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JONAS BISPO PESSOA
Avaliação da ação antitumoral isolada e combinada do anti-hipertensivo
carvedilol e nanopartícula de ouro em células de carcinoma hepatocelular
humano.
NATAL- RN
2017
JONAS BISPO PESSOA
Avaliação da ação antitumoral isolada e combinada do anti-hipertensivo
carvedilol e nanopartícula de ouro em células de carcinoma hepatocelular
humano.
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-graduação em Biologia
Estrutural e Funcional da Universidade Federal
do Rio Grande do Norte para obtenção de título
de Mestre em Morfologia.
Área de Concentração: Ciências Morfológicas.
Orientador: Prof. Dr. Raimundo Fernandes de
Araújo Júnior
NATAL- RN
2017
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN
Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial do Centro de Biociências - CB
Pessoa, Jonas Bispo.
Avaliação da ação antitumoral isolada e combinada do anti-
hipertensivo carvedilol e nanopartícula de ouro em células de
carcinoma hepatocelular humano / Jonas Bispo Pessoa. - Natal,
2017.
92 f.: il.
Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do
Norte. Centro de Biociências. Programa de Pós-Gradução em
Biologia Estrutural e Funcional.
Orientador: Prof. Dr. Raimundo Fernandes de Araújo Júnior.
1. Câncer de fígado - Dissertação. 2. Apotose - Dissertação. 3.
Nanopartícula de Ouro - Dissertação. 4. Carvedilol - Dissertação.
I. Araújo Júnior, Raimundo Fernandes de. II. Universidade
Federal do Rio Grande do Norte. III. Título.
RN/UF/BSE-CB CDU 616-006.6
Nome: PESSOA, Jonas Bispo
Título: Avaliação da ação antitumoral isolada e combinada do anti-hipertensivo carvedilol e
nanopartícula de ouro em células de carcinoma hepatocelular humano.
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Programa de Pós-graduação em Biologia
Estrutural e Funcional da Universidade Federal
do Rio Grande do Norte.
Banca examinadora:
Prof. Dr. RAIMUNDO FERNANDES DE ARAÚJO JÚNIOR Instituição: UFRN
Julgamento:_____________________________ Assinatura:_____________________
Prof. Dr. JEYMESSON RAPHAEL CARDOSO VIEIRA Instituição: UFPE
Julgamento:_____________________________ Assinatura:_____________________
Profa. Dra. AURIGENA ANTUNES DE ARAÚJO Instituição: UFRN
Julgamento:_____________________________ Assinatura:_____________________
AGRADECIMENTOS
Externo minha gratidão, primeiramente, ao autor e consumador da minha fé, Cristo
Jesus, que disse em Suas palavras: “...porque sem mim, nada podereis fazer.”(Jo 15;5c). O
término deste mestrado é o resultado de todas as bênçãos, que por Sua misericórdia, derramou
sobre mim, desde o dia em que decidi fazê-lo. E Como disse o Apóstolo São Paulo: “Combati
o bom combate, acabei a carreira, guardei a fé” (2Tm 4;7).
Agradeço a minha mãe, Maria Edileide Vidal Bispo, por sua mão forte; seus cuidados
para com minha vida e com a de minha irmã, mesmo sozinha; por nunca ter me deixado faltar
nada e por me conceder abrigo seguro. “Honra a teu pai e a tua mãe, como o Senhor, teu
Deus, te ordenou, para que se prolongue os teus dias e para que te vá bem na terra que te dá o
Senhor, teu Deus”(Dt 5;16).
Agradeço a minha esposa, Priscilla Alves da Mota, por toda sua compreensão,
referente as minhas várias ausências, devido ao curso; por todo seu amor, que serviu de ânimo
para os meus dias mais difíceis; por sua confiança em meu caráter e potencial e, acima de
tudo, por seu exemplo de vida, não se deixando vencer por mazelas da vida, saindo vitoriosa,
como sempre foi. “As muitas águas não poderiam apagar esse amor nem os rios afogá-lo;
ainda que alguém desse toda a fazenda de sua casa por este amor, certamente a desprezariam.”
(Ct 8;7).
Agradeço aos meus sogros, Luciana Alves da Mota e Alexandre Ferreira da Mota, por
seu carinho, confiança e por serem “pais” tão maravilhosos para mim.” Sempre damos graças
a Deus por vós todos, fazendo menção de vós em nossas orações”(1Ts 1;2).
Agradeço ao meu orientador, Professor Doutor Raimundo Fernandes de Araújo Júnior,
por me conceder a oportunidade de trabalhar ao seu lado; por enxergar em mim algum
potencial e ver valor nisso para investir seu tempo e seus cuidados; por ser como um “pai”
científico, compartilhando do seu imenso saber para comigo; por não só me ajudar a ser um
profissional de qualidade, como também de caráter e com ética. ”Portanto, daí a cada um o
que deveis: a quem tributo, tributo; a quem imposto; imposto; a quem temor, temor; a quem
honra, honra.”(Rm 13;7).
Agradeço a Professora Doutora Aurigena Antunes de Araújo, por sempre estar
disposta a me ajudar; por compartilhar seu conhecimento e por sempre estar de bom humor,
tornando qualquer árdua tarefa em “diversão”. “O coração alegre aformoseia o rosto...”(Pv
15;13a).
Agradeço a Professora Mestra, Ana Luíza Cabral de Sá Leitão Oliveira, por todo o seu
cuidado; por sempre estar disposta a me ajudar e me ensinar tudo o que sabe; por sempre ter
sua mão estendida em minha direção e nunca ter se negado ensino e conhecimento. “Não
abandone o seu amigo, nem o amigo de seu pai, nem entres na casa do teu irmão no dia da tua
adversidade; melhor é o vizinho perto do que o irmão longe.” (Pv 27;10).
Agradeço a biomédica, Juliana Medeiros, por sua ajuda e por sempre estar disposta a
auxiliar no que for necessário. “O homem que tem muitos amigos pode congratular-se, mas
existem amigos mais chegados que irmãos.” (Pv 18;24).
Agradeço ao doutorando Rômulo Cavalcante pelo apoio e trabalho que prestou ao meu
lado, sempre se disponibilizando a ajudar.
RESUMO
As nanopartículas de ouro (NPO) têm despontado como uma importante modalidade de
tratamento para o câncer, devido às suas características físico-químicas. Somado a isso, o
anti-hipertensivo carvedilol tem demonstrado, na literatura recente, potencial antitumoral.
Diante disto, o objetivo do trabalho foi avaliar a ação antitumoral, isolada e combinada, da
nanopartícula de ouro e do anti-hipertensivo carvedilol sobre células tumorais (HepG2) e não
tumorais (HEK-293) nos tempos de 24 horas e 48 horas. Para tanto, foi realizado o teste de
viabilidade pela exclusão do azul tripan para as doses de NPO (1 µg/ml, 3 µg/ml, 6,25 µg/ml,
12,5 µg/ml, 25 µg/ml e 50µg/ml) e carvedilol (1,5 µM, 3 µM, 6,25 µM, 12,5 µM, 50 µM,
100 µM, 200 µM e 300 µM) para selecionar as que provocassem baixa inibição do
crescimento das células da linhagem HepG2. No tratamento combinado, as células foram
submetidas ao tratamento com a NPO e, 24 horas depois, tratadas com carvedilol em
diferentes doses (3 µg/ml de NPO + 1,5 µM de carvedilol e 6,25 µg/ml de NPO + 3 µM de
carvedilol). As doses selecionadas do teste de viabilidade da NPO (3 µg/ml e 6,25 µg/ml) e
carvedilol (1,5 µM e 3 µM) foram utilizadas, isoladas e em combinação, para análise de morte
celular por citometria de fluxo pela marcação da Anexins V-FITC e iodeto de propídio (PI). A
análise de estresse oxidativo foi realizada através da dosagem de GSH e dos níveis de
Malondialdeído (MDA). Posteriormente, as células tumorais foram analisadas quanto a
expressão das proteínas caspase-3, caspase-8, Bcl-2 e MAPK/ERK através da microscopia de
imunofluorescência. Em seguida, os níveis de mRNA de FADD, Apaf-1, survivin, MDR-1,
EGFR, Akt e mTOR foram analisados relacionando-os a resistência e morte celular. Os níveis
proteicos de Akt, mTOR e MAPK, para o tratamento combinado, foram mensurados através do
western blotting. A avaliação dos alvos intracelulares da NPO, isolada e em combinação, foi
realizada através da microscopia eletrônica de transmissão (MET). As melhores doses do teste
de viabilidade celular com a NPO (3 µg/ml e 6,25 µg/ml) e carvedilol (1,5 µM e 3 µM)
apresentaram, através da citometria de fluxo, atividade pró-apoptótica sobre as células
tumorais humanas (HepG2) com resultados estaticamente significativos para a combinação
(P<0,001). Em relação às células não tumorais (HEK-293), houve redução da apoptose total
(P<0,05), para a maior dose da combinação, e redução do estresse oxidativo na qual, os níveis
de GSH, mostrou-se elevado (P=0,0003) e os de MDA reduzidos (P<0,01), demonstrando
capacidade protetora. Ao se observar a imunofluorescência, houve forte marcação para
caspase-3 (P<0,01) e caspase-8 (P<0,001), nos grupos tratados com a NPO (6,25 µg/ml) e
carvedilol (3µM), isoladamente e em combinação, ausência de marcação de MAPK/ERK
(P<0,001) e manutenção da expressão de Bcl-2 (P>0,05) para os mesmos grupos. Além disso,
a expressão de mRNA de proteínas anti-apoptóticas (EGFR Akt, mTOR), com P<0,001, e de
resistência (MDR-1), com P<0,01, mostrou-se subregulado, enquanto que, a expressão gênica
de proteínas proapoptóticas (FADD), com P<0,01, apresentou-se sobre-regulado para o tempo
de 48 horas para combinação de 6,25 µg/ml de NPO e 3 µM de carvedilol. Além disso, os
níveis proteico de Akt, mTOR e MAPK se encontraram reduzidos. A MET demonstrou a
internalização da NPO isolada, nas proximidades da membrana plasmática e, em combinação,
nas proximidades do núcleo Com isso, pode-se concluir que a ação combinada da NPO e
carvedilol mostra efeitos proapoptóticos sobre células tumorais mais efetivos que as doses
isoladas e proteção de células não tumorais.
Palavras-chaves: Câncer de fígado, Apoptose, Nanopartícula de ouro, Carvedilol.
ABSTRACT
Gold nanoparticles (NPO) have emerged as an important modality of treatment for cancer,
due to their physicochemical characteristics. In addition to this, the antihypertensive
carvedilol has been shown in the recent literature to be antitumor potential. Therefore, the
objective of this study was to evaluate the antitumor action, isolated and combined, of the
gold nanoparticle and antihypertensive carvedilol on tumor cells (HepG2) and non-tumor cells
(HEK-293) at 24 hours and 48 hours. The viability test was carried out by exclusion of tripan
blue at doses of NPO (1 μg / ml, 3 μg / ml, 6.25 μg / ml, 12.5 μg / ml, 25 μg / ml and 50 μg /
Ml) and carvedilol (1.5 μM, 3 μM, 6.25 μM, 12.5 μM, 50 μM, 100 μM, 200 μM and 300 μM)
were used to select those that would cause low inhibition of growth of HepG2 cells . In the
combined treatment, cells were treated with NPO and 24 hours later treated with carvedilol at
different doses (3 μg / ml NPO + 1.5 μM carvedilol and 6.25 μg / ml NPO + 3 ΜM
carvedilol). Selected doses of NPO viability test (3 μg / ml and 6.25 μg / ml) and carvedilol
(1.5 μM and 3 μM) were used, alone and in combination, for cell death analysis by flow
cytometry By the labeling of Anexins V-FITC and propidium iodide (PI). Oxidative stress
analysis was performed by the determination of GSH and the levels of Malondialdehyde
(MDA). Subsequently, tumor cells were analyzed for expression of caspase-3, caspase-8, Bcl-
2 and MAPK / ERK proteins by immunofluorescence microscopy. Then, mRNA levels of
FADD, Apaf-1, survivin, MDR-1, EGFR, Akt and mTOR were analyzed by relating them to
resistance and cell death. Protein levels of Akt, mTOR and MAPK, for the combined
treatment, were measured by western blotting. The evaluation of the intracellular targets of
NPO, isolated and in combination, was performed by transmission electron microscopy
(MET). The best doses of the cell viability test with NPO (3 μg / ml and 6.25 μg / ml) and
carvedilol (1.5 μM and 3 μM) showed, by flow cytometry, pro-apoptotic activity on cells
(HepG2) with statically significant results for the combination (P <0.001). In relation to the
non-tumor cells (HEK-293), there was a reduction of total apoptosis (P <0.05), for the highest
dose of the combination, and reduction of oxidative stress in which GSH levels were elevated
P = 0.0003) and those of reduced MDA (P <0.01), showing protective capacity. When the
immunofluorescence was observed, there were strong markers for caspase-3 (P <0.01) and
caspase-8 (P <0.001) in the groups treated with NPO (6.25 μg / ml) and carvedilol (3 μM)
Isolated and in combination, absence of MAPK / ERK labeling (P <0.001) and maintenance
of Bcl-2 expression (P> 0.05) for the same groups. In addition, the expression of mRNA of
anti-apoptotic proteins (EGFR Akt, mTOR), with P <0.001, and resistance (MDR-1), with P
<0.01, was shown to be underregulated, whereas expression (PADF), with P <0.01, was
overregulated for 48 hours for the combination of 6.25 μg / ml NPO and 3 μM carvedilol. In
addition, the protein levels of Akt, mTOR and MAPK were reduced. The MET demonstrated
the internalization of NPO alone, in the vicinity of the plasma membrane and, in combination,
in the vicinity of the nucleus. Thus, it can be concluded that the combined action of NPO and
carvedilol shows proapoptotic effects on tumor cells more effective than isolated doses And
protection of non-tumor cells.
