Papel das Defensinas na Biologia Tumoral Parte 1

Abstrato:

As defensinas há muito são consideradas peptídeos meramente antimicrobianos. Ao longo dos anos, mais funções relacionadas ao sistema imunológico foram descobertas para as subfamílias -defensina e -defensina. Esta revisão fornece informações sobre o papel das defensinas na imunidade tumoral. Como as defensinas estão presentes e se expressam diferencialmente em certos tipos de câncer, os pesquisadores começaram a desvendar seu papel no microambiente tumoral. Os peptídeos de neutrófilos humanos demonstraram ser diretamente oncolíticos por permeabilizar a membrana celular. Além disso, as defensinas podem infligir danos ao DNA e induzir apoptose de células tumorais. No microambiente tumoral, as defensinas podem atuar como quimioatraentes para subconjuntos de células imunes, como células T, células dendríticas imaturas, monócitos e mastócitos.

Além disso, ao ativar os leucócitos alvo, as defensinas geram sinais pró-inflamatórios. Além disso, efeitos imunoadjuvantes foram relatados em uma variedade de modelos. Portanto, a ação das defensinas vai além de seu efeito antimicrobiano direto, ou seja, a lise de micróbios que invadem as superfícies mucosas. Ao causar um aumento nos eventos de sinalização pró-inflamatória, lise celular (gerando antígenos) e atração e ativação de células apresentadoras de antígenos, as defensinas poderiam ter um papel relevante na ativação do sistema imune adaptativo e na geração de imunidade antitumoral, podendo assim contribuem para o sucesso da imunoterapia.

Visar os glóbulos brancos é uma nova abordagem no tratamento de câncer e doenças imunológicas, que podem ativar o sistema imunológico e, assim, aumentar a imunidade. A terapia de leucócitos direcionada é ativar seletivamente células imunes, como células T, células B e células assassinas naturais, e orientá-las para atacar células cancerígenas ou corpos estranhos no corpo, para atingir o objetivo do tratamento.

A chave para direcionar a terapia com glóbulos brancos é estimular a resposta do sistema imunológico e tomar as medidas apropriadas para garantir que ela tenha um impacto mínimo nas células que estão sendo atacadas. Durante esse processo, as células imunológicas são acionadas e liberam citocinas e catalisadores, substâncias químicas que ativam a resposta de outras células imunológicas, levando ao aumento da inflamação no corpo, o que aumenta a imunidade.

Portanto, a terapia de leucócitos direcionada pode ativar o sistema imunológico do corpo, aumentar a imunidade e cooperar com o sistema imunológico do corpo para produzir melhores efeitos terapêuticos. Percebe-se que precisamos ter atenção especial com a melhora da imunidade. Cistanche pode melhorar significativamente a imunidade. As cinzas da carne contêm vários componentes biologicamente ativos, como polissacarídeos, dois cogumelos, Huang Li, etc. Esses ingredientes podem estimular o sistema imunológico de vários tipos de células e aumentar sua atividade imunológica.

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Palavras-chave:

defensinas; biologia tumoral; células imunes.

1. Introdução

As defensinas são uma família de pequenos peptídeos catiônicos contendo seis resíduos de cisteína conectados por meio de três pontes dissulfeto intramoleculares, com uma folha central dominando sua estrutura [1,2]. Três subfamílias foram descobertas. Lehrer e colegas identificaram as primeiras -defensinas de mamíferos a partir de granulócitos de coelho em 1984. Mais tarde, em 1985, eles relataram as primeiras sequências de defensinas humanas, às quais inicialmente se referiram como peptídeos antibióticos derivados de neutrófilos ou peptídeos de neutrófilos humanos (HNPs) [3,4 ]. Eles também introduziram o termo 'defensinas' para os peptídeos altamente relacionados HNP-1 a 3, com base em suas propriedades antibacterianas, antivirais e antifúngicas, fortalecendo a defesa do hospedeiro [4].

Mais tarde, foi descoberto o HNP-4, com o mesmo esqueleto de cisteína que os outros HNPs mielóides, mas com uma sequência ligeiramente diferente e aminoácidos significativamente mais hidrofóbicos [5]. Apenas cerca de 2 por cento do conteúdo total de defensina de neutrófilos é HNP-4, que é provavelmente a razão pela qual foi negligenciado durante a descoberta dos três primeiros HNPs [6]. Nem todos os mamíferos possuem -defensinas leucocitárias, pois estas só foram relatadas em primatas, coelhos e algumas outras espécies de roedores [2].

