Efectos de la 1a,25-dihidroxivitamina D3 en fibroblastos estromales de cáncer colon

Abstract

Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 25-11-2016Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 25-05-2018El cáncer colorrectal (CRC) es una de las neoplasias de mayor incidencia y mortalidad. Estudios epidemiológicos indican que la deficiencia en vitamina D se asocia a un mayor riesgo de padecer CRC. De acuerdo con esto, la 1α,25‐dihidroxivitamina D3 (1,25(OH)2D3), el metabolito más activo de la vitamina D, inhibe la proliferación y promueve la diferenciación de células de CRC a través de su unión al receptor de vitamina D (VDR), un factor de transcripción de la superfamilia de los receptores nucleares que regula la expresión de centenares de genes. VDR es el principal determinante de la sensibilidad celular a 1,25(OH)2D3 y su expresión se pierde durante la tumorogénesis colónica, lo que generaría resistencia a una posible terapia con 1,25(OH)2D3. En los últimos años se ha puesto de manifiesto la relevancia del estroma tumoral en la progresión del cáncer. Los fibroblastos son el principal componente celular de dicho estroma y tras su activación por el microambiente tumoral contribuyen a la tumorogénesis por varios mecanismos. Sin embargo, los posibles efectos de la 1,25(OH)2D3 sobre los fibroblastos estromales de los tumores colorrectales no se conocen. En esta Tesis Doctoral hemos establecido cultivos primarios de fibroblastos normales (NFs) y de fibroblastos asociados a tumores (CAFs) a partir de biopsias procedentes de pacientes con CRC, y hemos estudiado los efectos de la 1,25(OH)2D3 sobre ellos. Los resultados muestran que los NFs y los CAFs de colon expresan VDR y responden a 1,25(OH)2D3. La 1,25(OH)2D3 inhibe en ellos dos propiedades protumorales características de los fibroblastos: la capacidad de contraer geles de colágeno y la de inducir la migración de las células de carcinoma. Asimismo, la 1,25(OH)2D3 reduce las acciones protumorales de fibroblastos de otros orígenes. Los análisis de expresión génica global revelan que la 1,25(OH)2D3 modula el patrón de expresión génica de NFs y CAFs, y nos han permitido caracterizar que la inhibición de la expresión de las quimioquinas CCL2, CCL11 y CCL13 por 1,25(OH)2D3 es necesaria para el efecto de ésta sobre la capacidad de los fibroblastos colónicos de contraer geles de colágeno. Por otro lado, hemos analizado la expresión de VDR y de las proteínas codificadas por los genes diana de 1,25(OH)2D3 CD82 y S100A4 en tumores procedentes de una serie amplia de pacientes con CRC metastásico. Los resultados indican que una alta expresión de VDR en los fibroblastos estromales de dichos tumores correlaciona con una mayor supervivencia de los pacientes. Asimismo, la expresión de CD82 y de S100A4 en dichos fibroblastos se asocia con la de VDR y con el pronóstico clínico de los pacientes. Los resultados obtenidos indican que la 1,25(OH)2D3 ejerce su acción antitumoral en CRC actuando no solo sobre las células de carcinoma, sino también sobre los fibroblastos estromales y que, por tanto, el tratamiento de pacientes con CRC con 1,25(OH)2D3 puede ser explorado incluso si las células de carcinoma carecen de expresión de VDR.Colorectal cancer (CRC) is one of the most frequent and lethal neoplasias. Epidemiological studies indicate that vitamin D deficiency is associated with a higher risk of CRC. In agreement with this, 1α,25‐dihydroxyvitamin D3 (1,25(OH)2D3), the most active metabolite of vitamin D, inhibits the proliferation and induces the differentiation of CRC cells by binding the vitamin D receptor (VDR), a transcription factor of the nuclear receptor superfamily that regulates the expression of hundreds of genes. VDR is the main determinant of cellular sensibility to 1,25(OH)2D3 and its expression is lost during colon tumorigenesis, leading to resistance to 1,25(OH)2D3. In recent years, the relevance of tumor stroma on cancer progression has emerged. Fibroblasts are the main cellular component of cancer stroma and upon activation by the tumor microenvironment they contribute to the tumorigenesis by several mechanisms. Despite all this, the possible effects of 1,25(OH)2D3 on stromal fibroblasts of colorectal tumors are unknown. In this Doctoral Thesis, we have established primary cultures of normal fibroblasts (NFs) and cancer‐associated fibroblasts (CAFs) from CRC patient biopsies, and have studied the effects of 1,25(OH)2D3 on them. The results show that colon NFs and CAFs express VDR and respond to 1,25(OH)2D3. 1,25(OH)2D3 inhibits two fibroblast protumoral characteristics in these cells: the capacity to contract collagen gels and to induce the migration of carcinoma cells. Likewise, 1,25(OH)2D3 reduces the protumoral actions of fibroblasts from different origins. Global gene expression analyses show that 1,25(OH)2D3 modulates the gene expression profile of NFs and CAFs, and have led us to characterize that the inhibition of the expression of the chemokines CCL2, CCL11 and CCL13 by 1,25(OH)2D3 is required for 1,25(OH)2D3 effect on the capacity to contract collagen gels of colonic fibroblasts. Moreover, we have analyzed the expression of VDR and of the proteins encoded by the 1,25(OH)2D3 target genes CD82 and S100A4 in tumors from a large cohort of metastatic CRC patients. Our results indicate that high VDR expression in stromal fibroblasts correlates with longer patient survival. In addition, CD82 and S100A4 expression in those fibroblasts is associated with that of VDR and with clinical outcome of CRC patients. Our results indicate that 1,25(OH)2D3 exerts its antitumoral effects in CRC by acting not only on carcinoma cells, but also on stromal fibroblasts. Therefore, treatment of CRC patients with 1,25(OH)2D3 should be explored even if carcinoma cells lack VDR expression