y el comportamiento clínico de pruebas [3], y, de hecho, cada vez hay más que el microambiente es un participante activo durante todo el cáncer de iniciación, progresión y metástasis [4]. Numerosos estudios han demostrado que las células tumorales ya que llevan alteraciones genéticas críticos pueden permanecer latentes o ser desencadenada a proliferar por los cambios que ocurren en su microambiente [5]. También existe una fuerte evidencia de que los tumores microscópicos son comúnmente presentes en adultos, en forma de lesiones latentes [6]. Un interruptor posterior del letargo a la proliferación agresiva puede tardar varios años o décadas. Por lo tanto, las lesiones tumorales se pueden mantener en un microambiente inicialmente no permisiva pero transición a un estado proliferativo debido a los cambios en el microambiente extrínsecos [7]. Una mejor comprensión de los mecanismos que regulan el interruptor no sólo permitiría una identificación más precisa de los pacientes que pueden beneficiarse de la terapia sistémica pero también puede conducir al desarrollo de terapias más específicas para la inhibición de las señales que promueven la progresión de la enfermedad.
estudios recientes han postulado que los tumores se pueden mantener bajo control durante largos períodos a través de un equilibrio dinámico que resulta en la pérdida progresiva de la inmunogenicidad de las células tumorales [8]. la iniciación del tumor primero tiene que escapar de extinción en un proceso de proliferación de nacimiento-muerte estocástico. A continuación, se dan las células transformadas en un estado inactivo durante muchos años o, como alternativa, como las células tumorales inactivas cuya proliferación celular es equilibrada por apoptosis. Por último, el tumor latente puede progresar a la enfermedad clínica una vez al microambiente del factor de crecimiento favorable se activa para apoyar el crecimiento continuo del tumor [9]. Los factores desencadenantes críticos que regulan esta transición de las células tumorales latentes en los proliferativas que conducen a la progresión de la enfermedad siguen siendo desconocidos.
La hipótesis de que la hipotermia favorece la transición epitelio-mesenquimal de células y destaca de escape apoptótica. La hipotermia se asocia a menudo con las defensas del huésped comprometido y proporciona un mecanismo de adaptación para la tolerancia al estrés, lo que permite a las células sobrevivir condiciones no fisiológicas [10]. Sin embargo, también es posible que el mismo mecanismo de adaptación en última instancia, puede favorecer la transformación maligna interfiriendo con las vías que regulan el crecimiento celular y la apoptosis. El carácter dual de esta respuesta es apoyada por el aumento en la formación de eritrocitos policromáticos micronucleados en médula ósea de ratón bajo hipotermia de larga duración [11], mientras que las temperaturas bajas también se han demostrado para proteger las células de mamífero de la apoptosis iniciada por varios estímulos [12 ].
también consideró otros factores que pueden desempeñar un papel importante en la transición de la inactividad de las células tumorales a la proliferación. Debido a que la obesidad está asociada con un mayor riesgo y de mal pronóstico para muchos tipos de cáncer y porque la exposición al frío se considera un factor crítico para la activación del tejido adiposo [13] - [15], se propone que la combinación de un entorno de hipotermia y la activación del tejido adiposo promueve la progresión maligna. Para probar esta hipótesis, se observó las contribuciones relativas de la hipotermia y la activación del tejido adiposo sobre la carcinogénesis con el objetivo de (a) la identificación de los primeros cambios en el microambiente que contribuyen a la progresión maligna y (b) el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas que abordan el microambiente para erradicar tumores o, al menos, mantener la latencia del tumor y transformar el cáncer en una enfermedad crónica.