Key-words: Liver câncer, apoptosis, Gold nanoparticle, carvedilol
LISTA DE FIGURAS
Figure 1: Resumo das vias extrínsecas e intrínsecas. ........................................................................... 10
Figure 2: Fórmula estrutural do anti-hipertensivo carvedilol. ............................................................... 15
Figure 3: Viabilidade das células HepG2 frente ao uso da nanopartícula de ouro ............................... 28
Figure 4: Viabilidade celular da HepG2 frente ao uso do anti-hiprtensivo carvedilol .......................... 29
Figure 5: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HepG2 após o
tratamento com a No, carvedilol isolado no tempo de 24 horas.. ......................................................... 30
Figure 6: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HepG2 após o
tratamento com a NO e carvedilol, isolados, como também juntos (letras G e H) no tempo de 48
horas. ..................................................................................................................................................... 31
Figure 7: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HEK-293 após o
tratamento com a NO, carvedilol isolado no tempo de 24 horas........................................................... 32
Figure 8: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HEK-293 após o
tratamento com a NO e carvedilol, isolados, como também em combinação. ...................................... 33
Figure 9: Porcentagens da apoptose inicial nas células HepG2 após o tratamento com a NO, carvedilol
isolados e em combinação. .................................................................................................................... 34
Figure 10: Porcentagens da apoptose tardia, nas células HepG2, após o tratamento com a NO e
carvedilol isolados e em combinação. ................................................................................................... 34
Figure 11: Porcentagens da apoptose total nas células HEK-293, após o tratamento com a NO e
carvedilol isolados e em combinação. ................................................................................................... 35
Figure 12: Níveis de GSH em célula normal. ....................................................................................... 36
Figure 13: Níveis de GSH em célula tumoral. ...................................................................................... 36
Figure 14: Níveis de MDA .................................................................................................................... 37
Figure 15: Imunofluorescência de HepG2 para caspase-3 e Bcl-2. ...................................................... 39
Figure 16: Imunofluorescência de HepG2 para caspase-8 e MAPK/ERK. ........................................... 40
Figure 17: Índice de contraste da caspase 3. ....................................................................................... 41
Figure 18: Índice de contraste de Bcl-2. ............................................................................................... 41
Figure 19: Índice de contraste da caspase 8. ......................................................................................... 42
Figure 20: Índice de contraste da MAPK .............................................................................................. 42
Figure 21: Níveis de expressão de mRNA para FADD e APAF-1. ...................................................... 43
Figure 22: Níveis de expressão de mRNA para EGFR, Akt e mTOR. .............................................. 44
Figure 23: Níveis de expressão de mRNA para Survivin e MDR-1. ................................................. 44
Figure 24: Aplicação isolada da nanopartícula de ouro. ....................................................................... 45
Figure 25: Aplicação de nanopartícula de ouro e carvedilol.. ............................................................... 45
Figure 26: Western blotting de Akt (56KDa), mTOR (289 KDa) e MAPK (42KDa). ........................ 46
Figure 27: Esquema de downregulation sobre EGFR. .......................................................................... 54
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
Apaf-1 – Apoptosis protease-activating factor-1 – Fator 1 de ativação da protease apoptótica
CHC – Carcinoma hepatocelular
DISC - Death inducing signaling complex – Complexo de sinalização de indução de morte
EGF - Epidermal growth fator – Fator de crescimento epidermal
EGFR – Epidermal growth factor receptor – Receptor de fator de crescimento epidermal
ERK – Extracellular Signal-regulated Kinases – Quinase regulada por sinal extracelular
EROs – Espécies reativas do oxigênio
FADD - Fas associated death domain – Domínio de morte associado a Faz
GSH – Glutationa reduzida
HBV – Vírus da hepatite B
HCV – Vírus da hepatite C
IARC - International Agency for Research on Cancer – Agência Internacional de Pesquisa do
Câncer
INCA – Instituto Nacional do Câncer José Gomes de Alencar
MAPK – Mitogen Activated Protein Kinases – Proteína quinase ativada por mitógeno
MDA - Malondialdeído
MDR-1 – Multi-drug resistance gene – Gene de resistência a múltiplas drogas
MET – Microscopia Eletrônica de Transmissão
NPO – Nanopartícula de ouro
NPs – Nanopartículas
OMS – Organização Mundial da Saúde
PI – Propidium iodide – Iodeto de propídio
WHO – World Heath Organization – Organização mundial da saúde
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO: ............................................................................................................................ 3
1.1. Carcinoma hepatocelular: .................................................................................................... 5
1.2. Diagnóstico e tratamento do carcinoma hepatocelular : ................................................... 7
1.3. Apoptose e resistência a drogas:........................................................................................... 9
1.4. Via EGFR/PI3K/Akt/mTOR x Apoptose: ........................................................................... 13
1.5. Modulação farmacológica e nanomedicina: ...................................................................... 15
1.5.1. Carvedilol: .................................................................................................................... 15
1.5.2. Nanopartículas de ouro: ............................................................................................. 17
2. OBJETIVOS: ............................................................................................................................... 20
2.1. Objetivo geral: ..................................................................................................................... 20
2.2. Objetivos específicos: .......................................................................................................... 20
3. MATERIAIS E MÉTODOS: ..................................................................................................... 21
3.1. Drogas e reagentes: ............................................................................................................. 21
3.1.1. Carvedilol:.................................................................................................................... 21
3.1.2. Nanopartícula de Ouro: .............................................................................................. 21
3.1.3. Cisplatina: .................................................................................................................... 21
3.1.4. Meio de cultura: .......................................................................................................... 21
3.2. Tratamento: ..................................................................................................................... 21
3.3. Cultura de células: .............................................................................................................. 22
3.4. Ensaio de viabilidade celular pela análise de exclusão do azul tripan. ........................... 22
3.5. Avaliação da morte celular por citometria de fluxo ......................................................... 22
3.6. Mensuração do GSH: .......................................................................................................... 23
3.7. Níveis de Malondialdeído: .................................................................................................. 23
3.8. Imunofluorescência – Atividade de caspase-3, caspase-8, Bcl-2 e MAPK: ................... 24
3.9. Real Time PCR: ................................................................................................................... 24
3.10. Microscopia eletrônica de transmissão: ........................................................................ 26
3.11. Western blotting: ............................................................................................................. 26
3.12. Análises estatísticas: ........................................................................................................ 27
4. RESULTADOS: .......................................................................................................................... 28
4.1. Viabilidade celular: ............................................................................................................. 28
4.2. Citometria de fluxo: ............................................................................................................ 30
4.3. Mensuração de GSH: .......................................................................................................... 35
4.4. Níveis de Malondialdeído (MDA): ..................................................................................... 37
4.5. Imunofluorescência ............................................................................................................. 38
4.6. Real time PCR: .................................................................................................................... 43
4.7. Microscopia Eletrônica de Transmissão: .......................................................................... 45
4.8. Western blotting: ................................................................................................................. 46
5. DISCUSSÃO: ............................................................................................................................... 47
6. CONCLUSÃO: ............................................................................................................................ 59
7. REFERÊNCIAS: ......................................................................................................................... 60
3
1. INTRODUÇÃO:
Somente em 2012, a World Health Organization, juntamente com a International
Agency for Research on Cancer, relatou a morte de mais de 8 milhões de pessoas em
todo o planeta, além de mais 14 milhões de novos casos câncer. É uma das principais
causas de óbito no mundo (THUN et al., 2010). Dentre os principais tipos de
cânceres, o câncer de fígado, segundo a OMS, é um dos mais prevalentes,
principalmente em áreas de baixo desenvolvimento, como Ásia e África, estando
associado a fatores de risco como o vírus da hepatite B e C, endêmicos nessas regiões
(HOSHIDA; FUCHS; TANABE, 2012; KUMAR et al., 2014). Além destas variáveis,
doenças hepáticas relacionadas ao álcool, intoxicação por aflatoxinas e algumas
doenças metabólicas, como a hemocromatose hereditária, apresentam risco para seu
desenvolvimento (DI BISCEGLIE, 2009; FORNER; LLOVET; BRUIX, 2012; KAR,
2014).
O câncer representa uma ausência ou perda de controle dos processos de
proliferação ou diferenciação (POMERANTZ; BLAU, 2013). Geralmente surge de
lesões cancerizáveis, que são causadas por alterações genéticas, as quais induzem a
expansão monoclonal das células e, subsequentemente, o acúmulo dessas alterações
genéticas ocorrem em uma, ou algumas, das células pré-malignas e as transforma em
células potencialmente malignas (YOKOTA, 2000). Essas anormalidades geram para
as células alteradas um conjunto de características, denominadas hallmarks do câncer.
Segundo Hanahan e Weinberg (2011), oito alterações na fisiologia celular estão
relacionadas na indução e transformação celulares malignas: auto-suficiência de sinais
de crescimento, perda da sensibilidade a sinais de anticrescimento, evasão ao sistema
imunológico, capacidade ilimitada de divisão, angiogênese mantida, invasão
tecidual/metástase, reprogramação do metabolismo energético e a evasão a apoptose.
Esta última apresenta grande importância sobre desequilíbrio entre a proliferação e a
morte celular, na qual, células que deveriam entrar em apoptose não respondem mais
sinalização para tal, resultando em resistência tumoral a grande parte dos tratamentos
quimioterápicos, que atuam em sua grande maioria, promovendo a apoptose, seja por
interação direta ao DNA das células, ou alterações em vias metabólicas envolvendo o
DNA (ALMEIDA et al., 2005; BRANDÃO et al., 2010; WONG et al., 2011).
4
A resistência à morte celular programada (apoptose) está relacionada a alterações
em suas vias de sinalização, onde moléculas pró-apoptóticas, como a caspase-3,
podem se encontrar menos expressas e/ou moléculas anti-apoptóticas, como a Bcl-2,
se encontrarem mais expressas, tanto na via extrínseca como na via intrínseca
(FERREIRA et al., 2010b; SHAMAS-DIN et al., 2011). Estudos mostram que células
com alto poder metastático tem redução bastante significativa da caspase-3, enquanto
a expressão de Bcl-2 se encontra elevada (GLINSKY et al., 1997). Proteínas de outras
vias de sinalização podem interferir no processo de morte celular, como as da via
PI3K/Akt/mTOR. Essa via apresenta papel importante nos processos de crescimento,
proliferação e sobrevivência celular (LIU et al., 2013b). No entanto, tem sido apontada
como uma das vias mais alteradas em processos neoplásicos (SHEPPARD et al.,
2012), e ganha importância principalmente por está altamente desregulada em células
tumorais e, com isso, inibir a apoptose nas mesma e promover seu crescimento
descontrolado (JEONG et al., 2008). Além disso, sabe-se a MAPK, uma proteína
estimulada por mitógenos, está altamente desregulada em tumores hepáticos e pode
interagir com ambas as vias, estimulando a sobrevivência e inibindo a morte por
apoptose (WANG et al., 2013).
A resistência as drogas convencionais denota uma problemática do câncer
(BRANDÃO et al., 2010), principalmente pelo fato das mesmas não conseguirem
induzir a apoptose, com eficiência, nas células tumorais, além de exporem as normais
a um forte estresse oxidativo. A desregulação das vias de sinalização celular é
fundamental na promoção e progressão do câncer, sendo necessário a avaliação de
alvos principais nas vias relacionadas a morte celular programada (apoptose) e
proliferação das células, tais como as proteínas de regulação anti-apoptóticas Bcl-2 e
proteases efetoras como caspase-3, bem como a via PI3K/Akt/mTOR que é crucial e
intensamente explorada na tumorigênese e também está relacionada a resistência
tumoral (CAI et al., 2014; GHAYAD e COHEN, 2010).
Sob este aspecto, a nanomedicina tem mostrado resultados promissores. Esta se
utiliza de sistemas em escala nanométrica e, dentre eles, as nanopartículas de ouro
(NPO) recebem mais destaques pelas suas propriedades físico-químicas que
favorecem seu uso e demonstram resultados satisfatórios na promoção de morte
celular em linhagens tumorais (BHATTACHARYYA et al., 2011; JAIN; HIRST;
O’SULLIVAN, 2012a). Trabalhos na literatura tem demonstrado que a ação das NPO
5
levam a uma maior expressão de proteínas pró-apoptóticas, como a p53, caspase-3 e
caspase-9 (SELIM e HENDI, 2012). Associado a este fato, o anti-hipertensivo
carvedilol, muito utilizado em quadros de hipertensão arterial e insuficiência cardíaca
congestiva, tem demonstrado, na literatura recente, potencial antitumoral (BUDNI et
al., 2013; DEZONG et al., 2014). Tanto as nanopartículas de ouro como o carvedilol,
isoladamente, têm demonstrado promissores resultados acerca de atividade pró-
apoptótica. No entanto, não há na literatura atual trabalhos que demonstrem sua ação
em combinação, bem como os efeitos sobre a apoptose em células tumorais.
A combinação destes dois componentes poderá provocar ação antitumoral superior
ao esperado quando usados isoladamente, podendo influenciar nas vias de sinalização
da apoptose como na via PI3K/Akt/mTOR, sendo algo inédito na literatura.
Associado a isso, o câncer primário de fígado e as metástases hepáticas ainda não
possuem tratamentos promissores, resistentes à quimioterapia, além de ter como
tratamento padrão ouro o transplante de fígado, o qual é extremamente invasivo,
necessitando que o indivíduo atenda a vários requisitos (CILLO, 2016; GALUN et al.,
2015). Diante deste cenário, a consideração do sinergimo entre a NPO e o carvedilol
como um possível agente terapêutico no câncer hepático torna-se válida, visto que,
isoladamente, esses componentes podem induzir a apoptose em diferentes linhagens
de células tumorais (PASQUIER et al., 2013; PATRA et al., 2007). Desse modo, a
ação sinérgica entre a NPO e o carvedilol pode contribuir na identificação de
estratégia contra o câncer, através de ação pró-apoptótica.
1.1. Carcinoma hepatocelular:
De acordo com a International Agency for Research on Cancer, o câncer de
fígado é um dos mais prevalentes em áreas menos desenvolvidas, onde 83% do
estimado de 782 mil novos casos de câncer, em todo o mundo, ocorreram em
2012. Além disso, é considerado o 5° tipo mais comum de câncer em homens e o
9° mais comum em mulheres. A Organização Mundial da Saúde (OMS) afirma
que seja a segunda causa de óbito por câncer em humanos. Dos tipos de tumores
malignos que acometem o fígado, o hepatocarcinoma, também conhecido como
carcinoma hepatocelular, é, sem dúvidas, o mais prevalente dentre os tumores
primários do tecido hepático (YEH et al., 2015)
6
O carcinoma hepatocelular (CHC) é um tumor originado das principais células
que compõe o parênquima hepático, os hepatócitos, organizadas em formato
trabecular, de composição amolecida, devido a pouca quantidade de estroma
(PIMENTA & MASSABKI, 2010). Como nos demais tumores malignos, o CHC
deriva de mutações nos genes de suas células (hepatócitos) que as fazem se
multiplicar descontroladamente e adquirir características que as favoreçam em seu
desenvolvimento (GEORGE & PATEL, 2015).
Dentre os principais fatores de risco para o seu desenvolvimento, pode-se
elencar as infecções pelos vírus HBV, onde as infecções endêmicas são as
principais causas de CHC no Leste da Ásia e África subsaariana (KUMAR et al.,
2014; SUKOWATI et al., 2016); infecções pelo vírus HCV, o qual tem sido
responsável pelo aumento do número de casos de CHC nos Estados Unidos
(BRUNO et al., 2011; HOSHIDA; FUCHS; TANABE, 2012); exposição a
aflatoxinas, metabólitos secundários toxinas produzidos por fungos do gênero
Aspergillus, principalmente das espécies A.flavus e A. parasiticus, que geralmente
se desenvolvem em produtos alimentícios como amendoim e milho (KAR, 2014;
OLIVEIRA; GERMANO, 1997; WOGAN; KENSLER; GROOPMAN, 2012); e
doenças hepáticas provocadas pelo consumo de álcool (FORNER; LLOVET;
BRUIX, 2012). Algumas doenças metabólicas herdadas como a deficiência de
alfa-1-antitripsina e hemocromatose também apresentam risco para o
desenvolvimento do CHC (DI BISCEGLIE, 2009).
O mecanismo de como o HBV promove a hepatocarcinogênese não é
completamente conhecido. No entanto, sabe-se que a integração do DNA viral ao
do hepatócito pode provocar mutações em genes responsáveis pela proliferação
celular, embora essa inserção ao material genético da célula hospedeira seja de
forma randômica (DI BISCEGLIE, 2009). Essa integração resulta na persistência
do genoma viral no interior da célula, além do desarranjo cromossomal induzido
(CONTE, 2000). Somado a isto, um gene em especial do HBV, HBx, tem sido
implicado como um dos causadores do CHC, pois é um ativador transcricional de
vários genes celulares relacionados a proliferação celular (MUROYAMA et al.,
2006). Já o HCV tem sido associado ao CHC pela injúria hepática crônica, como
o HBV. Contudo, a porção N-terminal da proteína NS3 e seu core proteico tem
demonstrado um poder transformador sobre células normais, que promoveriam o
7
surgimento de malignidades celulares (BLUM; MORADPOUR, 2002; RAY et al.,
1996; SAKAMURO; FURUKAWA; TAKEGAMI, 1995). Além disso, esse core
proteico tem demonstrado influências em funções celulares importantes como
inibição da apoptose (RAY et al., 1996) e supressão da p53 (RAY et al., 1997).