A este respeito, é importante notar que os camundongos carecem de defensinas de neutrófilos [7]. Consequentemente, pesquisar o papel das defensinas de neutrófilos em modelos murinos só é possível em camundongos transgênicos. No entanto, as células Paneth intestinais murinas produzem defensinas, que também são referidas como criptas [8]. Semelhante às defensinas de neutrófilos, as criptas entéricas têm propriedades antimicrobianas, mas as criptas murinas superam amplamente o grupo de quatro defensinas mielóides humanas [9,10]. Por volta da época da descoberta das criptas de camundongos, também foi descoberto que duas -defensinas eram secretadas por células de Paneth humanas: defensina humana 5 e defensina humana 6 (HD-5 e HD-6), compartilhando propriedades com as -defensinas mieloides [11,12]. HD-5 e HD-6 concluem o grupo das seis defesas humanas conhecidas.

A próxima subfamília que foi identificada foi a -defensinas. Embora seu nome sugira que surgiram depois das -defensinas, as -defensinas são muito mais antigas em escala evolutiva, uma vez que os genes da -defensina (DEFA) descendem dos genes da -defensina (DEFB) e ambas as famílias parecem ter evoluído de um ancestral comum. gene da defensina de mamífero [13,14]. As -defensinas humanas também são mais numerosas, já que quase 40 genes de -defensinas humanas foram identificados [15,16]. Curiosamente, -defensinas foram detectadas pela primeira vez na mucosa traqueal de vacas [17], e -defensinas adicionais foram purificadas de neutrófilos bovinos [18]. Foi em 1995, dez anos após a primeira descrição de -defensinas em humanos, que a primeira -defensina humana foi isolada: a -defensina humana-1 ou hBD-1 [19]. Desde então, mais -defensinas foram descobertas, e todas elas são expressas em tecidos epiteliais e/ou mucosos, fornecendo proteção antimicrobiana em locais que estão quase continuamente em contato com microorganismos [16].

A próxima subfamília que foi identificada foi a -defensinas. Embora seu nome sugira que surgiram depois das -defensinas, as -defensinas são muito mais antigas em escala evolutiva, uma vez que os genes da -defensina (DEFA) descendem dos genes da -defensina (DEFB) e ambas as famílias parecem ter evoluído de um ancestral comum. gene da defensina de mamífero [13,14]. As -defensinas humanas também são mais numerosas, já que quase 40 genes de -defensinas humanas foram identificados [15,16]. Curiosamente, -defensinas foram detectadas pela primeira vez na mucosa traqueal de vacas [17], e -defensinas adicionais foram purificadas de neutrófilos bovinos [18]. Foi em 1995, dez anos após a primeira descrição de -defensinas em humanos, que a primeira -defensina humana foi isolada: a -defensina humana-1 ou hBD-1 [19]. Desde então, mais -defensinas foram descobertas, e todas elas são expressas em tecidos epiteliais e/ou mucosos, fornecendo proteção antimicrobiana em locais que estão quase continuamente em contato com microorganismos [16].

Em geral, a estrutura das defensinas humanas é caracterizada por uma folha antiparalela de fita tripla, mantida no lugar por três ligações dissulfeto [1,21,22] (Figura 1). Nas defensinas, essas ligações dissulfeto são formadas entre os resíduos de cisteína 1–6, 2–4 e 3–5, enquanto nas -defensinas isso ocorre entre os resíduos de cisteína 1–5, 2–4 e 3–6, resultando em uma estrutura ligeiramente diferente [2].

Logo após sua descoberta, concluiu-se que as defensinas atuam principalmente como antimicrobianos, mas mesmo na época, foi sugerido que as defensinas também podem desempenhar um papel na inflamação, lesão tecidual e outros processos [26].