Resultados
La hipotermia suprime la citotoxicidad mediada por MNU y promovió la capacidad clonogénico de células in vitro
La línea celular BEAS-2B es una célula modelo razonable para estudios toxicológicos porque expresa características de diferenciación de explantes de pulmón humanos [20]. MNU es un agente alquilante de acción directa que interactúa con el ADN. A pH fisiológico, MNU se descompone espontáneamente para formar un ion carbonio que es capaz de alquilación de los nitrógenos y oxígenos de bases de ADN por una reacción de Snl [21]. Esta sustancia química se disolvió inicialmente en 100 veces la concentración deseada en tampón de citrato (pH 4,5) y después se diluyó apropiadamente en medio libre de suero. Con respecto a termolábil característica de MNU, alquilación continuó a lo largo de todo el intervalo de exposición 2-h, que se demostró que en las condiciones del número de brechas detectadas en el ADN naciente de células alquilados no fueron influenciados [22]. Las células de mamífero en cultivo in vitro son capaces de recuperarse de estrés por frío. Las estructuras celulares examinadas fueron, en general, bien mantenido durante la hipotermia leve (27-32 ° C), pero llegó a ser interrumpido cada vez más a bajas temperaturas (4-10 ° C) [23]. Sobre la base de la tolerancia máxima a baja temperatura que todavía se permite la mayoría de las células para sobrevivir y proliferar aunque el crecimiento celular se redujo, se examinaron los efectos de un ambiente hipotérmico (28 ° C) en las células epiteliales bronquiales humanas (BEAS-2B) expuestos in vitro a la metilnitrosourea agente carcinogénico directo (MNU). La reducción de la temperatura de cultivo de 37 ° C a 28 ° C suprimió significativamente la citotoxicidad mediada por MNU en células BEAS-2B cultivadas durante un período de 48 h (Fig. 1A). Esta observación fue apoyada por PI y Anexina V-FITC tinción (Fig. 1B y C). Inesperadamente, en células BEAS-2B tratados con MNU, la disminución de la temperatura de 37 ° C a 28 ° C aumentó clonogénico capacidad (Fig. 1D).
A. La hipotermia suprimida inducida por MNU citotoxicidad BEAS-2B examinado por MTT. B y C. La hipotermia disminuyeron inducido por MNU apoptosis de las células BEAS-2B examinado por PI y la tinción con anexina V-FITC, apoptosis temprana y apoptosis tarde se determinó como el porcentaje de Anexina V + células /células PI y Anexina V + /PI +, respectivamente. D. La hipotermia promovido inducida por MNU célula capacidad clonogénico BEAS-2B examinado por el ensayo de agar blando. Los datos se expresan como media ± desviación estándar. Un asterisco (*) & lt; 0,001 en comparación con 37 ° C condición (n = 5)
El daño del ADN inducido por MNU se considera que es característica de las lesiones producidas en el ADN por agentes alquilantes.. Las respuestas inflamatorias juegan un papel vital en diferentes etapas de la carcinogénesis química, incluyendo la iniciación, progresión y recurrencia. TNF-α se ha demostrado recientemente para promover el desarrollo del tumor en la carcinogénesis experimental, y TGF-β se ha demostrado que atenuar una respuesta inmune anti-tumor a través de la inducción de células T reguladoras en el cáncer asociado espontánea y la inflamación [24]. Sin embargo, la inflamación excesiva puede desempeñar un papel beneficioso en la respuesta al daño del tumor a pesar de los efectos de la inflamación crónica son suficientes para iniciar la transformación y el desarrollo del cáncer [25]. Obviamente, el equilibrio crítico entre el TGF-β y TNF-α podría tener un papel clave en la transformación tumoral. Para entender mejor la relación entre un entorno de hipotermia y la citotoxicidad, se realizó un ensayo ELISA de un cometa y TNF-alfa y TGF-beta 1. Se observó una reducción significativa de daño de ADN total en células BEAS-2B expuestas a 50 M de MNU a 28 ° C en comparación con 37 ° C (Fig. 2A y B). Curiosamente, la disminución de la temperatura de 37 ° C a 28 ° C reduce los niveles de TNF-α y el aumento de los niveles de TGF-beta 1 en células BEAS-2B tratados con MNU (Figura 2C y D). La neutralización de TNF-α por un bloqueo de anticuerpos redujo la capacidad clonogénico inducida por MNU y abrogó la citotoxicidad inducida por MNU (Fig. 3A y B). Por el contrario, la neutralización de TGF-β1 dio lugar a pocas colonias de células y promueve la citotoxicidad inducida por MNU (Fig. 3A y B). Estos resultados sugieren que un equilibrio entre el TGF-β1 y TNF-a determinar resto de células (pendiente de TGF-β1), la muerte (pendiente a TNF-α), o la proliferación (balance).