As aflatoxinas são consideradas como agente pró-carcinogeno, pelo fato de que
somente após sua ingestão e metabolização, no fígado, manifestará seus efeitos
tóxicos (HSIEH; ATKINSON, 1991). Após sua conversão, ela será capaz de se
ligar ao DNA celular, formando adutos, mudando sua conformação e,
consequentemente, sua atividade biológica (KEW, 2013; OLIVEIRA;
GERMANO, 1997). O etanol pode provocar o surgimento das lesões através dos
efeitos diretamente provocados no fígado, como também em outros tecidos que
possam, indiretamente, afetar a função hepática (POCHAREDDY &
EDENBERG, 2012). A lesão hepática ocorre devido ao estresse oxidativo, que é
desencadeado pelo metabolismo do etanol (DAS & VASUDEVAN, 2007). O
estresse oxidativo é apontado como um dos fortes fatores para o desenvolvimento
do câncer (REUTER et al., 2010)
Todos esses fatores corroboram para a instalação de processos inflamatórios do
fígado (hepatite), que apresenta grande relação com o desenvolvimento do CHC,
uma vez que sua persistência leva a evolução para cirrose, a qual está presente
entre 80-90% dos doentes com CHC (GOMES et al., 2013)
1.2. Diagnóstico e tratamento do carcinoma hepatocelular :
O carcinoma hepatocelular apresenta manifestações clínicas de difícil dedução
pela anamnese médica, uma vez que seus sintomas são inespecíficos. Geralmente
quando há a manifestação dos sintomas, o CHC encontra-se em estágio avançado e
estes mesmo sintomas estarão relacionado a sinais de comprometimento hepático,
como hepatomegalia, ascite e icterícia (GOMES et al., 2013; PIMENTA;
MASSABKI, 2010). Testes sorológicos podem ser realizados para análise da
função hepática através dos níveis de TGP e TGO, enzimas dos canalículos
biliares como também pelo coagulograma (PIMENTA; MASSABKI, 2010).
Somados a estes, a dosagem de marcadores tumorais como a alfa-fetoproteína,
que é produzida por hepatócito fetais e malignos tem grande significado clínico,
8
pois está presente em 90% dos pacientes que apresentam CHC (CONTE, 2000;
RAZA, 2014). Exames de imagem se apresentam como os melhores para o
diagnóstico, tanto pela acurácia como pela baixa invasividade. Dentre os
principais, podem-se destacar a ultrassonografia, tomografia computadorizada e
ressonância magnética (BIALECKI; DI BISCEGLIE, 2005). Geralmente há a
associação entre os achados sorológicos e de imagens. A biopsia pode ser realizada
em situações que os exames de imagem e os testes sorológicos se mostrarem
controversos entre os seus resultados (PIMENTA; MASSABKI, 2010).
O tratamento deste tipo de tumor é problemático, uma vez que é caracterizado
como um câncer de alta incidência, de diagnóstico tardio, baixa taxa de
ressecabilidade, falha responsiva aos tratamentos quimioterápicos e alta
recorrência após cirurgia (GALUN et al., 2015). O tratamento quimioterápico
enfrenta grandes problemas pela resistência das células tumorais hepáticas que
expressam grande quantidades de proteínas inibidora da apoptose, como a
survivina, a qual também corrobora para a proliferação celular do tumor (ITO et
al., 2000). Além disso, genes relacionado a multirresistência de drogas, como o
MDR-1, apresentam elevada expressão nesses tumores (BALDISSERA et al.,
2012; MINEMURA; TANIMURA; TABOR, 1999).
Os quimioterápicos mais utilizados são doxorubicina, 5-fluoracilo e cisplatina,
os quais, muitas vezes, mostram-se ineficazes (INCA, 2016; ONCOGUIA, 2016).
Somado a isso, quimioterápicos como a cisplatina são conhecidos por exporem as
células a um forte estresse oxidativo, sendo este conhecido por sua ação citotóxica
e genotóxica, com produção de espécies reativas do oxigênio, além da própria
cisplatina ser altamente nefrotóxica (DASARI; TCHOUNWOU, 2014;
HANNEMANN; BAUMANN, 1988; MARTINS et al., 2008; MARULLO et al.,
2013, 2013).
Além disso, devido ao fato das células normais se assemelharem com as
neoplásicas, compromete-se mais ainda o tratamento, pois são atingidas pela
quimioterapia (BRANDÃO et al., 2010). O transplante de fígado, tido como
tratamento padrão ouro, também apresenta problemas em sua eficácia,
principalmente pelo fato de que a maioria dos pacientes se encontra em estado
avançado da doença, não sendo mais candidatos aptos ao tratamento (CILLO,
2016; FORNER; LLOVET; BRUIX, 2012). Com isso, vê-se a necessidade de
9
tratamentos alternativos, que apresentem maior eficácia sobre as células tumorais,
promovendo apoptose, como também uma melhor qualidade de vida ao paciente.
1.3. Apoptose e resistência a drogas:
A apoptose é um processo de morte celular programada, regulada
geneticamente, desencadeada quando a célula é exposta a certos estímulos
fisiológicos, patogênicos ou citotóxicos (TOGNON; NUNES; CASTRO, 2013),
onde eventos bioquímicos e moleculares, dependentes de energia, ocorrem de
forma orquestrada, resultando em alterações morfológicas típicas, como a redução
do volume celular, condensação da cromatina e formação dos corpos apoptóticos
(HAENDCHEN, 1998)..
Esse fenômeno ocorre, basicamente, por 2 vias: a via extrínseca e a via
intrínseca, também chamada de via mitocondrial (GARCÍA & VECINO, 2003). A
via intrínseca é desencadeada por uma vasta variedade de indutores de estresse
intracelular, como danos ao DNA, radiação gama e ultravioleta, toxinas, estresse
do retículo endoplasmático, deficiência ou ausência de fatores de crescimento
celulares e estresse oxidativo (GUICCIARDI et al., 2013; TOGNON; NUNES;
CASTRO, 2013). A via extrínseca se caracteriza por ser mediadas por receptores
transmembrana da família do fator de necrose tumoral, como o TNFR 1 e o Fas
(BOUILLET e STRASSER, 2002; ELMORE, 2007).
Na via intrínseca, os estímulos que acometem a célula resultam na indução de
proteína chamadas “apenas BH3”, tidas como proteínas sentinelas que percebem a
sinalização de apoptose (GUPTA et al., 2009) e estas promovem a ativação das
proteínas Bax e Bak, as quais formam oligômeros que se inserem na membrana da
mitocôndria (HAPPO; STRASSER; CORY, 2012), enquanto que outras apenas
BH3 não ativam diretamente Bax e Bak, mas inibem a função de proteínas anti-
apoptóticas como a Bcl-2 e Bcl-x (KANG e REYNOLDS, 2009) e, com isso,
promovem a liberação de proteínas mitocondriais, como o citocromo c (PORTT et
al., 2011). Quando liberada, esta molécula se liga a proteína Apaf-1, gerando um
complexo que se liga a pró-caspase 9, convertendo-a a caspase 9 (PAROLIN e
REASON, 2001). Esse novo complexo, denominado apoptossoma, converte a pró-
10
caspase 3 em caspase 3, que é a caspase efetora da apoptose, a qual também
converte mais pró-caspase 9 em caspase 9, amplificando o processo (OOI e MA,
2013).
Na via extrínseca, quando os receptores transmenbrana da família do fator de
necrose tumoral, como o Fas (CD 95 ou APO-1), liga-se ao seu ligante (FasL), os
receptores formam agregados em forma de trímeros, e sua porção intracelular gera
um sítio de ligação para uma proteína citosólica denominada de FADD – do inglês
Fas associated death domain – essencial para a transdução do sinal de morte
intracelular, gerando um complexo que servirá para a ligação da pró-caspase 8
(BERGANTINI et al., 2005; PAROLIN; REASON, 2001b). Com isso, forma-se
um complexo multiproteico denominado DISC – do inglês death inducing
signaling complex – que fornece uma plataforma para ativação da caspase 8 e
assim se inicia a cascata proteolítica, culminando na ativação da caspase 3 e,
finalmente, a degradação das proteínas celulares que levam a morte
(GUICCIARDI et al., 2013; KRANZ e BOUTROS, 2014). Além disso, a caspase-
8 pode agir sobre a proteína Bid, que irá se deslocar para mitocôndria induzindo a
liberação do citocromo c, que é importante para ativação da caspase-9 e caspase-3
(BANG et al., 2000). A caspase 3 é o ponto onde as vias intrínseca e extrínsecas
tornam-se comuns na rota da apoptose (figura 1).
Figure 1: Resumo das vias extrínsecas e intrínsecas. Adaptado de Parolin e Reason (2001)
11
A atuação das caspases efetoras é diversa, causando danos ao citoesqueleto,
tanto celular quanto nuclear, ao DNA, a proteínas do ciclo celular, sobre a
membrana plasmática e os sistemas de endomembranas (BECERRA; PIMIENTA,
2009). Com isso, a membrana celular forma bolhas e se altera o posicionamento
dos seus fosfolipídeos constituintes, como a fosfatidil serina que, na célula normal,
está no folheto interno da membrana e durante o processo de apoptose se expõe,
servindo de sinalizador para fagócitos (PAROLIN; REASON, 2001a).
As vias da apoptose também são alvos de diversas drogas que visam sua
indução, como no caso dos quimioterápicos e da radioterapia, em virtude de que,
em células tumorais, as vias se apresentam desreguladas (FERREIRA et al., 2010).
A resistência a drogas antitumorais é um grave problema a ser vencido, já que as
células tumorais aplicam vários mecanismos de resistência a quimioterapia e
radioterapia, como por exemplo alteração do transporte de drogas através da
membrana plasmática, aumento no reparo do DNA, modificação de moléculas
alvo e, principalmente, através de mecanismos de resistência a apoptose
(PRASAD et al., 2016; TAN et al., 2011). Em muitos tumores, há grande
expressão de proteínas anti-apoptóticas, como a Bcl-2, responsáveis pelo controle
da permeabilidade da membrana mitocôndria e considerada uma das mais
importante na resistência a quimioterapia (YIP e REED, 2008). Estudos apontam
que medicamentos capazes de inibir Bcl-2, por exemplo, apresentavam eficácia
para induzir a apoptose em células tumorais (GRIVICICH et al., 2007).
Determinados tumores apresentam grande resistência a via mediada pelo Fas.
O hepatocarcinoma celular é conhecido por ser uma dos mais resistente a essa via
(SUN et al., 2000). Nos hepatócitos normais, os receptores de Fas são expressos
em baixas quantidades. Contudo, em formas agressivas do hepatocarcinoma
celular, essas quantidades chegam a ser mínimas, representando forma de
resistência ao sistema imune e a ação de drogas anticâncer (FRIESEN; FULDA;
DEBATIN, 1997; JIANG et al., 1999; PAROLIN; REASON, 2001). A diminuição
da expressão de FADD representa outro mecanismo pelo qual as células tumorais
se utilizam para evadir a apoptose (TOURNEUR et al., 2003). Além disso, a perda
ou diminuição da atividade de FADD é correlacionada ao descontrole no ciclo
12
celular (OSBORN; SOHN; WINOTO, 2007) e da proliferação celular (HUA et al.,
2003).
A molécula de Apaf-1 – do inglês Apoptosis protease-activating factor-1 -
tem grande importância na promoção da apoptose como também para o ciclo
celular (MALLADI et al., 2009; ZERMATI et al., 2007). Foi descrita como
frequentemente pouco expressa em melanomas, carcinoma cervical, colorretal e
leucemia mielóide aguda, sendo relacionada a um pior prognóstico (FURUKAWA
et al., 2005; LEO et al., 2005; SOENGAS et al., 2001; UMETANI et al., 2004). A
sua baixa expressão tem sido implicada em quimioresitência e aumento da
agressividade tumoral (CAMPIONI et al., 2005).
Outro tipos de cânceres tem demonstrado quimioresistência por inibirem a ação
da Apaf-1 através da produção de outras proteínas, como a fortilin, que se liga a
Apaf-1, inibindo a ação do apoptossoma (JUNG et al., 2014). Além disso, a
disfunção no apoptossoma foi associada com uma quimioresistência em carcinoma
de ovário in vitro, o que leva a supor que contribui para o fenótipo resistente à
quimioterapia associada com carcinoma do ovário clinica (LIU et al., 2002).
As proteínas quinases ativadas por mitógenos (MAPK – do inglês - Mitogen
Activated Protein Kinases, como a quinase regulada por sinal extracelular (ERK –
do inglês - Extracellular Signal-regulated Kinases) também exercem papel
importante sobre as vias da apoptose. Em diversos tumores se encontram
altamente ativas, inibindo a apoptose e estimulando a proliferação celular
(DHILLON et al., 2007; KIM; CHOI, 2010; ROBERTS; DER, 2007).
Normalmente, a MAPK/ERK está relacionada com a via EGFR-RAS-RAF-MEK-
MAPK/ERK, via conhecida por ser uma cascata de fosforilação que culminam em
efeitos proliferativos e antiapoptóticos (GAN et al., 2010; MCCUBREY et al.,
2007)
O conhecimento dessas vias se torna crucial no combate ao câncer, pois muitas
das características de resistência que ele desenvolve são relacionadas a alterações
nos componentes moleculares da apoptose, levando a falha no tratamento (KANG;
REYNOLDS, 2009b). Além disso, sabe-se que quase todos os quimioterápicos
que atuam em células tumorais malígnas, tanto in vitro quanto in vivo, agem
através da indução da apoptose (KERBAUY, 2008). Outro agravante é que as
doses elevadas e a invasividade dos tratamentos atuais lesam os tecidos normais,
13
tornando-se limitações importantes para o combate das células neoplásicas. Nota-
se a necessidade de tratamento alternativo que consiga promover, com eficácia, a
morte das células neoplásicas.
1.4. Via EGFR/PI3K/Akt/mTOR x Apoptose:
A via EGFR/PI3K/Akt/mTOR está relacionada a uma cascata de sinalização
intracelular que regula uma gama de processos celulares, incluindo motilidade,
progressão do ciclo celular, sobrevivência celular e síntese proteica (BRAZIL;
YANG; HEMMINGS, 2004; FREUDLSPERGER et al., 2011; XUE;
HEMMINGS, 2013). Contudo, evidências comprovam que o descontrole desta via
está relacionada com a promoção da tumorigênese, inibição da apoptose e
radioresitência (CHANG et al., 2014; ZHOU; HUANG, 2011). É uma das vias
mais alteradas em processos neoplásicos malignos (SHEPPARD et al., 2012).
Ao serem ativados por ligantes, como o fator de crescimento epidermal - do
inglês - epidermal growth fator (EGF), receptores de fator de crescimento
epidermal – do inglês - epidermal growth factor receptor (EGFR), induzirão a
ativação desta via, através de sua porção intracelular que se autofosforila e servirá
de sítio de ancoragem para outras proteínas, como a PI3K (CHANG et al., 2014).
