Investigação do potencial antiproliferativo dos ácidos graxos 10-HDA e 10-HDAA em modelo in vitro de câncer de cólon: efeitos biológicos mediados pelo priming com baixas doses

O câncer colorretal (CRC) é um dos tipos de câncer mais incidentes na população mundial e brasileira, com elevadas taxas de mortalidade. A doença é multifatorial e se desenvolve em múltiplas etapas, decorrentes do acúmulo de alterações genéticas e epigenéticas que conduzem o processo de carcinogênese e a aquisição das capacidades funcionais pelas células tumorais (“hallmarks of cancer”), incluindo a reprogramação epigenética e a desregulação metabólica. Entre os mecanismos epigenéticos alterados estão a acetilação e a desacetilação de histonas, processos dependentes de acetil-CoA, metabólito resultante da beta oxidação de ácidos graxos e da glicólise. Dessa forma, o acetil-CoA é um importante metabólito que integra o metabolismo energético e a regulação epigenética. Dados prévios do nosso grupo indicam que os ácidos graxos (AG) de cadeia média, 10-HDA (ácido 10-hidroxi-2-decenóico) e o 10-HDAA (ácido 10-hidroxidecanóico) atuam como inibidores de desacetilases de histonas (HDACi) de classe I. Este estudo investigou a hipótese de que, como HDACi, 10-HDA e 10-HDAA poderiam ser empregados em estratégias de priming epigenético, caracterizada pelo pré-tratamento com epidrugs para sensibilizar células cancerosas e aumentar a resposta ao tratamento com quimioterápicos, como o irinotecano. Nesse sentido, o objetivo geral do presente estudo foi analisar os efeitos desses ácidos graxos nas células HCT116 em processos celulares (viabilidade, proliferação e migração celular); identificar as alterações metabólicas por meio de metabolômica global utilizando espectrometria de massas e avaliar o impacto do priming por meio do tratamento contínuo (durante 7, 14 e 21 dias) e em baixas doses (50 µM), na resposta ao quimioterápico SN-38 (metabólito ativo do irinotecano, um inibidor de topoisomerase). O ácido suberoilanilida hidroxâmico ou SAHA, um HDACi conhecido, foi utilizado como controle. O tratamento com dose única revelou que o 10-HDA exibiu efeitos tempo- e dose-dependentes sobre a viabilidade celular, promovendo aumento significativo em concentrações intermediárias (100–150 µM) em 24 horas e redução consistente da viabilidade em doses maiores que 50 µM após 48 horas de exposição. O 10-HDAA reduziu a viabilidade celular de maneira mais pronunciada e sustentada que o 10-HDA, com efeito citotóxico significativo já nas primeiras 24 horas na dose de 150 µM e acentuado declínio adicional após 48 e 72 horas, especialmente nas doses superiores. No entanto, a exposição única nas concentrações de 100, 200 e 400 µM não resultou em diferenças significativas na proliferação e migração celular para ambos os AG. A análise dos metabólitos diferencialmente expressos não revelou vias específicas afetadas, exceto no tratamento com 10-HDAA (50 µM), que apresentou aumento na expressão do metabólito 10Z,13Z-nonadecadienoic acid. Após 7 dias de priming com 10-HDA foi observado um potencial de sensibilização das células ao SN-38. Esse efeito foi semelhante ao do inibidor de HDAC SAHA. Ao contrário do 10-HDA e do SAHA, o priming com 10-HDAA não apresentou efeitos de sensibilização. Com 28 dias de priming, foi identificado efeito antiproliferativo do pré-tratamento utilizando 10-HDA em relação ao mock (células sem pré-tratamento). Esses achados sustentam o 10-HDA como candidato promissor para estratégias de priming epigenético e como possível adjuvante terapêutico no câncer colorretal.

Resumo (inglês)

Colorectal cancer (CRC) is one of the most incident types of cancer in both global and Brazilian populations, with high mortality rates. This disease is multifactorial and progresses through multiple stages due to the accumulation of genetic and epigenetic alterations. The molecular hallmarks of cancer are a set of functional capabilities acquired by cancer cells, including epigenetic reprogramming and metabolic dysregulation. Among the altered epigenetic mechanisms are histone acetylation and deacetylation, characterized by the addition or removal of an acetyl group provided by acetyl-CoA, a metabolite derived from the β-oxidation of fatty acids and glycolysis. Thus, acetyl-CoA serves as a crucial metabolite linking epigenetic regulation and cellular metabolism. Data from our research group indicates that the medium-chain fatty acids 10-HDA (10-hydroxy-2-decenoic acid) and 10-HDAA (10-hydroxydecanoic acid) are class I histone deacetylase inhibitors (HDACi) and may directly influence gene expression regulation. The present study investigated the hypothesis that, as HDACi, 10-HDA and 10-HDAA could be used in strategies of epigenetic priming, characterized by pretreatment with epidrugs to sensitize cancer cells and increase the response to treatment with chemotherapeutic agents, such as irinotecan. In this sense, the overall objective of this study was to analyze the effects of these fatty acids on HCT116 cells in cellular processes (viability, proliferation, and cell migration); identify metabolic changes through global metabolomics using mass spectrometry; and evaluate the impact of priming through continuous treatment (for 7, 14, and 21 days) and at low doses (50 µM) on the response to the chemotherapeutic agent SN-38 (an active metabolite of irinotecan, a topoisomerase inhibitor). Hydroxamic suberoilanilide acid, or SAHA, a known HDACi, was used as a control. Single-dose treatment revealed that 10-HDA exhibited time- and dose-dependent effects on cell viability, promoting a significant increase at intermediate concentrations (100–150 µM) within 24 hours and a consistent reduction in viability at doses greater than 50 µM after 48 hours of exposure. 10-HDAA reduced cell viability more pronouncedly and sustainably than 10-HDA, with a significant cytotoxic effect already in the first 24 hours at a dose of 150 µM and a marked additional decline after 48 and 72 hours, especially at higher doses. However, single exposure at concentrations of 100, 200, and 400 µM did not result in significant differences in cell proliferation and migration for both AGs. Analysis of differentially expressed metabolites did not reveal specific affected pathways, except in the treatment with 10-HDAA (50 µM), which showed increased expression of the metabolite 10Z,13Z-nonadecadienoic acid. After 7 days of priming with 10-HDA, a potential sensitization of cells to SN-38 was observed. This effect was similar to the HDAC inhibitor SAHA. Unlike 10-HDA and SAHA, priming with 10-HDAA did not show any sensitization effects. After 28 days of priming, an antiproliferative effect of pretreatment with 10-HDA was identified in relation to the mock (cells without pretreatment). These findings support 10-HDA as a promising candidate for epigenetic priming strategies and as a potential therapeutic adjuvant in colorectal cancer.

Palavras-chave

Inibidores de desacetilase de histonas, Ácidos graxos de cadeia média, Reprogramação epigenética, Terapia epigenética, Sensibilização a quimioterápicos, Histone deacetylase inhibitors, Medium-chain fatty acids, Epigenetic reprogramming, Epigenetic therapy, Chemotherapy sensitization, Inibidores enzimáticos, Ácidos graxos, Epigenética

Idioma

Português

Citação

ONO, Mai. Investigação do potencial antiproliferativo dos ácidos graxos 10-HDA e 10-HDAA em modelo in vitro de câncer de cólon: efeitos biológicos mediados pelo priming com baixas doses. 2025. Dissertação (Mestrado em Genética) - Instituto de Biociências, Universidade Estadual Paulista (UNESP), Botucatu, 2025