A y B. La hipotermia inducida por MNU disminuyó BEAS-2B demage ADN de las células examinadas mediante el ensayo cometa. C. La hipotermia aumento en el nivel de TGF-β1 examinó por ELISA en células BEAS-2B tratados con MNU. D. La hipotermia disminuye el nivel de TNF-α examinados por ELISA en células BEAS-2B tratados con MNU. Los datos se expresan como media ± desviación estándar. Un asterisco (*) & lt; 0,001 en comparación con 37 ° C condición (n = 5)
A.. La neutralización de TNF-α o TGF-β1 por un bloqueo de anticuerpos redujo MNU inducida capacidad clonogénico bajo 37 ° C y 28 ° C condición. B. Neutralización de TNF-α abrogada citotoxicidad pero neutralización de TGF-β1 MNU inducida promovido la citotoxicidad inducida por MNU bajo 37 ° C y 28 ° C condición. Los datos se expresan como media ± desviación estándar. Un asterisco (*) & lt; 0,001 en comparación con el control MNU bajo la misma condición (n = 5)
medios de adipocitos hipotermia-incubadas promueve la capacidad clonogénico en células BEAS-2B tratados por MNU y proliferación. en A549 y células LLC
estroma tumoral asociada se caracteriza por una respuesta inflamatoria persistente, no la solución que mejora la angiogénesis tumoral, el crecimiento y la metástasis. Los inflamadas adiposo combustibles de tejidos asociados a tumores el crecimiento de células malignas al actuar como una fuente próxima para el endotelio vascular y las células activadas pro-inflamatorios [26]. La hiperplasia del tejido adiposo es una respuesta fundamental a la temperatura ambiente baja, al mismo tiempo, los principales adipoquinas inflamatorias, TNF-α y VEGF, el aumento en el tejido adiposo [27], [28]. Basándose en estas observaciones, hemos probado la hipótesis de que la combinación de un medio ambiente y de los adipocitos activación hipotermia determina la progresión maligna. Nosotros observamos primero la contribución de los adipocitos a la progresión del cáncer. Los sobrenadantes (medios) de los adipocitos diferenciados cultivaron a 37 ° C y 28 ° C se utilizaron para tratar las células (concentración final se diluyó diez veces). Como se muestra en la figura 4, los medios de adipocitos hipotermia-incubadas promovido capacidades clonogénicas en células BEAS-2B tratados con MNU y proliferación en A549 y células LLC (Fig. 4A y B). En este estudio, se seleccionaron las células A549 y LLC porque la línea celular A549 se deriva de tipo epitelial alveolar células II y línea celular de LLC se origina espontáneamente como un carcinoma de pulmón de un ratón C57BL, que expresan la mayoría de los componentes principales en el epitelio pulmonar las células [20], [29]. El propósito de este estudio fue evaluar si los adipocitos hipotermia activadas promueven la transformación tumoral de las células normales (BEAS-2B) y aceleraron la presencia de tumor.