Após ser fosforilada, será responsável pela conversão de PIP2 (fosfatidilinositol-
4,5-bifosfato) em PIP3 (fosfatidilinositol-4,5-trifosfato), que se ligam a proteínas
que tenham homologia com pleckstrina, como a Akt, uma serina/treonina-quinase
(LOPICCOLO et al., 2008). O supressor de tumor PTEN antagoniza a ação de
PI3K por desfoforilar PIP3 em PIP2 e, consequentemente evitando a fosforilação
de mais Akt (ZAROGOULIDIS et al., 2014)
Após ser fosforilada, Akt pode ativar a proteína mTOR por 2 maneiras:
fosforilando-a diretamente, e assim ativando-a, ou indiretamente, fosforilando e
inibindo proteínas inibidoras de mTOR, como a tuberina (LAPLANTE e
SABATINI, 2009). A proteína mTOR também é uma serina/treonina-quinase e se
apresenta em 2 complexos: mTORC1, responsável pela ativação de S6K e inibição
de 4EBP1, que leva a tradução proteica e o crescimento celular (HAY e
SONENBERG, 2004); e o complexo mTORC2, que embora não se tenha
esclarecido completamente suas funções, sabe-se que é capaz de corroborar com a
14
ativação Akt, a qual está envolvida em funções celulares como metabolismo,
proliferação e sobrevivência celular (HAY; SONENBERG, 2004; LAPLANTE;
SABATINI, 2009; PORTA; PAGLINO; MOSCA, 2014).
Embora esta via de sinalização, quando regulada, seja benéfica a célula
normal, para células tumorais, sua desregulação gera uma gama de possibilidades,
principalmente, por interferir nos mecanismos de morte celular (JEONG et al.,
2008). Frequentemente, a desregulação desta via esta relacionada com a
perda/inativação do gene PTEN, importante por antagonizar a ação ativadora da
PI3K, deixando a via ativada constitutivamente (LOPICCOLO et al., 2008).
Mutações em genes codificadores da PI3K, como dos receptores os quais a ativam
também são reportados como responsáveis pela ativação constante da via e
consequentemente sinalização de crescimento e sobrevivência celular (WILL et
al., 2014).
A ativação constante de PI3K promoverá uma ativação constante de Akt. Sabe-
se que a Akt ativada tem a capacidade de se ligar a moléculas pró-apoptóticas
como BAD, importante por inibir proteínas anti-apoptóticas, e caspase-9,
importante por ativar a caspase-3, fosforilá-las e assim inibir suas funções (KIM et
al., 2001). Akt também apresenta ação sobre a via NFk-B, promovendo a
regulação de genes anti-apoptóticos (FRESNO VARA et al., 2004). Akt também
pode fosforilar FoxO, fator de transcrição importante por promover a expressão de
genes pró-apoptóticos como Bax e Bad, como também a expressão de receptor Fas
(NICHOLSON; ANDERSON, 2002; ZHANG et al., 2011b). Age também
inibindo a liberação do citocromo c da mitocôndria, importante para a formação do
apoptossoma (KENNEDY et al., 1999). Além disso, sua super ativação está
relacionada ao aumento da produção de espécies reativas de oxigênio e supressão
das defesas antioxidantes (LOS et al., 2009).
Já a proteína mTOR tem sua influência sobre a apoptose, principalmente, pelo
complexo mTORC2 que tem como função a ativação da proteína Akt. Desta
forma, quanto mais ativado for a proteína mTOR, mais ativação ocorrerá por parte
de Akt (LAPLANTE e SABATINI, 2009). Além disso, estudos mostram que a
super ativação de mTOR está relacionada com a migração, invasão e metástase
tumoral (ZHOU e HUANG, 2011). Esta desregulação da via também corrobora
15
com a resistência a tratamentos, uma vez que promoverá meios para a célula
tumoral evadir a apoptose.
Trabalhos tem apontado que a MAPK/ERK, quinase, que está altamente
desregulada em tumores hepáticos, exerce papel importante sobre a atividade de
mTOR, causando sua fosforilação e, consequentemente, sua ativação (WANG et
al., 2013) . Está bem estabelecido que a inibição da via EGFR/PI3K/Akt/mTOR
pode restaurar a vulnerabilidade a quimioterapia, radioterapia e tratamentos
hormonais (GUPTA et al., 2009; KNUEFERMANN et al., 2003). Tratamento
efetivos necessitam ser explorados, a fim de se combater os vários mecanismos
pelo quais as células tumorais se utilizam para manter sua proliferação e evasão a
apoptose.
1.5. Modulação farmacológica e nanomedicina:
1.5.1. Carvedilol:
À temperatura ambiente, seus cristais são brancos. Praticamente
insolúvel em água e soluções ácidas, pouco solúvel em álcool e muito
solúvel em Dimetilsufóxido. Apresenta fórmula molecular C24H26N2O4
(BRITISH PHARMACOPOEIA, 2016).
Figure 2: Fórmula estrutural do anti-hipertensivo carvedilol. ChemSpider, (2016).
Usualmente, o carvedilol é um agente anti-hipertensivo, sendo uma
combinação de bloqueadores adrenérgicos beta-1, beta-2 e alfa-1, atuando
no sistema nervoso simpático (BUDNI et al., 2013), tendo grande
16
aplicabilidade em quadros de insuficiência cardíaca (BOCCHI et al., 1998).
O fármaco também atua como antioxidante e é capaz de neutralizar radicais
de oxigênio, protegendo a membrana das células cardíacas contra a
peroxidação lipídica (YUE; JR; FEUERSTEIN, 1999).
Apesar do seu uso para processos patológicos envolvendo o sistema
cardiovascular, autores têm identificado outras possíveis aplicações do
presente fármaco, que vão além da ação sobre o sistema circulatório. Wang
et al., (2014) observou que, em miocardite viral induzida em ratos, o
carvedilol e metoprolol diminuiram os níveis de citocinas pró-inflamatórias
do miocárdio e aumentaram a expressão de citocinas anti-inflamatórias,
porém com os efeitos do carvedilol sendo mais fortes do que aqueles de
metoprolol. Em um modelo de artrite, Arab & El-sawalhi, (2013),
observaram que o caverdilol apresentou efeitos anti-artrite, alívio dos
efeitos do estresse oxidativo e, principalmente, redução da peroxidação
lipídica juntamente com supressão de citocinas pró-inflamatórias (TNF- α e
IL-6).
Além de efeitos antiinflamatórios, estudos recentes tem demonstrado
uma ação antitumoral do carvedilol. Chang et al. (2015), relataram em seu
trabalho o uso de carvedilol como um agente promotor da
quimioprenvenção do câncer de pele, inibindo a carcinogênese de
linhagens pré-cancerígenas de rato.
Pasquier et al. (2013) utilizaram três beta-bloqueadores, sendo o
carvedilol um deles. Em seu trabalho, foram utilizados tanto sozinhos
quanto em conjunto com quimioterápicos, de modo a apresentar resultados
satisfatórios (efeito antitumoral e antiangiogênico), em ambas as situações,
em linhagens celulares de neuroblastoma e em modelos in vivo. Dezong et
al., (2014), relataram que o carvedilol apresentava a capacidade de inibir o
crescimento e induzir apoptose em células de linhagem de câncer de mama.
Também relatou que o mesmo fármaco apresentou ação anti-metastática.
Sua eficiente ação antitumoral em combinação com outras substâncias
também foi observada no trabalho de Erguven et al. (2010), no qual os
autores submeteram células tumorais de glioma de rato a ação do carvedilol
sozinho e juntamente com a droga imatinib e notaram ação antitumoral por
17
parte do carvedilol e, quando aplicado junto do mesilato de inatimib, um
aumento da atividade antitumoral in vitro. Além destes achados, a
literatura relata que a expressão de receptores adrenérgicos, e sua ativação,
principalmente durante o estresse, têm sido implicadas na carcinogênese e
progressão tumoral (MASUR et al., 2001; WONG et al., 2011), uma vez
que esses receptores pode ativar proteínas de proliferação como Akt/mTOR
e MAPK/ERK (BELCHEVA; COSCIA, 2002; COLLINS, 2012;
GELINAS et al., 2007; ZHANG et al., 2011a) Apesar da literatura se
mostrar, por enquanto, com poucos trabalhos envolvendo sua ação
antitumoral, o carvedilol pode contribuir para identificar estratégias
promissoras no tratamento do câncer.
.
1.5.2. Nanopartículas de ouro:
A nanomedicina representa a junção da medicina e da nanotecnologia e
pode ser definida como a ciência que monitora, repara, constrói e controla
os componentes e funções biológicas em humanos por meio de sistemas
em nanoescala (SILVA, 2004). Também faz parte das suas características o
diagnóstico minimamente invasivo e a terapêutica, a qual emprega
nanopartículas que transportam medicamentos específicos para entregar
em nível celular, permitindo a terapêutica e o acompanhamento em tempo
real (CASTAGNINO, 2013).
A nanomedicina se utiliza de vários sistemas, como lipossomas, pontos
quânticos e nanopartículas. As vantagens desses nanosistemas são a
disponibilidade de uma grande área de superfície, a possibilidade de se
projetar nanosistemas multifuncionais (DE SILVA, 2007), proteção do
fármaco a metabolização prematura, promoção de sua solubilização e
direcionamento para o tecido/célula alvo(principal aplicação da
nanomedicina) (ROSSI-BERGMANN, 2008).
As nanopartículas (NPs) geralmente são definidas como estruturas com
dimensões entre 1 a 100 nanômetros e oferecem uma extraordinária
18
oportunidade para aplicações famarcológicas e para a medicina (KROLL et
al., 2009). Quando um fármaco, ou molécula biologicamente ativa, é
administrado de modo convencional, seu comportamento no organismo é
dependente de suas características físico-química, o que influencia em sua
distribuição e efeitos primários e secundários. Porém, quando administrado
sob a forma de nanopartículas, são as características físico-químicas destas
que determinam sua concentração no local de ação do tecido enfermo,
podendo concentrar a droga no seu local de ação ou absorção, minimizando
efeitos secundários e aumentando a terapêutica (CASTAGNINO, 2013;
IRACHE, 2008).
Entretanto, o uso das NPs deve ser cauteloso devido ao fato das
nanopartículas terem tamanhos similares a componentes celulares, ou
proteínas, podendo contornar as barreiras naturais, como a membrana
celular, e causar danos as células normais (YEN; HSU; TSAI, 2009), tanto
diretamente (ex. um dano físico), como indiretamente (ex. estresse
oxidativo), dependendo das propriedades de superfície da nanopartículas
(ELSAESSER; HOWARD, 2012). Entre as NPs, uma das que vem
ganhando mais destaque são as NPs de ouro(NPO), que apresentam
propriedades ópticas e químicas em sua superfície, que promovem uma
baixa toxicidade ao sistema biológico e grande capacidade de se associar a
fármacos ou moléculas (ALVARENGA et al., 2014). E isso tem se
provado com a explosão de pesquisas envolvendo as NPO, com um grande
aumento nas publicações em vários campos, como imagem, bioengenharia
e biologia molecular (COULTER et al., 2012; JAIN; HIRST;
O’SULLIVAN, 2012b; PATRA et al., 2007).
Essa estruturas se tornam ideais devido a facilidade com que se
conjugam, a sua área de superfície, agentes anti-câncer e também pelo fato
de poderem se acumular dentro da lesão tumoral, favorecendo o efeito
lesivo ao tumor (BHATTACHARYYA et al., 2011). Um detalhe, em
especial, que faz do ouro interessante para o uso em nanopartículas, é o
fato dele ser resistente a corrosão, não é biodegradável, aceita facilmente
proteínas em sua superfície, além de serem sintetizados em diferentes
19
geometrias, que promovam uma ação mais efetiva (JOHNSON;
GUNASEKERA; DOUEK, 2010).
Além disso, trabalhos tem mostrado as NPOs como contrastes em
potencial, devido ao seu tamanho reduzido, número atômico elevado,
biocompatibilidade e a capacidade de se ligar a alvos (JAIN; HIRST;
O’SULLIVAN, 2012b), superando, em alguns estudos in vivo o contraste
que geralmente é usado, o iodo (HAINFELD et al., 2006). Estudos in vitro
tem mostrado as NPOS como indutora de lesão do DNA, quando associada
a irradiação, em linhagens de células tumorais de próstata e mama
(BUTTERWORTH et al., 2010).
Patra et al. (2007) observaram que as NPOs promoveram alterações
morfológicas em linhagens de células cancerígenas de pulmão, como
também apoptose nas mesmas. Coulter et al. (2012) mostraram em seu
trabalho que o uso das NPOs aumentou a expressão de proteínas pro-
apoptóticas, como a caspase-9, em células de linhagem tumoral após
tratamento com a referida nanopartícula. Murawala et al. (2014)
demonstraram que como carreadora de drogas, in vitro, levou a uma
inibição do crescimento das células cancerígenas, quando associado ao
metrotexato, maior do que quando comparado ao fármaco sozinho.
A ação combinada do carvedilol e nanopartícula de ouro, poderá
provocar ação antitumoral superior ao esperado quando utilizados de modo
isolado. Além disso, diante de um cenário no qual o câncer de fígado se
apresenta sem tratamentos promissores, o uso dessas substâncias pode
apontar para uma estratégia terapêutica futura.
20
2. OBJETIVOS:
2.1. Objetivo geral:
Avaliar os efeitos do carvedilol e da nanopartícula de ouro, em combinação, em
células tumorais hepáticas humanas para se observar a atividade próapoptótica.
2.2. Objetivos específicos:
Realizar o screening farmacológico da atividade citotóxica do
carvedilol e da nanopartícula de ouro, em linhagens de células
tumorias hepática humanas (HepG2), através do ensaio de
viabilidade celular pela análise de exclusão pelo azul tripan;
Avaliar o comportamento de morte celular das linhagens celulares
através da técnica de citometria de fluxo pela análise da integridade
de membrana frente ao tratamento;
Avaliar estresse oxidativo através da mensuração dos níveis de
glutationa reduzida (GSH) e Malondialdeído (MDA).
Avaliar a expressão de proteínas mediadoras do processo de morte
celular por apoptose (caspase-3, caspase-8, Bcl-2 e MAPK/ERK)
nas linhagens celulares, após tratamento, pelo método de
imunofluorescência;
Avaliar a via de sinalização de morte celular e a expressão gênica,
pelos níveis de mRNA, de proteínas envolvidas com a morte celular
e a resistência (Apaf-1, FADD, Survivina, MDR-1, EGFR, Akt e
mTOR) através da técnica de Real Time PCR;
Identificar alvos intracelulares da nanopartícula de ouro e da
combinação com o carvedilol pela técnica de microscopia
eletrônica de transmissão (MET);
Detectar os níveis proteicos de MAPK, Akt e mTOR através da
técnica de western blotting;
21
3. MATERIAIS E MÉTODOS:
3.1. Drogas e reagentes:
3.1.1. Carvedilol:
. O carvedilol (Farma Fórmula, Natal, RN, Brasil) encontra-se estocado
no Laboratório de Farmacologia/Morfologia do Centro de Biociências da
UFRN. Foram utilizadas as doses de 1,5 µM, 3µM, 6,25µM, 12,5µM,
25µM, 50µM, 100µM, 200µM e 300µM (STANOJKOVIC et al., 2005).
.
3.1.2. Nanopartícula de Ouro:
As nanopartículas de ouro foram obtidas pelo Instituto de Química da
Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Foram utilizadas as doses
de 1 µg/ml, 3 µg/ml, 6,25 µg/ml, 12,5 µg/ml, 25 µg/ml e 50 µg/ml
(PRIYA; IYER, 2014).
