Tese de doutoramento em Ciências da SaúdeMost solid tumours rely on glycolysis for energy production, even in conditions of high
oxygen tension (‘‘aerobic glycolysis’’, also known as the Warburg effect), giving rise to enhanced
lactate production. This lactate production is responsible for extracellular acidification, which,
conditioning the tumour environment, favours tumour invasion and suppresses anticancer immune
response. Transport of lactate across the plasma membrane is mediated by a family of protoncoupled
monocarboxylate transporters (MCTs), which comprises 14 members. The isoforms
MCT1-MCT4 are proton symporters that exhibit different affinities for lactate, leading to different
levels of tissue expression. Since some MCT isoforms (especially MCT1 and MCT4) play a role
in the intracellular pH homeostasis, by exporting the accumulating lactic acid, they are upregulated
in glycolytic tumours, where high levels of lactate are produced, such as high grade
gliomas, colorectal carcinomas and lung cancer. However, the role of MCTs in tumours is far from
being well understood and their potential as therapeutic targets is poorly explored, being the main
aim of this work to further elucidate the significance of MCT expression in solid tumours.
Thus, MCTs expression and their clinic-pathological value were evaluated in human series
of colorectal, cervical, gastric and breast carcinomas. Also, MCT regulation by chaperones was
further investigated by analysing CD147 in cervical, gastric and breast carcinomas series, as well
as performing a screening in colorectal, breast, lung and ovary tumour samples, where CD44
expression was evaluated, as a putative MCT chaperone, in addition to CD147. Finally, some in
vitro studies were performed, to determine the contribution of MCTs to cancer cell metabolic
profile and viability.
Importantly, up-regulation of MCTs, in particular MCT1, was found in colorectal, cervical
and breast carcinomas, but not in gastric carcinomas, which, in fact, showed a decrease of MCT4
along towards malignancy. Also, MCT1 was associated with poor prognosis, especially in breast
carcinomas, as well as in gastric carcinoma where MCT1/CD147 co-expression was associated
with poorer patient prognostic. Also, as anticipated, CD147 was found to be co-expressed with
both MCT1 and MCT4 in the large series studied (cervical, gastric and breast carcinomas). In the
tumour screening, CD44 was only associated with MCT1 in lung cancer, however, series were
very small and some results warrant further attention. Finally, the in vitro studies showed a CHCinduced
inhibition of cell proliferation in human breast cancer cell lines that was, in some cases,
accompanied by metabolic alterations. In conclusion, the results presented in this thesis have an important impact on the
comprehension of MCT contribution to malignant phenotype and pave the way for further studies
aiming to the development of cancer therapies directed to MCTs.A maioria dos tumores sólidos depende da glicólise para produção de energia, mesmo em
condições de alta pressão parcial de oxigénio (“glicólise aeróbia”, também conhecida como o
efeito de Warburg), dando origem a uma maior produção de lactato. Esta produção de lactato é
responsável pela acidificação extracelular, o que condiciona o ambiente do tumor, favorecendo a
invasão tumoral e a supressão da resposta imune contra o tumor. O transporte de lactato através da
membrana plasmática é mediado pelos transportadores de monocarboxilatos (MCTs), que
pertencem a uma família composta actualmente por 14 membros. O transporte mediado pelas
isoformas MCT1-MCT4 é um simporte com protões e cada isoforma possui afinidade distinta para
o lactato, apresentando uma distribuição diferente nos vários tecidos. Uma vez que algumas
isoformas (especialmente o MCT1 e o MCT4) desempenham um papel na homeostasia
intracelular, ao exportar o ácido láctico acumulado, está descrito um aumento destas isoformas em
alguns tumores glicolíticos, onde são produzidos níveis elevados de lactato, como seja em gliomas
de alto grau, carcinomas colorectais e cancro do pulmão. No entanto, o papel dos MCTs em
tumores está longe de ser completamento elucidado e o seu potencial como alvo terapêutico ainda
se encontra pouco explorado, sendo o objectivo principal deste trabalho caracterizar o papel dos
MCTs em tumores sólidos.
Assim, a expressão e valor clínico-patológico dos MCTs foram avaliados em séries humanas
de carcinoma colorectal, do colo do útero, do estômago e da mama. Para além disso, a regulação
dos MCTs por proteínas chaperonas foi investigada, analisando a expressão da CD147 nas séries
de carcinoma do colo do útero, do estômago e da mama, assim como a realização de um estudopiloto
onde a expressão da CD44, outra possível chaperone dos MCTs, foi avaliada em tumores
colorectais, da mama, do pulmão e do ovário, para além da CD147. Finalmente, alguns estudos in
vitro foram realizados de modo a elucidar a contribuição dos MCTs para o perfil metabólico e
viabilidade das células tumorais.
De notar que um aumento na expressão dos MCTs, em particular do MCT1, foi encontrado
nos carcinomas colorectal, do colo do útero e de mama, mas não nos carcinomas gástricos, que, na
realidade, mostraram uma diminuição do MCT4 com o aumento da malignidade. Além disso, a
expressão do MCT1 foi associada a um pior prognóstico, em especial nos carcinomas da mama,
assim como no carcinoma gástrico, onde a co-expressão do MCT1 com a CD147 foi associada a
um pior prognóstico do paciente. Como antecipado, a CD147 estava co-expressa quer com o
MCT1 quer com o MCT4, quando avaliado nas séries de maior dimensão (carcinomas do colo
uterino, gástrico e da mama). No estudo-piloto, a CD44 estava associada apenas com o MCT1 no cancro do pulmão, no entanto, o tamanho das séries era muito reduzido e alguns dos resultados
obtidos merecem ser explorados no futuro. Finalmente, os estudos in vitro mostraram que o
tratamento com CHC induz uma inibição da proliferação celular em linhas celulares de tumor da
mama, a qual foi, em alguns casos, acompanhada por alterações metabólicas.
Em conclusão, os resultados apresentados nesta tese têm um grande impacto na
compreensão da contribuição dos MCTs para o fenótipo maligno e abrem caminho para estudos
posteriores que visem ao desenvolvimento de terapias anti-tumorais direccionadas aos MCTs.Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) - bolsa de doutoramento SFRH/BD/27465/2006,
projecto “Monocarboxylate transporters as
potential therapeutic targets in cancer: inhibition
studies in solid tumor models”, com a referência
PTDC/SAU-FCF/104347/2008