A. medios de adipocitos Hipotermia-incubadas promovidos capacidades clonogénicas por el ensayo de agar blando en las mismas condiciones de temperatura en las células BEAS-2B tratados con MNU. B. La hipotermia-incubadas medios promovido la proliferación de adipocitos examinado por MTT en células A549 y LLC a 37 ° C. C. Los niveles de TNF-α y VEGF fueron elevados en los medios de adipocitos hipotermia-incubadas. D. La adición de TNF-α o VEGF a los medios de adipocitos promovido capacidades clonogénicas y TNF-α y los anticuerpos de bloqueo de VEGF impidieron las capacidades clonogénicas relativas para controlar en las mismas condiciones de los medios. Los datos se expresan como media ± desviación estándar. Un asterisco (*). & Lt; 0,001 en comparación con los medios de adipocitos normotermia-incubadas (n = 5)
A continuación, se consideró la posible implicación de adipoquinas, que son conocidos para regular fisiológicamente balance energético. Se encontró que los niveles de TNF-α y VEGF fueron significativamente elevados en los medios de adipocitos hipotermia-incubadas en comparación con los medios de comunicación de los adipocitos normotermia-incubadas (Fig. 4C). Para determinar si el TNF-α y VEGF juegan roles funcionales en los adipocitos hipotermia activadas, hemos probado el efecto de la adición o la neutralización de estos factores sobre las capacidades clonogénico en células BEAS-2B tratados con MNU. TNF-α y los anticuerpos de bloqueo de VEGF impidieron las capacidades clonogénicas (Fig. 4D). Por el contrario, la adición de TNF-α o VEGF a los medios de adipocitos promovido capacidades clonogénicas (Fig. 4D). Además, los efectos de TNF y el bloqueo de VEGF parece ser proporcional en todos los grupos, incluyendo los controles, esta implys que el TNF-α y el bloqueo de VEGF están actuando independientemente del medio acondicionado. Sin embargo, la promoción clonogénico de los medios de adipocitos hipotermia-incubadas también se correlacionó significativamente con la expresión de TNF-α y VEGF, por lo tanto, llegamos a la conclusión de que la hipotermia puede activar adipocitos para promover la progresión del cáncer en parte por el aumento de los niveles de TNF-a y VEGF.
a medio ambiente hipotérmico adipocitos y activados promovido la proliferación tumoral
acumulación de mutaciones pueden aumentar el riesgo de cáncer en los órganos diana o causar la muerte celular en los tejidos o células susceptibles cuando el daño del ADN excesiva no es reparado. A pesar de la carcinogénesis inducida por MNU se puede utilizar como modelos animales de órganos específicos para el cáncer humano [30], que no podíamos usar este agente cancerígeno para inducir el cáncer de pulmón en murino. En contraste con MNU, a pesar de baja citotoxicidad in vitro, de uretano ha sido más ampliamente utilizado para la inducción de cáncer de pulmón en ratones [31]. Además, la línea de células LLC es también un modelo de cáncer de ratón bien establecida que se usa comúnmente como un modelo de tumor maligno trasplantables en ratones C57BL /6 singénicos y parece muy relevante para la práctica clínica [32]. Para apoyar estos datos in vitro, los ratones fueron alojados en un entorno normotérmica (24 ° C) o en un ambiente hipotérmico (10 ° C) después de que fueron ya sea inyectados por vía intraperitoneal con uretano a 800 mg kg una vez por semana durante 8 semanas o inoculado por vía subcutánea /con células de cáncer de pulmón de Lewis (LLC). Como se muestra en la Fig. 5A y B, la hipotermia aumento del número de tumores primarios y metástasis en ratones normales y obesos. Aunque la hipotermia ambiental promovido recuentos de tumor de pulmón de uretano-inducida en todas las razas de ratones (los 20 ratones en cada grupo desarrollaron tumores de pulmón), un aumento en el tamaño del tumor se pudo discernir sólo en ratones obesos alojados en un ambiente hipotérmico (Fig. 5A). Del mismo modo, a pesar de que la hipotermia ambiental promovido linfáticos pulmonares metastásicos en todas las razas de ratones inoculados por vía subcutánea con células LLC (todos los 10 ratones en cada grupo desarrollaron nodos pulmonares metastásicos), el crecimiento acelerado de la en tumor situ podría de nuevo sólo se observa en ratones obesos alojados en un ambiente hipotérmico (Fig. 5B). En otro orden, la obesidad y genético-inducida por la dieta ni el rendimiento del tumor uretano inducida por la influencia ni la progresión del tumor inoculado afectada en ratones alojados en un entorno normotérmica (Fig. 5A y B). A fin de verificar esta observación, los ratones obesos con la eliminación de grasa inguinal fueron inoculados con células LLC. La eliminación de grasa reduce significativamente el crecimiento tumoral inducida por la hipotermia y la metástasis (Fig. 5C). Serum ELISA para TNF-α o VEGF reveló que un ambiente hipotérmico aumentó significativamente los niveles de TNF-a y de VEGF en ratones obesos (Fig. 5D).
