Caracterització de l'efecte de compostos naturals en models in vitro i in vivo de càncer de còlon

Abstract

La present Tesi Doctoral es centra en l'estudi de l'efecte de diferents compostos d'origen natural sobre el càncer de còlon. La Tesi s'estructura en dues parts: la primera in vitro basada en estudis amb cèl•lules HT29 d’adenocarcinoma de còlon humà, on s'han avaluat la pentagaloilglucosa (PGG), l’hamamelitanin (HT) i la fracció polifenòlica F800H4 provinents de la planta Hamamelis virginiana (Capítol 1) i l’epicatequina (EC), l’epigal•locatequin gal•lat (EGCG) (Capítol 2) i l’epicatequin gal•lat (ECG) (Capítol 3) presents en té verd i raïm. D'altra banda, s'ha estudiat in vivo (en un model murí de càncer de còlon conegut com a ratolí ApcMin/+) la resposta al compost X, pendent de patent (Capítol 4) i a l'àcid maslínic (MA - Maslinic Acid) (Capítol 5), provinent de l'oliva. Finalment, l’últim capítol s’ha basat en la determinació de noves dianes anti-angiogèniques a nivell metabòlic. En el capítol l, diferents tècniques corresponents a la citòmica ens van permetre demostrar que el taní hidrolitzable PGG i la fracció F800H4 rica en tanins condensats extrets d'H. virginiana inhibeixen de manera semblant el creixement de les cèl•lules HT29 i dels colonòcits normals NCM460. En canvi, el taní hidrolitzable HT actua específicament contra les cèl•lules tumorals HT29 induint apoptosi i produint un arrest en la fase S del cicle cel•lular. En el capítol 2, utilitzant diferents tècniques proteòmiques es va determinar que els polifenols majoritaris en té verd, EC i EGCG, inhibeixen l'entrada de butirat en cèl•lules HT29 i la subsegüent diferenciació induïda per aquest. Aquest efecte no es deu a la modulació de les histones deacetilases ni a canvis en l'expressió del Transportador Monocarboxílic 1 (MCT1) encarregat del transport intestinal de butirat. Tanmateix, l’EC i l’EGCG disminueixen l'activitat del MCT1 mitjançant el seu posicionament en zones de la membrana plasmàtica no corresponents a rafts lipídics. En el capítol 3, es va caracteritzar l’ECG com a potencial inhibidor del metabolisme tumoral. El tractament de les cèl•lules HT29 amb ECG, present en té verd i raïm, redueix l'entrada de diferents substrats metabòlics com són la glucosa i la glutamina i també la producció de lactat. A més, l’ECG disminueix l'ús del cicle dels àcids tricarboxílics, de la síntesi de lípids i de la via de les pentoses fosfat. La reducció en aquesta última via es deu a la inhibició de l'activitat dels seus enzims clau glucosa-6-fosfat deshidrogenasa i transcetolasa. En el capítol 4 diferents tècniques pertanyents a la transcriptòmica ens van permetre determinar que el tractament dels ratolins ApcMin/+ amb el compost X disminueix la poliposi intestinal mitjançant la modulació de l'expressió gènica relacionada amb una inducció d'apoptosi i d'arrest del cicle cel•lular en la fase G1. Així mateix, el compost X també va infraregular gens relacionats amb la resposta immune i la inflamació, la qual cosa contraresta la inflamació crònica present en ratolins ApcMin/+. El capítol 5 mostra que l’MA inhibeix la poliposi intestinal en ratolins ApcMin/+. El mecanisme bàsic pel qual es dóna aquesta inhibició és la inducció d'apoptosi i d'arrest en la fase G1 del cicle cel•lular. A més, el tractament amb MA produeix un perfil metabòlic protector caracteritzat per una disminució en els nivells sèrics de glucosa i un augment en els nivells de cossos cetònics. Finalment, el capítol 6 caracteritza els canvis metabòlics associats a l’activació angiogènica. A manera de resum, els resultats obtinguts en aquesta Tesi Doctoral donen a conèixer nous mecanismes d'acció i noves dianes terapèutiques associats a l'efecte dels polifenols en càncer de còlon. A més, les dades obtingudes aporten llum al coneixement sobre algunes interferències entre diferents productes bioactius. Finalment, es mostra una adaptació metabòlica característica de les cèl•lules endotelials activades que pot esser explotada per al tractament efectiu del càncer.

The present Doctoral Thesis is based on the study of the effect of different natural compounds on colon cancer. The Thesis is structured in two parts: the first in vitro part is based on studies with human colon adenocarcinoma HT29 cells, where we have evaluated the pentagalloylglucose (PGG), the hamamelitannin (HT) and the polyphenolic fraction F800H4 from Hamamelis virginiana bark (Chapter 1) and the epicatechin (EC), the epigallocatehin gallate (EGCG) (Chapter 2) and the epicatechin gallate (ECG) (Chapter 3) present in green tea and grape. On the other hand, we have investigated in vivo (in a mouse model of colon cancer known as ApcMin/+) the effect of a compound X, pending of patent (Chapter 4) and the effect of the maslínic acid (MA) (Chapter 5), from olive pomace. Finally, chapter 6 is based on the determination of new antiangiogenic targets at metabolic level. In summary, the results obtained in this Doctoral Thesis show novel mechanisms of action and new therapeutic targets associated to the effect of different polifenols, derivatives and triterpenes in colon cancer. Besides, the obtained data contribute to the knowledge on some interferences between different bioactive products which have to taken into account in future chempopreventive interventions. Finally, we show a characteristic metabolic adaptation underlying angiogenic activation that can be used to inhibit cancer growth.