3.1.3. Cisplatina:
O fármaco citoplax, 50mg,( Bergamo Taboão da Serra, SP, Brasil) foi
utilizado nas doses de 50 µM. .
3.1.4. Meio de cultura:
Foi utilizado o meio Dulbecco modificado por Eagle (DMEM) (Life
Technologies, Grand Island, NY, EUA), suplementado com 10% (v/v) de
soro fetal bovino (CULTILAB LTDA/Brasil).
3.2. Tratamento:
As células foram tratadas para os tempos de 24 e 48 horas. As amostras
de carvedilol e nanopartículas de ouro foram filtradas previamente em filtros
para seringa 0,22u millipore KASVI. O Carvedilol foi diluído em
dimetilsufóxido a 1%. No tratamento combinado, as células foram tratadas
com nanopartícula de ouro e 24 horas após o tratamento, tratadas com
carvedilol. Após mais 24 horas, as células foram analisadas.
22
3.3. Cultura de células:
A linhagem de células de hepatocarcinoma celular humano (HepG2) e a
linhagem de células embrionárias humanas de rim (HEK-293), foram obtidas da
Coleção de Culturas da Universidade Federal do Rio de Janeiro. A HepG2 HEK-293
foram cultivadas em DMEM suplementado com 10% de soro fetal bovino (SFB) e
1% de antibióticos (penicilina/estreptomicina). Ambas mantidas em uma incubadora à
37˚C, com atmosfera de 5% de CO2. O crescimento celular foi acompanhado em
microscópio de luz invertida (NIKON CFI60 - Spectrum Bioengenharia Médica
Hospitalar LTDA, BR) e a manutenção das células foi realizada a cada 3 dias.
3.4. Ensaio de viabilidade celular pela análise de exclusão do azul tripan.
Este teste foi realizado afim de se estabelecer as doses de nanopartícula de ouro
e carvedilol que provocassem baixa inibição do crescimento celular das células da
linhagem HepG2 e que se mantivesse nos 2 tempos. As doses selecionadas foram
utilizadas para a combinação nos experimentos seguintes. Para tanto, a linhagem
celular HepG2 foi plaqueada em placas de 6 poços com densidade de 1x
células/poço. Após 24 horas, em condições de cultura, foi realizado tratamento das
células. Após o processo de tratamento (24h, 48h), alíquotas de células foram
misturadas com o mesmo volume de azul tripan e contadas com o auxílio de câmara
de Neubauer. Normalmente, as células viáveis apresentam membrana plasmática
íntegra, impedindo a entrada do azul tripan, enquanto que as não viáveis acabam por
se corar de azul, já que apresentam permeabilidade aumentada em sua membrana.
3.5. Avaliação da morte celular por citometria de fluxo
O efeito das melhores doses sobre as linhagens celulares foi
determinado por marcação dupla com Anexina V – FITC e iodeto de propídio
(PI), que permite a identificação de células apoptóticas e/ou necróticas através
da perda de integridade de membrana. As linhagens celulares HepG2 e HEK-
23
293 foram plaqueadas em placas de 6 poços com densidade de 2x105
células/poço. Após 24h de incubação em condições de cultura, as células foram
tratadas com as doses nos tempos de 24h e 48h. Os poços para avalição do
sinergismo foram sensibilizados com nanopartículas de ouro no dia do
tratamento dos demais poços e, 24 horas depois, era adicionado o carvedilol.
Esses poços foram analisados juntamente com os do tratamento de 48 horas.
Após esse período, as células serão obtidas através da coleta do sobrenadante
dos poços, lavagem com PBS, tripsinização e duas etapas de centrifugação. Por
fim serão marcadas conforme instruções do kit de Anexina V-FITC/PI (BD
Pharmigen, EUA). Para análise das células será utilizado citometria de fluxo
(citômetro BD FACSCanto II - Biosciences, EUA) e o software FlowJo, versão
7.6.5 (Tree Star Inc., CA, EUA).
3.6. Mensuração do GSH:
A dosagem de GSH foi realizada para avaliação do estresse oxidativo
(adaptado de Costa et al., (2006); e Rahman et al., (2007)). A células HepG2 e HEK-
293 foram plaqueadas na densidade de 2x , em duplicata. 24 horas após o
plaqueamento, foi realizada a sensibilização com a NPO e, subsequentemtne, 24 horas
após a sensibilização foi realizado o tratamento com o carvedilol. As células foram
lavadas com PBS gelado, destacadas das placas com o uso de tripsina, centrifugadas e
descartado o sobrenadante. O pellet de células foi ressupendido em 500 microlitros de
EDTA 0,02M e trituradas. Posteriormente um alíquota foi misturada a 320 microL de
água destilada e 80 microL de ácido tricloroacético 50%. As células foram
centrifugadas, por 15 minutos, à 4°C. Em placa de 96 poços, 100 microL do lisado
mais 200 microL de Tris e 20 microL de DTNB foram adicionados aos poços e, em
seguida, submetida a espectofotômetro, a 412 nm.
3.7. Níveis de Malondialdeído:
O malonildialdeído (MDA) é um produto final da peroxidação lipídica. Para
quantificar o aumento de radicais livres em células não cancerosas (HEK-293) e
células cancerosas (HepG2), o conteúdo de MDA foi medido através do ensaio
24
descrito por Esterbauer e Cheeseman, (1990). As amostras de células foram suspensas
em tampão Tris HCl 1: 5 (p / v) e picadas com tesoura durante 15 s numa placa gelada.
A suspensão resultante foi homogeneizada durante 2 min com um homogeneizador
automático Potter e centrifugada a 11 000 RPM a 4 ° C durante 10 min. Os
sobrenadantes foram ensaiados para determinar o teor de MDA. A absorvância de
cada amostra foi medida a 586 nm. Os resultados são expressos como nanomoles de
MDA por células.
3.8. Imunofluorescência – Atividade de caspase-3, caspase-8, Bcl-2 e MAPK:
Para análise de suas atividades, as células foram plaqueadas em lamínulas de
vidro com densidade celular de 5x104 células/poço e colocadas em placas de 24 poços.
Passado o tempo de 24h, as células foram tratadas para os tempos de 48h. A
sensibilização se dará conforme foi supracitado no método de citometria de fluxo.
Após esse período, as células foram fixadas com paraformaldeído a 7%,
permeabilizadas com Triton– X e incubadas com anticorpo policlonal de rato anti-Bcl-
2, anticorpo policlonal de coelho anti-caspase-3 (Abcam, San Francisco, EUA),
anticorpo monoclonal de coelho anti-caspase-8 (Santa Cruz, California, EUA) e
anticorpo monoclonal de rato anti-MAPK/ERK (Invitrogen, California, EUA) em uma
lamínula para cada anticorpo, diluídos 1:500 no PBS, contendo albumina de soro
bovino 5 % (Life Technologies do Brasil Ltda, BR), durante 1h à temperatura
ambiente em uma câmara úmida. O anticorpo primário foi detectado com o anticorpo
secundário Alexa Fluor 488 anti-rato ou anti-coelho (Abcam, EUA), e 4,6-diamidino-
2-fenilindol (DAPI) (Life Technologies do Brasil Ltda, BR) foi usado para coloração
nuclear. As lamínulas foram examinadas em um microscópio ótico binocular (Nikon
Eclipse 80i, Japão, objetiva de 60x) acoplada a um microcomputador com software
Neurolucida (MBF Bioscience, Williston, EUA).
3.9. Real Time PCR:
O RNA total foi extraído das amostras celulares utilizando RNeasy Mini Kit
(QIAGEN, Japão) da QIAcube seguindo as orientações do fabricante. O RNA total
25
extraído sofreu ação da transcriptase reversa do kit “High Capacity RNA-to-cDNA”
(Applied Biosystems, Japão), e a RT-PCR foi então realizada para a análise
quantitativa da expressão de RNA mensageiro (mRNA) no kit Applied Biosystems
StepOne (Applied Biosystems, Japão) seguindo as instruções do fabricante.
Realizaram-se análises de PCR quantitativas em tempo real dos mRNAs de EGFR,
Akt, mTOR, survivina, MDR-1, FADD, Apaf-1 e gliceraldeído 3-fosfato
desidrogenase (GAPDH) com mix de SYBR Green no sistema Applied Biosystems®
7500 FAST (Applied Biosystems, Foster City, CA) , de acordo com protocolo padrão
com os seguintes primers: GAPDH (forward: 5’ AAC TTT GGC ATC GTG GAA GG
3’; reverse: 5’ GTG GAT GCA GGG ATG ATG TTC 3’, annealing primer
temperature: 60°C), EGFR (forward: 5’ TGA TAG ACG CAG ATA GTC GCC 3’;
reverse: 5’ TCA GGG CAC GGT AGA AGT TG 3’, annealing primer temperature:
56,6°C), Akt (foward: 5’ ACG GCA TGG ACT TTA CCA AG 3’; reverse: 5’ GCG
GGT GAA AGA CAG GAA TA 3’, annealing primer temperature: 55°C), mTOR
(foward: 5’ TTG AGG TTG CTA TGA CCA GAG AGA A 3’; reverse: 5’ TTA CCA
GAA AGG ACA CCA GCC AAT G 3’, annealing primer temperature: 58,3°C),
Survivin (foward: 5’ TAC AGC TTC GCT GGA AAC CT 3’; reverse: 5’ AGC CCG
GAT GAT ACA AAC AG 3’, annealing primer temperature: 55,6°C), MDR1
(foward: 5’ GTG TGG TGA GTC AGG AAC CTG TAT 3’; reverse: 5’ TCT CAA
TCT CAT CCA TGG TGA CA 3’, annealing primer temperature: 57°C), FADD
(foward: 5’ TCT CCA ATC TTT CCC CAC AT 3’; reverse: 5’ GAG CTG CTC GCC
TCC CT 3’, annealing primer temperature:58,7°C) and Apaf-1 (foward: 5’ CCT CTC
ATT TGC TGA TGT CG 3’; reverse: 5’ TCA CTG CAG ATT TTC ACC AGA 3’,
annealing primer temperature: 56,9°C).. A expressão relativa de Apaf-1, FADD,
Survivina, MDR-1, EGFR, AkT e mTOR deverá ser equivalente a de gliceraldeído 3-
fosfato desidrogenase presente em uma amostra idêntica de cDNA usada para a
comparação quantitativa recomendada pelo fabricante. Os valores médios de Ct foram
utilizados para calcular os níveis de expressão relativos dos genes alvo para os grupos
experimentais, em relação aos do grupo de controlo negativo; Os dados de expressão
foram normalizados em relação ao gene de manutenção GAPDH utilizando a fórmula
2-ΔΔCt mRNA.
26
3.10. Microscopia eletrônica de transmissão:
As células foram plaqueadas em placas de 6 poços na densidade de 3x ,
tratadas e sensibilizadas. Após 48 horas, as células, por dissociação enzimática,
foram coletadas, centrifugadas a 1500 rpm por 5 minutos e lavadas com PBS. O
pellet de células foi fixado com glutaraldeído 2,5% + paraformoldeído (4%) +
tampão de cacodilato de sódio (0,1M) por 4 horas entre 4-8°C. Posteriomente, as
amostras foram lavadas em cacodilato de sódio 0,05M (3x 30 mim), pós-fixadas
em OsO4 1% + Ferrocianeto de potássio 1% (2h), lavadas novamente 3x em
cacodilato de sódio 0,05M (3x 30 mim) e desidratadas em série em entanol
(50/70/90/100 – 30mim/etapa). Encerrada a desidratação, foram incluídas em
resina EMbed 812 (1:1/2:1/puro 4h por etapa). A polimerização da resina foi a
60°C por 48 horas. Por fim, ultramicrotomia seguida de contrastação (acetato de
uranila 1% + citrato de chumbo 1% - 1h) e visualização em microscópio eletrônico
de transmissão Tescan, modelo Vega 3.
3.11. Western blotting:
A linhagem HepG2 foi plaqueada e, 24 horas depois sensibilizada com a NPO.
Posteriomente, após 24 horas, foi adicionado o carvedilol. As células foram lisadas no
tampão de lise {Tris-HCl-50 mM, NaCl-150 mM, Triton X-100-1%, EGTA-1 mM,
Pirofosfato de Sódio-20 mM, pH 7,4 contendo cocktail de inibidores de protease (10
ul / mL) 10 mM), DTT (1 mM), PMSF (0,1 mM) e vanadato de sódio (1 mM)} em
gelo. Para confirmar as cargas iguais, determinou-se a concentração total de proteína
utilizando o método de Bradford (Biorad). As proteínas foram resolvidas utilizando
SDS-PAGE e depois transferidas para membrana de difluoreto de polivinilideno
(PVDF). Os locais de ligação não específicos na membrana foram bloqueados usando
5% de leite desnatado sem gordura e incubados com os anticorpos primários anti-
Akt (abcam; 1:500), anti- mTOR (Abcam; 1:500) e MAPK (abcam;1: 200) overnight a
4°C. Posteriomente, as membranas foram incubadas com os anticorpos secundários
(AkT α-rat peroxidase 1:1000; mTOR α -rabbit peroxidase 1:2000 e MAPK α-rat
peroxidase 1:1000). As proteínas foram detectadas utilizando o kit ECL Plus (Perkin
Elmer).
27
3.12. Análises estatísticas:
Todos os experimentos serão realizados no mínimo em triplicatas. A
significância das diferenças entre os grupos será obtida através da análise de variância
(ANOVA) e do pós-teste de Bonferroni (Nível de significância de p<0,05), com o
software GraphPad Prism versão 5.0 (GraphPad Software Inc., EUA).
28
4. RESULTADOS:
4.1. Viabilidade celular:
Com a finalidade de se encontrar doses que provocassem baixa inibição das
células da linhagem HepG2 , e que se mantivessem, em ambos os tempos de 24 e 48
horas, realizou-se o teste de viabilidade celular pela análise de exclusão do azul tripan,
tanto para as doses da nanopartícula de ouro (1 µg/ml, 3 µg/ml, 6,25 µg/ml, 12,5
µg/ml, 25 µg/ml e 50 µg/ml) como para as doses do anti-hipertensivo carvedilol (1,5
µM, 3 µM, 6,25 µM, 12,5 µM, 25 µM, 50 µM, 100 µM, 200 µM e 300 µM).
Observou-se que para a nanopartícula de ouro, as doses que se enquadraram no
critério adotado foram as entre 3 e 6,25 µg/ml (figura 3), enquanto que para o
carvedilol, as doses entre 1,5 µM e 3 µM (figura 4) atenderam a proposta, levando a
uma sensibilização em ambos os tempos.
Figure 3: Viabilidade das células HepG2 frente ao uso da nanopartícula de ouro no tempo de 24 horas. Observar-se que as doses de 1 microg/ml, 3microg/ml e 6,25microg/ml provocaram
baixa inibição da viabilidade celular frente as doses maiores. No tempo de 48 horas notar que em ambos os tempos, as doses baixas que mantiveram a sensibilização foram as de 3 µg/ml e 6,25 µg/ml. As doses de 1 µg/, 12,5 µg/ml, 25 µg/ml e 50 µg/ml foram descartadas, pois no tempo de 48horas houve um aumento da viabilidade celular. *P<0,05.