A y B. La hipotermia solo un mayor número de tumores primarios y metástasis pero no tuvo efecto sobre el diámetro del tumor en los ratones normales, mientras que los ratones obesos con respecto a los ratones normales C57BL /6J mostraron más recuentos de tumores y el tamaño del tumor más grande en 10 ° C pero no a 24 ° C en la carcinogénesis de uretano y LLC aloinjerto, respectivamente. C. Los ratones de eliminación de grasa en relación con ratones obesos mostró linfáticos pulmonares metastásicos y menos tumor situ menor a 10 ° C pero no a 24 ° C en LLC aloinjerto. D. Los ratones obesos en relación con ratones C57BL /6J normales mostró más suero TNF-α y VEGF a 10 ° C pero no a 24 ° C. Los datos se expresan como media ± desviación estándar. Un asterisco (*) & lt; 0,001 en comparación con ratones normales alojados en 10 ° C y un pocillo (#) & lt; 0,001 en comparación con ratones normales alojados en 24 ° C (n = 10)
La exposición de los seres humanos y roedores al frío activa la actividad termogénica en el tejido adiposo que podrían contrarrestar la hipotermia. La capacidad de producir calor a través de la termogénesis sin temblor adaptativo UCP1 mediada se considera que es un desarrollo evolutivo crítico que promovió la radiación de los mamíferos euterios en ambientes fríos [33]. En este estudio, el medio ambiente hipotermia (10 ° C) fue seleccionado porque éste era el umbral de temperatura ambiente a la que ninguno de los animales sufrieron congelaciones u otros efectos secundarios adversos resultantes de la exposición al frío, si es inferior a 7 ° C, se llevó a muertes prematuras en ratones. Durante el experimento, la temperatura ambiente se restringió a 8-12 ° C para asegurar la temperatura interna del cuerpo normal (& gt; 36 °) por un gabinete refrigerador especialmente convertida equipado con una puerta de plexiglás y estanterías apropiado. Los ratones bajo condiciones de hipotermia comieron consistentemente más comida durante todo el experimento y se mantienen actividad física normal
.
Estos resultados sugieren que aunque el potencial trópico de la hipotermia es limitado, es suficiente para promover incidente carcinogénico y que los adipocitos por sí solos ni influencias rendimiento del tumor ni afecta a la progresión del tumor hasta que es activado por la hipotermia.
