Química de Proteoglicanos y Matriz Extracelular

• Cáncer mamario:

El cáncer de mama (CM) es el tipo de cáncer con la mayor incidencia y mortalidad a nivel mundial en mujeres de todas las edades. La evidencia estadística indica que es un problema de salud relevante, especialmente debido a que presenta un alto grado de heterogeneidad. En consecuencia, a pesar de los grandes logros obtenidos en las últimas décadas, la mayoría de los esquemas terapéuticos actuales aún fracasan. Por ello, es necesario ampliar el conocimiento de los factores que inciden en la progresión del cáncer y la falta de éxito de la terapia.

En los últimos años, el microambiente tumoral ha ganado relevancia como un componente activo y dinámico que contribuye al desarrollo y progresión de la enfermedad, siendo actualmente considerado entre las señas de identidad del cáncer.

Nuestro proyecto se centra en estudiar y caracterizar el ambiente celular que rodea al tumor, específicamente nos enfocamos en la comunicación que se establece entre el tumor y el tejido adiposo (TA) que lo rodea. El TA está formado principalmente por adipocitos blancos, y en algunos casos por otro tipo de adipocitos llamados adipocitos beige (fenotipo que se asemeja a los adipocitos marrones), cuya función es la producción de calor y energía.

Los hallazgos más relevantes del grupo hasta el presente permiten afirmar que el TA mamario, en un contexto tumoral, presenta características morfológicas y funcionales distintivas respecto al TA mamario sano. Esas particularidades son dependientes del tipo de cáncer mamario y de las características de cada paciente. Además, los resultados ponen en evidencia que los adipocitos del microambiente tumoral exhiben un fenotipo activado, lo que promueve la lipólisis de los triglicéridos (contenidos en vacuolas lipídicas) y una remodelación morfológica, sugiriendo un cambio fenotípico de adipocito de tipo blanco a beige, proceso conocido como pardización. Estos últimos son capaces de disminuir la adhesión celular y favorecer la migración de células tumorales en modelos murinos. Estos hallazgos identifican a la lipólisis y la pardización como dos fenómenos que están siendo activados en el TA peritumoral, como consecuencia de la presencia de células tumorales, como así también por la acción parácrina de adipocitos adyacentes, lo que desencadena una cascada de señales o “efecto dominó” en post de favorecer la progresión tumoral.

Estos resultados subrayan la importancia de incorporar nuevos parámetros en la búsqueda de posibles marcadores para el diagnóstico, pronóstico y tratamiento, los cuales podrían complementar las estrategias clínicas existentes y contribuir al avance de la medicina personalizada, permitiendo un abordaje más preciso y adaptado a las características individuales de cada paciente.

Figura 1

Inmunofluorescencia indirecta de Adipocito 3T3-L1 (adipocitos obtenidos por diferenciación de la línea celular de preadipocitos 3T3-L1 murina). Los adipocitos se tiñeron con un colorante fluorescente que se une a mitocondrias (Mitotracker). Se puede observar las diferentes morfologías que presentan las mitocondrias en dichas células. Algunas más alargadas (M Elo), principalmente en los preadipocitos (células en un estadio intermedio de diferenciación) y otras fragmentadas (M Fr) o bien redondeadas (M Re) en los adipocitos maduros.

Autor: J Toneatto, Lab Química de Proteoglicanos y Matriz Extracelular

Figura 2

Inmunofluorescencia indirecta de muestra de tejido adiposo humano (izquierda) y de adipocito obtenido de la linea celular 3T3-L1 (derecha). Los adipocitos se marcaron usando un anticuerpo especifico α-Perilipina 1 (PLIN 1, marca roja).

PLIN 1 es una proteína clave para el normal funcionamiento de los adipocitos. Controla tanto el almacenamiento como la liberación de ácidos grasos, contenidos en forma de triglicéridos en las vacuolas lipídicas. PLIN-1 se encuentra rodeando las VL y las micro-LV. Vacuolas lipídicas (VL), micro VL (µVL), Núcleo (Nu).