29
Figure 4: Viabilidade celular da HepG2 frente ao uso do anti-hiprtensivo carvedilol no tempo de 24 horas. Nota-se que as menores doses, de 1 e 3 microM, provocaram baixa inibição do crescimento quando comparadas as doses maiores. O DMSO mostrou não intervir significativamente na viabilidade celular. Viabilidade celular da HepG2 frente ao uso do anti-hiprtensivo carvedilol no tempo de 48 horas. Notar que as doses menores que apresentaram boa sensibilização foram entre 1,5 e 3 micromolar. As demais doses provocaram uma forte inibição do crescimento.* P<0,05 e ***P<0,001
30
4.2. Citometria de fluxo:
Para verificar se a morte provocada nas células, normais e tumorais, após o
tratamento com as nanopartículas e carvedilol era por apoptose, marcou-se as células
com anexina V-FITC e PI. Utilizando a citometria de fluxo, os estágios iniciais da
apoptose foram detectados com base na porcentagem de células positivas para anexina
V-FITC e negativas para PI (quandrante inferior direito) enquanto que o estágio tardio
na porcentagem de células duplo positivo (quadrante superior direito). Na HepG2,
como mostra a figura 5 e 6, tanto a apoptose inicial quanto a tardia se mostraram
presentes, com altas porcentagens, principalmente com o tratamento do carvedilol
isolado (figura 5 D e E; figura 6 D e E ) e da ação combinada entre carvedilol e
nanopartícula de ouro, que se mostrou superior ao do carvedilol isolado (figura 6 G e
H ). Em relação a linhagem normal, HEK-293, nota-se que praticamente todas as
doses se mostraram não citotóxicas (figura 7 B, C, D e E; figura 8 B, C, D, E e G),
sendo a combinação de NPO 6,25 microg/ml + 3 microM Carv promovendo
citoproteçãos (figura 11). O tratamento de 50µM de cisplatina induziu a apoptose em
células HEK-293 no tempo de 24 e 48 h pós tratamento (figura 7 F e 8 F). Os
resultados são observados com maior clareza nas figuras 9, 10 e 11, onde foram
separados por porcentagens de células que estavam em apoptose inicial ou apoptose
tardia, para HepG2, e apoptose total para HEK-293.
Figure 5: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HepG2 após o tratamento com a No, carvedilol isolado no tempo de 24 horas. Os fluxogramas mostram as porcentagens de células em apoptose inicial e tardia, marcadas positivamente com anexina V e PI.
31
Figure 6: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HepG2 após o tratamento com a NO e carvedilol, isolados, como também juntos (letras G e H) no tempo de 48 horas. Os fluxogramas mostram as porcentagens de células em apoptose tardia, marcadas positivamente com anexina V e PI nos quadrantes superiores direitos, além das células em apoptose inicial, marcadas positivamente com anexina V e negativamente para PI nos quadrantes inferiores direitos.
32
Figure 7: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HEK-293 após o tratamento com a NO, carvedilol isolado no tempo de 24 horas. Os fluxogramas mostram as porcentagens de células em apoptose tardia, marcadas positivamente com anexina V e PI nos quadrantes superiores direitos, além das células em apoptose inicial, marcadas positivamente com anexina V e negativamente para PI nos quadrantes inferiores direitos.
33
Figure 8: Fluxogramas gerados pelo ensaio de citometria de fluxo das células HEK-293 após o tratamento com a NO e carvedilol, isolados, como também juntos no tempo de 48h. Os fluxogramas mostram as porcentagens de células em apoptose tardia, marcadas positivamente com anexina V e PI nos quadrantes superiores direitos, além das células em apoptose inicial, marcadas positivamente com anexina V e negativamente para PI nos quadrantes inferiores direitos.
34
Early
apo
ptos
is %
Con
trol
3mg/
mL
GN
6.2
5 g/
mL
GN
1.5
g/m
L C
arv
3 m
g/m
L C
arv
50M
Cis
plat
in
Con
trol
3 g/
mL
GN
6.25
g/m
L G
N
1.5
g/m
L C
arv
3 g
/mL
Car
v
3mg/
mL
GN
+ 1
.5 m
g/m
L C
arv
6.25
g/m
L G
N +
3 m
g/m
L C
arv
50M
cisp
latin
0
2 0
4 0
6 0
8 0
*
*
**
**
2 4 h 4 8 h
Figure 9: Porcentagens da apoptose inicial nas células HepG2 após o tratamento com a NO, carvedilol isolados e ambos juntos. Os tempos de tratamento utilizados foram de 24 horas e 48 horas. Notar que a combinação de 6,25microg/ml e 3microM de carvedilol promoveu morte estatisticamente significante no tempo de 48h. O carvedilol na dose de 3microM também induziu a morte. **P<0,01 e *P<0,05
Late
apop
tosis
%
Cont
rol
3mg/
mL G
N
6.25
g/m
L GN
1.5 g
/mL
Carv
3 mg/
mL C
arv
50M
Cisp
latin
Cont
rol
3 g/
mL G
N
6.25
g/mL
GN
1.5 g
/mL
Carv
3 g/
mL C
arv
3mg/
mL G
N +
1.5 m
g/mL
Car
v
6.25
g/mL
GN
+ 3 m
g/mL
Car
v
50M
cispl
atin
0
1 0
2 0
3 0
*
**
* **
**
*
**
2 4 h 4 8 h
Figure 10: Porcentagens da apoptose tardia, nas células HepG2, após o tratamento com a NO e carvedilol isolados e ambos juntos. Os tempos de tratamento utilizados foram de 24 horas e 48 horas. Notar que as 2 combinações promveram morte estatisticamente significante em 48h, assim como as doses isoladas de carvedilol e a dose de 6,25microg/ml de NPO. A NPO promoveu morte no tempo de 24h ** P<0,01 e **P<0,05
Apop
tose in
icial %
Apop
tose tard
ia %
35
Tota
l apo
ptos
is %
Cont
rol
3mg/
mL
GN
6.2
5 g/
mL
GN
1.5
g/m
L Ca
rv
3 m
g/m
L Ca
rv
Cisp
latin
Cont
rol
3 g/
mL
GN
6.25
g/m
L G
N
1.5
g/m
L Ca
rv
3 g
/mL
Carv
3mg/
mL
GN
+ 1.
5 m
g/m
L Ca
rv
6.25
g/m
L G
N +
3 m
g/m
L Ca
rv
cisp
latin
0
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
*
*
*
2 4 h 4 8 h
Figure 11: Porcentagens da apoptose total nas células HEK-293, após o tratamento com a NO e carvedilol
isolados e ambos juntos. Os tempos de tratamento utilizados foram de 24 horas e 48 horas. Notar que, no tempo de 48 horas, há evidência de citoproteção da apoptose pela combinação da nanopartícula de ouro e do carvedilol. Nenhuma dose se mostrou citotóxica. *P <0,05
4.3. Mensuração de GSH:
Analisando-se o resultados da citometria de fluxo, percebeu-se que a apoptose
da HEK-293 dimini após o tratamento com a sensibilização, possivelmente, pela ação
antioxidante protetora da NPO e carvedilol. Notou-se que o nível de GSH, no tempo
de 48 horas, nos grupos que receberam sensibilização com a NPO e o carvedilol,
elevou-se de maneira estatisticamente significante tanto para células normais
(P=0,0003) quanto para as células tumorais (P<0,0001), superando os níveis do grupo
controle. A cisplatina provocou redução dos níveis de GSH, de modo estatisticamente
significante, tanto em relação aos grupos controles quanto aos grupos sensibilizados,
para ambas as linhagens.
Apop
tose to
tal %
36
Figure 12: Níveis de GSH em célula normal. Nota-se uma diminuição dos níveis de GSH no grupo tratado com cisplatina devido seu efeito citotóxico promotor de estresse oxidativo. Contudo, a combinação da NPO e carvedilol promoveu um aumento dos níveis de GSH, promovendo proteção ao estresse oxidativo. *P <0,05, **P< 0,01 e ***P = 0,0003.
Figure 13: Níveis de GSH em célula tumoral. Nota-se que a cisplatina induziu estresse oxidativo com a baixa dos níveis de GSH. Contudo, o grupo controle e o tratado com a sensibilização continuam a expor níveis maiores de GSH.***P< 0,0001
37
4.4. Níveis de Malondialdeído (MDA):
A peroxidação lipídica foi medida por níveis de MDA. Para a linhagem não-
tumoral, houve uma grande redução dos níveis de malondialdeído, pelo tratamento
combinado com AuNP (6,25 μg / ml) + Carv (3 μM) (P <0,01), principalmente
superando o grupo controle e tratado Com cisplatina. Este mesmo resultado foi
observado na célula tumoral HepG2 (figura 14)
Figure 14: O tratamento combinado promoveu forte redução dos níveis de MDA das células normais, superando o grupo controle. Efeifo semelhante foi observado para células tumorais. Embora a cisplatina seja conhecida por promover peroxidação lipídica, os níveis mais baixos que o grupo controle são jusificados pelo baixo número de células presentes no momento da análise, devido ao fato da cisplatina promover intensa morte celular. *P<0,05 e **P<0,01.
38
4.5. Imunofluorescência
No intuito de se estudar mecanismos mediadores de morte por apoptose
induzida pelo tratamento com a nanoapratícula de ouro (6,25 microg/ml), carvedilol (3
microM) e o sinergismo sobre a linhagem tumoral HepG2, a atividade da caspase-3,
caspase-8, Bcl-2 e MAPK/ERK foram detectada através da microscopia de
imunofluorescência. As imagens representativas são mostradas na figura 15 e 16
(paineis). Após o tratamento, notou-se marcação da caspase-3 em todos os grupos
tratados (figura 15 D, F, H, e J). Além disso, a expressão de Bcl-2 se manteve nos
tratados (figura 15 C, E, G e I), sugerindo a não participação da via intrínseca
(mitocondrial) no processo de apoptose. Na figura 16, nota-se forte marcação da
caspase-8 nos grupos tratados (D, F, H e J) e fraca marcação de MAPK (C, E, G e H).
Com esses resultados, pode-se pensar que a via extrínseca tenha sido ativada ou, nas
primeiras 48h, mais exigida. Nos controles, não foi detectada apoptose (figura 15 e 16
[A e B]). Marcador positivo para DAPI também foi registrado (figura 15 L e 16 L). As
imagens foram captadas em aumento de 40X. O indíce de contraste também foi
mensurado (figura 17, 18, 19 e 20).
Bcl-2 Caspase-3
Controle
NPO 6,25 microg/ml
A B
A
C D
39
Figure 15: Detecção da coloração da atividade da caspase-3 nas células HepG2, através da microscopia de imunoflorescência. Tempo de tratamento de 48 horas. Houve
manutenção da expressão de Bcl-2 nos grupos tratados. A cisplatina foi usada como controle positivo da apoptose.
Carv 3 microM
Cisplatina 50 microM
Sinergismo NPO 6,25
microg/ml + Carv 3 microM
DAPI sem marcação de
caspase-3
E F
G H
J
L
I
40
Figure 16: Detecção da coloração da atividade da caspase-8 nas células HepG2, através da microscopia de imunoflorescência. Tempo de tratamento de 48 horas. A cisplatina foi usada como controle positivo da apoptose.
41
Figure 17: Índice de contraste da caspase 3. A ação sinérgica de NPO e carvedilol demonstra marcação maior quando comparada as doses isoladas. *P<0,05; **P<0,01 e
Figure 18: Índice de contraste de Bcl-2. Não houve diferença estatisticamente significativa quanto a marcação de Bcl-2 (#P>0,05), mantendo-se, praticamente, constante. Cisplatina foi usada como controle positivo da apoptose** P<0,01
42
Figure 19: Índice de contraste da caspase 8. A ação sinérgica de NPO e carvedilol demonstrou forte marcação, sendo superior a dos grupos tratados isoladamente *P<0,05; **P<0,01 e *** P<0,001
Figure 20: Índice de contraste da MAPK. Todos os grupos tratados apresentaram diminuição da marcação para MAPK quando comparado ao controle, o qual está altamente elevado***P<0,001
43
4.6. Real time PCR:
A RT-PCR foi realizada para a análise quantitativa da expressão de RNA
mensageiro (mRNA) para as moléculas de FADD e Apaf-1 (figura 20), Akt, mTOR e
EGFR (figura 21) e survivin e MDR-1 (figura 22). A elevação de FADD se mostrou
estatisticamente significante para todos os grupos, tratados isoladamente (P<0,05), e
tratados em conjunto (P<0,01), resultado não observado sobre os níveis de Apaf-1. Em
relação aos níveis de Akt, mTOR e EGFR, os grupos tratados com a NPO e carvedilol
apresentaram declínio de sua expressão estatisticamente significativo com P<0,001,
P<0,01 e P<0,05, respectivamente. Os grupos tratados isoladamente com carvedilol
apresentaram redução estatisticamente significante apenas para EGFR, e os tratados
apenas com NPO apenas para Akt e EGFR. Em relação aos níveis de survivina,
nenhum grupo demonstrou redução de seus níveis. Em contrapartida, os níveis de
MDR-1 mostraram redução estatisticamente significativa para os tratados com NPO e
NPO com carvedilol (P<0,01).
mR
NA
Exp
ress
ion
Con
trol
3 M
/mL
Car
v
6.25
g/m
L G
N
6.25
g/m
L G
N +
3
M/m
L C
arv
50M
cisp
latin
Con
trol
3 M
/mL
Car
v
6.25
g/m
L G
N
6.25
g/m
L G
N +
3
M/m
L C
arv
50M
cisp
latin
0
1
2
3
4
5
* *
****
**
F A A D A P A F -1
Figure 21: Níveis de expressão de mRNA para FADD e APAF-1. FADD se mostrou sobreregulado em todos o grupos tratado, sendo muito maior sua expressão no grupo da combinação de NPO e carvedilol. Não houve diferença estatisticamente significante no grupos tratados para Apaf-1. Cisplatina foi usada como controle positivo de apoptose. *P<0,05; **P<0,01
Expressão
de m
RN
A
44
mRN
A Ex
pres
sion
Cont
rol
3 M
/mL
Carv
6.25
g/mL
GN
6.25
g/mL
GN
+ 3
M/m
L Ca
rv
50M
cispl
atin
Cont
rol
3 M
/mL
Carv
6.25
g/mL
GN
6.25
g/mL
GN
+ 3
M/m
L Ca
rv
50M
cispl
atin
Cont
rol
3 M
/mL
Carv
6.25
g/mL
GN
6.25
g/mL
GN
+ 3
M/m
L Ca
rv
50M
cispl
atin
0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
A k t m T O R E G F R
*
******
***
**
* *
Figure 22: Níveis de expressão de mRNA para EGFR, Akt e mTOR. Para Akt, houve subregulação no grupo tratado com a NPO, sendo mais proeminente a redução no grupo tratado com a combinação, devido a ação sinérgica. Em mTOR, nota-se que apenas a combinação de NPO e carvedilol promoveu subregulação, a qual foi elevada. Para EGFR, todos os grupos tratados demonstraram subregulação de seus níveis. *P<0,05; **P<0,01, ***P<0,001
mR
NA
Exp
ress
ion
Con
trol
3 M
/mL
Car
v
6.25
g/m
L G
N
6.25
g/m
L G
N +
3
M/m
L C
arv
50M
cisp
latin
Con
trol
3 M
/mL
Car
v
6.25
g/m
L G
N
6.25
g/m
L G
N +
3
M/m
L C
arv
50M
cisp
latin
0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
***
*
**
S u rv iv in M D R 1
Figure 23: Níveis de expressão de mRNA para Survivin e MDR-1. Nota-se que nenhum dos grupos tratados com NPO e carvedilol demonstrou subregulção. Em contrapartida, Houve subregulação dos níveis de MDR-1 nos grupos tratados com NPO e a combinação. *P<0,05; **P<0,01.