la hipotermia promueve la transición epitelio-mesénquima inducido por MNU y protege la célula tumoral contra el control inmunológico in vitro
transición epitelio-mesenquimal ( EMT) es un mecanismo importante en la carcinogénesis [34]. Para el desarrollo de tumores temprano, el escape de las primeras líneas de defensa de la vigilancia inmune también es un paso crítico que determina la supervivencia o la destrucción [35]. Para demostrar aún más la relación entre un ambiente hipotérmico y chemicalcarcinogenesis, se observó efectos de la hipotermia en EMT inducida MNU- en células BEAS-2B y CD8 + citotoxicidad mediada por células en las células A549. Los cultivos a 28 ° C, con respecto a los de 37 ° C, las reguladas epitelial marcador de E-cadherina y marcadores mesenquimales regulados positivamente, tales vimentina y fibronectina, en las células BEAS-2B tratados por MNU (Fig. 6A). Del mismo modo, los cultivos a 28 ° C redujo significativamente ratón CD8 + citotoxicidad mediada por células en las células A549 (Fig. 6B). Dado que el TGF-β1 es una citoquina multipotentes que ejercen tanto EMT y la evasión inmune en diferentes etapas de la carcinogénesis [36], queremos saber si el TGF-β1 también juega un papel funcional en la EMT inducida por MNU y en la citotoxicidad mediada por células inmunes, que EMT medido y la citotoxicidad mediada por células inmunes en las células tratadas con un anticuerpo TGF-β1 de bloqueo. neutralización de TGF-β1 promovido + T CD8 citotoxicidad mediada por células a 37 ° C pero no tuvo efecto que a 28 ° C (Fig. 6A y B). Por el contrario, la adición de TGF-β1 a las células EMT promovió en células BEAS-2B y suprime la citotoxicidad mediada por células CD8 + T en células A549 (Fig. 6A y B). Estos resultados sugieren que la hipotermia inducida por EMT, pero no tumoral evasión inmune, es dependiente de TGF-β1.
A. TGF-β1 de neutralización con relación a MNU solo las reguladas E-cadherina y mesenquimales upregulated marcadores de marcadores epiteliales, tales vimentina y fibronectina, y la adición de TGF-β1 a las células habían acción opuesta en células BEAS-2B tratados con MNU (n = 5). B. TGF-β1 de neutralización con relación al control promovido + T CD8 citotoxicidad mediada por células a 37 ° C y la adición de TGF-β1 a las células CD8 + suprimidas citotoxicidad mediada por células en las células A549 (n = 5). C. xenoinjertos de coinyección utilizando células A549 y 28 ° C adipocitos cultivados creció rápidamente con relación a A549 inyección única (n = 10). D. Una inyección conjunta utilizando TNF-α o células de VEGF y A549 promovido el desarrollo de xenoinjerto, mientras que los adipocitos pre-cultivadas por un TNF-α o VEGF bloqueo de anticuerpos impidieron el desarrollo de xenoinjerto con relación a A549 inyección única (n = 10). Los datos se expresan como media ± desviación estándar. Un asterisco (*). & Lt; 0,001
adipocitos activadas promueven el crecimiento tumoral
xenoinjertos de tumores humanos En la actualidad son el modelo más ampliamente utilizado para ayudar a predecir la eficacia antitumoral en un entorno preclínico y puede invariablemente proporcionar una mayor comprensión de los complejos mecanismos que subyacen en el desarrollo y la patogénesis [37]. Utilizando el modelo de xenoinjerto A549, se investigó el efecto de los adipocitos en la progresión tumoral. Cuando diferenciadas adipocitos 3T3-L1 se cultivaron a 37 ° C, una inyección conjunta utilizando los adipocitos y las células A549 no reveló una interacción huésped-tumor evidente en los tumores primarios en ratones desnudos atímicos alojados a temperatura ambiente (24 ° C) (adipocitos solo dieron lugar a sin incidencia de tumores). Sin embargo, los xenoinjertos de coinyección utilizando adipocitos y células A549 creció rápidamente cuando diferenciadas adipocitos 3T3-L1 se cultivaron a 28 ° C durante 24 h (Fig. 6C). A fin de evaluar el papel de TNF-α y VEGF para la activación de los adipocitos, también a prueba el efecto de la adición de estos factores a las células tumorales o la neutralización de estos factores en los adipocitos en xenoinjertos A549. A coinyección utilizando TNF-α o células de VEGF y A549 promovió el desarrollo de xenoinjerto. Por el contrario, los adipocitos pre-cultivadas por un TNF-α o bloqueo de anticuerpos VEGF impidieron el desarrollo de xenoinjerto (Fig. 6D). Estos resultados sugieren que los adipocitos activadas promueven el crecimiento del tumor.