Atualmente, as defensinas estão incluídas na família alarmin. Os alarmins foram exaustivamente estudados no contexto de seu papel como defensores de primeira linha que protegem o hospedeiro. São proteínas ou peptídeos que atuam como iniciadores de uma gama diversificada de processos relacionados ao sistema imunológico [27]. Eles pertencem à família mais ampla de DAMPs (padrões moleculares associados a danos) e podem ser subdivididos com base em sua origem: alguns são derivados de grânulos, como defensinas, catelicidinas e neurotoxinas derivadas de eosinófilos; alguns têm origem nuclear, como o grupo de alta mobilidade box 1; e alguns se originam do citoplasma, por exemplo, as proteínas de choque térmico [27]. A maioria das alarminas derivadas de grânulos também são conhecidas como peptídeos antimicrobianos ou AMPs, e esse subgrupo inclui as defensinas.

Em circunstâncias normais, os sistemas imunológicos inato e adaptativo trabalham juntos para nos proteger de ameaças não próprias, como bactérias e vírus. No entanto, embora o câncer se origine de células 'próprias', nosso sistema imunológico pode reconhecer e matar células malignas devido à sua composição antigênica alterada e comportamento biológico [28,29]. A instabilidade genética das células cancerígenas é a principal fonte de antígenos específicos do tumor [29]. Além disso, anormalidades epigenéticas, alterando a expressão gênica, também desempenham um papel importante no câncer e podem causar a transcrição de genes normalmente restritos ao desenvolvimento fetal durante a vida adulta [29,30]. Além de serem antigênicos, muitos tumores tentam escapar do sistema imunológico criando um ambiente imunossupressor.

Portanto, é claro que a interação entre o sistema imunológico e as células tumorais é complexa e, com o surgimento da imunoterapia, a importância da imunidade antitumoral e o possível escape imunológico não devem ser negligenciados. Aqui, resumimos os papéis potenciais das defensinas no microambiente tumoral (TME), pois mais e mais evidências indicam funções relacionadas ao sistema imunológico além da simples atividade antimicrobiana.

2. Efeito direto nas células tumorais

Primeiro, similarmente ao seu efeito antimicrobiano, as -defensinas podem ter um efeito citotóxico direto nas células tumorais. Os possíveis mecanismos de ação variam desde interações físicas diretas com a membrana até a ativação de vias de morte celular (Figura 2). HNP-1 a 3 induziu morte celular em células A549 e células T Jurkat associadas a lesão mitocondrial e outras vias não especificadas, com sinais de ativação de caspase-3/-7 [31,32]. Além disso, HNP-1 acumulou-se no retículo endoplasmático antes da ativação da caspase-3 nas células A549 [33]. Quando o HNP recombinante-1 foi expresso em células A549, causou inibição significativa do crescimento devido a um mecanismo apoptótico (provavelmente semelhante) desencadeado pelo HNP intracelular-1. Essa atividade antitumoral também foi comprovada in vivo, pois apoptose de células tumorais, diminuição da densidade de microvasos e aumento da infiltração de linfócitos foram observados em camundongos tratados com um plasmídeo de expressão eucariótica que codifica HNP-1 [34].

Em um estudo biomecânico com células PC-3, Gaspar e colegas demonstraram a citotoxicidade da HNP-1, que causou modificações morfológicas associadas à permeabilização da membrana [35]. Eles sugeriram um processo de lesão celular em duas etapas: primeiro, a membrana é permeabilizada, permitindo que as HNPs entrem na célula, e a seguir ocorre o dano ao DNA, pois as HNPs podem induzir quebras de DNA de fita simples [35,36]. Dependendo da concentração de defensina, a ruptura da membrana pode ser causada pela dimerização do HNP-1, onde o lado hidrofóbico do dímero enfrenta as cadeias lipídicas da membrana enquanto o lado polar forma um poro aquoso, causando vazamento celular [37 ]. A relativa 'seletividade' de HNPs para membranas de células cancerígenas pode ser explicada pelo enriquecimento em fosfatidilserina em membranas de células cancerígenas, tornando-as mais aniônicas e aumentando a chance de interação com as HNPs catiônicas [35,38]. Altas concentrações locais de HNP-1 (maior ou igual a 10 µg/mL) também exerceram efeitos citotóxicos em queratinócitos, células epiteliais primárias e fibroblastos [39,40].