45
4.7. Microscopia Eletrônica de Transmissão:
A microscopia eletrônica de transmissão foi realizada no intuito de averiguar
os locais em que a nanopartícula de ouro iria se concentrar, tanto aplicada
isoladamente (figura 24) quanto em conjunto com o carvedilol (figura 25).
Figure 24: Aplicação da nanopartícula de ouro, apenas. Concentração nas proximidades da membrana plasmática (seta azul).
Figure 25: Aplicação de nanopartícula de ouro e carvedilol. Nota-se que houve concentração da NPO, principalmente, intra/perinuclear (setas azuis).
46
4.8. Western blotting:
Após o tratamento, notou-se que houve uma grande redução dos níves de Akt e
mTOR, praticamente inexistente (figura 26 A e B). Para MAPK/ERK, houve
grande redução dos níves proteico quando comparada ao controle (figura 26 C). Os
níveis de beta-actina se mantiveram constantes em todos os grupos.
Figure 26: C = Controle; GN = Nanopartícula de Ouro e Carv = Caverdilol. Akt (56KDa), mTOR (289 KDa) e MAPK (42KDa).
A
B
C
47
5. DISCUSSÃO:
A combinação de substância, utilizando baixas doses, tem se mostrado
altamente eficaz, ora por reduzir a possibilidade de efeitos colaterais, ora por permitir
que aja ação em vias de sinalização diferentes (COLLERY et al., 2012; MIERZWA et
al., 2010; MORTON; CHAU; STACK, 2014; TANNOCK, 1989). Para os testes de
viabilidade celular, o objetivo se concentrava em identificar doses baixas de
nanopartícula de ouro e carvedilol que provocassem baixa inibição do crescimento da
linhagem celular HepG2, visando utilizá-las em conjunto. Doses altas de carvedilol
apresentam elevada inibição celular, como mostra o resultado de 24 e 48 horas, sendo,
portanto, descartadas. Doses elevadas de NPO não apresentaram inibição eficaz do
crescimento celular no tempo de 48 horas (1 microg/ml, 25 microg/ml e 50
microg/ml). De Araújo Júnior et al., (2016) demonstraram em seu trabalho que doses
muito elevadas de nanopartículas de ouro não apresentaram inibição do crescimento
de linhagens tumorais de carcinoma colorretal, enquanto que doses menores
provocaram boa inibição. Gatoo et al., (2014) relataram em seu trabalho que a medida
que a concentração de nanopartículas aumenta, sua toxicidade dimunui, fato
normalmente atribuído a agregação das NPO em altas concentrações (ALKILANY;
MURPHY, 2010; TRONO et al., 2011; VESARATCHANON; NIKOLOV; WASAN,
2007).
Em relação aos sistemas biólogicos, sabe-se que a NPO apresenta, dentre as
demais nanopartículas, a menor toxicidade devido as características do ouro
(ALVARENGA et al., 2014). Contudo, embora apresente esta característica
importante, trabalhos relatam que as mesmas podem oferecer riscos devido à
interações lesivas com a membrana plásmatica, mitocôndrias e núcleo das células,
dependendo do formato, tamanho e dose utilizado (ALKILANY; MURPHY, 2010;
GOODMAN et al., 2004). Esses dados justificam o uso, do presente trabalho, de doses
baixas que provocassem pouca inibição, visando a proteção do sistema biológico.
Além disso, essas mesmas doses seriam utilizadas em conjunto com as dose do
carvedilol, necessitando, mais uma vez, de uma baixa taxa de inibição celular, com o
intuito de não agredir o sistema biólogico.
Em relação ao carvedilol, as menores doses (1,5 microM e 3 microM)
convergiram para o objetivo da análise, tanto no tempo de 24h quanto no tempo de
48h. Esses resultados demonstraram a boa ação inibitória do antihipertensivo. Coelho
48
et al., (2015) realizaram testes de proliferação celular com a linhagem tumoral de
carcinoma colorretal Ht-29, submetendo-a a 3 beta-bloqueadores diferentes, sendo o
carvedilol aquele que apresentou melhor inibição da proliferação celular, resultado
semelhante ao do presente estudo.
A atividade proapoptótica da NPO, carvedilol e de seu uso em conjunto foi
analisada pela citometria de fluxo, tanto para as linhagens tumorais quanto para as
normais. A apoptose inicial é identificada quando células são marcadas positivamente
para anexina V-FITC e negativamente para PI, enquanto que a apoptose tardia é
representada por dupla marcação celular (BUCCHIERI et al., 2002; WILLINGHAM,
1999). No presente trabalho, observou-se que para HepG2, a nanopartícula de ouro, na
concentração de 6,25 microg/ml, promoveu apoptose tardia, estatisticamente
significativa, em ambos os tempos.
Resultados semelhantes foram observados no trabalho de De Araújo Júnior et
al., (2016), no qual a nanopartícula de ouro apresentou ação próapoptótica em células
de carcinoma colorretal na citometria de fluxo. Contudo, a dose de 3 microg/ml não
promoveu morte celular estatisticamente significativa, semelhantemente ao trabalho de
Patra et al., (2007), no qual células da linhagem HepG2 não apresentaram apoptose
após submissão a nanopartícula de ouro. Mas no mesmo trabalho, células de câncer
pulmonar apresentaram morte celular após tratamento com a NPO.
Em relação ao tratamento com carvedilol, apenas a maior dose (3microM)
apresentou morte celular estatisticamente significante, tanto para apoptose inicial
quanto para final, no tempo de 48 horas. Erguven et al., (2010) também observaram
atividade próapoptótica do carvedilol quando submeteram células de glioma de rato ao
tratamento in vitro. A dose de 1,5 microM não demonstrou morte celular
estatisticamente significante. Contudo, o tratamento usando nanopartícula de ouro e
carvedilol (dose de 6,25microg/ml + 3microM), tanto para apoptose final quanto para
inicial se mostrou, estatisticamente, muito significante, sendo maior que os grupos
tratados apenas com NPO e carvedilol.
Efeito semelhante foi observado no trabalho de Erguven et al., (2010) que, ao
combinarem o fármaco imatinib com o carvedilol, notaram uma taxa de apoptose
muito maior quando comparado ao imatinib e carvedilol isolados em células de glioma
de rato. Dessa forma, houve ação sinérgica, uma vez que o efeito provocado pela
sensibilização seguida de adição do carvedilol foi bem maior que nos grupos tratados
49
isoladamente. A cisplatina foi utilizada como controle positivo da apoptose, além de
ser um dos quimioterápicos usados no tratamento da doença (INCA, 2016;
ONCOGUIA, 2016).
A linhagem normal HEK-293 também foi utilizada, afim de avergiuar possível
efeito proapoptótico sobre a mesma. Para tanto, foi mensurada os níveis de apoptose
total para os tempo de 24h e 48h. Notou-se que para as dose isoladas de NPO e
carvedilol, em ambos os tempos, não houve morte celular estatisticamente
significante. Coulter et al., (2012) ao submeterem 3 linhagens célulares a NPO, sendo
2 tumorais e 1 normal, relataram que houve efeito próapoptótico em ambas as células
tumorais. Contudo não houve na linhagem normal. Patra et al., (2007) observaram que
fibroblastos de rim de hamster não sofreran atividade pró-morte após submissão a
NPO.
Em relação ao carvedilol, trabalhos tem apontado sua eficácia em proteger
células normais de apoptose ou, pelo menos, reduzindo as taxas de morte (LIU et al.,
2013; ZHAO et al., 2014). Para as doses usadas na sensibilização, notou-se também a
não toxicidade para as linhagens normais, onde a dose de 6,25microg/ml+3microM
demonstrou efeito citoprotetor, com redução da apoptose. Esse efeito protetor tem sido
observado em trabalhos que submeteram células renais normais a ação da cisplatina
em conjunto com o carvedilol. Notou-se que os grupos que receberam o carvedilol,
além de não ocorrer morte celular, houve proliferação das mesmas (CARVALHO
RODRIGUES et al., 2012; RODRIGUES et al., 2011). Huang et al., (2006) relataram
que o uso do carvedilol em ratos diabéticos promoveu aumento na expressão de Bcl-2,
proteína antiapoptótica, não somente no grupo diabético como também no grupo
normal.
A avaliação do teste de estresse oxidativo se mostrou promissora. O estresse
oxidativo é um dos principais mecanismos de ação da maioria dos quimioterátipicos
contra células tumorais, mas um dos grandes problemas para as células normais, pela
produção de radicais livres que podem provocar o desequilíbrio no sistema
antioxidante da célula, levando a depleção de glutationa reduzida (GSH), a qual exerce
importante atividade antioxidante no controle das espécies reativas do oxigênio
(EROs), prevenindo o dano celular, e elevação de malondialdeído, indicator indireto
de peroxidação lipídica (CHENG et al., 2011; CHOI et al., 2015; DASARI;
TCHOUNWOU, 2014; ZIKO et al., 2015).
50
Para o grupo de células normais, tratadas com combinação, nota-se que esta
promoveu aumento dos níveis de GSH, em comparação ao grupo tratado com a
cisplatina e, até mesmo, sendo superior ao controle. Trabalhos apontam a capacidade
da nanoparticula de ouro não causar depleção dos níveis de GSH após sua
administração, como também apontam a capacidade de ação antioxidante da NPO,
inibindo a ação de EROs, fomação de radicais livres e elevando os níveis de GSH
(BARATHMANIKANTH et al., 2010; KHAN et al., 2012). Além disso, ocorreu
redução dos níveis de MDA, molécula resultante de processos de peroxidação lipídica
normalmente relacionada a estresse oxidativo (AYALA; MUÑOZ; ARGÜELLES,
2014; GAWEŁ et al., 2004), corroborando com o achado de que o tratamento
combinado promove efeito citoprotetor por reduzir o estresse oxidativo.
Somado a isso, o carvedilol também apresenta caráter antioxidante. Zubairi et
al.,(2014) ao submeterem coelhos a ação do paracetamol, isoladamente, e carvedilol
seguido, posteriormente, pelo paracetamol, relataram que quando administrado de
forma isolada, o paracetamol promoveu redução dos níveis de GSH devido a sua
toxicidade. Contudo, com o tratamento prévio do carvedilol, os níveis de GSH se
elevaram. Efeito semelhante de elevação dos níveis de GSH, após tratamento com
carvedilol, também foi observado no trabalho de Sgobbo et al., (2007), no qual, após
submeterem células de miocárdio a um pré-tratamento com o carvedilol, expuseram-
nas a concentrações de peróxido de hidrogênio para estimular estresse intracelular.
Contudo, o carvedilol promoveu aumento dos níveis de GSH. Júnior et al., (2016)
também demonstraram a capacidade do carvedilol em reduzir os níveis de MDA em
em injúria hepática induzida pelo álcool. Esses resultados podem justificar o efeito
protetor de morte observado na citometria de fluxo.
Em relação às células tumorais, também nota-se elevados níveis de GSH e.
Células tumorais normalmente apresentam altos níveis de EROs, principalmente por
estimulação de oncogenes, alta atividade metabólica e mal funcionamento
mitocondrial (DASARI; TCHOUNWOU, 2014). EROs também apresentam papel
fundamental em promover mais mutações e aumentar a malignidade tumoral
(HANAHAN; WEINBERG, 2011). Apesar dos benefícios que a célula tumoral pode
adquiri com o estresse oxidativo, sabe-se que elas apresentam taxas elevadas de
proteínas antioxidantes, para que a presença elevada de EROs possa ser compatível
com o crescimento celular (SULLIVAN; CHANDEL, 2014).
51
Somado a isso, a elevação de GSH é frequentemente relatada como forma de
quimioresistência à quimioterapia, uma vez que esta se utiliza da indução de estresse
oxidativo como forma de promover o dano celular, além de ser importante na
progressão tumoral (BALENDIRAN; DABUR; FRASER, 2004; ESTRELA;
ORTEGA; OBRADOR, 2006; GAMCSIK et al., 2012; TRAVERSO et al., 2013).
Contudo, o uso de substâncias que promovam ação antioxidante, como os efeitos
apresentando pelo uso de NPO e carvedilol, demonstra, ainda, forma de prevenção ao
desenvolvimento tumoral, como também a sua progressão, uma vez que o estresse
oxidativo, através dos EROs, podem provocar a ativação de proteínas como Pi3K, Akt,
MAPK/ERK, responsáveis pela proliferação celular e sobrevivência (CABELLO;
BAIR; WONDRAK, 2007; LIOU; STORZ, 2010). Em relação ao MDA, ocorreu
redução estatisticamente significante (P<0,01). Diversos tumores apresentam elevadas
taxas de MDA, o qual tem a capacidade de interagir no DNA celular, promovendo
mais mutações, devido ao fato das células malignas apresentarem grande quantidade
de EROs (CHOLE et al., 2010; GÖNENÇ et al., 2001; SALZMAN et al., 2009),
demonstrando a necessidade de tratamentos de caráter antixodante.
Apesar dos resultados sobre apoptose tardia na HepG2 serem significativos,
houve a necessidade de se analisar a expressão de proteínas relacionadas a apoptose,
uma vez que a dupla marcação com Anexina V –FITC e PI também pode ser
indicativo de necrose (RIEGER et al., 2011). Desse modo, a atividade de caspase-3,
caspase-8, Bcl-2 e MAPK/ERK foram determinadas pela técnica de
imunofluorescência. Notou-se que houve expressão forte das caspases, dos grupos
tratados com nanopartícula de ouro, carvedilol e nos grupos em que houve a
sensibilização (figuras 15, 16, 17 e 19). A expressão de caspase é uma indicação de
ocorrência de morte por apoptose, uma vez que, depois de deflagradas as vias de
sinalização intracelular de morte, essas proteínas, classificadas em iniciadoras, como a
caspase-8, e efetoras, como a caspase-3, são resposáveis por desestruturar a célula
internamente (GARCÍA; VECINO, 2003).
Na figura 15, nota-se que ocorreu ativação da caspase-3, nos grupos tratados, e
houve manutenção da expressão de Bcl-2, sugerindo, a princípio, participação
exclusiva da via extrínseca da apoptose, uma vez que a proteína Bcl-2 está relacionada
a via intríseca da morte apoptótica (DELBRIDGE; STRASSER, 2015). Este resultado
foi semelhante ao obtido no trabalho de Selim & Hendi, (2012), nos qual submeteram
52
células tumorais de mama humana a NPO e notaram expressão de caspase-3. Baharara
et al., (2016) também relataram expressão significativa de caspase-3, embora houvesse
expressão da caspase-9, presente na via intrínseca, em células carcinoma cervical
humano. Há trabalhos que relata que nanomateriais possam induzir tanto a via
intrínseca quanto a extrínseca (DE STEFANO; CARNUCCIO; MAIURI, 2012).
Apesar dos ótimos efeitos promovidos pela NPO, segundo o índice de contraste
(figura 17), o efeito sobre o grupo tratado com carvedilol e NPO apresentou maior
marcação de caspase-3. A NPO tem apresentado bom desempenho em combinações
quando utilizada com outras substâncias, como com o plasma frio e o ácido
aminulevulínico, porém o mecanismo exato de como age ainda ser incerto (CHENG et
al., 2014; HADIZADEH; FATEH, 2014). Além disso, segundo De Stefano et al.,
(2012), na grande parte dos trabalhos envolvendo a NPO, os mecanismos subjacentes
a morte celular não são investigados, o que traz um diferencial ao presente estudo.