Discusión
clínica y experimental evidencia sugiere que los tumores humanos pueden persistir durante largos períodos de tiempo ya que las lesiones microscópicas en un estado latente [12]. Los estudios epidemiológicos han demostrado que la obesidad aumenta el riesgo de muchos tipos de cáncer, incluyendo el cáncer de pulmón [13], [14], [38]. Sin embargo, aún se desconoce qué papel juegan los adipocitos en la transición de la inactividad de las células tumorales a la proliferación de adipocitos y cómo estimulan la progresión maligna. Aquí, hemos investigado los múltiples maneras adipocitos pueden influir de forma única las características y el comportamiento fenotípico de las lesiones malignas y células de cáncer de pulmón. Nuestro estudio muestra que la hipotermia promueve EMT y la evasión inmune tumor por el TGF-β1 formas dependientes e independientes, respectivamente, y que los adipocitos activados por un ambiente hipotérmico coche progresión maligna mediante el aumento de TNF-α y los niveles de VEGF.
El reciente emergencia del microambiente del tumor como un factor determinante crítico en la biología del cáncer es paralelo por el potencial terapéutico prometedor lleva mediante la apertura de las rutas alternativas para combatir el cáncer [3]. La progresión tumoral es un paso final de la carcinogénesis. La comprensión de la maquinaria reguladora de esta progresión es esencial para identificar los cambios tempranos en microambiente que contribuyen a la progresión maligna y podrían proporcionar un fundamento para el desarrollo de nuevos agentes para atacar a las células tumorales inactivas.
Las lesiones malignas necesitan escape inmune y una fuente de energía se expanda. Convencionalmente, la fuente de energía de conducción de proliferación de células de cáncer resultados de la glucólisis aeróbica [39]. Ahora es cada vez más claro que el cáncer surge como consecuencia del metabolismo mal regulada en respuesta a un estado de energía y endocrinos alterados factores [40]. Dado que la energía se almacena predominantemente como lípidos en el tejido adiposo en localizaciones anatómicas distintas y exposición al frío es un factor regulador importante para la activación adiposo [15], [41], hemos propuesto que la combinación de un ambiente hipotérmico y la activación de los adipocitos produciría nichos estromales adecuadas para la progresión del cáncer. De acuerdo con nuestra hipótesis, un ambiente hipotérmico promovido TGF-β1, pero redujo TNF-α; esto se traduce en la transición de la inflamación aguda de la inflamación crónica y también contribuye a las lesiones malignas. adipocitos activadas, sin embargo, producen TNF-α y VEGF, los cuales estimulan la proliferación celular y el suministro de una fuente de energía para el tumor. En consecuencia, la combinación de un medio ambiente y de los adipocitos activación hipotermia promueve la progresión maligna. Estos resultados llevaron a la propuesta de un modelo cancerígenos novedoso, denominado el "efecto cancerígeno frío." En este modelo, el medio ambiente hipotermia generada por la isquemia y la hipoxia inducida por la lesión produce un nicho adecuado para las lesiones tumorales y después activa adipocitos adyacentes para proporcionar la factores de proliferación (como el TNF-α y VEGF) y los nutrientes ricos en energía (productos metabólicos adiposo) para la progresión maligna.