Da mesma forma, a exposição de células de carcinoma de células escamosas orais a altas concentrações de HNP-1 resultou em um efeito oncolítico [41]. as defensinas purificadas de neutrófilos também mostraram um efeito antitumoral sinérgico quando administradas com o antibiótico nisina, induzindo apoptose na próstata (PC-3) e linhas celulares de câncer colorretal (HCT-116) [42] . Não são apenas as defensinas derivadas de neutrófilos citotóxicas, mas a -defensina 5, que é expressa principalmente em células de Paneth, afeta a viabilidade das células tumorais. A proliferação de células de câncer de cólon e a capacidade de formação de colônias diminuíram significativamente pela superexpressão de DEFA5. Em camundongos nus, a superexpressão desse gene suprimiu o crescimento do tumor. Os mecanismos por trás de seu efeito supressor de tumor envolvem fosfoinositídeo 3-quinase, pois o DEFA5 se liga diretamente ao seu complexo de sinalização, levando ao atraso no crescimento celular e à metástase [43]. Curiosamente, o hBD-1 pode alterar a transdução do sinal do receptor 2 do fator de crescimento epidérmico humano (HER2) e o hBD derivado da urina-1 foi capaz de suprimir o crescimento do câncer de bexiga [44].

Em linhagens de células de carcinoma hepatocelular (CHC) humano, a expressão de hBD-1 é drasticamente diminuída e o resgate de sua expressão suprime efetivamente a proliferação celular e a capacidade de formação de colônias. Quando testado em um modelo de carcinoma hepatocelular nu de camundongo, a expressão de hBD-1 inibiu o crescimento do tumor induzindo a degradação de proteínas e o estresse do retículo endoplasmático (ER), e isso subsequentemente ativou a via da quinase N-terminal c-Jun (JNK), que mediou o efeito inibitório de hBD-1 [45]. Além disso, foi relatado que hBD-2 e -3 contêm um motivo oncolítico que se liga ao fosfatidilinositol 4,5-bifosfato. Essa interação é crítica para mediar a citólise de células tumorais, e experimentos com hBD-2 mostraram que a defensina matou células tumorais por meio de morte celular lítica aguda em vez de apoptose [46,47]. Outra pesquisa confirmou isso, pois as células de adenocarcinoma A549 tratadas com hBD-3 exibiram danos imediatos na membrana celular.

Além disso, Defb14, o homólogo de hBD-3 em camundongos, foi capaz de diminuir significativamente o crescimento tumoral do carcinoma de pulmão de Lewis em camundongos quando infundido continuamente [48]. hBD-5 também mostrou eficácia anti-câncer in vivo promissora em um modelo de câncer de cólon induzido por 1,2-dimetilhidrazina. Observou-se diminuição dos parâmetros tumorais, focos de criptas aberrantes e aumento da taxa de apoptose, concomitantemente com infiltração tumoral por granulócitos neutrofílicos. Dois pontos de camundongos tratados com hBD-5-até revelaram uma restauração da arquitetura normal. hBD-5 se liga mais às células cancerígenas, devido à fluidez alterada de suas membranas celulares, acabando por não afetar as células hospedeiras saudáveis ​​[49]. Embora as θ-defensinas sejam encontradas apenas em certas espécies de macacos do Velho Mundo, suas capacidades de matar células tumorais não podem ser ignoradas. Análogos de θ-defensina ricos em serina mostraram mais citotoxicidade para linhas celulares de câncer de mama do que para células epiteliais mamárias normais.

Mais importante, os análogos tiveram um efeito sinérgico no tratamento com cisplatina e cloridrato de doxorrubicina de uma linha celular de câncer de mama triplo negativo [50]. Não são apenas os animais que possuem peptídeos antimicrobianos. PvD1 é um exemplo de um peptídeo antimicrobiano semelhante à defensina encontrado na planta de feijão comum (Phaseolus vulgaris), que também parece ter alguma atividade anti-câncer direta [51,52]. O peptídeo teve um efeito diferente nas células normais em relação às células tumorais, pois foi capaz de atingir o interior das células tumorais da mama e induzir eventos apoptóticos. Semelhante a outras defensinas, PvD1 interage com as membranas e às vezes causa interrupções. Além disso, o PvD1 modulou a adesão célula a célula. Esta poderia ser uma maneira interessante de prevenir a adesão de células cancerígenas ao tecido saudável e suprimir a disseminação metastática [52].

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