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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.23.2013.tde-04092013-164325
Document
Author
Full name
Ana Rita Pinheiro Barcessat
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2013
Supervisor
Committee
Corrêa, Luciana (President)
Kurachi, Cristina
Martins, Marília Trierveiler
Oshima, Celina Tizuko Fujiyama
Rosa, Luiz Eduardo Blumer
Title in Portuguese
Análise da expressão de marcadores de morte celular em lesões potencialmente malignas orais induzidas com 4-NQO e tratadas com terapia fotodinâmica
Keywords in Portuguese
4-nitroquinolina-1-óxido
Beclin 1
Caspase 3
Imuno-histoquímica
Lesões potencialmente malignas
PCNA
RIP 1
Terapia fotodinâmica
Abstract in Portuguese
As lesões potencialmente malignas orais (LPMO) constituem processos com chances de malignização e, portanto, o acompanhamento rigoroso e a retirada das lesões em situações de displasia são mandatórios. A terapia fotodinâmica (PDT) tem sido apontada como uma alternativa promissora e não invasiva para o tratamento dessas lesões. O princípio terapêutico da PDT envolve a geração de altos níveis de estresse oxidativo, pela associação de uma substância fotoativa com a energia eletromagnética e o oxigênio tecidual. É capaz de inviabilizar, através de cascatas de morte ainda pouco esclarecidas, células com alterações metabólicas significativas. A maioria dos trabalhos aponta a necessidade de várias sessões de PDT para erradicar as LPMO, porém o intervalo entre as sessões ainda é discutível. O objetivo deste trabalho foi estabelecer a relação anatomocronológica de marcadores de morte celular (caspase 3, beclin 1 e RIP 1 ) e de proteína de reparo do DNA durante o ciclo celular (PCNA) presentes após a PDT, com o intuito de verificar a cinética morte/proliferação celular e sugerir o intervalo de tempo entre as sessões de PDT mais adequado para a repetição da terapia. Para tanto, LPMOs foram induzidas por intermédio da aplicação tópica de 4-nitroquinolina-1-óxido (4-NQO) na mucosa lingual de ratos e posteriormente tratadas com PDT mediada pela administração tópica do ácido 5-aminolevulínico (5-ALA) e laser comercial (660nm, 90J. cm-2, 1000mW. cm-2). O efeito da PDT foi analisado nos tempos experimentais de 6h, 24h, 48h e 72h após a primeira sessão de PDT, e em 6h e 72h após uma segunda sessão. Nesses períodos, as línguas foram avaliadas clinica e histopatologicamente em relação ao percentual de redução das lesões induzidas e à morfologia do tecido, bem como por meio de análise imuno-histoquímica para PCNA; caspase 3 clivada (presente na apoptose), Beclin 1 (presente na autofagia) e RIP 1 (presente na necroptose). Foi determinada a porcentagem de células positivas para esses marcadores no epitélio da mucosa lingual. Não houve remissão completa das lesões nas duas sessões de PDT, mas a segunda sessão acarretou diminuição em torno de 50% no tamanho das lesões. O período de 6h após a PDT foi o que exibiu significativa atrofia epitelial, bem como a maior porcentagem de células positivas para todos os marcadores analisados, incluindo o PCNA, em ambas as sessões. Caspase 3, beclin 1 e RIP 1 exibiram significativa diminuição da expressão em 24h. O PCNA exibiu aumento significativo no período 72h, e nos dois períodos do segundo ciclo. Como não houve a presença de necrose, a expressão aumentada de RIP 1 foi associada ao processo de apoptose e autofagia. Concluiu-se que a PDT mediada pelo 5-ALA provocou aumento da expressão de caspase 3, beclin 1 e RIP 1 em LPMO nas primeiras 6h após a terapia. Nesse modelo de PDT, essas proteínas parecem interagir em mecanismos de morte por apoptose e por autofagia, mas não por necrose. Considera- se o intervalo de 24h como o mais adequado para novo ciclo com os presentes parâmetros, sem que se estenda além de 72h.
Title in English
Analysis of cellular death biomarkers expression in potentially malignant lesions induced with 4-NQO and treated with photodynamic therapy
Keywords in English
4-nitroquinoline-1-oxide
Beclin 1
Caspase 3
Immunohistochemistry
PCNA
Photodynamic Therapy
Potentially malignant lesions
RIP 1
Abstract in English
The potentially malignant oral lesions (PMOL) are processes with great chances for cancer transformation and therefore the close monitoring and removal of lesions in cases of dysplasia are mandatory. Photodynamic therapy (PDT) has been identified as a promising and noninvasive treatment for these injuries. The therapeutic principle of PDT involves the generation of high levels of oxidative stress, by association of a photoactive substance with electromagnetic energy and tissue oxygen. It can kill metabolically changed cells through cascades of death which are still unclear. Most studies indicate the need of several PDT sessions to eradicate PMOL, however the interval between sessions is not consensual. The aim of this study was to establish the anatomical and chronological relationship between cellular death biomarkers (caspase 3, beclin 1 and RIP 1 ) and a DNA repair protein during cell cycle (PCNA) present after PDT, aiming to check the kinetic death/cell proliferation and suggest the time interval between PDT sessions more suitable to repetition of the PDT. For this purpose, PMOLs were induced by 4-nitroquinoline-1-oxide (4-NQO) topical application on the lingual mucosa of rats and further treated with PDT mediated by topical administration of 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and a commercial laser (Twin flex-MM Optics São Carlos-Brazil 660nm, 90J.cm-2,1000mW.cm-2).The effect of PDT was analyzed at 6h, 24h, 48h and 72h after the first session, and at 6h and 72h after a second session. In these periods, the tongues have been evaluated clinically and histopathologically regarding the percentage reduction of lesions induced and tissue morphology as well as by immunohistochemical analysis for PCNA, cleaved caspase 3 (present in apoptosis), Beclin 1 (present in autophagy) and RIP (present in necroptosis). The percentage of positive cells for these markers was determined in the epithelium of the tongue mucosa. There was no complete remission of lesions after two PDT sessions, but the second session resulted in a decrease of around 50% in lesion size. The period of 6 hours after PDT was the one in which significant epithelial atrophy was exhibited, as well as the highest percentage of positive cells for all tested markers, including PCNA in both sessions. Caspase 3, beclin 1 and RIP 1 exhibited a significant decrease of the expression at 24 hours. PCNA showed significant increase in the 72-hour period and after 6h and 72h from the second session. As there was no necrosis, the increased expression of RIP 1 has been linked to apoptosis and autophagy. It was concluded that PDT mediated by 5-ALA promoted increased expression of caspase 3, beclin 1 and RIP 1 at the PMOLs in the first 6 hours after therapy. For this PDT model, these proteins appear to interact with mechanisms of death by apoptosis and autophagy, but not necrosis. It is considered the range of 24h as the most suitable for another cycle with these parameters of PDT, which should not be extended beyond 72 hours.
 
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Publishing Date
2013-10-23
 
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