Aunque no podemos medir la temperatura y la activación adiposo de los tejidos regionales dañadas por un agente carcinógeno en vivo, estudios anteriores revelaron que la hipotermia estimula la proliferación celular en el intestino delgado, así como en el colon proximal, donde tiene un co-cancerígeno efecto correspondientemente leve [42]. Por el contrario, la hipertermia local de varios tipos de tumores malignos ha mostrado efectos antitumorales prometedores [43]. Estudios recientes también han demostrado que la obesidad aumenta el riesgo de cáncer endometrial y está vinculada a mayores tasas de mortalidad en la población general [44], mientras que la extirpación quirúrgica de las almohadillas de grasa parametriales estimula la apoptosis e inhibe la carcinogénesis inducida por UVB [45]. De acuerdo con estos hallazgos, un ambiente hipotérmico en este estudio aumenta la capacidad clonogénico en células BEAS-2B tratados con MNU, y adipocitos activados promovido capacidades clonogénicas en células BEAS-2B tratados con MNU y la proliferación de A549 y células LLC. Sin embargo, nuestros resultados indican que la obesidad genético-y inducida por la dieta sola ni rendimiento influido uretano inducida por tumor ni la progresión del tumor inoculado afectada en ratones alojados en un entorno normotérmica, lo que sugiere que el efecto carcinogénico de la obesidad dependiente basa en la activación de hipotermia.
Las proteínas de choque térmico (HSP) juegan un papel crucial en la tolerancia al estrés ambiental y en la adaptación térmica. Los niveles elevados de ciertas HSPs en las células tumorales podrían tener un efecto inhibidor sobre la apoptosis y por lo tanto proteger las células tumorales de la muerte. Al mismo tiempo, el aumento de los niveles de HSP en las células tumorales podría aumentar la inmunogenicidad y potenciar la destrucción de células cancerosas por el sistema inmune [46]. Aunque Hsps también han sido implicados en la supervivencia frío, hay poca evidencia directa en la literatura para confirmar este enlace [47]. Descubrimiento del frío-inducible ARN-proteína de unión (CIRP) en fibroblastos de ratón sugiere que la supresión del crecimiento en condiciones de hipotermia es debido a una respuesta activa de la célula en lugar de debido a los efectos térmico pasivo [48]. Los cambios en la expresión de genes producidos por la hipotermia no se conocen completamente, pero parece que difieren en aspectos importantes de las producidas por el choque térmico [49]. En este estudio, se examinó la expresión de las HSP o CIRP, por lo tanto, no sabemos cómo la hipotermia afecta a la expresión de las HSP o CIRP en experimentos in vitro y en vivo y si EMT y la evasión inmune del tumor se correlaciona significativamente con la expresión de las HSP o CIRP. Es posible que el aumento de la inmunidad anti-tumor inducida por HSPs o CIRP invierte el microambiente inmunosupresor en ratones con hipotermia, pero esto sigue siendo hipotética.
A pesar de los avances sustanciales en el tratamiento de tumores malignos localizados, la recurrencia del tumor y la metástasis permanecen primera causa de mortalidad por cáncer [50]. Con el fin de mejorar la supervivencia de pacientes con cáncer, las células cancerosas diseminadas latentes deben ser erradicados con eficacia para prevenir la recurrencia del tumor y la metástasis. Sin embargo, la orientación de las señales que regulan el cambio de la latencia a la proliferación se ha visto obstaculizada por la falta de reconocimiento de la microambiente carcinogénico temprano [51]. Nuestros resultados sugieren que la hipotermia y la activación de los adipocitos proporcionan un microambiente favorable para la progresión maligna, y la orientación de estos primeros eventos en la hipotermia y la activación adiposo podrían abrir nuevas estrategias terapéuticas para la terapia contra el cáncer. Aunque los mecanismos moleculares exactos de que la hipotermia se activa en el tejido adiposo siguen siendo desconocidos, estudios previos han demostrado que los síntomas de los pacientes tumorales pueden aliviarse notablemente y que el tumor incluso pueden retroceder completamente después de una fiebre alta persistente durante varios días [52]. Esto verifica que la orientación microambiente para el tratamiento de tumores es tan importante como la orientación de la presencia de tumor. terapias tumorales deben tratar de detener la proliferación de las células tumorales y también para estimular una respuesta inmune específica contra las células cancerosas residuales. El progreso en la comprensión del papel fundamental de la hipotermia en la activación adiposo hace que la hipotermia y el tejido adiposo blancos potenciales para los estudios de recurrencia y metástasis tumorales en el futuro.
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