Resumo: A reprogramação metabólica ao longo do processo carcinogênico confere suporte à alta demanda anabólica e energética. Este ajuste também é observado no câncer de próstata (CaP), em especial a desregulação mitocondrial e da lipogênese, vulnerabilidades exploradas como estratégias terapêuticas. O ácido docosahexaenóico (DHA) é um ácido graxo poli-insaturado ômega-3 com propriedade antiproliferativa em diferentes tipos tumorais, inclusive na próstata, cujos mecanismos ainda não estão esclarecidos, mas parecem envolver o metabolismo celular. Este trabalho avaliou a propriedade antitumoral do DHA em diferentes contextos androgênicos do CaP e os mecanismos subjacentes, associados à modulação do metabolismo tumoral. Primeiramente, avaliamos o potencial do DHA em reduzir o crescimento celular associado à regulação da via androgênica, de sensores metabólicos que co-regulam morte e proliferação celular, como também a mitocondrial. Para isso, foram utilizadas células epiteliais prostáticas humanas pré-maligna (PNT1A, AR-positiva) e tumorais resistentes à castração (CRPC) 22rv1 (AR-positiva) e PC3 (AR-negativa). O DHA (100µM, 48h) modulou o crescimento celular diferentemente, reduzindo a fase S e induzindo morte celular nas AR-positivas, enquanto provocou parada do ciclo em G2/M na AR-negativa. Nestas linhagens, este ômega-3 induziu estresse oxidativo, acúmulo lipídico e disfunção mitocondrial. A PNT1A mostrou-se mais responsiva quanto à regulação de genes envolvidos com o metabolismo, resposta a hormônios, estresse, como também na fisiologia mitocondrial. Apesar de menor quantidade, o DHA desregulou genes nas células malignas que estão frequentemente alterados de forma oposta no CaP. Na PNT1A, o ômega-3 ainda prejudicou a biogênese mitocondrial e provocou a fragmentação da sua rede. Em seguida, nas mesmas condições experimentais, foi avaliado o metabolismo lipídico em células tumorais malignas AR-positivas LNCaP, andrógeno-responsiva, C4-2 e 22rv1, ambas CRPC. O DHA induziu parada do ciclo celular em todas as linhagens, sendo incorporado em triacilgliceróis e ésteres de colesterol, como também em fosfolipídios com consequente aumento da insaturação na membrana celular, o que sensibiliza células a danos oxidativos. Tal incorporação foi acompanhada de menor regulação da via lipogênica, lipogênese a partir de glicose e redução proteica de FASN. Além disso, o DHA estimulou a oxidação de ácidos graxos, sendo que a linhagem 22rv1 apresentou preferência pelo ômega-3. A redução da lipogênese não ocorreu devido à regulação da via androgênica, mesmo com redução da expressão proteica de AR-FL e AR-V7. Tendo em vista os desafios terapêuticos do CRPC, avaliamos o efeito do DHA sobre o crescimento de organoides MSK-PCa3 e em modelo xenográfico com a linhagem 22rv1 (DHA 10mg/kg/dia/28 dias), o qual teve seu diâmetro reduzido e o crescimento tumoral inibido, respectivamente. Por fim, testamos o efeito simultâneo do DHA e inibidores da lipogênese (FASNi/ACCi-100nM/28 dias) e observamos potencialização na redução do diâmetro dos organoides. A administração de FASNi (100mg/mL/28 dias) e DHA reduziu o crescimento do tumor em mais de 80%. Em conclusão, o DHA é um agente antitumoral multialvo em diferentes contextos androgênicos por vias que culminam na parada do ciclo ou indução de morte celular, associadas ao metabolismo, sendo a mitocondrial prevalente em estágio inicial e o metabolismo lipídico em estágios avançados do CaP Ver menos

Abstract: Metabolic reprogramming during carcinogenesis supports the increased anabolic and energetic demand in proliferating cells. Such adjustment is also observed in the prostate cancer (PCa), mainly the dysregulation of mitochondria and lipogenesis, both vulnerabilities often explored as therapeutic strategies. Docosahexaenoic acid (DHA) is an omega-3 polyunsaturated fatty acid with antiproliferative property in different cancers, including prostate, but the mechanisms are not elucidated yet and seem to be related with cell metabolism regulation. This study evaluated the DHA antitumoral property on distinct androgenic contexts of PCa and the underlying mechanisms, associated with tumor metabolism. Firstly, we tested the DHA potential in decrease cell growth due to regulation of the androgenic pathway, metabolic sensors that also co-regulate death and proliferative pathways, in addition to induce mitochondria dysfunction. For this purpose, we incubated with DHA at 100µM for 48h human epithelial prostate cells from pre-malignant, (PNT1A, AR-positive) and castrated-resistant stage (CRPC) 22rv1 (AR-positive) and PC3 (AR-negative). DHA differently modulated the cell growth by reducing S-phase and inducing cell death in AR-positive while led AR-negative to cell cycle arrest in G2/M. In these cell lines, the omega-3 raised oxidative stress, lipid accumulation and mitochondrial dysfunction. PNT1A was more responsive regarding to regulation of genes related with metabolism, response to hormones and stress as well as mitochondrial physiology. In 22rv1 and PC3, DHA regulated less genes compared to PNT1A, but they are often altered in PCa samples. In PNT1A, the omega-3 also impaired mitochondrial biogenesis and led to its network fragmentation. Secondly, under same experimental conditions, we evaluated the lipid metabolism in AR-positive malignant cells LNCaP (androgen-responsive), C4-2 and 22rv1, both CRPC. DHA induced cell cycle arrest on these cell lines, being incorporated into triacylglycerol and cholesterol esters as well as phospholipids, which showed increase in unsaturation status hence in the cell membrane, turning cells prone to oxidative damage. Such incorporation was followed by downregulation of the lipogenic pathway, lipogenesis from glucose and reduction of FASN protein levels. Moreover, DHA stimulated fatty acids oxidation, being 22rv1 the cell line with preference for the omega-3 itself. Lipogenesis impairment was not due to androgenic pathway regulation, even though DHA decreased AR-FL and AR-V7 protein levels. Considering the therapeutic challenges of the CRPC stage, we evaluated the DHA effect on MSK-PCa3 organoids growth and 22rv1 xenografts (DHA 10mg/kg/day/28 days). It decreased the organoids diameter and suppressed tumor growth, respectively. Lastly, we tested the concomitant administration of DHA with lipogenesis inhibitors (FASNi/ACCi-100nM/28 days) and observed an enhancement in the reduction of organoids diameters. The FASNi (100mg/mL/28 days) and DHA administration reduced tumor growth in at least 80%. In conclusion, DHA is an antitumor agent at different androgenic contexts and has several targets that culminate in cell cycle arrest and cell death induction. The involved pathways are associated with the metabolism, being mitochondria the major one at early stages and the lipid metabolism in the advanced PCa Ver menos