Does host LDL receptor contribute to tumor progression?

Tese de mestrado, Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015O cancro é uma das principais causa de morte em todo o mundo e sabe-se que cada vez mais factores extrínsecos, como a dieta, podem afectar o seu desenvolvimento. Diversos estudos têm demonstrado que as células tumorais aumentam as suas necessidades de colesterol para a síntese de novas membranas, pensando-se que este seja um factor que facilite a proliferação deste tipo de células. Do ponto de viste epidemiológico, foram já identificadas associações causais entre níveis sistémicos de colesterol e desenvolvimento (incidência) de cancro, nomeadamente de cancro da mama. No nosso laboratório foi inclusivé demonstrado que a estimulação in vitro de células de cancro da mama com a lipoproteina de baixa densidade (do inglês, low-density lipoprotein - LDL) levava a um aumento da proliferação celular, diminuição da adesão e aquisição de um fenótipo mesenquimatoso, associado a um aumento de capacidade migratória das células tumorais. No presente projecto pretendemos avaliar de que forma a ausência do receptor do LDL nas células do microambiente tumoral poderia afectar a progressão tumoral. Neste sentido, optámos por utilizar um modelo genético, ao contrário da maioria dos estudos em que são utilizadas dietas ricas em colesterol para aumentar os níveis deste em circulação. O ratinho knock-out para o receptor do LDL (criado em 1993) permite-nos avaliar se é especificamente o colesterol transportado pelo LDL e a interação deste com o receptor (LDLR) que é capaz de potenciar uma maior progressão tumoral. É de salientar que estes ratinhos já apresentam elevados níveis de LDL em circulação, não sendo necessário utilizar uma dieta rica em colesterol para que estes níveis sejam aumentados. Neste projecto, o desenho experimental baseia-se na introdução de células tumorais de melanoma positivas para o receptor do LDL em ratinhos também eles positivos para o receptor, mas também em ratinhos LDLR knockout. Através deste modelo experimental, podemos verificar se o receptor nas células do microambiente tumoral é crucial para o desenvolvimento e progressão tumorais. Este trabalho permitiu ainda avaliar a importância de um receptor de colesterol nas células no microambiente tumoral. Em particular na formação de vasos sanguíneos, verificámos que apesar de não existirem diferenças no número de vasos endoteliais, normalmente formados através do clássico processo angiogénico já largamente descrito na literatura, existiam diferenças quanto ao número de canais que também fazem o aporte sanguíneo aos tumores, e que são formados pelas próprias células tumorais intercaladas com as células endoteliais. Este tipo de canais é descrito na literatura como “Mimetismo Vascular”, mais específicamente como Vasos Mosaico ou Mosaicismo Vascular. Relativamente à influência que o colesterol transportado pelo LDL possa ter sobre as células tumorais, apenas verificamos aumentos nas taxas proliferativas in vivo, não conseguindo demonstrar um efeito directo do colesterol sobre as células de melanoma, in vitro. Tendo em conta os resultados obtidos neste estudo, podemos concluir que elevados níveis de LDL em circulação potenciam uma maior progressão tumoral num ambiente cujas células são negativas para o receptor que faz a remoção dessa lipoproteina da circulação. Para além disso, constatámos também que num ambiente sem LDLR, e havendo excesso de LDL em circulação, surgem mais canais vasculares compostos por células endoteliais intercaladas com células tumorais (Vasos Mosaico).In this work, we investigated the role of host Low-Density Lipoprotein Receptor (LDLR) in the progression of Melanoma. By using an LDLR knockout mice model (with higher levels of Low-density lipoprotein (LDL) in circulation) and LDLR positive melanoma tumor cells, we tested if the absence of receptor in the tumor microenvironment has influence in tumor volume, vascular density or tumor cell proliferation. Paraffin or Frozen Tumor samples were used to perform immunohistochemistry and immunofluorescence analysis. We also performed in vitro experiments to see the behavior of melanoma tumor cells in he presence of elevated levels of LDL-cholesterol. Our results showed that in the LDLR knockout mice tumors were bigger than in wild-type mice and there are also more tumor cell proliferation in these mice. However, in vitro, we could not demonstrate that LDL-cholesterol per se promotes melanoma cell proliferation. We sought to explore the mechanisms by which cholesterol might favor melanoma progression; for this purpose we analysed the angiogenic phenotype of tumors grown on LDLR KO or wild type mice. Surprisingly, we didn’t find differences in the number of endothelial vessels between these two models. In contrast, we observed the presence of more mosaic vessels (tumor channels are composed by the intercalation of endothelial and tumor cells) and a small tendency for vascular mimicry (blood carrying channels formed by tumor cells only) occurrence in tumors from LDLR knockout mice. In conclusion, our study supports the idea that the absence of LDLR in the tumor microenvironment may enhance the formation of mosaic vessels and this way favor tumor growth