A Catepsina D ao mediar a degradação de mitocôndrias danificadas protege as células de cancro colorectal da apoptose induzida por acetato

O cancro colorectal (CRC) é um dos cancros mais comuns em todo o mundo pelo que se torna necessário estudar novas estratégias para a prevenção e tratamento desta patologia. O acetato é um ácido gordo de cadeia curta, produzido por propionibactérias que habitam no intestino humano. Foi descrito que o acetato induz uma morte celular por apoptose mediada pela mitocôndria em células de cancro colorectal (CRC). Em estudos anteriores mostramos que o acetato induz a permeabilização da membrana lisosomal (PML) em células de CRC, associada à libertação da protease lisosomal catepsina D (CatD). Neste estudo avaliamos as alterações mitocondriais bem como o papel da CatD durante a apoptose induzida pelo acetato em células de CRC. Observamos que a CatD tem um papel anti-apoptótico e que o acetato induz alterações mitocondriais, tais como produção de ROS, aumento de massa mitocondrial e despolarização da membrana mitocondrial. Quando inibimos a CatD, usando um inibidor específico ou um siRNA, verificamos que essas alterações a nível de disfunção mitocondrial eram muito mais evidentes, não ocorrendo o mesmo quando inibimos outras catepsinas, tais como a B e a L. Além disso, demonstramos que em células de CRC a apoptose induzida pelo acetato não está associada a autofagia e que a CatD é necessária para uma degradação mitocondrial eficiente independente do processo autofágico.

Em resumo, descobrimos uma nova função da CatD na degradação de mitocôndrias danificadas quando a autofagia está inibida, que protege as células de CRC da apoptose induzida pelo acetato. Assim propomos que a utilização combinada de acetato e inibidores da CatD potencia a morte celular, podendo constituir uma nova estratégia na prevenção ou terapia do cancro colorectal.

Autores e Afiliações:

Cláudia Suellen F. Oliveira (1,2), Helena Pereira (1), Sara Alves (1), Lisandra Castro (1), Fátima Baltazar (3,4), Susana R. Chaves (1), Ana Preto (1*), Manuela Côrte-Real (1*#)

(1) CBMA- Centro de Biologia Molecular e Ambiental. Departamento de Biologia, Universidade do Minho, Campus de Gualtar, 4710-057, Braga, Portugal.

(2) ICBAS - Instituto de Ciências Biomédicas Abel Salazar, Universidade do Porto, 4050-313, Porto, Portugal.

(3) Instituto de Ciências da Vida e da Saúde (ICVS), Escola de Ciências, Universidade do Porto, 4050-313, Porto, Portugal.

(4) ICVS/3B’s - Laboratório Associado do Governo PT, Braga/Guimarães, Portugal.

Abstract:

Acetate is a short-chain fatty acid secreted by Propionibacteria from the human intestine, known to induce mitochondrial apoptotic death in colorectal cancer (CRC) cells. We previously established that acetate also induces lysosome membrane permeabilization (LMP) in CRC cells, associated with release of the lysosomal protease Cathepsin D (CatD), which has a well-established role in the mitochondrial apoptotic cascade. Unexpectedly, we showed that CatD plays an anti-apoptotic role in this process, since pepstatin A (a CatD inhibitor) increased acetate-induced apoptosis. We found that, acetate-induced apoptosis is not associated with autophagy induction in CRC cells. Moreover, inhibition of CatD with siRNA or pepstatin A enhanced apoptosis associated with higher mitochondrial dysfunction and increased mitochondrial mass. This effect seems to be specific, since inhibition of Cathepsins B and L with E-64d had no effect, nor were these proteases significantly released to the cytosol during acetate-induced apoptosis.

In summary, we unveiled a novel CatD function in the degradation of damaged mitochondria when autophagy is impaired, which protects CRC cells from acetate-induced apoptosis. CatD inhibitors could therefore enhance acetate-mediated cancer cell death, presenting a novel strategy for prevention or therapy of CRC.

Revista: Cell Death and Disease

Link: http://www.nature.com/cddis/journal/v6/n6/full/cddis2015157a.html