Orientador: Maria Cristina Cintra Gomes MarcondesTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: O câncer é um problema mundial com crescente número de mortes. Um dos principais fatores que leva à morte de pacientes com câncer é a caquexia, que é definida como síndrome metabólica e nutricional caracterizada por perda de peso involuntária, principalmente devido à diminuição do tecido muscular esquelético, diminuindo mobilidade, qualidade de vida e sobrevida. Algumas suplementações dietéticas, dentre elas a dieta rica em leucina, podem reduzir os efeitos do câncer caquexia. Vários estudos têm mostrado o papel do aminoácido de cadeia ramificada, leucina em preservar a massa muscular esquelética em pacientes com câncer caquexia. A leucina ativa o complexo 1 da proteína alvo da rapamicina em mamíferos (mTORC1), importante regulador da síntese proteica no músculo esquelético. Desse modo, a leucina é reconhecida com potente estimulador da síntese proteica muscular, sendo considerada ponto chave no tratamento da caquexia. Apesar de estimular síntese proteica, os efeitos da leucina no crescimento tumoral ainda não foram elucidados. O estudo da metabolômica permite identificar e quantificar metabólitos com alta eficiência e confiabilidade, permitindo assim elucidar alterações metabólicas e atividade celular, principalmente durante o estado patológico, detectando assim a presença ou a fase de evolução de algumas doenças, dentre elas o câncer. Considerando a alta eficiência e confiabilidade da metabolômica e que os efeitos da suplementação nutricional com leucina precisam ser melhor entendidos tanto no seu aspecto sistêmico quanto sobre o tecido tumoral, o presente estudo avaliou os efeitos da dieta rica em leucina sobre o perfil metabolômico do soro e do tecido tumoral de ratas portadoras do tumor de Walker 256. Ratas Wistar foram distribuídas em 4 grupos: Controle (C), portadores de tumor de Walker (W), controle leucina (L) e portadores de tumor de Walker suplementados com dieta rica em leucina (LW). Os grupos W e LW receberam a inoculação subcutânea de 1x106 células tumorais viáveis no primeiro dia experimental. Todos os animais foram monitorados durante 19 dias, sendo pesados e avaliados quanto a evolução da massa tumoral, para posterior coleta de soro e amostras do tecido tumoral. As amostras coletadas foram mantidas em nitrogênio líquido e armazenadas em -80°C até o momento das análises. Não houve diferença do peso do tumor entre os grupos W e LW, porém no tecido tumoral LW houve aumento da expressão de proteínas relacionadas com proliferação celular (Ki-67) e síntese proteica (mTOR). Dentre os 58 metabólitos identificados, 11 apresentaram alteração no grupo W, já no grupo LW observou-se 25 metabólitos alterados, sugerindo impactos metabólicos diferentes entre os grupos portadores de tumor. Os resultados do presente estudo mostraram alterações de vias relacionadas com metabolismo de proteínas no grupo W. As vias alteradas no grupo W foram moduladas nos ratos portadores de tumor submetidos à dieta rica em leucina, grupo LW. Encontramos, aumento na síntese e degradação de corpos cetônicos, sugerindo possível mobilização e direcionamento de corpos cetônicos para o tumor no grupo LW. Concluímos que a suplementação com leucina promove modulação metabólica, favorecendo a mobilização e utilização de fontes energéticas (corpos cetônicos) que são utilizadas pela maioria dos tecidos do hospedeiro, mas não pelo tecido tumoral, devido ao fato das células neoplásicas apresentarem capacidade reduzida na metabolização de corpos cetônicos, explicando o resultado de massa tumoral semelhante entre W e LWAbstract: Cancer is a worldwide problem, and the number of deaths related to this disease continues to rise. One of the major factors that lead to death in cancer is cachexia, which handles 25¿30% of all cancer-related deaths. Cancer cachexia is a complex metabolic and nutritional syndrome characterised by involuntary weight loss, mainly due to muscle tissue wasting, leading to less mobility, impaired quality of life, and survival added to poor prognosis. Dietary supplementation can potentially reduce the effects of cancer cachexia. One of these dietary supplements is leucine, which is a branched-chain amino acid (BCAAs) that also acts as a cell signalling, leading to preserve muscle mass in cancer cachectic patients. Leucine activates the mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1), which is an important regulator of protein synthesis, increasing the protein synthesis in skeletal muscle. However, mTOR signalling also promotes cell proliferation and motility, which could potentially enhance the metastasis. Thus, it is important to determine whether leucine also activates mTOR in tumour tissue. Metabolomics allows the identification and quantification of several metabolites with high precision; which allows the better understanding of the mechanisms of biological and biochemical processes in complex systems, such as cancer cachexia. We consider the metabolomics a good strategy for the identification of metabolites under the effects of leucine supplementation. Therefore, the aim of this study was to analyse the metabolomic derangements in serum and Walker-256 tumour tissue in rats under the modulatory effect of a leucine-rich diet. For this purpose, female Wistar rats were distributed into four experimental groups: C, control group; W, Walker 256 tumour-bearing group; L, leucine control group; LW, Walker 256 tumour-bearing group. We assessed metabolomic profiles of serum and tumour tissue, tumour proliferation and protein synthesis pathways. Among the 58 serum metabolites identified, 11 were changed in W group and 25 metabolites changed in LW group, suggesting a different impact on metabolic pathways between both tumour-bearing groups. The changes found in this study shows changes in the process related to protein metabolism in the W group and that this altered pathways were modulated in tumor-bearing rats fed with leucine-rich diet. We found increase in the synthesis and degradation of ketone bodies, suggesting possible mobilization and redirection of ketone bodies to the tumor in the LW group. Taking all results, we conclude that nutritional supplementation with leucine causes metabolic modulation which can favor the mobilization and utilization of energy sources by most host tissues, and jeopardizes the tumour tissue since cancer cells has reduce ability to metabolize ketone bodies for their own energy supplyDoutoradoFisiologiaDoutora em Biologia Funcional e Molecular2012/06955-0FAPES
