Exploration of metformin effect over oxaliplatin antineoplasic properties in MKN45, KATOIII, and HS746T gastric cancer cell lines in vitro and over oxaliplatin induced rat painful sensory neuropathy in vivo
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2018
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Abstract
La neuropatía periférica inducida por quimioterapia (CIPN) es una patología que se presenta como un efecto adverso que limita la dosis de ciertos tratamientos anticáncer y afecta la calidad de vida a largo plazo por inducción de discapacidad permanente o transitoria. Las quimioterapias inducen principalmente degeneración axonal (AD), degeneración de fibras intraepidermales (IENFD) y activación glial en los circuitos sensoriales centrales. En ese contexto, hiperexcitabilidad y descargas ectópicas se han relacionado con síntomas sensoriales tales como diestesia, parestesia y alodinia. Estos síntomas a menudo llevan a una suspensión anticipada de la quimioterapia, lo cual reduce la expectativa de vida de manera significativa. Actualmente, no existen tratamientos efectivos contra la CIPN. Esta tesis explora pruebas de concepto para sugerir a la droga antidiabética metformina como un blanco experimental de investigaciones futuras, con el objetivo de desarrollar un potencial tratamiento contra la CIPN. El efecto de metformina fue estudiado en un modelo de neuropatía periférica inducida por oxaliplatino (OIPN), el cual se caracteriza por la toxicidad deloxaliplatino sobre las neuronas sensoriales del ganglio de la raíz dorsal (DRG). Considerando que la toxicidad de las quimioterapias ocurre en el contexto de un tratamiento anticáncer, evaluamos primero el rol de la metformina sobre el efecto antineoplásico del oxaliplatino. Para esto, determinamos supervivencia celular en tres líneas celulares diferentes de cáncer gástrico (células MKN45, HS746T y KatoIII), bajo diversas concentraciones de oxaliplatino y metformina en cotratamiento. En todas las líneas celulares estudiadas, encontramos que la reducción significativa de la supervivencia celular inducida por oxaliplatino no fue modificada por el cotratamiento con metformina. Este resultado sugiere que la metformina no interfiere con el efecto antineoplásico del oxaliplatino. Luego, exploramos el efecto de metformina sobre la toxicidad inducida por oxaliplatino en los DRG y la función sensorial. Para esto, se les administró metformina a ratas que estaban desarrollando neuropatía periférica inducida por oxaliplatino (OIPN) y se estudiaron marcadores histológicos de degeneración en las ramas centrales y periféricas del DRG después de evaluar el desempeño de la función sensitiva durante el tiempo de progresión de la OIPN. Específicamente, se exploró la degeneración de neuronas peptidérgicas y no peptidérgicas -a lo largo de las ramas centrales y periféricas de neuronas en L4, L5 y L6 -en las IENF, el nervio ciático, los ganglios de la raíz dorsal (soma) y los terminales en la médula espinal. Adicionalmente, se exploró la activación de los astrocitos en la médula espinal. En este contexto, metformina inhibió significativamente la degeneración de las IENF y la activación de los astrocitos en la médula espinal. Además, el tratamiento conoxaliplatino indujo una significativa disminución en el umbral de respuesta aversiva al estímulo táctil y en la latencia de respuesta aversiva frente a la estimulación por calor. Además, el tratamiento con oxaliplatino también indujo un significativo aumento de la duración de la respuesta aversiva al estímulo frío. Sorpresivamente, el cotratamiento con metformina a ratas tratadas con oxaliplatino mantuvo el desempeño de la función sensitiva en niveles control. Considerando todo esto, dichos resultados sugieren que la metformina protege de la OIPN. Finalmente, ensayamos periódicamente los niveles de glóbulos blancos, glicemia y peso, con el objetivo de evaluar los efectos de nuestros tratamientos sobre variables fisiológicas relevantes. Los niveles de todas estas variables permanecieron en rangos fisiológicos bajo todos los tratamientos y a lo largo de todo el estudio. Estos resultados sugieren que nuestro modelo experimental es resolutivo en un marco fisiológico en ratas. Considerando esto, el régimen de administración, los dosajes y los resultados presentados en esta tesis podrían potencialmente ser extrapolables a los del contexto clínico. En conclusión, este grupo de resultados proveen un set fundamental de pruebas de conceptos para un tratamiento potencial contra la CIPN basándose en la administración de la metformina. Sin embargo, se requiere de investigación adicional para determinar los mecanismos celulares y moleculares detrás del ubicuo efecto protector de la metformina contra la toxicidad del oxaliplatino sobre los circuitos del dolor y la consecuente mantención de la función sensitiva en el contexto de la OIPN. Adicionalmente, son necesarios estudios de gran escala para extrapolar estos descubrimientos al contexto del tratamiento de la CIPN en humanos.
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Tesis (Doctor en Ciencias Biológicas mención en Ciencias Fisiológicas)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2018