Autores: P. Pagnotta (foto de la izquierda) y J Toneatto (foto de la derecha), Lab Química de Proteoglicanos y Matriz Extracelular

Figura 3

Inmunohistoquímica de tejido adiposo supraescapular, obtenido de ratones machos. Los adipocitos se marcaron con un anticuerpo especifico α-UCP1. Se puede observar en la imagen, zonas sin expresión de UCP1 (Adipocitos con fenotipo blanco), zonas con baja y alta expresión de UCP1 (Adipocitos beige/marrones). También es interesante remarcar que los adipocitos blancos, son adipocitos univacuolados (una sola y gran gota lipídica) y los adipocitos beige/marrones son multivacuolados (múltiples y pequeñas gotas lipídicas).

UCP1 (Uncoupling protein 1) es una proteína mitocondrial presente en los adipocitos con fenotipo marrón/beige. Se le atribuye como principal función el desacople de la cadena respiratoria en el proceso de termogénesis, evento que ocurre normalmente en el tejido adiposo marrón, tanto en animales como humanos, para generar calor.

Autor: J Toneatto, Lab Química de Proteoglicanos y Matriz Extracelular

 

• Cáncer prostático:

Este estudio se centra en el microambiente tumoral del cáncer de próstata, con un enfoque particular en el tejido adiposo periprostático (TAPP). La investigación se basa en una colaboración entre los médicos clínicos y los investigadores experimentales con orientación traslacional (llevar los resultados experimentales a la práctica clínica). La investigación busca comprender los mecanismos moleculares que rigen la interacción entre el TAPP o sus componentes celulares, como las células adiposas madre y los adipocitos, y las células tumorales. Se persigue la identificación de moléculas clave para profundizar en las bases moleculares, caracterizar subtipos clínicos y anticipar pronóstico. Estos estudios proporcionarán una base para identificar blancos terapéuticos, orientados al diseño de terapias innovadoras, especialmente adaptadas a pacientes argentinos, con aplicaciones significativas en el ámbito de la medicina personalizada.

Resultados destacados de la investigación incluyen la identificación de moléculas de matriz extracelular liberadas por el TAPP en pacientes con cáncer, mostrando diferencias significativas en comparación con la enfermedad benigna. Además, al explorar in vitro la interacción entre células epiteliales tumorales de próstata y el TAPP, observamos su influencia desde estadios tempranos de la enfermedad.

Asimismo, medimos la composición de ácidos grasos en el TAPP de pacientes con cáncer, contrastándola con pacientes con hiperplasia prostática benigna, ya que la lipidómica es clave para comprender los eventos que ocurren en el microambiente tumoral en el cáncer de próstata. Identificamos además actividades diferenciales de enzimas relacionadas con el metabolismo de lípidos, marcando el primer intento de comparar la composición lipídica del TAPP en diferentes patologías prostáticas.

Posteriormente, realizamos un estudio proteómico de las proteínas liberadas por los TAPP. Este avance representó un paso significativo en el entendimiento del microambiente tumoral, ofreciendo datos sobre proteínas, procesos biológicos y vías de señalización diferencialmente expresadas que podrían ser útiles para distinguir la enfermedad y sus estadios, sirviendo como blancos terapéuticos.

Además, observamos diferencias clave en el comportamiento metabólico del TAPP durante el inicio y la progresión del cáncer de próstata, relacionadas con el equilibrio energético. En tumores con un alto grado patológico se observó un incremento en la secreción (salida hacia el exterior celular)  desde el TAPP, de sustancias involucradas en vías biológicas cuyos productos de metabolización serían necesarios para el crecimiento tumoral. El conocimiento del perfil metabólico en el microambiente adiposo periprostático podría ser un indicador valioso para el diagnóstico temprano de tumores de alto riesgo. La exploración de la reprogramación metabólica, ligada al intercambio de energía, tiene importantes implicaciones terapéuticas y diagnósticas.

En conjunto, estos resultados destacan el papel potencialmente crucial del tejido adiposo periprostático en el cáncer de próstata.

Fotos: TAPP de pacientes con cáncer de próstata

En esta figura, el panel de la izquierda muestra la manera en que llega la muestra de tejido adiposo periprostático (TAPP) al laboratorio y el de la derecha muestra cómo se observa al microscopio la disección de este y las células adiposas que serán colocadas en cultivo.