Na figura 16, nota-se uma fraca expressão de caspase-8 no grupo controle e
forte expressão, no mesmo grupo, de MAPK/ERK. A forte expressão de MAPK/ERK
também foi demosntrada no gurpo controle da figura 26 C, através do western
blotting. Células tumorais tendem a expressar baixos níveis de proteínas
próapoptoticas, como em alguns casos de hepatocarcinomas que apresentam níveis
reduzidos da proteína de membrana Fas, evadindo a apoptose pela via extrínseca, a
qual é extremamente importante para seu controle (PAROLIN; REASON, 2001). Em
contrapartida, tumores apresentam proteínas estimuladoras de crescimento com níveis
desregulados, favorecendo sua proliferação, como por exemplo, a MAPK/ERK,
extremamente ativada em tumores hepáticos (WANG et al., 2013). Trabalhos
apontam que a MAPK/ERK possa atuar inibindo proteínas proapoptóticas, como a
caspase-8, e, quando inibida sua ação, há promoção da apoptose (LU; XU, 2006). Esse
dado está de acordo com os resultados obtidos, uma vez que, após a administração de
tratamento com NPO, carvedilol e ambos houve redução da marcação de MAPK/ERK
e aumento da marcação para caspase-8. A diminuição dos níveis proteicos de
MAPK/ERK também foi demonstrada na figura 26 C, no tratamento de sensibilização.
Sabe-se que o carvedilol exerce forte papel sobre a proteína MAPK/ERK devido ao
fato dela também estar relacionada com a ativação de receptores adrenérgicos, os
quais o referido anti-hipertensivo tem a capacidade de bloquear (GELINAS et al.,
2007). A expressão da caspase-8 corrobora com a ideia da atividade da via extrínseca
53
sobre as células tumorais submetidas ao tratamento, já que está presente como
mediadora da cascata de sinalização de morte por este caminho (GARCÍA; VECINO,
2003).
Esse dado é reforçado com os resultados obtidos pela técnica de Real Time
PCR, a qual mensurou os níveis de mRNA da molécula de FADD e Apaf-1 (figura
21), dentre outras moléculas que serão discutidas no decorrer do tópico. Observou-se
que houve um aumento, estatisticamente significativo, de FADD nos grupos tratados
isoladamente com a NPO e o carvedilol, ao passo que os níveis de Apaf-1, nos
mesmos grupos, não se mostraram significativo. Desta forma, fica explícito que a via
extrínseca da apoptose foi deflagrada pelo tratamento supracitado, uma vez que
FADD, caspase-8 e caspase-3 fazem parte da cascata de sinalização da via extrínseca
(FULDA; DEBATIN, 2006). Apaf-1, por sua vez, está relacionada com a via
intrínseca da apoptose (ELMORE, 2007). Além disso, os grupos tratados com a NPO
e carvedilol demonstraram, mais uma vez, ação altamente significativa com p<0,001,
sendo muito maior que os grupos tratados de modo isolado. A elevação de GSH e
redução de MDA podem ter contribuído para a proteção da mitocôndria, justificando a
não ativação da via intrínseca (AHMAD et al., 2001; CHENG et al., 2011; DRAKE et
al., 2003; QIN et al., 2014).
O efeito próapoptótico do tratamento também foi evidenciado pela redução dos
níveis de proteínas que promovem a sobrevivência e inibem a morte celular por
apoptose, como EGFR, Akt e mTOR (figura 22). Os grupos tratados isoladamente com
carvedilol para Akt não demonstraram redução dos seus níveis de expressão, efeito
similar foi observado para os níveis de mTOR. A NPO, por sua vez, provocou redução
estatisticamente significativa nos níveis de Akt, entretanto não houve em mTOR.
Todavia, o uso de ambos, NPO e carvedilol, provocou uma alta redução nos níveis,
tanto de Akt quanto de mTOR, se aproximando ou sendo mais efetivo que a própria
cisplatina, demonstrando ação sinérgica sobre a expressão dessas proteínas. Esse
efeito também foi observado na figura 26 A e B, que mostra, através do western
blotting, níveis praticamente inexistente dessas proteínas.
Além disso, houve redução estatisticamente significativa em todos os grupos
tratados em relação aos níveis de EGFR, com efeito melhor do que o quimioterápico
cisplatina. A queda dos níveis de EGFR pode contribuir para a diminuição da
expressão de Akt/mTOR, uma vez que, através da ativação desse receptor,
54
principalmente, a via é deflagrada (KOMPOSCH; SIBILIA, 2015). Trabalhos
apontam resultados semelhantes para drogas que tenham como alvo o EGFR,
provocando downregulation de Akt e mTOR (FAN et al., 2009; SESHACHARYULU
et al., 2012). Ainda segundo os mesmo autores, a ativação de EGFR ativa,
frequentemente, outra via de sinalização, a Ras-MAPK/ERK.
A diminuição da expressão de EGFR pode ter contribuído para redução da
marcação de MAPK/ERK (figura 16), uma vez que vários trabalhos relatam a
importância desse receptor para ativação da via (KIDGER; KEYSE, 2016;
ROBERTS; DER, 2007; WEBSTER et al., 2009). A baixa expressão de MAPK/ERK
também pode ter contribuído com a redução de mTOR, uma vez que essa quinase
também pode atuar fosoforilando a mTOR e estimulando sua ação (MENDOZA; ER;
BLENIS, 2011; WANG et al., 2013). E de acordo com She et al., (2005), a inibição
dessas 2 vias promove efeito sinérgico sobre a morte celular por apoptose. Além disso,
estudos apontam que a inibição de EGFR é responsável pela supressão de cânceres
humanos (CHEN; XU; JOHNSON, 2006; MILLIGAN et al., 2009). Assim, a
diminuição de EGFR pode influenciar ambas as vias, diminuindo sua atividade (figura
27)
Figure 27: A ação sobre o EGFR pode culminar com o downregulation das 2 principais vias relacionadas a sua ativação. Adaptado de Galati, (2012).
Outro meio de se observar a ação conjunta de NPO e carvedilol é analisando
sua ação isoladamente sobre os grupos tratados para os níveis de Akt e mTOR. Nota-se
que apesar dos grupos tratados apenas com carvedilol apresentarem redução dos níveis
55
de EGFR, o mesmo não ocorre com os níveis de Akt e mTOR. Para a NPO, há uma
redução significativa de Akt, porém não para mTOR. Contudo, nota-se que a ação em
conjunto da NPO e carvedilol não somente diminuíram a expressão de EGFR, como
também Akt, quase se igualando a ação da cisplatina, e mTOR, superando a ação do
quimioterápico utilizado. Isso pode ser justificado pelo fato de que a literatura mostra
que tanto a Akt quanto a mTOR podem ser ativadas independemente da ativação via
EGFR, sugerindo que a sensibilização com NPO e adição de carvedilol possa agir
nessas possíveis vias.
Molinolo et al., (2007) observaram esse dado após analisar amostras de
pacientes com carcinoma de células escamosa de cabeça e pescoço, na qual a essa via
está bastante expressa. Eles relataram que apesar dos índices elevados de Akt e mTOR
ativados, em várias amostras, havia ausência da ativação do EGFR. Além desses
dados, autores tem relatado outros mecanismos de ativação de Akt e mTOR,
independemente da via EGFR-PI3K-Akt-mTOR. Liu et al., (2014), relatam em seu
trabalho que algumas ciclinas, como complexo Cdk2/ciclina A, pode regular a
ativação de Akt durante o ciclo celular. Além disso, os mesmos autores sugerem que a
proteína quinase dependente de DNA (do inglês – DNA-dependent protein kinase) ou
DNAPK, possa fosforilar a Akt e promover sua ativação. Essa proteína está
relacionada, normalmente, a reparo de danos ao DNA, porém trabalhos têm apontado
que sua expressão irregular estaria relacionada a progressão tumoral e resistência
terapêutica (GOODWIN; KNUDSEN, 2014; SALLES; CALSOU; MIREY, 2011).
Não somente a Akt tem demonstrado ativação independente da via de estudo,
mas também mTOR. Alguns autores tem demonstrado ativação desta proteína de
forma independemente da ativação de Akt. Neste caso, a proteína quinase C ocuparia o
lugar de Akt, sendo fosforilada pela fosfolipase C, e fosforilando mTOR resultando em
sua ativação (AEDER et al., 2004; FAN et al., 2009). Somado as esses dados, sabe-se
que a via PI3K-Akt-mTOR também pode ser ativada pela ativação do receptor do fator
de crescimento de insulina tipo 1 (IGF-1R – do inglês – insulin-like Grownth Factor-1
Receptor).
A ativação desse receptor apresenta cascata de sinalização intracelular
semelhante a do EGFR, ativando não somente a via Akt/mTOR, como também a
Ras/MAPK/ERK (DENDULURI et al., 2015; FARABAUGH; BOONE; LEE, 2015;
LEROY et al., 2016; SANTARPIA; LIPPMAN; EL-NAGGAR, 2012). Esses fatos
56
contribuem para a possibilidade da ação de NPO juntamente com o carvedilol estar
afetando essas vias e promovendo uma redução ainda mais acentuada de Akt e mTOR,
justificando a ação sinérgica (figura 22).
A figura 23 representa os níveis de expressão de proteínas relacionadas à
resistência ao tratamento, a saber, survivina e MDR-1. Nota-se que nenhum dos
grupos tratados com NPO e carvedilol, isoladamente e após a sensibilização, mostrou
redução estatisticamente significante para survivina. Todavia, os grupos tratados com
a NPO isolada e os que receberam a sensibilização mostraram redução
estatisticamente significativa, sendo maior que a cisplatina. O gene MDR1 é conhecido
por expressar uma proteína transportadora de membrana (glicoproteína-P) que
funciona como uma bomba de efluxo expulsando o fármaco internalizado pela célula e
contribuindo para a resistência tumoral (KURATA et al., 2002). Além disso, trabalhos
apontam que o uso de sistemas em nanoescala tem apresentado excelentes efeitos,
incluindo nanopartículas inorgânicas, como as de ouro, sobre a expressão de genes
relacionados à multirresistência a drogas, como o MDR1 (KAPSE-MISTRY et al.,
2014). A diminuição da expressão desse tipo de proteína se apresenta como
perspectiva em potencial para uma nova estratégia de combate a um dos principais
problemas do tratamento do câncer, a resistência ao tratamento (CALLAGHAN;
LUK; BEBAWY, 2014).
O uso de nanopartículas apresenta capacidade de internalizar e entregar, a nível
intracelular, drogas que possam estar conjugadas as mesma, evadindo o esquema da
bomba de efluxo, entregando de forma rápida e agindo em alvos específicos da célula
tumoral (KAPSE-MISTRY et al., 2014; MARKMAN et al., 2013). O carvedilol,
apesar de não demonstrar efeito sobre a expressão de MDR1, no grupo tratado
isoladamente, tem sido relatado na literatura como um inibidor em potencial dessa
proteína, o que pode justificar a redução estatisticamente significativa do grupo tratado
com ele e a NPO (KAKUMOTO et al., 2003; WESSLER et al., 2013).
Com o intuito de visualizar os alvos intracelulares da nanopartícula de ouro,
isoladamente (figura 24) e em sensibilização (figura 25), foi realizada a microscopia
eletrônica de transmissão. Apesar de haver mecanismos diferentes para que a NPO
seja enviada para o interior da célula, a literatura tem apresentado que, para células
não fagocíticas, o principal meio de internalização é através da endocitose, muito
embora as características físico-químicas, como tamanho, forma, concentração e carga
57
elétrica, sejam de grande relevância nesse processo, podendo apresentar influência
direta sobre o mesmo (NG et al., 2015; OH; PARK, 2014; WANG et al., 2010;
ZHANG; GAO; BAO, 2015).
Além disso, as NPO devem superar diversas barreiras, como a matriz
extracelular, a permeabilidade seletiva da membrana plasmática, escape de
endossomas/lisossomas, a fim de se concentrarem em determinado compartimento
celular, principalmente mitocôndrias e o núcleo, (TKACHENKO et al., 2003).
Diversos trabalhos apontam a necessidade de que as NPO atinjam o núcleo celular de
células tumorais, pois assim garantiriam maior dano DNA, como também um maior
estresse oxidativo e promoção da apoptose, uma vez que o núcleo é o centro regulador
do metabolismo celular e garante a produção de proteínas que protegem as células
tumorais (HUANG et al., 2010; KANG; MACKEY; EL-SAYED, 2010; YANG;
CHITHRANI, 2016).
Um problema significativo para o uso das NPO é a formação do endossoma.
Este se forma no momento em que a NPO, ou qualquer outra partícula, é internalizada
pela célula. Será integridade da membrana do endossoma, associada às propriedades
da NPO, que garantirão sua retenção no interior do mesmo ou sua liberação no citosol
a fim de que possa atingir outros compartimentos celulares (KODIHA et al., 2015;
LÉVY et al., 2010). Além disso, a permanência da NPO no interior das vesículas
endossomais pode resultar, até mesmo, em sua exocitose (YANES et al., 2013). Na
figura 24, nota-se que houve a internalização da NPO, com sua concentração
principalmente em nível de membrana plasmática (setas azuis). Na figura 25, nota-se
que o uso em sinergismo de NPO e carvedilol corroborou com sua localização
peri/intranuclear (setas azuis).
Esses dados, somados com os resultados até então apresentados, são sugestivos
de que a NPO, quando administrada isoladamente, promovia uma morte celular
reduzida, quando comparada com o grupo sensibilizado, por, possivelmente, estar
concentrada em endossomas. O grupo sensibilizado com a nanopartícula de ouro, que
recebia carvedilol, apresentava elevadas taxas de morte celular por apoptose. Isso
levanta a hipótese de que o carvedilol poderia favorecer o escape da NPO, da possível
retenção endossomal para o citosol, favorecendo seu mecanismo de ação.
A literatura aponta para estratégias possíveis para o escape das nanopartículas
do endossoma/lisossoma. Guo e Huang, (2011) relatam em seu trabalho uma revisão
58
sobre diversas estratégias para o sucesso desse escape, dentre as quais o uso de
moléculas desestabilizadoras de membrana, formação de pareamento iônico (HAFEZ;
MAURER; CULLIS, 2001; XU; SZOKA, 1996) e efeito esponja de prótons
(BENJAMINSEN et al., 2013) são bastante conhecidas. O carvedilol pode estar
agindo através de uma das estratégias mencionadas no trabalho de Guo e Huang,
(2011), como também pode estar agindo por um novo mecanismo de ação. Han et al.,
(2012) relataram em seu trabalho que o carvedilol apresentou participação no tráfico
endossomal/lisossomal de repeceptores beta-adrenérgicos de células musculares lisas
vasculares durante a reciclagem do receptor. Contudo, há a necessidade de mais
estudos de sua interação química e desdobramento intracelular.
59
6. CONCLUSÃO:
Portanto, pode-se inferir que a sensibilização com a nanopartícula de ouro, seguida de
tratamento com carvedilol, em doses baixas, foi capaz de induzir a morte celular por apoptose,
promovendo a subregulação de proteínas antiapoptóticas, como EGFR, Akt, mTOR e MAPK,
como também a sobreregulação de proteínas próapoptóticas, como FADD e expressão de
caspase-8 e caspase-3, indicando ação da via extrínseca. Citoproteção foi identificada nas
células normais através da elevação dos níveis de GSH e redução dos níveis de MDA e,
consequentemente, diminuição dos níveis de apoptose, demonstrando ação antioxidante do
tratamento. Esses dados representam um achado inédito na literatura e fornecem um novo
campo de investigação como um promissor futuro tratamento do câncer.
60
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