Papel modulador do éter difenílico decabrominado (BDE-209) em células B16-F1 na malignidade e progressão de melanoma em camundongos C57BL/6

Abstract

Resumo: A incidência do câncer apresenta aumento ao longo dos últimos anos. O melanoma é um tipo de câncer de pele agressivo, devido a sua alta capacidade metastática e rápida progressão para outros tecidos e órgãos. O 2,2',3,3',4,4',5,5',6,6'-decabromodifenil éter (BDE-209) é um aditivo em plásticos, vastamente utilizado pelas indústrias como um retardante de chamas. Devido a suas características de difícil degradação, persistência no ambiente, natureza lipofílica, e consequentemente, capaz de bioacumular nos tecidos, o BDE-209 entrou para a lista dos Poluentes Orgânicos Persistentes (POP). Esse composto foi detectado em rios, ar, solo, plantas comestíveis, animais silvestres, assim como em diferentes amostras biológicas humanas, incluindo leite materno, plasma, sêmen, placenta, cordão umbilical, tecido adiposo, entre outros. Diferentes vias são fontes de exposição a esse composto à população humana, dentre elas, ocorre por meio da dieta, ingestão e inalação de poeira de residências e através do contato dérmico em ambiente domiciliar. Portanto, esse poluente ambiental merece atenção em termos de saúde pública e ambiental, visto que sua exposição pode ocorrer desde a fase fetal e se estender ao longo da vida do indivíduo. Dessa forma, em razão dos resultados recentes obtidos no grupo de pesquisa de Toxicologia Celular - UFPR, buscamos investigar in vivo o papel do BDE-209 na progressão, malignidade e quimiorresistência no câncer de melanoma, em camundongos C57BL/6. As concentrações utilizadas de BDE- 209 são ambientalmente relevantes, como base em concentrações encontrados em amostras biológicas humanas. Primeiramente, as células B16-F1 de melanoma murino foram expostas ao BDE-209 durante 15 dias e posteriormente, inoculadas via veia caudal em camundongos. Em outro momento também foi realizado o tratamento quimioterápico com dacarbazina (DTIC), em determinados grupos de animais. Após 20 dias de metástase experimental, foram realizadas diferentes análises. As células B16-F1 expostas ao BDE-209 resultaram em um aumento significativo da área colonizada por metástase nos pulmões dos camundongos. A regulação negativa da expressão gênica de supressores tumorais como de Timp3 e Reck em pulmões colonizados por metástases de melanoma, a diminuição da peroxidação lipídica e o aumento da resposta inflamatória sistêmica e local também foram observados. Os achados histopatológicos revelam uma maior quantidade de pontos focais de metástases nos pulmões e também uma maior invasividade para o cérebro (88,8%). Além disso, os camundongos inoculados com as células B16-F1 expostas ao BDE- 209, bem como o grupo inoculados com as células B16-F1 previamente expostas ao BDE-209 e posterior administração do tratamento quimioterápico in vivo, apresentaram o aumento significativo da massa pulmonar, de metástases colonizadas na superfície dos pulmões, do índice de lesões metastáticas nas análises histológicas e a redução do supressor tumoral Timp3. Também foi observado no pulmão dos camundongos a depleção de tióis não proteicos (GSH e outros tióis), bem como a diminuição de GSH no fígado. Um padrão diferenciado nas análises do extrato de proteínas totais do pulmão dos camundongos, com diversas bandas mais expressas foram visualizadas no grupo em que sofreu a exposição prévia ao BDE-209. Ainda, no mesmo grupo de animais, houve a superexpressão de Abcb1, principal transportador ABC de resistência a múltiplas drogas, bem como a diminuição da expressão de Abcc4 e Cd44 e o aumento do tamanho das vesículas extracelulares (VEs). O tamanho das vesículas também foi aumentado no grupo exposto previamente ao BDE- 209 com administração do quimioterápico dacarbazina, no entanto, houve o aumento da expressão de Abcc4 e Cd44 . Em suma, os resultados mostram que o BDE-209 pode alterar o fenótipo das células B16-F1 e agravar o perfil metastático in vivo. Os dados atuais sugerem que o BDE-209 pode interferir na progressão e prognóstico do câncer de melanoma, modulando as células com menor capacidade de invasividade para um perfil mais agressivo.

Abstract: Cancer incidence has been increasing over the past few years. Melanoma is an aggressive type of skin cancer due to its high metastatic capacity and rapid progression to other tissues and organs. The 2,2',3,3',4,4',5,5',6,6'- decabromodiphenyl ether (BDE-209) is an additive in plastics widely used by industries as a flame retardant. Due to its characteristics of being difficult to degrade, persistence in the environment, lipophilic nature, and consequently, its ability to bioaccumulate in tissues, BDE-209 has been listed as Persistent Organic Pollutants (POPs). This compound has been detected in rivers, air, soil, edible plants, wildlife, as well as in various human biological samples, including breast milk, plasma, semen, placenta, umbilical cord, adipose tissue, among others. Various pathways are sources of exposure to this compound for the human population, including through diet, ingestion, inhalation of household dust, and dermal contact in a domestic environment. Therefore, this environmental pollutant deserves attention in terms of public and environmental health, as exposure to it can occur from the fetal stage and throughout an individual's life. In light of recent results obtained by the Cellular Toxicology research group at UFPR, we aimed to investigate the role of BDE-209 in the progression, malignancy, and chemoresistance of melanoma cancer in C57BL/6 mice in vivo. The concentrations of BDE-209 used are environmentally relevant, based on concentrations found in human biological samples. Firstly, murine melanoma B16-F1 cells were exposed to BDE-209 for 15 days and subsequently inoculated via the caudal vein in mice. At another time, chemotherapy treatment with dacarbazine (DTIC) was also performed in certain groups of animals. After 20 days of experimental metastasis, various analyses were conducted. B16-F1 cells exposed to BDE-209 resulted in a significant increase in the area colonized by metastasis in the mice's lungs. Negative regulation of gene expression of tumor suppressors such as Timp3 and Reck in lungs colonized by melanoma metastases, decreased lipid peroxidation, and increased systemic and local inflammatory response were also observed. Histopathological findings revealed a greater number of focal metastatic points in the lungs and greater invasiveness towards the brain (88.8%). In addition, mice inoculated with B16-F1 cells exposed to BDE-209, as well as the group inoculated with B16-F1 cells previously exposed to BDE-209 and subsequently administered in vivo chemotherapy, showed a significant increase in lung mass, colonized metastases on the surface of the lungs, the metastatic lesion index in histological analyses, and a reduction in the tumor suppressor Timp3. Depletion of non-protein thiols (GSH and other thiols) in the mice's lungs, as well as a decrease in GSH in the liver, were also observed. A distinct pattern in the analysis of total protein extract from the mice's lungs, with several more expressed bands, was visualized in the group that had previous exposure to BDE-209. Furthermore, in the same group of animals, there was overexpression of Abcb1, the main ABC transporter for multidrug resistance, as well as decreased expression of Abcc4 and Cd44, and an increase in the size of extracellular vesicles (EVs). The size of the vesicles was also increased in the group previously exposed to BDE-209 with dacarbazine chemotherapy administration; however, there was an increase in the expression of Abcc4 and Cd44. Therefore, the results show that BDE-209 can alter the phenotype of B16- F1 cells and worsen the in vivo metastatic profile. Current data suggest that BDE209 may interfere with the progression and prognosis of melanoma by modulating cells with a lower invasiveness capacity into a more aggressive profile.