Caracterización de la muerte celular inducida mediante la inhibición del metabolismo de la glucosa

Las celulas tumorales presentan alteraciones metabolicas. Una de las diferencias con las celulas no transformadas es que los tumores usan mas glucosa incluso en condiciones de normoxia, lo que se utiliza actualmente para visualizar tumores mediante la tecnica de PET. Ultimamente se estan desarrollando terapias basadas en estas particularidades metabolicas de las celulas tumorales, que las hacen mas sensibles a inhibicion del metabolismo glicolitico. Aqui estudiamos la muerte producida por la falta de glucosa en sarcomas y otros tipos tumorales. La privacion de glucosa induce apoptosis o necrosis dependiendo de la linea celular. Mostramos como la privacion de glucosa induce actividad caspasa en celulas deficientes de Bax/Bak, mientras que en las lineas de rabdomiosarcoma induce necrosis. Ademas la caspasa-8 esta implicada en la muerte por ausencia de glucosa en estas celulas deficientes en Bax/Bak y tambien en celulas humanas HeLa. Investigamos el uso de 2-deoxiglucosa como inductor de muerte celular frente a lineas de rabdomiosarcoma alveolar y embrional. La 2-deoxiglucosa promueve muerte celular en lineas de rabdomiosarcoma alveolar. Tambien induce diferenciacion acompanada por una bajada de PAX3/FOXO1a, una proteina surgida de la translocacion cromosomica en las celulas de rabdomiosarcoma alveolar y critica en el desarrollo oncogenico de las mismas. Caracterizamos la muerte celular apoptotica inducida por 2-deoxiglucosa en lineas de sarcoma, in vitro. Estudiamos las moleculas de las rutas de apoptosis que determinan la sensibilidad de estas celulas a la 2-deoxiglucosa, con especial interes en las proteinas de la familia del oncogen Bcl-2. La muerte celular inducida por el tratamiento esta asociada a la activacion de Bax y Bak. Observamos que la sobre-expresion de proteinas anti-apoptoticas de la familia Bcl-2 como Bcl-xL y de Mcl-1 previene la apoptosis, indicando que la muerte sucede a traves de la ruta mitocondrial. Ensenamos que la bajada de Mcl-1 y la subida de Noxa son criticos en la muerte por 2-DG. Ademas, la 2-DG promueve estres reticular acompanado de la induccion de ATF4 y chaperonas. Al bajar los niveles de ATF4, protegemos a las celulas de la muerte inducida por 2-DG y prevenimos la perdida de Mcl-1. Incubamos celulas en presencia de manosa, que revierte el estres inducido por la 2-DG y previnimos la muerte sin subir los niveles de ATP. Asi, el estres energetico causado por la 2-DG no es la principal causa de muerte celular. Tambien la 2-DG promueve la fosforilacion de eIF2?, un inductor de ATF4, y la inactivacion de mTOR. Nuestros resultados sugieren que el uso de inhibidores glicoliticos como la 2-DG pueden ser efectivos en el tratamiento de los rabdomiosarcoma alveolares y que Noxa podria ser un marcador pronostico de la eficiencia de estas drogas. Por otro lado, caracterizamos las respuestas a la falta de glucosa y 2-DG, en particular la respuesta autofagica que puede determinar que las celulas mueran o no en respuesta a la falta de nutrientes. Observamos que las celulas estan sensibilizadas al tratamiento con 2-DG tras el uso de cloroquina. Sin embargo, la presencia de cloroquina no afecta a la privacion de glucosa. Intentamos clarificar si la falta de glucosa esta induciendo macroautofagia. El flujo de LC3 por western blot nos indica que no hay mas macroautofagia ni en celulas DKO ni en las Rh4 en ausencia de glucosa. Por microscopia confocal y analizando celulas HeLa y Rh4, tampoco vemos mayores acumulos de GFP-LC3 tras la retirada de glucosa comparando con tratamientos clasicos de induccion de autofagia como la retirada de aminoacidos o con rapamicina. Estos datos sugieren que la combinacion de 2-DG con inhibidores de la autofagia podria ser util en el tratamiento contra rabdomiosarcomas y que la falta de glucosa no induce autofagia.