Estudio del remodelado iónico en cáncer de colon mediante la transferencia mitocondrial y la inhibición de la síntesis de poliaminas.

Abstract

Ionic homeostasis is essential for cellular functions and its alteration can lead to the development of diseases such as cancer. Cancer is one of the main causes of death in the world. In Spain, colorectal cancer (CRC) is the cancer with the highest incidence. CRC development involves a remodeling of ionic homeostasis and, more specifically, calcium and potassium. In CRC cells, alteration in intracellular Ca2+ homeostasis and, more specifically store-operated calcium entry (SOCE), has been described. SOCE us increased in HT29 tumor cells related to NCM460 normal colonic cells. These changes may be modulated by mitochondria, by Ca2+ transport molecules such as TRPC1 or by excess of polyamines, associated with CRC development. In this thesis we investigate the contribution of mitochondria, TRPC1 and polyamines to intracellular Ca2+ remodeling in CRC cells. Our results indicate that transfer of isolated mitochondria from NCM460 cells can reduce SOCE in HT29 tumor cells. However, transfer of isolated mitochondria from tumor cells increases SOCE in HT29 cells, whereas it has no effect on SOCE in normal NCM460 cells. Genomic edition of TRPC1 in HT29 tumor cells has no clear effect on SOCE. Pharmacological inhibition of TRPC1 using low concentrations of Pico145 also had no effect on SOCE. Increasing the concentration of the inhibitor has no clear effect. On the other hand, inhibition of polyamine biosynthesis using DFMO can reverse the differential tumor expression of genes related to Ca2+ transport in CRC cell lines. Consequently, polyamine depletion partially reverses the intracellular Ca2+ remodeling associated to CRC. Furthermore, there is an under-expression of K+ channels in HT29 tumor cells. Moreover, HT29 cells show a decrease in total K+ current compared to NCM460 cells, which is reversed by polyamine depletion with DFMO. However, the current mediated by Kv10.1 and Kv11.1 channels is enhanced in HT29 tumor cells and this current increases after treatment of tumor cells with DFMO. These results open new research lines focused on mitochondria and polyamines related to CRC. The mitochondrial transfer between cells or polyamine depletion can contribute to reverse the ionic remodeling that occurs in CRC.

La homeostasis iónica es muy importante para las funciones celulares y su alteración puede dar lugar al desarrollo de patologías como el cáncer. El cáncer es una de las primeras causas de muerte en el mundo. En nuestro país, el cáncer colorrectal (CCR) es el cáncer con mayor incidencia. Procesos relacionados con el desarrollo de CCR implican un remodelado de la homeostasis iónica y, más concretamente, del calcio y del potasio. En células de CCR se han observado cambios en la homeostasis del calcio intracelular. Específicamente en la entrada de calcio operada por depósitos (SOCE), aumentada en las células tumorales de colon HT29. Estos cambios pueden estar modulados por la mitocondria, por moléculas relacionadas con el transporte de calcio o por el exceso de poliaminas, asociadas al desarrollo de CCR. En esta tesis se investiga la contribución de la mitocondria, TRPC1 y las poliaminas al remodelado del calcio intracelular en células de CCR. Los resultados indican que la transferencia de mitocondrias aisladas de células normales NCM460 puede reducir SOCE en células tumorales HT29. Sin embargo, la transferencia de mitocondrias aisladas de células tumorales aumenta SOCE en células HT29, mientras que no tiene efecto sobre SOCE en las células normales NCM460. Los resultados de la edición del canal TRPC1 en células tumorales HT29 no tienen un efecto claro sobre SOCE como tampoco lo tiene su inhibición farmacológica utilizando Pico145 a bajas concentraciones. Por otro lado, la inhibición de la síntesis de poliaminas utilizando DFMO puede revertir la expresión diferencial tumoral de genes relacionados con el transporte de Ca2+ en líneas celulares de CCR y, en consecuencia, revertir el remodelado del calcio intracelular observado en CCR. Además, en las células tumorales HT29, donde hay una menor expresión de canales de potasio, se ha observado una disminución de la corriente total de potasio en comparación con las células NCM460, que se revierte con la depleción de poliaminas con DFMO. Sin embargo, la corriente mediada por los canales Kv10.1 y Kv11.1, mayor en células tumorales HT29, aumenta tras el tratamiento de las células tumorales con DFMO. Estos resultados abren nuevas vías de investigación en relación con el CCR poniendo el foco en la mitocondria y la transferencia mitocondrial entre células, así como en las poliaminas y su depleción para revertir el remodelado iónico que se produce en el CCR.